Строение тканей картофеля, овощей, плодов. Цель: Ознакомиться со строением крахмальных зерен основных пищевых растений

Ход работы

Исследуют препараты, полученные из сырых и вареных овощей. Для получения препаратов из овощей от каждого экземпляра отделяют часть мякоти и разрезают ее пополам. Одну половину до снятия срезов хранят в холодной воде, другую варят до готовности. Для обеспечения сравнимости результатов срезы для микроскопирования снимают с тех мест мякоти, которые соприкасались друг с другом до разрезания перед варкой. Замоченные семена фасоли делят на две семядоли, одну из которых варят.

Для микроскопирования на каждое предметное стекло помещают по два препарата: с левой стороны – из сырых продуктов, с правой – из вареных, добавив к ним по капле воды. Каждый препарат рассматривают в неокрашенном и окрашенном виде. В качестве красителей для препаратов из овощей используют сафранин, который окрашивает пектиновые вещества в оранжево-желтый цвет, а клетчатку и хлопья денатурированных белков – в вишнево-красный, для крахмалосодержащих овощей используют, кроме того, йод. Окрашивание препаратов из фасоли производят только йодом, который окрашивает крахмальные зерна в сине-черный цвет, а белковую матрицу и клеточные стенки – в золотисто-желтый.

При окрашивании препаратов с них удаляют воду с помощью фильтровальной бумаги, наносят по капле краски и выдерживают в течение двух минут. Затем с препаратов снимают избыток красящего вещества и добавляют к ним по капле воды. На окрашенные и неокрашенные препараты кладут покровные стекла.

Микроскопирование препаратов производить сначала при малом увеличении, а затем при большом. Зарисовать препараты при большом увеличении.

1. Изучение строения тканей картофеля и корнеплодов .

Из середины очищенного клубня (корнеплода) вырезать ломтик толщиной 5 мм и разрезать его пополам. Одну половинку поместить в стакан с холодной водой, вторую – в стакан с кипящей водой и варить 10-15 мин. Из сырой и вареной частей клубня (корнеплода) вырезать, соблюдая симметрию, по одному брусочку поперечным сечением 5×5 мм. С помощью бритвенного лезвия сделать с торцевой стороны каждого брусочка по два прозрачных среза площадью 2-4 мм 2 . Перенести их иглой на три предметных стекла и добавить по капле воды.

Препараты на одном предметном стекле оставить неокрашенными, на другом – окрасить йодом, на третьем – сафранином и йодом. Препараты накрыть предметными стеклами и рассмотреть под микроскопом. Обратить внимание на форму клеток, плотность прилегания их друг к другу, состояние клеточных стенок, зерен крахмала в тканях сырого и вареного картофеля (корнеплодов).

2. Изучение строения тканей лука репчатого. От луковицы отделить мясистую чешую и разрезать ее пополам вдоль оси роста, одну половинку поместить в стакан с холодной водой, а другую сварить в течение 15 мин. С внутренней стороны сырых и вареных чешуек снять с помощью препаровальной иглы тонкую пленку. Полученные пленки расправить. Вырезать из наиболее тонких участков по два препарата площадью 2× 2 мм 2 и поместить их на два предметных стекла, добавив к каждому препарату по капле воды. Препараты на одном предметном стекле оставить неокрашенными, а на другом окрасить сафранином. Подготовленные препараты покрыть покровными стеклами и рассмотреть под микроскопом. Обратить внимание на толщину и состояние клеточных стенок, плотность прилегания их друг к другу, степень прозрачности содержимого клеток, наличие ядер. Отметить различия в строении тканей сырого и вареного лука, а также в структуре и интенсивности окраски отдельных элементов клеток.

Неокрашенные препараты использовать для наблюдения плазмолиза клеток. С препаратов снять покровные стекла, фильтровальной бумагой удалить воду и добавить несколько капель 10%-ного раствора поваренной соли, выдержать в течение 5-10 мин, накрыть покровными стеклами и вновь рассмотреть под микроскопом. Найти в поле зрения плазмолизованные клетки в препаратах сырого лука, объяснить отсутствие таких клеток в препарате из вареного лука. Сделать зарисовки.

3. Изучение строения тканей семян фасоли . Предварительно замоченное семя фасоли разделить на две семядоли, одну из которых варить в течение 1 ч. Из каждой семядоли сделать по два среза для приготовления препаратов, неокрашенных и окрашенных йодом. При рассмотрении препаратов под микроскопом обратить внимание на различие в структуре тканей сырых и вареных семян фасоли.

Сделать выводы о влиянии тепловой кулинарной обработки на структуру тканей овощей.

Задание №2. Изучить влияние технологических факторов на

Сохранность клеточных стенок картофеля при изготовлении

Картофельного пюре

Ход работы

Вариант 1. Оставшиеся от предыдущего исследования две боковые части клубня картофеля поместить в стакан с кипящей водой и варить в течение 20-25 мин. Одну часть в горячем состоянии растереть в ступке, другую охладить до комнатной температуры и также растереть.

Приготовить препараты для микроскопирования. На предметное стекло перенести препаровальной иглой немного того и другого пюре, добавить по капле раствора йода и накрыть покровными стеклами. При рассмотрении препаратов при малом увеличении сравнить количество клеток с разрушенными клеточными стенками в том и другом пюре. Рассмотреть препараты при большом увеличении и зарисовать. Сделать вывод о влиянии температуры вареного картофеля при его протирании на степень сохраняемости клеточных стенок.

Вариант 2. Провести сравнительное микроскопирование сухого картофельного пюре и восстановленного жидкостью с последующим перемешиванием и без него.

Отвесить две пробы сухого пюре массой по 25 г и поместить их в два стакана. В двух других стаканах нагреть до 78 - 80°С по 100 см 3 воды и залить ею сухое пюре. Один стакан закрыть часовым стеклом и выдержать пюре в течение 2 мин для набухания. Приготовить для микроскопирования препараты из сухого пюре и восстановленного. Концом стеклянной палочки, смоченной водой, взять немного сухого пюре и поместить на предметное стекло, добавить каплю воды, затем окрасить йодом, накрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом. Отметить наличие в сухом пюре клеток с разрушенными клеточными стенками. Из восстановленного пюре приготовить препараты и рассмотреть их под микроскопом, как указано в варианте 1.

Сопоставить количество клеток с разрушенными клеточными стенками, в пюре из свежего картофеля, протертого в горячем состоянии, и в сухом пюре, а также в восстановленном пюре. Зарисовать препараты.

»: Повышенный уровень лейкоцитов, бактериальная инфекция, картофель содержит крахмал, насекомые переносят заболевания — эти и другие похожие высказывания приходится слышать отовсюду. Каждый день с экранов телевизоров, из уст знакомых, с полос газет и журналов нам в мозг поступает одна и та же информация. Информация, которая, как может показаться, является уделом лишь специалистов — медиков и биологов. Ведь именно они касаются этих вопросов в своей повседневной жизни. Простому же человеку достаются лишь только выводы из тех или иных исследований, сухие слова, не обладающие наглядностью. В этой статье я постараюсь рассказать просто о сложном. О том, как каждый может приблизить к себе неуловимый, на первый взгляд, мир клеток и микроорганизмов.

Вот уже два года, как я наблюдаю за этим миром у себя дома, и год, как делаю фотоснимки. За это время я успел увидеть собственными глазами, какие бывают клетки крови, что опадает с крыльев бабочек и молей, как бьётся сердце у улитки. Конечно, многое можно было бы почерпнуть из учебников, видеолекций и с тематических веб-сайтов. Единственное, что осталось бы не почерпнутым - это ощущение присутствия и близости к тому, чего не видно невооружённым глазом. То, что прочитано в книге или увидено в телепередаче, скорее всего, сотрется из памяти в весьма сжатые сроки. Что увидено лично в объектив микроскопа - останется с тобой навсегда. И останется не столько сам образ увиденного, сколько понимание, что мир устроен именно так, а не иначе. Что это не просто слова из книжки, а личный опыт. Опыт, который в наше время доступен каждому.

Что купить?

Театр начинается с вешалки, а исследование - с покупки оборудования. В нашем случае это будет микроскоп, ибо в лупу много не разглядишь. Из основных характеристик микроскопа «для домашних нужд» стоит выделить, конечно же, набор доступных увеличений, которые определяются произведением увеличений окуляра и объектива. Не всякий биологический образец хорош для исследования на больших увеличениях. Связано это с тем, что большее увеличение оптической системы предполагает меньшую глубину резкости. Следовательно, изображение неровных поверхностей препарата частично будет размыто. Поэтому важно иметь набор объективов и окуляров , позволяющий вести наблюдения во всем диапазоне увеличения: 10–20×, 40–60×, 100–200×, 400–600×, 900–1000×. Иногда бывает оправдано увеличение 1500×, достигающееся при покупке окуляра 15× и объектива 100×. Всё, что увеличивает сильнее, разрешающей способности заметно не прибавит, так как на увеличениях около 2000–2500× уже близок так называемый «оптический предел », обусловленный дифракционными явлениями.

Следующим немаловажным моментом является тип насадки. Обычно выделяют монокулярную, бинокулярную и тринокулярную разновидности. Принцип классификации основывается на том, «сколькими глазами» вы хотите смотреть на объект. В случае монокулярной системы вам придётся щуриться, постоянно меняя глаза от усталости при длительном наблюдении. Здесь вам на помощь придёт бинокулярная насадка, в которую, как и следует из её названия, можно глядеть обоими глазами. В целом, это более благоприятно скажется на самочувствии ваших глаз. Не следует путать бинокуляр со стереомикроскопом. Последний позволяет добиться объёмного восприятия наблюдаемого объекта за счёт наличия двух объективов, в то время как бинокулярные микроскопы просто подают на оба глаза одно и то же изображение. Для фото- и видеосъёмки микрообъектов понадобится «третий глаз», а именно насадка для установки камеры. Многие производители выпускают специальные камеры для своих моделей микроскопов, хотя можно использовать и обычный фотоаппарат (правда, при этом придётся купить переходник).

Наблюдение при больших увеличениях требует хорошего освещения в силу небольшой апертуры соответствующих объективов. Канули те времена, когда препарат исследовали в отражённом от зеркала свете. Сейчас микроскопы представляют собой комплексные оптико-механо-электрические приборы, в которых всецело используются достижения научно-технического прогресса. В современных устройствах имеется своя лампочка, свет от которой распространяется через специальное устройство - конденсор , - которое и освещает препарат. В зависимости от типа конденсора можно выделить различные способы наблюдения, самыми популярными из которых являются методы светлого и тёмного поля. Первый метод, знакомый многим ещё со школы, предполагает, что препарат освещается равномерно снизу. При этом в тех местах, где препарат оптически прозрачен, свет распространяется от конденсора в объектив, а в непрозрачной среде свет поглощается, приобретает окраску и рассеивается. Поэтому на белом фоне получается тёмное изображение - отсюда и название метода.

С темнопольным конденсором всё иначе. Он устроен так, что лучи света, выходящие из него, направлены в разные стороны, кроме непосредственно отверстия объектива. Поэтому они проходят сквозь оптически прозрачную среду, не попадая в поле зрения наблюдателя. С другой стороны, лучи, попавшие на непрозрачный объект, рассеиваются на нём во все стороны, в том числе и в направлении объектива. Поэтому в итоге на тёмном фоне будет виден светлый объект. Такой метод наблюдения хорош для исследования прозрачных объектов, которые на светлом фоне не являются контрастными. По умолчанию большинство микроскопов являются светлопольными. Поэтому, если вы планируете расширить набор методов наблюдения, то стоит выбирать модели микроскопов, в которых предусмотрена установка дополнительного оборудования: конденсоров, устройств фазового контраста, поляризаторов и т.п.

Как известно, оптические системы не идеальны: прохождение света через них сопряжено с искажениями изображения - аберрациями . Поэтому объективы и окуляры стараются изготавливать так, чтобы эти аберрации максимально устранить. Всё это сказывается на их конечной стоимости. Из соображений цены и качества имеет смысл покупать планахроматические объективы. Они используются при профессиональных исследованиях и имеют адекватную цену. Объективы с большим увеличением (например, 100×) имеют числовую апертуру больше 1, что предполагает использование масла при наблюдении - так называемая иммерсия . Поэтому, если кроме «сухих» объективов вы берёте ещё и иммерсионные, стоит заранее позаботиться об иммерсионном масле. Его показатель преломления обязательно должен соответствовать вашему конкретному объективу.

Конечно, это не весь список параметров, которые следует учитывать при покупке микроскопа. Иногда бывает важно обратить внимание на устройство и расположение предметного столика и рукояток для управления им. Стоит выбрать и тип осветителя, которым может быть как обычная лампа накаливания, так и светодиод, который светит ярче и греется меньше. Также микроскопы могут иметь индивидуальные особенности. Но основное, что стоило бы сказать об их устройстве, пожалуй, сказано. Каждая дополнительная опция - это добавка к цене, поэтому выбор модели и комплектации - это удел конечного потребителя.

В последнее время наметилась тенденция покупки микроскопов для детей. Такие устройства обычно являются монокулярами с небольшим набором объективов и скромными параметрами, стоят недорого и могут послужить хорошей отправной точкой не только для непосредственно наблюдений, но и для ознакомления с основными принципами работы микроскопа. После этого ребёнку уже можно будет купить более серьёзное устройство на основании выводов, сделанных при работе с «бюджетной» моделью.

Как смотреть?

Любительское наблюдение не предполагает исключительных навыков ни в работе с микроскопом, ни в подготовке препаратов. Конечно, можно купить далеко не дешёвые наборы уже готовых препаратов, но тогда не таким ярким будет ощущение вашего личного присутствия в исследовании, да и готовые препараты рано или поздно наскучат. Поэтому, купив микроскоп, стоит задуматься о реальных объектах для наблюдения. Кроме того, вам понадобятся хоть и специальные, но доступные средства для подготовки препаратов.

Наблюдение в проходящем свете предполагает, что исследуемый объект является достаточно тонким. Даже не каждая кожура с ягоды или фрукта сама по себе обладает необходимой толщиной, поэтому в микроскопии исследуют срезы. В домашних условиях достаточно адекватные срезы можно делать обычными лезвиями для бритья. При определённой сноровке можно достигнуть толщины среза в несколько клеточных слоёв, что во многом повысит дифференцируемость объектов препарата. В идеале стоит работать с моноклеточным слоем ткани, ибо несколько слоёв клеток, наложенных друг на друга, создают нечёткое и сумбурное изображение.

Исследуемый препарат помещается на стекло предметное и, в случае необходимости, накрывается стеклом покровным. Поэтому, если в комплекте к микроскопу стёкла не прилагаются, их следует купить отдельно. Сделать это можно в ближайшем магазине медицинской техники. Однако не каждый препарат хорошо прилегает к стеклу, поэтому применяют методы фиксации. Основными являются фиксация огнём и спиртом. Первый метод требует определённого навыка, так как можно попросту «спалить» препарат. Второй способ зачастую более оправдан. Чистый спирт достать не всегда возможно, поэтому в аптеке в качестве заменителя можно приобрести антисептик, который, по сути, является спиртом с примесями. Там же стоит купить йод и зелёнку. Эти привычные для нас средства дезинфекции на деле оказываются ещё и хорошими красителями для препаратов. Ведь не всякий препарат открывает свою сущность при первом взгляде. Иногда ему нужно «помочь», подкрасив его форменные элементы: ядро, цитоплазму, органеллы.

Для взятия образцов крови следует приобрести скарификаторы, пипетки и вату. Всё это есть в продаже в медицинских магазинах и аптеках. Кроме того, для сбора объектов из дикой природы следует запастись маленькими пакетиками и баночками. Брать с собой баночку для набора воды из ближайшего водоёма при выезде на природу должно стать у вас хорошей привычкой.

Что смотреть?

Микроскоп приобретён, инструменты закуплены - пора начинать. И начать следует с самого доступного. Что может быть доступнее кожуры репчатого лука (рис. 1 и 2)? Являясь тонкой сама по себе, кожура лука, будучи подкрашенной йодом, обнаруживает в своём строении чётко дифференцируемые ядра. Этот опыт, хорошо знакомый со школы, пожалуй, и стоит провести первым. Саму кожуру лука нужно залить йодом и оставить окрашиваться на 10–15 минут, после чего нужно промыть её под струёй воды.

Кроме того, йод можно использовать для окраски картофеля (рис. 3). Не стоит забывать, что срез необходимо делать как можно более тонким. Буквально 5–10 минут пребывания среза картофеля в йоде проявят пласты крахмала, которые окрасятся в синий цвет. Йод является достаточно универсальным красителем. Им можно окрашивать широкий спектр препаратов.

Рисунок 1. Кожица лука (увеличение: 1000×). Окраска йодом. На фотографии дифференцируется ядро в клетке.

Рисунок 2. Кожица лука (увеличение: 1000×). Окраска Азур-Эозином. На фотографии в ядре дифференцируется ядрышко.

Рисунок 3. Зерна крахмала в картофеле (увеличение: 100×). Окраска йодом.

На балконах жилых домов часто скапливается большое количество трупов летающих насекомых. Не торопитесь от них избавляться: они могут послужить ценным материалом для исследования. Как видно из фотографий, вы обнаружите, что крылья насекомых волосатые (рис. 4–6). Насекомым это необходимо для того, чтобы крылья не намокали . В силу большого поверхностного натяжения, капли воды не могут «провалиться» сквозь волоски и коснуться крыла.

Это явление называется гидрофобностью . Подробно мы о нем говорили в статье «Физическая водобоязнь ». - Ред.

Рисунок 4. Крыло божьей коровки (увеличение: 400×).

Рисунок 5. Крыло бибионида (увеличение: 400×).

Рисунок 6. Крыло бабочки боярышницы (увеличение: 100×).

Если вы когда-нибудь задевали крыло бабочки или моли, то, наверное, замечали, что с неё слетает какая-то «пыль». На фотографиях отчётливо видно, что этой пылью являются чешуйки с их крыльев (рис. 7). Они имеют разную форму и достаточно легки на отрыв.

Кроме того, можно поверхностно изучить строение конечностей членистоногих (рис. 8), рассмотреть хитиновые плёнки - например, на спине таракана (рис. 9). При должном увеличении можно убедиться, что такие плёнки состоят из плотно прилегающих (возможно, сросшихся) чешуек.

Рисунок 7. Чешуйки с крыльев моли (увеличение: 400×).

Рисунок 8. Конечность паука (увеличение: 100×).

Рисунок 9. Плёнка на спине таракана (увеличение: 400×).

Следующее, что стоило бы понаблюдать - это кожура ягод и фруктов (рис. 10 и 11). Не все фрукты и ягоды обладают приемлемой для наблюдения в микроскоп кожурой. Либо её клеточное строение может быть не дифференцируемым, либо толщина не позволит добиться чёткого изображения. Так или иначе, придётся сделать немало попыток, прежде чем вы получите хороший препарат. Вам придётся перебрать разные сорта винограда - например, для того, чтобы найти тот, у которого красящие вещества в кожуре имели бы «приятную для глаза» форму, или сделать несколько срезов кожицы сливы, пока не добьётесь моноклеточного слоя. В любом случае, вознаграждение за проделанную работу будет достойным.

Рисунок 10. Кожура чёрного винограда (увеличение: 1000×).

Рисунок 11. Кожура сливы (увеличение: 1000×).

Рисунок 12. Лист клевера (увеличение: 100×). Некоторые клетки содержат тёмнокрасный пигмент.

Достаточно доступным для исследования объектом является зелень: трава, водоросли, листья (рис. 12 и 13). Но, несмотря на повсеместную распространённость, выбрать и приготовить хороший образец бывает не так-то просто.

Самым интересным в зелени являются, пожалуй, хлоропласты (рис. 14 и 15). Поэтому срез должен быть исключительно тонким. Нередко приемлемой толщиной обладают зелёные водоросли, встречающиеся в любых открытых водоёмах.

Рисунок 13. Лист земляники (увеличение: 40×).Рисунок 16. Плавающая водоросль со жгутиком (увеличение: 400×).

Рисунок 17. Детёныш улитки (увеличение: 40×).

Рисунок 18. Мазок крови. Окраска Азур-Эозином по Романовскому (увеличение: 1000×). На фотографии эозинофил на фоне эритроцитов.

Сам себе учёный

Видео 1. Биение сердца улитки (увеличение оптического микроскопа 100×).

После исследования простых и доступных препаратов естественным желанием является усложнение техник наблюдения и расширение класса изучаемых объектов. Для этого, во-первых, понадобится литература по специальным методам исследования, а, во-вторых, специальные средства. Эти средства, хотя и являются своими для каждого типа объектов, всё-таки обладают некоторой общностью и универсальностью. Например, всеобще известный метод окраски по Граму, когда разные виды бактерий после окраски дифференцируются по цветам, может быть применён и при окраске других, не бактериальных, клеток. Близким к нему по сути является и метод окраски мазков крови по Романовскому. В продаже имеется как уже готовый жидкий краситель, так и порошок, состоящий из таких красящих веществ, как азур и эозин. Все красители можно купить в специализированных медико-биологических магазинах, либо заказать в интернете. Если же по каким-то причинам вы не можете достать краситель для крови, можно попросить лаборанта, делающего вам анализ крови в больнице, приложить к анализу стёклышко с окрашенным мазком вашей крови.

Продолжая тему исследования крови, нельзя не упомянуть камеру Горяева - устройство для подсчёта форменных элементов крови. Будучи важным инструментом для оценки количества эритроцитов в крови ещё в те времена, когда не было устройств для автоматического анализа её состава, камера Горяева также позволяет измерять размеры объектов благодаря нанесённой на неё разметке с известными размерами делений. Методы исследования крови и других жидкостей с помощью камеры Горяева описаны в специальной литературе.

Заключение

В данной статье я постарался рассмотреть основные моменты, связанные с выбором микроскопа, подручных средств и основные классы объектов для наблюдения, которые нетрудно встретить в быту и на природе. Как уже было сказано, специальные средства наблюдения предполагают наличие хотя бы начальных навыков работы с микроскопом, поэтому их обзор выходит за рамки данной статьи. Как видно из фотографий, микроскопия может стать приятным хобби, а может быть, для кого-то даже и искусством.

В современном мире, где разнообразные технические средства и устройства находятся в шаговой доступности, каждый сам решает, на что ему потратить собственные деньги. Из развлекательных соображений это может быть дорогостоящий ноутбук или телевизор с запредельным размером диагонали. Но находятся и те, кто отводит свой взор от экранов и направляет его либо далеко в космос, приобретая телескоп, либо, смотря в окуляр микроскопа, проникают взглядом глубоко внутрь. Внутрь той природы, частью которой мы являемся.

Литература

1. Ландсберг Г.С. (2003). Оптика. § 92 (стр. 301);
2. Гуревич А.А. (2003). Пресноводные водоросли;
3. Козинец Г.И. (1998). Атлас клеток крови и костного мозга;
4. Коржевский Д.Э. (2010). Основы гистологичесой техники..

Ткань (мякоть) картофеля, овощей и плодов состоит из тон­костенных клеток, разрастающихся примерно одинаково во всех направлениях. Такую ткань называют паренхимной. Содер­жимое отдельных клеток представляет собой полужидкую мас­су - цитоплазму, в которую погружены различные клеточные элементы (органеллы) - вакуоли, пластиды, ядра, крахмальные зерна и др. (рис. 9.2). Все органеллы клетки окружены мембрана­ми. Каждая клетка покрыта оболочкой, представляющей собой первичную клеточную стенку.

Оболочки каждых двух соседних клеток скрепляются с по­мощью срединных пластинок, образуя остов паренхимной ткани (рис. 9.3).

Контакт между содержимым клеток осуществляется через плазмодесмы, которые представляют собой тонкие цитоплазматические тяжи, проходящие через оболочки.

Поверхность отдельных экземпляров овощей и плодов по­крыта покровной тканью - эпидермисом (плоды, наземные овощи) или перидермой (картофель, свекла, репа и др.).

Поскольку в свежих овощах содержится значительное коли­чество воды, то все структурные элементы их паренхимной ткани в той илиЧшой степени гидратированы. Вода как растворитель оказывает важное влияние на механические свойства растительной ткани. Гидратируя в той или иной степени гидрофильные соединения, она пластифицирует структуру стенок и срединных пластин. Это обеспечивает достаточно высокое тургорное дав­ление в тканях.

Тургор - состояние напряжения, возникающее вследствие давле­ния содержимого клеток на их эластичные оболочки и давления оболо­чек на содержимое клеток.

Тургорное давление может снижаться, например, при увядании или подсыхании овощей и плодов или возрастать, что наблюдается при погружении увядших овощей в воду. Это свойство овощей и плодов можно учитывать при их кулинарной переработке. Так, картофель и корнеплоды с ослабленным тур-гором перед механической очисткой рекомендуют замачивать в течение нескольких часов для сокращения времени обработки и снижения количества отходов.

Рис. 9.2. Строение растительной клетки

Рис. 9.3. Стенка растительной ткани:

1 -- срединная пластинка; 2 - плазмалемма.

Увеличение х 45000 (по Ж.-К. Ролан, А. Сёлеши, Д. Сёлеши)

Вакуоль - самый крупный элемент, расположенный в цен­тре клетки. Она представляет собой своеобразный пузырек, запол­ненный клеточным соком, и является наиболее гидратированным элементом клетки паренхимы овощей и плодов (95...98 % воды). В состав сухого остатка клеточного сока входят в том или ином количестве практически все водорастворимые пищевые вещества.

Основная масса Сахаров, содержащихся в картофеле, овощах и плодах в свободном состоянии, растворимого пектина, органи­ческих кислот, водорастворимых витаминов и полифенольных соединений концентрируется в вакуолях.

В клеточном соке содержится примерно 60... 80 % мине­ральных веществ от общего их количества в овощах и плодах. Со­ли одновалентных металлов (калия, натрия и др.) практически полностью концентрируются в клеточном соке. Солей же каль­ция, железа, меди, магния содержится в нем несколько меньше, так как они входят в состав других элементов тканей.

Клеточный сок содержит как свободные аминокислоты, так и растворимые белки, которые образуют в вакуолях растворы от­носительно слабой концентрации.

Тонкий слой цитоплазмы с другими органеллами занима­ет в клетке пристенное положение. В состав цитоплазмы входят в основном белки, ферменты и в небольшом количестве липиды (соотношение белков и липидов 90:1). В цитоплазме, как и в ва­куолях, они находятся в виде раствора, но более концентриро­ванного (10 %).

Пластиды - это органеллы, которые присутствуют только в растительных клетках. Наиболее типичные из них - хлоропласты, которые содержат хлорофилл. В определенных физиологи­ческих условиях пластиды не образуют хлорофилл; в этих случа­ях они вырабатывают либо белки (протеопласты), либо липиды и пигменты (хромопласты), но чаще всего такие пластиды выпол­няют резервные функции, и тогда в них накапливается крахмал (амилопласты), поэтому пластиды бывают окрашенными и бес­цветными. Последние называют лейкопластами.

В состав хлоропластов кроме хлорофилла входят белки и липиды в соотношении 40:30, а также крахмальные зерна.

В процессе развития хромопластов образуются крупные глобулы, или кристаллы, содержащие каротиноиды, в том числе и каротины. Присутствие этих пигментов в зеленых овощах и не­которых плодах (крыжовник, виноград, слива ренклод и др.) обусловливает различные оттенки их зелено-желтой окраски. Каротины придают желто-оранжевую окраску моркови, репе и др. Однако не всегда оранжевая окраска указывает на высокое содержание их в плодах и овощах; например, окраска апельси­нов, мандаринов обусловлена другим пигментом - криптоксантином. В то же время в зеленых овощах относительно высокое содержание каротина может быть замаскировано хлорофиллом.

Амилопласты заполнены в основном крупными гранула­ми крахмала. Следует отметить, что в растительных клетках все содержащиеся в них крахмальные зерна находятся в пространст­ве, ограниченном оболочкой амилопластов или других пластид.

Ядро клетки содержит хроматин (деспирализованные хро­мосомы), состоящий из ДНК и основных белков (гистонов), и ядрышки, богатые РНК.

Мембраны - это активный молекулярный комплекс, спо­собный осуществлять обмен веществ и энергии.

Цитоплазма на границе с клеточной оболочкой покрыта про­стой мембраной, называемой плазмалеммой. Внешнюю гра-ни1ДУ плазмалеммы можно увидеть при рассмотрении под микро­скопом препаратов растительной ткани, обработанных концент рированным раствором поваренной соли. Из-за разности между осмотическим давлением внутри клетки и вне ее происходит пе­реход воды из клетки в окружающую среду, вызывающий плазмо­лиз - отделение цитоплазмы от клеточной оболочки. Аналогич­но плазмолиз можно вызвать, обрабатывая срезы растительной ткани концентрированными растворами Сахаров или кислот.

Цитоплазматические мембраны регулируют клеточную про­ницаемость, избирательно задерживая либо пропуская молекулы и ионы тех или иных веществ в клетку и за ее пределы.

Вакуоль, как и цитоплазма, также окружена простой мембра­ной, называемой тонопластом.

Основные структурные компоненты мембран - белки и по­лярные липиды (фосфолипиды). Существуют различные типы строения цитоплазматической мембраны: трехслойное (из двух слоев белка с биомолекулярной прослойкой липидов), грануляр­ное (из частиц, диаметр которых составляет около 100 Ю- 10 м, или из более мелких частиц - субъединиц). В настоящее время мембрану рассматривают как жидкую структуру, пронизанную белками.

Поверхность ядер, пластид и других цитоплазматических структур покрыта двойной мембраной, состоящей из двух рядов простых мембран, разделенных перинуклеарным пространст­вом. Эти мембраны препятствуют также смешиванию содержи­мого двух соседних органелл. Отдельные вещества переходят из одних органелл в другие лишь в строго определенных количест­вах, необходимых для протекания физиологических процессов в тканях.

Клеточные оболочки в совокупности со срединны­ми пластинками называют клеточными стенками. В от­личие от мембран они характеризуются полной проницаемостью.

Клеточные стенки составляют 0,7...5,0 % сырой массы ово­щей и плодов. Так, в овощах плодовой группы, например в ка­бачках, количество их не превышает 0,7 %. В листовых овощах - белокочанной капусте, салате, шпинате - около 2 %. Наиболь­шим содержанием клеточных стенок отличаются корнеплоды - 2...4%.

В состав клеточных стенок входят в основном полисахариды (80...95 %) - клетчатка, гемицеллюлозы и протопектин, поэтому их часто называют углеводами клеточных стенок. В со­став клеточных оболочек входят все перечисленные выше поли­сахариды. Считают, что срединные пластинки состоят в основном из кислых полисахаридов (протопектина), играющих роль межклеточного цементирующего вещества, которому иногда со­путствуют протеиновые соединения, а в наиболее старых тка­нях - лигнин.

Таб.9.1. Содержание экстенсина и оксипролина

в клеточных стенках некоторых растительных продуктов (%)

Кроме углеводов в клеточных стенках содержатся азотистые вещества, лигнин, липиды, воска, минеральные вещества.

Из азотистых веществ в клеточных стенках растительной тка­ни обнаружен структурный белок экстенсии - полимер из груп­пы гликопротеидов, белковая часть которого связана с углевода­ми - остатками арабинозы и галактозы. Молекулярная масса белковой части таких макромолекул равна 50 000, экстенсии имеет форму жесткого стержня, на 50 % состоит из оксипролина. В клеточной стенке присутствует несколько фракций белка, раз­личающихся содержанием оксипролина.

Экстенсии в некоторых отношениях напоминает белок кол­лаген, выполняющий аналогичные функции в животных тканях. Содержание экстенсина и оксипролина в клеточных стенках раз­личных овощей и картофеля неодинаково (табл. 9.1). Клеточные стенки картофеля состоят примерно на 1/5 из экстенсина. В кле­точных стенках корнеплодов его содержится в 2 раза меньше, чем в клеточных стенках картофеля; в клеточных стенках дыни содержание экстенсина не превышает 5 %.

Соотношение углеводов и экстенсина в клеточных стенках зависит от вида растительной ткани. Клеточные стенки многих растительных продуктов состоят примерно на 1/3 из целлюлозы, на 1/3 из гемицеллюлоз и на 1/3 из пектиновых веществ и белка. В клеточных стенках томатов между углеводами и белком суще­ствует другое соотношение -1:1.

Лигнин - природный полимер сложного строения, фор­мирующий клеточные стенки растений. Играет роль инкрусти­рующего вещества, скрепляющего волокна целлюлозы и геми­целлюлоз. Ковалентно связан с полисахаридами гемицеллюлоз (кспланом), с пектиновыми веществами и белком. Содержание лигнина в тканях растений зависит от их вида и степени одревес­нения. Значительное количество лигнина содержится в клеточ­ных стенках свеклы, моркови, меньше его накапливается в бело­кочанной капусте.

В связи с тем, что размягчение картофеля, овощей и плодов, происходящее в процессе их тепловой кулинарной обработки, связывают с деструкцией клеточных стенок, представляется це­лесообразным рассмотреть строение последних.

По современным представлениям, клеточная стенка - это вы­соко специализированный агрегат, состоящий из различных по­лимеров (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, белков и др.), структура которых у разных растений закодирована с той же степенью точности, что и структура молекул белков.

На рис. 9.4 представлена модель структуры первичной клеточной стенки.

Первичная клеточная стенка состоит из волокон (микрофиб­рилл) целлюлозы, которые занимают менее 20 % объема гидратированной стенки. Располагаясь в клеточных стенках парал­лельно, целлюлозные волокна с помощью водородных связей образуют мицеллы, которые имеют правильную, почти кристал­лическую упаковку. Одна мицелла целлюлозы может отстоять от другой на расстоянии, равном десяти ее диаметрам. Пространст­во между мицеллами целлюлозы заполнено аморфным основ­ным веществом (матриксом), состоящим из пектиновых ве­ществ, гемицеллюлоз (ксилоглюкан и арбиногалантан) и струк­турного белка, связанного с тетрасахаридами.

Первичная стенка клетки рассматривается как целая мешко­образная макромолекула, компоненты которой тесно взаимо­связаны. Между мицеллами целлюлозы и ксилоглюканом суще­ствуют многочисленные водородные связи. В свою очередь, кси­логлюкан ковалентно связан с боковыми галактановыми цепями пектиновых веществ, а пектиновые вещества через арабиногалактан ковалентно связаны со структурным белком.

Учитывая, что клеточные стенки многих овощей и плодов от­личаются относительно высоким содержанием двухвалентных катионов, в основном Са и Mg (0,5... 1,0 %), между пектиновыми молекулами, содержащими свободные карбоксильные группы, могут возникать хелатные связи в виде солевых мостиков.

Рис. 9.4. Структура первичной клеточной стенки (по Альберсхейму):

1 - микрофибрилла целлюлозы: 2 - ксилоглюкан; 3 - главные

рамногалактуроновые цепи пектиновых веществ; 4 - боковые

галактановые цепи пектиновых веществ; 5- структурный белок

с арабинозными тетрасахаридами; 6- арабиногалактан

Вероятность образования солевых мостиков и степень этерификации полигалактуроновых кислот связаны обратной зависи­мостью. Солевые мостики способствуют упрочнению клеточных стенок и паренхимной ткани в целом.

Покровные ткани клубней картофеля, корнеплодов и других овощей характеризуются пониженной пищевой цен­ностью из-за концентрации в них клетчатки и гемицеллюлоз, поэтому при кулинарной обработке картофеля и большинства овощей эти ткани удаляют.

Цель: Ознакомиться со строением крахмальных зерен основных пищевых растений

Методические указания. Наиболее распространенное запасное вещество растений – полисахарид крахмал. Первичный крахмал образуется из продуктов фотосинтеза в листьях растений и имеет вид мелких крупинок. Здесь он не хранится, а транспортируется для построения органов растений или откладывается в виде запасного вещества в плодах.

Рис. 6. Крахмальные зерна различных видов растений

А – из клубней картофеля: 1 – простое; 2 – сложное; 3 – полусложное;

Б – пше-ница (простое); В – овес (сложное); Г – кукуруза (простое);

Д – рис (сложное); Е – гречиха (простое)

Здесь он не хранится, а транспортируется для построения органов растений или откладывается в виде запасного вещества в плодах.

Вторичный или запасной крахмал образуется в лейкопластах (амилопластах) в специализированных органах – корневищах, клубнях, семенах, плодах. Из этого крахмала образуются простые, полусложные и сложные зерна.

Если в лейкопласте имеется одна точка, вокруг которой откладываются слои крахмала, то формируется простое крахмальное зерно (рис. А1, Б, Г).

Сложное зерно образуется, если точек отложения две и больше (рис. А2; В, Д, Е).

Полусложные зерна образуются в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем после их соприкосновения образуются общие слои (рис.6,А3). Простые крахмальные зерна имеют пшеница, рожь, кукуруза, сложные – рис, овес, гречиха. В клубнях картофеля встречаются все три типа крахмальных зерен. Форма, размер, строение крахмальных зерен специфичны для каждого вида растений. Поэтому при анализе продовольственного сырья растительного происхождения, в частности муки, по строению крахмальных зерен можно идентифицировать и установить в них наличие примесей.

Задание: Изготовить препараты крахмальных зерен картофеля, пшеницы, овса, риса, гречихи. Произвести окраску (реакцию) раствором йода. Зарисовать при большом увеличении крахмальные зерна, указанных выше растений, сохраняя при этом между ними пропорции. Подписать рисунки, указав вид растения и тип крахмальных зерен.

Последовательность выполнения работы:

Крахмальные зерна картофеля. Отрезают небольшой кусочек клубня и делают им мазок по предметному стеклу с предварительно нанесенной на него каплей воды. Каплю накрывают покровным стеклом, микроскопируют при малом, затем при большом увеличении. Необходимо постараться найти все три типа крахмальных зерен (иногда этого сделать не удается). При рассмотрении слоистости крахмальных зерен прикрывают диафрагму и слегка вращают микровинт. Зарисовать увиденную картину.

Осуществляют окраску препарата раствором йода и, глядя в микроскоп, наблюдают процесс окрашивания.

Препараты крахмальных зерен пшеницы, овса, риса и гречихи лучше готовить из разбухших семян. При этом, разрезав зерновку, извлекают содержимое ее (эндосперм) и переносят его в каплю воды на предметное стекло. Далее поступают, как в предыдущем случае, и рассматривают при большом увеличении.

Необходимо зарисовать форму крахмальных зерен пшеницы, овса, риса и гречихи. Необходимо научиться дифференцировать их по строению и определять видовую принадлежность.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 8 г. Поронайска

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

КАРТОФЕЛЬНАЯ ПАЛОЧКА

Выполнила: ,

Руководитель: учитель биологии

Поронайск, 2013

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

Практически нет места на Земле, где бы ни встречались бактерии. Они живут даже во льдах Антарктиды и в горячих источниках. Особенно много их в почве. В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. Большинство бактерий гибнет при температуре +65 –100 °С, но споры некоторых из них переносят нагревание до +140 °С и охлаждение до - 253 °С.

Бактерии – относительно просто устроенные микроскопические организмы. Обычно они одноклеточные. Ядра, отделенного от цитоплазмы оболочкой, у бактерий нет. Такие организмы называются прокариотами. Клетки бактерий имеют намного меньшие размеры, чем клетки растений или животных. В среднем это 0,5–5 мкм. Кишечная палочка, например, имеет длину клетки от 1 до 6 мкм. Самые крупные из бактерий достигают размера в 750 мкм, т. е. 0,75 мм. Самые мелкие из них имеют размеры от 0,1 до 0,25 мкм.

Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в XVII веке Антони ван Левенгук. В середине XIX в. Луи Пастер открыл болезнетворные свойства бактерий, а также связал их со многими хозяйственно важными процессами (например, порчей продуктов питания). Медицинская микробиология получила развитие в трудах Роберта Коха. В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза. Изучением бактерий занимается наука бактериология.

Цель работы: используя описание выращивания микробиологической культуры картофельной палочки, получить и пронаблюдать бактерию картофельной палочки.

Задачи:

1. Найти описание способа выращивания культуры картофельной палочки (поискать в интернете).

2. Подготовить оборудование и материалы для лабораторной работы .

3. Провести наблюдение бактерии картофельной палочки.

Методы работы: поисковый, экспериментальный.

I. ЦАРСТВО БАКТЕРИИ

1. Характеристика строения клетки бактерии

Клетки бактерий имеют чрезвычайно малые размеры. Поэтому изучение их строения началось только с изобретением электронного микроскопа. Традиционно существует разделение бактерий по форме клетки.

Различают шарообразные кокки (например, стрептококки, стафилококки), палочковидные бациллы (например, кишечная палочка), изогнутые в виде запятой вибрионы (например, холерный вибрион), спиралевидные спириллы. Очень часто бактерии образуют скопления в виде длинных изогнутых цепочек, групп и пленок.

Некоторые бактерии имеют жгутики – до 1000. Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные бактерии передвигаются при помощи жгутиков или скольжением. Многие водные бактерии могут погружаться или всплывать, изменяя свою плотность за счет выделения пузырьков газа.

Бактерии активно передвигаются в направлении, определяемом теми или иными раздражителями. Это явление получило название таксиса. Большинство бактерий бесцветно. Некоторые окрашены в пурпурный или зеленый цвет.

Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой, благодаря которой сохраняют постоянную форму. По составу и строению клеточные оболочки бактерий существенно отличаются от таковых растений и животных.

Снаружи оболочка может быть покрыта ещё и слизистой капсулой. Ещё раз повторю, что оформленного ядра у бактерий нет, а наследственный материал распределен в цитоплазме.

Рисунок 1 . Строение бактериальной клетки

2. Бактерия картофельная палочка

Почвенный микроб – спорообразующая картофельная палочка – широко распространен в природе.

Этот микроб часто становится причиной картофельной (ее еще называют «тягучей») болезни хлеба. Сначала он попадает в зерно (при его созревании и обмолоте), а затем в муку. Споры картофельной палочки термоустойчивы, они не погибают даже при выпечке хлеба, поэтому в дальнейшем, при благоприятных условиях, начинают проявлять свою жизнеспособность. Оптимальными условиями для размножения картофельной палочки являются: среда, близкая к нейтральной (рН около 7,0), температура 35-40° С, несколько повышенная влажность хлеба. И вот что интересно – у ржаного хлеба картофельной болезни не наблюдается, поскольку кислотность его значительно выше, чем пшеничного. Пшеничный хлеб «болеет» исключительно в жаркое время года, если его хранят в душных, плохо вентилируемых помещениях, укладывают горячим навалом или в высокие штабеля. Развитию болезни способствует и повышенная влажность пшеничного хлеба с невысокой кислотностью.

В чем проявляется «тягучая» болезнь? В мякише хлеба или других влажных мучных изделиях (бисквитное пирожное, пряники) через некоторое время происходят изменения. На изломе батона начинает ощущаться слабый неприятный запах, который быстро усиливается и становится похож на запах валерианы или переспелой дыни. Мякиш темнеет, он становится мягким, затем в нем появляется волокнистость, и, наконец, он превращается в клейкую, тягучую грязно-коричневую массу с резким неприятным запахом, напоминающим запах гниющих фруктов. Такой хлеб не пригоден для употребления.

II. ВЫРАЩИВАНИЕ КУЛЬТУРЫ КАРТОФЕЛЬНОЙ ПАЛОЧКИ

1. Способ выращивания культуры картофельной палочки

Картофельная палочка развивается на картофеле. Для ее получения следует взять неочищенный картофель, нарезать небольшими кубиками, поместить в небольшую посуду, залить доверху водой и нагреть до 80°С. Для заражения приготовленной питательной среды спорами картофельной палочки, нужно опустить в нее небольшой комочек почвы, после этого поставить в теплое место на 3 дня. За это время картофельная палочка размножается в большом количестве, ее размеры достигают 15 мкм.

2. Наблюдение культуры картофельная палочка

Лабораторная работа «Приготовление питательной среды и выращивание культуры картофельной палочки»

Оборудование:

Колбы (2 шт.)

Горячая вода.

Холодная вода.

Клубень картофеля, почва

Нож, шпатель.

Описание работы:

Мы выращивали бактерии под названием картофельная палочка. Для начала мы взяли две колбы, потом нарезали картофель. Затем мы в колбы поместили по нескольку кусочков неочищенного картофеля. В одну колбу мы налили – горячую воду и поставили её в тёплое помещение, а в другую колбу налили холодную воду и поставили её в холодное помещение. Через один день мы всыпали немножко почвы. Потом через два дня вода в двух колбах стала немного мутной и на поверхности воды появилась плесень с пенкой.

Приготовление микропрепаратов картофельная палочка

Оборудование:

1. Предметные стёкла, покровные стёкла, пипетка, салфетка, стакан.

2. Вычистила покровные стёкла.

3. Из колбы, где находилось культура, слила раствор с микроорганизмами в стакан.

4. Капельку с культурой нанесла на предметное стекло, накрыла покровным стеклом.

5. Рассмотрела микропрепараты под микроскопом. Сделала микрофотографии на Альтами школьный USB -микроскопе.

font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:" times new roman font-weight:normal>Рисунок 2 . Микрофотография культуры картофельной палочки (метиловый оранжевый). Увеличение в 400 раз

Рисунок 3 . Микрофотография картофельной палочки (лакмус)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, цель работы успешно выполнена. Для выращивания культуры картофельной палочки требуется: картофель, почва, две колбы, горячая и холодная вода, нож, чайник. Для изучения бактерий необходимо микроскопы лучше электронный микроскоп.

Чтобы предупредить развитие картофельной болезни пшеничного хлеба, надо создать неблагоприятные условия для развития картофельной палочки. Здесь много зависит от соблюдения технологического процесса при производстве хлеба и его правильного хранения. А покупателям надо запомнить несколько правил:

1. Покупайте хлеб и булочные изделия только в магазинах, где созданы условия для хранения данной продукции (проветриваемые складские помещения, торговые залы с кондиционированием воздуха, специально оборудованные полки или витрины для реализации булок и батонов).

2. Рассчитывайте объем покупаемого хлеба только на очередной прием пищи или хотя бы на период, не превышающий двенадцатичасовой отрезок времени.

3. Храните хлебобулочные изделия в тканевых («дышащих») мешочках, а если температура воздуха в квартире более 20º С, то в холодильнике.

4. В жаркий период года переходите на хлеб из муки грубого помола, который менее подвержен поражению картофельной болезнью.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколов, животных, первый том [Текст] / . – М.: Просвещение, 1984. – 463 с.

2. Гиляров, словарь юного биолога [Текст] / . – М.: Педагогика, 1896. – 352 с.

3. Википедия [Электронный ресурс] /