Практикум по анатомии пищевого сырья Л.В. Хибхенов, В.В. Сперанский

Л.В. Хибхенов, В.В. Сперанский
Практикум
по анатомии пищевого сырья
Улан-Удэ
2007
Федеральное агентство по образованию
УДК 581.8.591.4 – 035 (075.8)
ББК 28.56:28.66:30.3я 73
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный технологический университет»
Печатается по решению редакционно-издательского совета
(ГОУ ВПО ВСГТУ)
Восточно-Сибирского государственного технологического
Х 423
университета
Л.В. Хибхенов, В.В. Сперанский
Рецензенты
д-р техн. наук, проф. М.Б. Данилов
канд. биол. наук, доцент Н.А. Николаева
Практикум
по анатомии пищевого сырья
Учебное пособие
Хибхенов Л.В., Сперанский В.В.
Х 423 Практикум по анатомии пищевого сырья: Учебное
пособие. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007.- 72 с.
Настоящее учебное пособие является руководством к лабораторным занятиям по анатомии пищевого сырья. В пособии дается описание морфологических особенностей пищевого сырья растительного и животного происхождения. В начале каждого занятия
приводятся общие теоретические сведения, затем ход выполнения
каждой работы и в конце вопросы для самоконтроля.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров (в сфере производства и обращения сельскохозяйственного сырья и продовольственных товаров)».
Улан-Удэ
Издательство ВСГТУ
2007
© Л.В.Хибхенов, В.В. Сперанский, 2007
© ВСГТУ, 2007
Ключевые слова: клетка, ткань, растения, животные,
запасные вещества, белки, жиры, углеводы
Введение
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………………….3
Лабораторная работа 1. Методы исследования. Устройство микроскопа и основные правила работы с ним ………………………………4
Лабораторная работа 2. Строение растительной клетки ……………11
Лабораторная работа 3. Крахмальные зерна: происхождение, строение и их значение для проведения экспертизы продовольственного сырья ….……………………………………………………………. 23
Лабораторная работа 4. Ткани растений …..………………………… 25
Лабораторная работа 5. Вегетативные органы растений
………….33
Лабораторная работа 6. Репродуктивные органы растений ..………44
Лабораторная работа 7. Строение клетки животных …………….. 52
Лабораторная работа 8. Ткани животных …………………………… 57
Рекомендуемая литература ……………………………………………. 71
Товароведение и экспертиза продовольственных товаров как
наука основывается на положениях естественных, технических и общественных наук. Определяющими признаками качества продовольственных товаров являются биологические особенности, в частности особенности строения (анатомия) тех или иных объектов растительного или
животного происхождения. Они же во многом определяют потребительские свойства товаров. В предлагаемом учебном пособии рассмотрены основные особенности строения клеток, тканей и органов растений и животных. Определенное внимание уделено влиянию особенностей строения и химического состава на качество продовольственного
сырья. Значительное место в практикуме отводится к иллюстративному
материалу, что дает возможность студентам правильно ориентироваться в полученных ими препаратах и описать увиденные структуры. Темы
лабораторных занятий соответствуют требованиям Государственного
образовательного стандарта и учебного плана. Каждая из предлагаемых
лабораторных работ начинается с общих теоретических сведений о
строении объектов пищевого сырья. Далее приводятся описание хода
работ, методические рекомендации и пояснения к препаратам. Объекты
для выполнения заданий подобраны с учетом специальности. Полученные результаты в виде рисунков и таблиц должны оформляться в рабочей тетради, так как это служит основным показателем проделанной
студентом работы. В конце каждой темы занятия приводятся вопросы
для самоконтроля. При изложении материала практикума были учтены
и использованы широко известные практические руководства, список
которых приведен в конце пособия. Учебный материал дисциплины
позволит усвоить биологические основы, положенные в разработку
ГОСТов по морфологической и структурной терминологии фруктов и
овощей, а также гистологической идентификации и анализа состава
мяса и мясных продуктов.
Лабораторная работа 1
Методы исследования. Устройство микроскопа и основные правила работы с ним
Материал: микроскопы, постоянные гистологические препараты, предметные и покровные стекла, луковица лука, раствор йода, стеклянные
палочки, препаровальные иглы, бритвы, вода водопроводная, пипетки,
фильтровальная бумага.
Общие сведения
Микроскопические методы. Биологические объекты можно исследовать как живыми, так и фиксированными. Из исследуемого материала можно приготовить постоянные и временные
препараты. Методика приготовления постоянных препаратов довольно сложна, требует длительного времени и состоит из нескольких этапов.
1. Фиксация – это сохранение материала в состоянии,
близком к естественному. Для этого необходимо быстро умертвить ткани. Это лучше достигается при работе с небольшими кусочками живого материала. Используемое для этого вещество называется фиксатором. Быстрой фиксацией обеспечивается сохранение изначальной структуры объекта, причем ткани подвергаются уплотнению, что позволяет готовить из них тонкие срезы.
Фиксацию осуществляют путем погружения материала в
96°-ный этиловый спирт или 4%-ный раствор формалина.
2. Обезвоживание проводится при подготовке материала
к заливке и заключению его в соответствующую среду, которая
не смешивается с водой. Воду необходимо удалить и с целью лучшей сохранности препаратов. Для сохранения микроструктуры
материала обезвоживание необходимо проводить не сразу. Это
достигается постепенным увеличением концентрации этилового
спирта (от 50 - до 96°- ного) и заканчивается процесс обезвоживания абсолютным (100°- ным) спиртом.
3. Просветление. Некоторые из общеупотребимых сред
для заливки и заключения не смешиваются со спиртом. Поэтому
его необходимо постепенно замещать веществом (просветляющее
вещество), с которым среда для заливки смешивается. Наиболее
часто для этих целей применяют ксилол. При обработке ксилолом
материал становится прозрачным.
4. Заливка материала проводится для того, чтобы получить очень тонкий срез. При приготовлении препаратов для световой микроскопии объекты заливают в парафин, которому затем дают застыть.
5. Изготовление срезов. Как правило, толщина кусочков
материала слишком велика, чтобы сквозь них могло пройти достаточное для исследования под микроскопом количество света.
Обычно приходится срезать очень тонкий слой исследуемого материала, то есть готовить срезы. Срезы можно приготовить, вручную при помощи остро отточенной бритвы. Но чаще применяют
специальное устройство – микротом. При помощи микротомных
ножей можно готовить срезы толщиной 8-12 мкм.
Срезы для светового микроскопа можно приготовить и из
замороженных кусочков материала, при этом первые четыре этапа выпадают, соответственно время изготовления препаратов
значительно сокращается. Для изготовления таких срезов применяют замораживающий микротом.
6. Окрашивание срезов. Биологические структуры на препаратах прозрачны и бесцветны, поэтому для получения контраста между ними приходится прибегать к различным методам окрашивания. Окрашивают срезы или одним красителем, или применяют комбинированное окрашивание двумя или даже тремя
красителями. При окрашивании парафиновых срезов парафин
удаляют при помощи растворителя (обычно ксилолом). Наиболее
часто употребляется окрашивание при помощи гематоксилина и
эозина. При таком способе ядра клеток окрашиваются гематоксилином в синий или фиолетовый цвет, цитоплазма – в розовый.
Для выявления некоторых структур тканей и клеток (жир, волокна, включения и др.) применяют специальные красители.
7. Заключение. Полностью окрашенные срезы на предметном стекле заключают в канадский бальзам, который не пропускает воздух и способен не ограничено долго сохранять срез.
Заключенный в среду срез накрывают покровным стеклом. Перед
заключением срезы обезвоживают и пропитывают растворителем
бальзама – ксилолом.
Временные препараты для светового микроскопа в отли-
чие от постоянных можно приготовить сравнительно быстро.
Срез свежего материала делается вручную при помощи острой
бритвы. Каждый срез следует помещать на чистое предметное
стекло с нанесенной на него каплей воды, затем препарат накрывают покровным стеклом. Это проводится для предотвращения
попадания воздуха, пыли и в целях предохранения от загрязнения
объектива большого увеличения. Заключенный препарат можно
окрашивать, добавляя краситель к краю покровного стекла.
Биологический микроскоп – это оптический прибор, с
помощью которого можно получить увеличенное обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть детали его строения.
Устройство и эксплуатация микроскопа довольно просты, однако
неумелое пользование этим прибором влечет его порчу.
Устройство микроскопа показано на рисунке 1. В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе относят объективы (4), окуляр (1) и осветительное устройство, включающее зеркало (7) и конденсор с диафрагмой (6). Механическая система микроскопа состоит из подставки,
микро- и макровинтов (9,10), тубусодержателя (11), механизма
для перемещения конденсора (8), револьверного устройства (3),
предметного столика (5).
Объектив – одна из важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет увеличение объекта. Микроскоп снабжен
тремя объективами:×8 (или ×10), ×40,×90. В учебных целях
обычно используются ×8 (или ×10), ×40.
Окуляр дает увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом. Увеличение окуляров обозначено
на них цифрами: ×7,×10,×15.
Для определения общего увеличения микроскопа следует
умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.
Зеркало служит для направления света через конденсор
на объект и имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В учебных аудиториях при использовании рассеянного света обычно
пользуются вогнутым зеркалом.
При подъеме или опускании с помощью специальной рукоятки конденсора соответственно свет конденсируется или рассеивается.
Макровинт служит для значительного перемещения объ-
ектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.
Микровинт используют для незначительного перемеще-
Рис. 1. Биологический микроскоп:
1 – окуляр; 2 – бинокулярная насадка; 3 – револьверное устройство; 4 –
объективы; 5 – предметный столик; 6 – конденсор с диафрагмой; 7 –
зеркало; 8 – рукоятка перемещения конденсора, 9 – рукоятка тонкой
фокусировки (микровинт); 10 – рукоятка грубой фокусировки (макровинт); 11 – тубусодержатель; 12 – винт для крепления насадки
ния объектива на расстояние, измеряемое микрометрами. Во избежание поломки микровинта разрешается крутить его в одну
сторону не более чем наполовину оборота.
Револьверное устройство предназначено для быстрой
смены объективов. Для центровки объективов служит защелка,
расположенная внутри устройства.
При работе с микроскопом следует соблюдать правила:
- работают с микроскопом всегда сидя;
- микроскоп ставят от края стола 10-15 см, при этом тетрадь и все
предметы необходимые для работы, располагают справа от микроскопа;
- открывают полностью диафрагму, поднимают в крайнее верхнее
положение конденсор (верхняя линза конденсора должна располагаться вровень с предметным столиком);
- работу с микроскопом начинают всегда с малого увеличения;
- пользуясь огнутым зеркалом, направляют свет в объектив, при
этом добиваются максимального и равномерного освещения поля
зрения;
- кладут препарат покровным стеклом вверх на предметный столик (изучаемый объект должен находиться под объективом). Глядя сбоку, опускают объектив при помощи макровинта так, чтобы
между линзой объектива и препаратом было расстояние около 5
мм;
- глядя в окуляр и вращая макровинт, плавно поднимают
объектив, так, чтобы хорошо было видно изображение. Нельзя
смотреть в окуляр и опускать объектив, поскольку таким образом можно раздавить препарат и повредить линзу объектива;
- добиваются большей четкости изображения, регулируя
интенсивность освещения;
- для изучения препарата под большим увеличением ставят интересующий участок в центр поля зрения, после этого поворачивают револьверное устройство так, чтобы объектив ×40
занял рабочее положение. С помощью микровинта добиваются
четкого изображения. Микровинт нельзя вращать в одну сторону более чем наполовину оборота! При несоблюдении этого
правила микровинт подвергается поломке и перестает действовать;
- после окончания работы устанавливают малое увеличение и снимают препарат;
- микроскоп следует переносить двумя руками.
Оформление рисунков. Рисунки оформляются для документирования лабораторной работы и используются для дальнейшей работы. Рисунки позволяют дополнить визуальное наблюдение и дают возможность более полно и точно увидеть исследуемый объект. Ниже приводятся основные требования к
оформлению рисунков.
1. Рисунок должен быть:
а) достаточно крупным, чтобы можно было увидеть детали
объекта, должны соблюдаться пропорции;
б) простым, тщательно выполненным, чтобы видеть основные
структуры и другие важные детали объекта;
в) обозначения должны быть по возможности полными, идущие от них линии не должны пересекаться. Вокруг рисунка
должно быть достаточно места для надписей.
2. Рисовать следует только то, что действительно видно. Нельзя
копировать рисунок с книги или плакатов.
3. Каждый рисунок должен иметь название, указание об увеличении объектива и окуляра, способ окрашивания и краткое пояснение к нему.
Задание
1. Изучить методы изготовления постоянных и временных препаратов.
2. Изучить по рисунку и на микроскопе устройство и предназначение
его систем. Изучить правила работы с микроскопом.
3. Изготовить временный препарат из эпидермы сочной чешуи лука.
4. Микроскопировать временный препарат, соблюдая при этом
правила работы с микроскопом. Зарисовать и усвоить правила
изготовления рисунков.
Последовательность выполнения работы
1. Изучить по учебному пособию основные этапы изготовления
постоянных препаратов. Необходимо усвоить для чего проводятся те или иные манипуляции с изучаемым объектом.
2. При изучении устройства микроскопа обратить особое внимание на оптическую систему и предназначение его отдельных
механизмов. Научиться определять общее увеличение микроскопа. Усвоить важнейшие правила работы с микроскопом.
3. При изготовлении временного препарата эпидермы сочной
чешуи лука соблюдают следующую последовательность:
- на чистое предметное стекло наносят каплю воды;
- пинцетом или препаровальной иглой снимают эпидерму с
выпуклой поверхности чешуи;
- помещают кусочек эпидермы размером 5×7 мм в каплю воды
наружной стороной кверху и накрывают покровным стеклом (рис.
2), стараясь опускать покровное стекло плавно, чтобы избежать
попадания пузырьков воздуха
4. При микроскопировании временного препарата рассматривают его сначала под малым увеличением, затем под большим.
Препарат можно окрасить, не снимая его со столика микроскопа.
Для этого стеклянной палочкой берут небольшую каплю раствора
йода и наносят ее на предметное стекло около правого края покровного стекла, а с левой стороны кладут фильтровальную бумагу. Увиденную картину и детали оформляют в виде рисунка, при
этом должны соблюдаться правила оформления рисунков.
ниям должен отвечать рисунок?
Лабораторная работа 2
Строение растительной клетки
Материал: микроскопы, предметные и покровные стекла, луковица лука,
плоды томатов, раствор йода, стеклянные палочки, препаровальные иглы, бритвы, вода водопроводная, пипетки, фильтровальная бумага.
Общие сведения
Клетки – структурные и функциональные единицы живых организмов. Подобное представление, известное как кле1
5
4
7
9
8
6
11
12
15
2
13
3
14
Рис. 2. Изготовление временного препарата
Вопросы для самоконтроля
1. На какие части делится микроскоп? 2. Как правильно
смотреть в окуляр? 3. Как перейти от малого увеличения к большому? 4. Как определить общее увеличение микроскопа? 5. В каком положении следует оставлять микроскоп после работы? 6.
Можно ли класть препараты покровным стеклом вниз? 7. Чем отличается временный препарат от постоянного? 8. Каким требова-
Рис. 3. Строение растительной клетки:
1 – оболочка клетки; 2 – цитоплазма; 3 – вакуоли с клеточным соком; 4 – срединная пластинка; 5 – плазмодесмы; 6 – ядро; 7 – ядерная оболочка; 8 –
хроматин; 9 –ядрышко; 10 – шероховатый эндоплазматический ретикулум; 11 –
гладкий эндоплазматический ретикулум; 12 – свободные рибосомы; 13 –
митохондрии; 14 – аппарат Гольджи; 15 – пластиды.
точная теория, сложилось постепенно в 19 веке в результате
микроскопических исследований. Клетка, по существу, представляет собой живую, самовоспроизводящуюся химическую систему. Растительная клетка (рис. 3) окружена прочной оболочкой (1),
внутри оболочки находятся цитоплазма (2) с органеллами и вакуолями с клеточным соком (3).
Клеточная оболочка обладает механической прочностью
и способностью поглощать и выделять воду с растворенными в
ней веществами. В то же время она отделяет клеточное содержимое от внешней среды.
Клеточная оболочка состоит в основном из целлюлозных
волокон, расположенных в виде пучков. Целлюлоза (клетчатка)
не расщепляется пищеварительными ферментами. В растительных клетках в процессе созревания формируется вторичная оболочка, содержащая больше целлюлозы, что приводит к снижению
качества растительного пищевого сырья. Часто при формировании вторичной оболочки образуются лигнин, кутин, суберин,
присутствие, которых приводит к одревеснению или опробковению тканей.
Лигнин в плодах входит в состав оболочек семян и косточек, а также клеток мякоти незрелых груш и айвы. Во время созревания последних содержание лигнина становится меньше, и
мякоть плодов приобретает мягкую консистенцию. При перезревании лигнин пропитывает стареющие клеточные оболочки, делая их более грубыми.
Для сообщения с внешней средой в клеточной оболочке
имеются поры, сквозь которые проходят тяжи цитоплазмы –
плазмодесмы (5). Они соединяют соседние клетки друг с другом.
Между собой клетки соединяются также при помощи срединной
пластинки (4), состоящей из пектиновых веществ. По мере развития растения увеличивается степень полимеризации пектиновых
веществ, соответственно растет прочность плодов и овощей. В
период созревания активизируются ферменты, разрушающие
структуру пектина, при этом плоды и овощи размягчаются. Разрыхление плодов вследствие разрушения срединной пластинки
называется мацерацией. При хранении может наступать полная
мацерация плодов, при этом клетки разъединяются и находятся в
плавающем в воде состоянии.
Цитоплазма состоит из водянистого основного вещества
и находящихся в нем разнообразных органелл. Необходимо различать живое содержимое клеток, слагаемое из цитоплазмы и
ядра (6), и называемое протоплазмой.
Цитоплазма представляет собой коллоидную систему
сложного состава, большей частью белкового, с включением липидов, углеводов, минеральных и других веществ. Цитоплазма
представляет собой не только хранилище биомолекул, но здесь
также протекают важнейшие метаболические процессы: гликолиз, синтез жирных кислот, нуклеотидов и некоторых аминокислот. Если удается наблюдать живую цитоплазму, то заметно движение цитоплазмы и расположенных в ней органелл клетки. Это
явление называют током цитоплазмы.
Органеллы клетки
Ядро – важнейшая органелла, необходимая для жизни
клетки, поскольку оно регулирует её активность. Это связано с
тем, что ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК.
Как правило, клетка содержит одно ядро шаровидной или
яйцевидной формы. При рассмотрении клеток ядра сразу бросаются в глаза, потому что из всех клеточных органелл они самые
крупные. Ядро окружено ядерной оболочкой (7), содержит хроматин (8) и ядрышко (или несколько ядрышек) (9). Содержимое
ядра представляет собой гелеобразный матрикс, называемый нуклеоплазмой или ядерным соком.
Ядерная оболочка пронизана ядерными порами, через которые происходит обмен различными веществами между ядром и
цитоплазмой.
Хроматин состоит из многих витков ДНК, присоединенных к белкам. Хроматин легко окрашивается при подготовке к
микроскопическому исследованию, причем во время деления
клетки хроматин окрашивается интенсивнее.
Ядрышко – это находящаяся внутри ядра хорошо заметная
округлая структура. В ядре может быть одно или несколько ядрышек.
Эндоплазматический ретикулум - это система уплощенных мембранных мешочков – цистерн в виде трубочек и пластинок. Если поверхность ретикулума покрыта рибосомами, то он
называется шероховатым (10). По цистернам такого ретикулума
транспортируется белок, синтезированный на рибосомах. Гладкий ретикулум (11), не имеющий рибосом, служит местом синтеза липидов и стероидов.
Рибосомы – это очень мелкие органеллы состоящие, из
двух субчастиц – большой и малой. Они являются местом синтеза
белка. Рибосомы могут быть связанными с эндоплазматическим
ретикулумом и лежащими свободно в цитоплазме (12).
Митохондрии. Каждая митохондрия (13) окружена оболочкой из двух мембран; внутренняя мембрана образует складки
– кристы. Главной функцией этих органелл является аэробное
дыхание.
Аппарат Гольджи (14) представляет собой стопку уплощенных мембранных мешочков – цистерн. На одном конце стопки мешочки образуются постоянно, а с другого отделяются в виде
пузырьков. Впервые эту органеллу клетки обнаружил в 1898 году
Камилло Гольджи. Функцию аппарата Гольджи составляет
транспорт веществ и химическая модификация поступающих в
него клеточных продуктов. Он также участвует в процессе секреции клеточных продуктов.
Лизосомы – округлые органеллы, содержащие большое
количество гидролитических (пищеварительных) ферментов –
протеазы, липазы, нуклеазы и кислые фосфатазы. Они осуществляют внутриклеточное переваривание. В растительных клетках
роль лизосом могут играть крупные центральные вакуоли.
Пластиды (15) – органеллы, характерные исключительно
для растительных клеток. Они окружены двойной оболочкой. В
зависимости от содержимого пластиды делятся на хлоропласты,
хромопласты и лейкопласты.
Хлоропласты – это пластиды, содержащие хлорофилл и
каротиноиды. Они осуществляют фотосинтез и находятся главным образом в листьях.
Хромопласты – это пластиды, содержащие красные, оранжевые и желтые пигменты (каротиноиды). Больше всего хромопластов в плодах (например, томате или красном перце). Оранжевый пигмент, от которого зависит окраска корня моркови,
также находится в хромопластах. Яркая окраска плодов служит
для привлечения насекомых, птиц и других животных, при посредстве которых осуществляется опыление растений и распространение семян.
Лейкопласты – это бесцветные пластиды, не содержащие
пигментов. Они приспособлены для хранения запасов питательных веществ, и поэтому их особенно много в запасающих органах
– корнях, семенах и молодых листьях. В зависимости от природы
веществ, которые накапливаются, лейкопласты делят на группы:
амилопласты – накапливают крахмал, олеопласты – липиды в ви-
де масел и жиров (плоды орехов, семена подсолнечника), протеинопласты – белки.
Вакуоли (3) представляют собой наполненный жидкостью
мембранный мешок, стенка которого состоит из одинарной мембраны – тонопласта. Жидкость, заполняющая вакуоль, называется
клеточным соком. Он представляет собой концентрированный
раствор, содержащий минеральные соли, сахара, органические
кислоты, кислород, диоксид углерода, пигменты и некоторые ненужные продукты обмена веществ. Ниже перечислены важнейшие функции вакуолей:
- осмотическое поглощение воды, за счет чего развивается
тургорное давление;
- в вакуолях содержатся пигменты – антоцианы, которые
определяют окраску цветков, почек, листьев, а также плодов;
- содержат гидролитические ферменты и в этом случае
они работают как лизосомы;
- в вакуолях могут накапливаться отходы жизнедеятельности клетки;
- некоторые компоненты клеточного сока играют роль запасных питательных веществ.
Включения клетки представляют собой вещества, временно выведенные из обмена, или его конечные продукты. Большинство включений располагается в цитоплазме и вакуолях. Они бывают жидкие и твердые. Растения в процессе жизнедеятельности
накапливают некоторые продукты в виде резерва питательных
веществ – запасные питательные вещества, имеется также необходимость концентрации шлаков, подлежащих удалению – продукты вторичного обмена веществ.
Запасные питательные вещества – это временно выведенные
из клеточного обмена веществ соединения. Они накапливаются в
течение вегетационного периода. Запасные питательные вещества
откладываются прежде всего в клетках семян, причем в значительных количествах. В связи с этим семена некоторых растений
(злаковые, бобовые и другие) являются основой питания человека.
У растений широко распространено отложение запасных
жиров в виде липидных капель (рис. 4) в цитоплазме. Наиболее
богаты ими семена и плоды. В семенах подсолнечника их накап-
ливается более 50 % сухой массы, в семенах клещевины – 60, в
плодах маслины – 50 %. Жиры – наиболее калорийное запасное
вещество. Основную массу растительных жиров добывают из семян. Многие из них используют в пищу: подсолнечное, оливковое, соевое, кукурузное и другие масла.
Запасные белки наиболее часто встречаются в виде алейроновых зерен в клетках семян бобовых, гречишных, злаковых и
других растений (рис. 4). Алейроновые зерна образуются при созревании семян из высыхающих вакуолей. Они окружены тонопластом и содержат белковый матрикс, в который погружены
белковый кристалл и глобоид. Такое строение имеет сложное
алейроновое зерно (тыква, подсолнечник). Алейроновые зерна,
содержащие только белковый матрикс, называют простыми (бобовые, рис, кукуруза, гречиха).
Наиболее распространенное запасное вещество растений –
Рис. 4. Алейроновые зерна и
липидные капли в клетках плода
клещевины.
1– белковые кристаллы; 2 –
белковый матрикс;
3 – глобоиды; 4– липидные капли.
крахмал.
Крахмал
откладывается
в
лейкопластах в виде крахмальных зерен. Форма, размер, строение крахмальных зерен видоспецифичны. Это обстоятельство используют при проведении анализа состава (экспертизе) муки, что
будет предметом изучения следующей лабораторной работы (см.
тему 2).
Продукты вторичного обмена веществ. Часть конечных
продуктов обмена веществ выделяется наружу, часть изолируется
в самом растении. Из последних одни вещества (соли щавелевой
кислоты, дубильные вещества) накапливаются в клеточном соке,
другие (эфирные масла, смолы, оксалат кальция) – в специализированных клетках или особых вместилищах. Некоторые из них
представляют собой отходы, но многие в процессе эволюции
приобрели другие функции. Кроме перечисленных веществ к
продуктам вторичного обмена веществ относятся ферменты, фитогормоны, витамины, фитонциды и антибиотики. При разрушении клетки эти вещества сохраняют свою активность.
Химический состав растительной клетки
В среднем плоды и овощи содержат 80-90% воды и 1020% сухих веществ.
Вода входит в состав клеточного сока, при высушивании
плодов она удаляется. Если клетки плодов и овощей содержат 57% воды, зеленые – 2-3%, то они утрачивают свежесть. Таким
образом, качество плодоовощных товаров связано с насыщенностью клеток водой – тургорным давлением. Вода, удерживаемая
гидрофильными веществами (белки, липиды, пектиновые вещества), составляет 1-15% от общего количества воды и называется
связанной водой.
Белки плодов и овощей – полноценные (только в белках
моркови не хватает триптофана). Содержание их невелико: в картофеле – 2%, в овощной фасоли – 4, в зеленом горошке – 5, в плодах маслины – 7 %.
Белковую природу имеют ферменты, которые играют
важную роль в биохимических процессах созревания и дозревания плодов и овощей, а также при их переработке. При хранении
ферменты могут расщеплять белки. Продукты их распада (аммиак, сероводород, меркаптан) имеют неприятный запах. Фермент
амилаза катализирует при низкой температуре расщепление крахмала до сахаров, в результате картофель приобретает сладковатый привкус.
Из других азотистых веществ наибольшее влияние на качество продуктов растительного происхождения имеют соли
азотной кислоты – нитраты. При хранении пищевого растительного сырья и при употреблении человеком в пищу нитраты превращаются в нитриты. Нитриты способны блокировать перенос
кислорода и с вторичными аминами образовывать канцерогенные
соединения – нитрозамины. В связи с изложенным выше установлены предельно допустимые концентрации нитратов (в мг на 1 кг
продукта): в картофеле – 250, огурцах и помидорах – 150, яблоках
и грушах – 60 и т. д.
Продукты растительного происхождения являются основными источниками углеводов для человека. Углеводы растений
представлены сахарами, крахмалом, клетчаткой и пектиновыми
веществами.
Непосредственно и практически полностью усваиваются
сахара. Это в основном фруктоза (арбузы, семечковые), сахароза
(абрикосы, персики, сливы, бананы), глюкоза (ягоды, вишня, черешня).
Крахмал накапливается в растениях в виде запасного вещества (см. выше). Его содержится в бананах до 20 %, в яблоках –
до 2 %. Больше всего крахмала содержат клубни картофеля (14-25
%), кукуруза (8 %), зеленый горошек (5-6 %).
Клетчатка составляет в среднем до 2 % сырой массы
плодов и овощей. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок, в
кожице плода больше, чем в мякоти.
Пектиновые вещества – это полимерные соединения, находящиеся в наружном слое клеточных стенок и срединных пластинках. В присутствии сахаров и кислот эти вещества способны
образовывать студни.
Органические кислоты играют важную роль в формировании вкуса овощей и плодов. В плодах кислот больше, чем в
овощах. Содержание кислот зависит от вида, сорта, степени зрелости плодов и овощей. Так, в лимонах содержится до 8% кислот,
в томатах и щавеле – до 1-1,5%. Яблочная кислота содержится в
семечковых и косточковых плодах, томатах; лимонная – в цитрусовых, клюкве, смородине; винная – в винограде. Щавелевая кислота имеется в щавеле, ревене, в небольшом количестве в апельсинах, вишне; салициловая кислота – в малине, землянике, вишне; бензойная – в клюкве.
Плоды и овощи могут содержать разные кислоты, причем
их состав может меняться в ходе созревания и в дальнейшем при
хранении.
Гликозиды – это сложные соединения моносахарида (чаще глюкозы) со спиртами, фенолами, кислотами, альдегидами.
Они придают продовольственному сырью растительного происхождения специфический аромат и часто характерный горьковатый вкус.
Так, амигдалин содержится в семенах горького миндаля,
слив, вишни, яблок, айвы. При воздействии определенных ферментов он может превращаться в синильную кислоту – сильнейший яд. Соланин – ядовитое вещество, содержится в картофеле,
баклажанах, незрелых томатах. При прорастании и при действии
света количество его возрастает, концентрация превышает допустимую и он может вызвать отравление. Капсаицин гликозид, содержащийся в плодах жгучего перца, придает его плодам острый
и жгучий вкус. Синигрин содержится в корневищах хрена и семенах горчицы, и при его гидролизе образуется горчичное масло,
обладающее специфическим запахом и острым вкусом.
Растительные пигменты (красящие вещества) также
влияют на качество растительного сырья, придавая им свойственную окраску.
Антоцианы – пигменты клеточного сока, обуславливают
красную, синюю или фиолетовую окраску плодов и овощей.
Флавоноиды придают овощам и плодам желтую и оранжевую окраску. К ним относится кверцитин – красящее вещество
сухих чешуй лука. Антоцианы и флавоноиды по химической природе – гликозиды и многие плоды содержат их смесь.
Хлорофилл – зеленый пигмент растений, находится в хлоропластах растительных клеток. При созревании плодов и овощей
хлорофилл разрушается и зеленая окраска исчезает.
Каротиноиды придают плодам и овощам оранжевую,
желтую, иногда красную окраску. Наиболее важен из них каротин
(провитамин А), он придает оранжевый цвет корнеплодам моркови и плодам абрикосов, содержится в цитрусовых, персиках, томатах и др.
Дубильные вещества растительного происхождения –
таниды – придают вяжущий вкус. Они больше всего содержатся
(до 1,5%) в плодах хурмы, кизила и черемухи.
Жиры являются запасным источником энергии в обмене
веществ растительных клеток. Больше всего жиров в семенах.
Орехи могут содержать до 60-68% жира. Но в среднем растительное продовольственное сырье содержит мало жиров и является
низкокалорийным продуктом.
Эфирные масла – это ароматические, летучие смеси органических веществ, вырабатываемые растениями. Они накапливаются в цитоплазме и межклетниках и являются вторичными
продуктами обмена веществ. Аромат плодов создается комбинацией эфирных масел, присущих данному виду. Запах цитрусовых,
например, – это сочетание эфирных масел: лимонена, цитраля,
линалоола и других веществ. В кожуре цитрусовых их содержится до 1,5 – 2,5 %.
Эфирные масла чеснока и лука обладают фитонцидными
свойствами. Таким веществом является аллицин, придающий
чесноку характерный запах.
Минеральные вещества входят в состав растворов органических и минеральных кислот, а также в состав белков, ферментов, пигментов и других веществ. Их содержание составляет
от 0,55 до 1,5 %, причем более половины этого количества приходится на калий. Фосфор содержится в ягодах, свежих огурцах,
кальций – в капусте, салате, моркови, зелени свеклы, ягодах; соли
железа – в моркови, свекле, томатах, землянике, малине, яблоках,
грушах, абрикосах; магний – в фасоли, горохе, картофеле, моркови, капусте.
Витамины. Продукты растительного происхождения являются важнейшим источником витаминов.
Витаминами С и Р богаты ярко окрашенные плоды, обладающие вяжущим терпким вкусом. В кожуре витаминов больше,
чем в мякоти. Витамин С при хранении плодов разрушается, при
охлаждении процесс разрушения замедляется.
Витамин А в организме образуется из каротина, который
содержится в желтых плодах и корнеплодах, а также в зеленых
листьях. Витамином К богаты шпинат и капуста. Фолиевая кислота содержится в зеленых листьях, черной смородине, капусте.
Витамин В6 содержится в картофеле, капусте, зеленом луке, бананах, груше. Он участвует в белковом обмене.
Витамина РР больше всего в зеленом горошке, картофеле,
сладком красном перце, петрушке, чесноке.
В заключение необходимо указать, что при тепловой обработке происходит разрушение большинства витаминов, в воду
переходят минеральные вещества. Поэтому овощи следует опускать в кипящую воду, ограничивая время варки и больше плодов
и овощей употреблять в свежем виде.
Задание 1
Изготовить препарат эпидермы сочной чешуи лука, изу-
чить строение клеток сначала при малом, затем при большом увеличении. Окрасить раствором йода, зарисовать 2-3 клетки и обозначить их основные части.
Последовательность выполнения работы
Эпидерма сочной чешуи лука является классическим объектом для изучения строения растительной клетки. Она расположена между толстыми, сочными чешуями лука. Для изготовления
препарата пинцетом или препаровальной иглой снимают с выпуклой стороны, помещают в каплю воды на предметное стекло
наружной стороной кверху и накрывают покровным стеклом.
Сначала препарат изучают при малом увеличении, затем
переводят на большое увеличение.
На препарате (рис. 5)
хорошо видны светлые стенки клетки (1); внутри каждой клетки в
цитоплазме (2) – ядро (3) с одним - двумя ядрышками (4).
Рис. 5. Клетка эпидермы
сочной чешуи лука:
1– стенка клетки; 2–
цитоплазма; 3– ядро;
4– ядрышко; 5– вакуоль.
В молодых клетках ядро занимает центральное положение. В более зрелых – ядро лежит пристеночно, поскольку большую часть
содержимого цитоплазмы образует вакуоль (5). После этого сухой стеклянной палочкой каплю раствора йода и нанести ее на
предметное стекло около правого края покровного стекла, а с левой стороны положить фильтровальную бумагу. Таким образом,
препарат окрашивается. Результаты окрашивания: белки цитоплазмы – желтого цвета; белки ядра – темно-желтого цвета; вакуоли – в виде более светлых пятен; стенки клеток остаются бесцветными.
Изучив строение клеток под микроскопом, зарисовывают
2-3 из них, подписывают рисунок и делают обозначения, указав
при этом увеличения окуляра и объектива и способы окраски.
Задание 2
Изготовить препараты из клеток мякоти плодов томата,
исследовать их содержимое при большом увеличении. Рассмотреть форму и цвет хромопластов. Зарисовать и сделать обозначе-
ния.
Последовательность выполнения работы
Препаровальной иглой взять маленький кусочек мякоти
плода томата, положить его в каплю воды на предметном стекле.
Мякоть необходимо размять до получения кашицы и накрыть покровным стеклом. При малом увеличении находят участок со
свободно лежащими клетками. Затем необходимо эти группы
клеток исследовать при большом увеличении.
Клетки имеют округлую форму, стенки их очень тонкие,
внутри клеток хорошо видны скопления хромопластов. Они
представляют собой овальной формы включения с бледно- желтой окраской.
Следует зарисовать при большом увеличении 1-2 клетки с
хромопластами и сделать обозначения.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие части клетки растений можно рассмотреть в оптический микроскоп? 2. Какие органеллы клетки вы знаете?
Уточните их функциональное значение. 3. Каков химический состав растительной клетки? 4. Какие пластиды имеются в клетках?
5. В клетках каких органов растений чаще всего встречаются
хромопласты? 6. Какие органеллы характерны исключительно
для клеток растений?
Лабораторная работа 3
Крахмальные зерна: происхождение, строение и их значение для
проведения экспертизы продовольственного сырья.
Материал: клубень картофеля, предварительно намоченные зерновки
пшеницы, овса, риса, плоды гречихи, микроскопы, предметные и покровные стекла, раствор йода, стеклянные палочки, препаровальные
иглы, бритвы, вода водопроводная, пипетки, фильтровальная бумага.
Общие сведения
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 – пшеница (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. 6: А1, Б, Г).
Сложное зерно образуется, если точек отложения две и
больше (рис. 6: 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 происхожде-
ния, 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 (см. тему 2) 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.
Вопросы для самоконтроля
1. Где образуется первичный и вторичный (запасной)
крахмал? 2. В каких органах растений откладывается запасной
крахмал? 3. В чем разница между простым, полусложным и
сложным крахмальными зернами? Как они образуются? 4. Какие
крахмальные зерна имеются в клубне картофеля, зерновках пшеницы, овса, риса и плодах гречихи?
Лабораторная работа 4
Ткани растений
Материал: свежие листья ириса, клубень картофеля, незрелый плод
груши, микроскопы, предметные и покровные стекла, раствор йода,10%-ный раствор флороглюцина (триоксибензола), крепкая соляная
кислота, стеклянные палочки, препаровальные иглы, бритвы, вода водопроводная, пипетки, фильтровальная бумага.
Общие сведения
Тканями называют группы клеток, сходных по строению,
происхождению и приспособленных для выполнения одной или
нескольких функций. Закономерности строения и функции тканей
изучает раздел биологии, называемый гистологией. Классификации тканей у растений весьма разнообразны, ниже приводится
наиболее распространенная и простая.
Образовательные ткани. Растения в отличие от животных растут всю жизнь. Это связано со способностью клеток образовательных тканей растений делиться неопределенно много раз. Как
видно из предложенной схемы, образовательные ткани в зависимости от происхождения подразделяются на первичные и вторичные.
Первичные образовательные ткани у взрослых растений
сохраняются лишь на самой верхушке стебля, вблизи кончика
корня (верхушечная), в основаниях междоузлий и черешков листьев (вставочная), по окружности осевых органов (боковая). Эти
виды тканей обеспечивают рост растений в длину и толщину.
Боковая вторичная образовательная ткань располагается
в осевых органах растений (корнях и стеблях), обеспечивает рост
этих органов в длину и толщину. Раневая образовательная ткань
формируется при повреждении тканей и органов. Она способна
образовывать особую ткань, из которой может возникнуть любая
ткань или орган растения.
Постоянные ткани. Большинство клеток, возникших из
образовательной ткани, у взрослого растения видоизменяются и
превращаются в постоянные ткани. Наиболее часто различают
следующие виды постоянных тканей: покровные, основные, механические, проводящие и выделительные.
Покровные ткани расположены снаружи всех органов
растений на границе с внешней средой. Они состоят из плотно
сомкнутых клеток и выполняют барьерную функцию, предохраняя растения от неблагоприятных воздействий. В зависимости от
месторасположения и строения они делятся на ризодерму, эпидерму и перидерму.
Ризодерма – это покровная ткань корня, и ее основной
функцией является всасывание, избирательное поглощение из
почвы воды с растворенными в ней минеральными веществами.
Поглощающая поверхность этой ткани увеличивается за счет образования корневых волосков, которые представляют вырост
клетки. Продолжительность жизни клеток ризодермы 15-20 дней.
Эпидерма – это покровная ткань листьев, стеблей, а также
цветков, плодов и семян. Она защищает внутренние ткани от высыхания, препятствует проникновению микроорганизмов. Одновременно эпидерма обеспечивает связь со средой – через неё
происходит испарение воды и газообмен, иногда всасывание и
выделение различных веществ (эфирные масла, ферменты и гормоны). По строению она сложна и включает различные клетки:
основные, устьичные клетки, волоски.
Снаружи вся эпидерма покрыта кутикулой, в состав которой входит воск, что снижает ее проницаемость для воды и газов.
Воск на поверхности плодов и листьев может образовывать
сплошной налет. Этот сизый, легко стирающийся налет хорошо
заметен на листьях капусты, плодах сливы, винограда и других.
Если удалить воск, то плоды будут быстрее портиться, что безусловно снижает их качество. По мере роста растений эпидерма
разрывается и отмирает. На смену эпидерме приходит вторичная
покровная ткань – перидерма.
Перидерма – это единый покровный комплекс сложного
строения (рис. 7). Она состоит из трех тканей – пробки (феллемы) (3), пробкового камбия (феллогена) (4) и слоя живых клеток
(феллодермы) (5).
Рис. 7. Строение перидермы:
1 – кутикула; 2 – остатки эпидермы;
3 –пробка; 4 – пробковый камбий;
5 – феллодерма
1
Пробка защищает органы растений от потери воды, проникновения болезнетворных организмов, резких колебаний температуры. У растений перидерма образуется на ветвях, стволах,
корнях, на некоторых плодах, в местах повреждения органов.
Степень сформированности перидермы необходимо учитывать при выборе способов и режима хранения овощей. Например, перидерма корнеплодов моркови тонкая, поэтому во избежание иссушения их хранят в песке. Условия хранения и качество
клубней картофеля во многом зависят от степени зрелости перидермы. У молодого картофеля перидерма легко снимается. После
того как она сформируется, становится кожистой, трудно снимаемой.
Основные ткани (паренхима) составляют большую часть
растений. Паренхима связана с синтезом, накоплением и использованием органических веществ. В зависимости от выполняемой
функции различают основную, ассимиляционную, запасающую и
воздухоносную паренхимы.
Основная паренхима располагается внутри тела растений
и образует его основу. В пластидах клеток ассимиляционной паренхимы содержится хлорофилл, в связи с этим основная ее
функция – фотосинтез. Хлоропласты могут занимать до 70-80%
объема клетки. Особенно хорошо этот вид паренхимы развит в
листьях, меньше – в молодых стеблях.
Запасающая паренхима служит местом отложения избыточных в данный период питательных веществ. Клетки этой разновидности паренхимы могут содержать много лейкопластов
(крахмал), крупные вакуоли (сахара), мелкие вакуоли, образующие алейроновые зерна (белок) и капли жира. Таким образом, в
этой ткани накапливаются многие растительные продукты, используемые человеком. Запасающие ткани широко распространены, их можно обнаружить в клубнях картофеля, корнеплодах
свеклы, моркови, луковицах лука, в семенах злаков, подсолнечника, плодах орехов, а также в стеблях сахарного тростника, корневищах хрена и т.д.
Воздухоносная паренхима выполняет вентиляционные,
отчасти дыхательные функции, обеспечивая ткани растения ки-
слородом. Она состоит их клеток различной формы.
Механические (опорные) ткани обеспечивают прочность
растения, способность противостоять тяжести собственных органов, порывам ветра, дождю, снегу. Таким образом, они играют
роль скелета. Клетки механических тканей имеют сильно утолщенные стенки, которые даже после отмирания самой клетки
продолжают выполнять опорную функцию. По мере развития органов растения в нем появляются специализированные механические ткани – колленхима и склеренхима.
Колленхима развивается в стеблях и черешках листьев и
состоит из живых, вытянутых в длину, содержащих хлорофилл
клеток. Она образует сплошной цилиндр по периферии стеблей. В
корнях ее обычно не бывает.
Склеренхима встречается наиболее часто и является самой
важной механической тканью. Клетки склеренхимы имеют утолщенные, как правило, одревесневшие стенки. По прочности стенки клеток приближаются к прочности стали. Различают два вида
склеренхимы: волокна и склереиды. Волокна – это сильно вытянутые в длину клетки, обеспечивающие прочность органов растений на растяжение, сжатие и изгибы. Второй вид склеренхимы –
склереиды, которые могут располагаться в органах растений
плотными группами или в виде одиночных клеток. Окончательно
сформированные склереиды представляют собой мертвые клетки
с толстыми одревесневшими стенками, так называемые каменистые клетки. Из них состоят косточки вишни, сливы, персика и
скорлупа ореха. Они встречаются в сочных плодах груши и айвы,
а также в корневищах хрена. У груш при созревании плода наблюдается раздревеснение каменистых клеток.
Проводящие ткани образуют в теле растений непрерывную разветвленную систему, соединяющую все их органы. В растениях от корней до листьев существует восходящий ток водных
растворов минеральных солей, который обеспечивается за счет
трахеальных проводящих тканей. От листьев к корням идет нисходящий ток органических веществ, обеспечивающийся ситовидной проводящей тканью. Отдельные элементы ситовидной ткани
могут играть роль запасающей ткани.
Выделительные ткани. В процессе жизнедеятельности в
растениях образуется ряд веществ, не участвующих в дальнейшем
метаболизме. Эти вещества подлежат выделению или изоляции
внутри растения, поэтому выделительные ткани бывают наружные и внутренние.
Наружные выделительные структуры связаны эволюционно с покровными тканями. К ним относят железистые волоски
и желёзки. Разновидностью выделительной ткани являются нектарники, которые обычно образуются на частях цветка. Они выделяют нектар, в состав которого входит водный раствор сахаров
с примесью белков, спиртов и ароматических веществ. Нектароносные растения, усиленно посещаемые пчелами, называют медоносами. К таким растениям относятся липа, горчица, клевер,
гречиха и др.
Задание 1
Изготовить препарат эпидермы листа ириса и ознакомиться с
особенностями строения клеток этой ткани. Зарисовать несколько
клеток эпидермы и устьичный аппарат. Сделать обозначения.
Ход выполнения работы
Со свежего отрезка листа ириса снимают кусочек эпидермы, захватив ее пинцетом с края надреза, кладут внешней поверхностью вверх в каплю воды, на предметное стекло и накрывают покровным стеклом.
2
3
Рис. 8. Эпидерма листа ириса:
1– клетки эпидермы; 2 – устьичные клетки;
3 – устьице
1
В самом тонком месте, где клетки располагаются в один
слой, при малом увеличении (рис. 8) видны длинные клетки эпидермы (1), со вставленными между ними парой полукруглых кле-
ток – замыкающие клетки устьичного аппарата (2).
При большом увеличении изучают клетки эпидермы. Эти
клетки имеют толстые стенки, цитоплазма (обычно с лейкопластами), ядро и крупные вакуоли. Хлоропластов в клетках эпидермы нет.
Замыкающие клетки содержат хлоропласты, поэтому они
легко обнаруживаются благодаря своей зеленоватой окраске.
Описываемые клетки имеют полукруглую форму, между ними
формируется щель – устьице (3). Зарисовывают устьичный аппарат с прилегающими к нему клетками эпидермы, при этом обозначают замыкающие клетки, устьице и клетки эпидермы.
Задание 2
Изготовить препарат поперечного среза клубня картофеля.
Изучить строение перидермы при большом и малом увеличениях.
На этом же препарате ознакомиться со строением запасающей
паренхимы.
Ход выполнения работы
Перидерма покрывает зрелые клубни картофеля. Необходимо приготовить очень тонкий срез картофеля (насколько это
возможно). При малом увеличении легко рассмотреть радиально
расположенные, плотные ряды плоских клеток (см. рис.7). Стенки
этих клеток содержат пробкоподобное вещество – суберин. В результате опробковения стенок содержимое клеток отмирает. Этот
слой мертвых клеток и выполняет защитную функцию и называется пробкой (феллемой). Несколько глубже залегают клетки, составляющие пробковый камбий (феллоген). Эти клетки являются
производящими: они дают начало к верху вышеописанную пробку, а в глубь – слой живых клеток (феллодерму). На препарате
эти структуры необходимо найти и зарисовать, сделав при этом
обозначения.
На этом же препарате, только в более глубоких слоях
клубня картофеля, изучается строение запасающей паренхимы.
При малом увеличении обнаруживаются крупные тонкостенные
клетки округлой формы. Содержимое клеток – крахмальные зерна (см. тему предыдущей лабораторной работы). Препарат можно
окрасить раствором йода, при этом крахмальные зерна окрашиваются и будут лучше видны. Зарисовывают несколько клеток и
обозначают найденные структуры.
Задание 3
Изготовить препарат из кусочков мякоти незрелого плода
груши, изучить строение одной их разновидностей механических
тканей – склереид. Зарисовать строение этой ткани.
Ход выполнения задания
В незрелом плоде груши взять иглой часть мякоти (рис.
9,А) и размять ее.
Рис. 9 Склереиды плода груши:
А – плод груши, 1 – место взятия кусочка мякоти; Б – группа склереид
при малом увеличении, 1– радиально расположенные клетки паренхимы (в центре группа склереид); В – склереиды, 2 – стенка клетки, 3, 4 –
поры, 5 – замыкающая пленка поры, 6 – полость клетки
На рисунке показано место, где необходимо брать кусочек
мякоти. Подействовать на него раствором флороглюцина, затем
прибавить каплю крепкой соляной кислоты.
При малом увеличении видно, что в центре радиально
расположенных бесцветных клеток паренхимы мякоти (1) находятся группы мелких, с красными от действия реактивов стенками клеток. В результате реакции одревесневшие стенки клеток
склереид становятся малиново-красными. Эти группы клеток на-
зываются склереидами. На самом прозрачном месте выбирают
группу таких клеток и рассматривают ее при большом увеличении. В чрезвычайно толстой стенке таких клеток видна слоистость, а также узкие каналы – поры. Живого содержимого в
склереидах не сохраняется. Зарисовывают 2-3 склереиды, обозначают стенку клетки, ее полость и поры.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое ткани? Какие виды тканей имеются у растений? 2. Как устроена эпидерма, дайте названия клеткам, входящим в ее состав? 3. Как устроена перидерма клубня картофеля,
какое значение она имеет при хранении клубней картофеля? 4.
Что такое запасающая ткань, ее строение в клубне картофеля?
Лабораторная работа 5
Вегетативные органы растений
Материал: корнеплоды моркови, редьки, свеклы, клубень картофеля,
луковица репчатого лука, клубень кольраби, кочан капусты, свежий лист
фикуса, микроскопы, предметные и покровные стекла, раствор йода,
стеклянные палочки, препаровальные иглы, бритвы, вода водопроводная, пипетки, фильтровальная бумага.
Общие сведения
Орган – это часть организма, имеющая определенное значение и выполняющая определенные функции. Органы высших
растений подразделяются на две группы: вегетативные и репродуктивные (генеративные или органы размножения).
Вегетативные органы составляют тело растения и выполняют основные его функции (рост, развитие). К ним относят
корень, стебель и лист.
Репродуктивные органы, как следует из названия, служат
для воспроизведения (размножения) особи в последующих поколениях (генерациях). У покрытосеменных растений к ним относят
цветок и его производные – плод и семя.
Строение вегетативных органов
Как было отмечено выше, к вегетативным органам относят подземную часть растения корень и надземные части – сте-
бель и листья. Последние объединяются в один из основных органов высших растений – побег.
Корень – это осевой орган, обладающий радиальной симметрией. Основным отличием корня от стебля является то, что на
нем никогда не образуются листья. Значение корня в жизни растений огромно – он обеспечивает растение водой и минеральными веществами, в корне часто откладываются запасные вещества,
которые служат для вегетативного размножения, а также прочно
укрепляют его в почве.
Типы и формы корневых систем. По происхождению корни делят на главный, придаточные и боковые.
Главный корень возникает из зародышевого корешка семени; корни, возникающие на других органах растений (стебле,
листе, цветке), называются придаточными; боковые корни образуются на главном и придаточном корнях.
Боковые корни могут давать боковые корни более высоких порядков (до четвертого – пятого). Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой.
По форме корневые системы (рис.10) бывают стержневые
и мочковатые. Корневая система, в которой главный корень заметно превышает по длине и толщине боковые корни, называется
стержневой. Корневая система, образованная множеством
обильно ветвящихся придаточных корней, называется мочковатой.
Стержневые корневые системы характерны для таких
культурных растений, как фасоль, горох, свекла, подсолнечник и
многие другие; мочковатые – для хлебных злаков, репчатого лука,
чеснока и других.
Строение корня. Верхушка корня покрыта корневым чехликом, наружные клетки которого постоянно отрываются и ослизняются, что обеспечивает продвижение корня в почве. Скрытая под чехликом часть корня называется зоной деления, поскольку клетки этой зоны способны беспрерывно делиться. Одна часть
клеток этой зоны пополняет чехлик, другая дает начало остальным клеткам корня. За зоной деления следует участок корня, называемый зоной роста. Здесь клетки прекращают деление, они
растут и увеличивают свои размеры.
Зона роста, вытягиваясь, проталкивает предыдущие зоны
корня в почве. Далее после зоны роста следует участок, поверхность которого покрыта корневыми волосками. Эти структуры
тесно соприкасаются с частичками почвы и почвенным раствором
выполняют роль насосов, которые всасывают воду и растворенные в ней вещества. Поэтому этот участок корня называется зо-
также, как и флоэма может выполнять роль запасающей ткани
(редис, редька, репа, брюква). В корнях некоторых растений
(свекла) эти слои могут чередоваться – более светлые ткани ксилемы, более темные - ткани флоэмы.
4
3
5
2
6
1
Рис. 10. Корневые системы
ной всасывания. Участок корня, расположенный за зоной всасывания, называют зоной проведения, поскольку в нем имеются
проводящие ткани. Эта зона способна проводить воду и минеральные вещества в надземные части растения и органические
вещества – в подземные части.
Внутреннее строение корня. На поперечном разрезе корня
(рис.11) видна покровная ткань корня – ризодерма (1), клетки этого слоя образуют корневые волоски (2). Под этим слоем располагается много слоев клеток (3) коры корня (флоэма). Клетки флоэмы живые, между ними находятся крупные межклетники. Флоэма может играть роль запасающей ткани (морковь, петрушка,
пастернак, сельдерей).
В центре корня находятся проводящие ткани – древесина
(4) и луб (5). Пространство между пучками проводящей ткани
занимает ткань, называемая сердцевиной (ксилемой). Ксилема
Рис. 11. Строение корня на поперечном разрезе:
1– клетки ризодермы; 2 – корневые волоски; 3– кора (флоэма); 4 – древесина;
5 – луб; 6 – ксилема
Специализация и метаморфозы корней. Часто корни выполняют особые функции, в связи с этим меняется их строение.
Среди множества метаморфозов корней, представляющих собой
продовольственное сырье, наиболее важно знать строение запасающих корней, среди них – корневые клубни и корнеплоды.
Корневые клубни являются метаморфозом боковых и придаточных корней таких тропических растений, как батат, маниок,
ямс, которые в некоторых странах имеют пищевое значение.
Корнеплоды – это метаморфоз корня, включающий клубень, собственно корень и часть побега. Корнеплоды характерны
для находящихся в культуре овощных, кормовых и технических
растений. Ниже приводится схематичное строение основных кор-
неплодов (рис. 12).
Рис. 12. Корнеплоды моркови (а, б), редьки (в, г), свеклы (д, е, ж). На
поперечных срезах ксилема показана черным цветом, флоэма не окрашена,
пунктирной линией обозначена граница стебля и корня
Побег – это неразветвленный стебель с листьями. Кроме
того, обязательной частью побега являются почки. Почка – это
зачаточный побег. Почки могут располагаться на верхушке побега – верхушечная почка; по его бокам над каждым листом – боковые почки.
Стебель – это осевая часть побега, характеризуется радиальной симметрией и неограниченным ростом в длину. На поперечном срезе он чаще всего округлый, с гладким или ребристым
краем, но форма его также может и другой: четырехгранной,
трехгранной и др. Стебель выполняет опорную функцию – на нем
располагаются листья, почки, побеги, цветки и плоды; транспортную функцию – по нему перемещаются вода и растворенные
в ней питательные вещества; стебель может выполнять фотосинтезирующую функцию. В тканях стебля некоторых растений
(кольраби, сахарный тростник) откладываются запасные вещества. Таким образом, стебель выполняет и запасающую функцию.
Внутреннее строение стебля. В стебле, как и в корне,
различают три анатомические зоны: покровную ткань, кору и
сердцевину. Необходимо отметить, что в связи с различными условиями произрастания и систематическим положением растений
строение их стеблей весьма разнообразно.
Лист – это боковой орган побега. Он является одним из
основных вегетативных органов высших растений. Эти органы
обеспечивают питание растений – образование органических веществ. Процесс образования в хлоропластах органического вещества на свету из углекислого газа и воды получил название фотосинтез. В процессе фотосинтеза листья выделяют кислород, листья испаряют воду. У некоторых видов растений (различные виды лука, капусты и др.) листья служат запасающими органами.
Лист обладает двусторонней симметрией. Он имеет сложное строение и состоит из пластинки, черешка, основания и прилистников. Пластинка – это расширенная часть листа, она имеет
пластинчатую форму, отсюда ее название. Пластинка переходит в
черешок, нижняя часть которого переходит на стебель и называется основанием листа. У основания часто образуются прилистники. Необходимо отметить, что классификация листьев весьма
сложная.
Внутреннее строение листьев. На листьях различают следующие виды тканей: эпидерма, основная паренхима, механические и проводящие.
Строение эпидермы (на листе их две: верхняя и нижняя)
рассматривалось на предыдущем занятии.
Важнейшей тканью листа является основная паренхима.
Она заключена между верхней и нижней эпидермами. Это наиболее высокоспециализированная ткань, приспособленная к выполнению функции фотосинтеза.
Проводящая ткань листа представлена жилками. Роль
механической ткани выполняет склеренхима, расположенная между жилками листьев.
Как упоминалось выше, побег – один из основных органов
растения. В то же время это весьма изменчивый по внешнему облику орган растения, что связано с его многофункциональностью.
Этим объясняется большое количество его метаморфозов. В растениеводстве в целях получения продовольственного сырья широко используются следующие метаморфозы побегов: корневище,
клубень, луковица, клубнелуковица, кочан. Для них характерно на-
личие всех частей побега – стебля, листьев, почек.
Корневище – многолетний подземный побег, являющийся
органом вегетативного размножения и вместилищем запасных
веществ. Корневища имеют верхушечную и боковые почки, листья (в виде листовых чешуй, рубцов). Корневища некоторых
растений: используют в качестве пряных овощей (хрен), съедобны (лотос, рогоз, тростник), являются лекарственным сырьем (родиола розовая, бадан).
Клубень – видоизмененный побег, стебель которого сильно утолщен в связи с накоплением запасных веществ. Кроме того,
он является органом вегетативного размножения.
Одной из важнейших продовольственных культур Северного полушария, у которой запасные вещества накапливаются в
клубнях, является картофель. Клубни картофеля образуются на
нижних концах бесцветных побегов – столонов. Молодые клубни
покрыты тонкой покровной тканью – эпидермой, которая при созревании замещается более прочной перидермой. Глубже находится запасающая паренхима (строение этих структур изучено на
предыдущем занятии). Еще одной из важнейших кормовых и технических культур, возделываемых в тропическом климате, является топинамбур, клубни которого богаты углеводами (фруктозой).
Надземные клубни формируются у капусты кольраби. Эта
культура популярна в Западной Европе. Его стебель внизу тонкий, он поднимается над поверхностью почвы. Здесь формируется клубень, который является результатом утолщения стебля.
После опадания листьев на клубне остаются крупные рубцы.
Луковица – подземный побег, у которого уплощенный,
сильно укороченный стебель (донце) несет верхушечную почку с
сочными, мясистыми чешуями (видоизмененные листья), запасающими воду и питательные вещества (преимущественно углеводы). Наружные чешуи луковицы подсыхают и играют защитную роль. У луковиц некоторых видов растений например, чеснока сильно развиты боковые почки, поэтому их называют сложной
луковицей.
Кочан – метаморфоз побега (почки), образующийся у
культурной капусты. Кочан капусты формируется на стебле – кочерыге из верхушечной почки. Первые листья у него раскрыты,
затем раскрытие уменьшается и прекращается, хотя рост листьев
продолжается. Листья кочана содержат мало хлоропластов, поэтому они бесцветны, мясисты, накапливают много воды и углеводов. Верхние кроющие листья кочана имеют зеленый цвет, а
эпидерма их покрыта воском, который имеет защитное значение.
Задание 1
Рассмотреть внешнее строение корнеплодов моркови,
редьки и свеклы. Сравнить между собой поперечные срезы корнеплодов. Схематично зарисовать все изученные объекты и сделать обозначения.
Ход выполнения задания
Рассматривают корнеплод
(рис. 13) и находят следующие
части: головку (1) – стеблевая
часть с листьями, шейку (2) –
наиболее толстую часть и
собственно корень, от которого отходят боковые корни (4).
Зарисовывают корнеплод.
Рис. 13. Корнеплод свеклы:
1 – головка; 2 – шейка; 3 – собственно корень; 4-боковые корни
Делают поперечные разрезы корнеплодов моркови,
редьки и свеклы. На поперечном разрезе корнеплода
моркови (рис.12 б) можно различить светлое кольцо, отделяющее
кнаружи более широкую часть от меньшей внутренней. Светлое
кольцо – это камбий. Снаружи от последнего находится широкая
кора, а внутри – ксилема. Следовательно, у моркови запасные
продукты откладываются главным образом в коре. На поперечном разрезе корнеплода редьки (см. рис.12 в) видно, что камбий
расположен по периферии, кора тонкая. Ксилема, напротив, заполняет почти весь корнеплод и служит запасающей тканью.
Строение корнеплода свеклы отличается от строения вышеописанных корнеплодов. На поперечном срезе (см. рис. 12. ж)
видны чередующиеся концентрические слои: узкие и широкие.
Широкие слои более сочные и в них хранятся запасные вещест4
ва. Следует зарисовать поперечные разрезы предложенных корнеплодов, указав при этом их слои и место, где находятся запасные вещества.
Задание 2
Повторить и уяснить что такое «побег». Изучить его метаморфозы на примерах культур, имеющих продовольственное
значение: клубня картофеля, клубня кольраби, луковицы репчатого лука, кочана капусты.
Ход выполнения задания
В качестве примера метаморфоза побега рассматривают
клубень картофеля (рис. 14). Он образуется на нижних концах
бесцветных побегов – столонов. Плотная перидерма (1) защищает
клубень от внешних воздействий и потери влаги. На поверхности
клубня
легко
заметить
листовые
рубцы
и
и глазки. В каждом глазке (5,7) находятся 3-4 почки. Внешняя
часть мякоти (3) клубня богата крахмалом и состоит из запасающей паренхимы. Внутренняя, сердцевина (4) более водянистая и
содержит меньше крахмала.
7
Рис. 14. Продольный
разрез зрелого клубня картофеля:
1– перидерма; 2 – кора; 3 – ксилема; 4 – сердцевина; 5 – верхушечная почка; 6 – она же, отде ленная от клубня, 7 – боковая
почка
Зарисовать внешний вид клубня картофеля. Сделать его
продольный разрез, найти все составляющие его части и зарисовать. Сделать все обозначения.
Зарисовать метаморфоз стебля у стеблеплодного вида капусты – кольраби. У этого культурного растения употребляют в
пищу утолщенный шарообразный стебель (рис. 15. 1). Он может
иметь белую, зеленую или красно - фиолетовую кожицу (эпидерму) и белую мякоть. По внешнему виду кольраби напоминает
репу, по вкусу – кочерыгу белокочанной капусты, но более нежную, сочную и сладкую. Она содержит достаточное количество
сахаров, белков, витамина С, фосфора, железа, горчичных масел.
Ее используют в свежем, вареном, жареном виде, сушат и маринуют.
Рис. 15. Кольраби.
1 – клубень, 2 – листья
2
1
Разрезать вдоль луковицу репчатого лука, рассмотреть её
строение (рис. 16). В отличие от клубней у луковиц хорошо развиты листья (3, 4), а стебель очень короткий и плоский. Его называют донцем (1). В листьях луковицы накапливаются запасные
вещества. Эти листья имеют вид толстых, мясистых и сочных
чешуй. Сухие чешуи предохраняют луковицу от потери воды при
испарении и от повреждения, и чем они плотнее, тем дольше хранится лук.
Рис.16. Луковица на продольном разрезе:
1 – донце; 2 – верхушечная почка; 3 – мясистые чешуи; 4 – сухие чешуи; 5 – придаточные корни
На верхушке донца, под прикрытием чешуй находится
почка (2), из которой вырастает надземный побег. Разобраться в
строении луковицы, найти части и зарисовать в разрезе.
Задание 3
Изготовить препарат из поперечного среза листа фикуса и
изучить его микроскопическое строение. Зарисовать все изученное и сделать обозначения.
Ход выполнения задания
Кожистые листья фикуса легко режутся бритвой. Необходимо сделать очень тонкий, поперечный срез листа и приготовить
из него препарат. При рассмотрении среза при малом увеличении
(рис. 17) видно, что снаружи лист покрыт эпидермой с верхней и
нижней стороны. Между верхней и нижней эпидермой (1,2) находится ткань, которая состоит клеток, содержащих хлорофилл.
Это ассимиляционная паренхима, она участвует в фотосинтезе и
называется - мезофилл. Далее препарат изучается при малом увеличении. У верхней эпидермы клетки мезофилла вытянутой
формы, плотно сомкнуты (напоминают палисадник). Это палисадная паренхима (3). В основном здесь происходит фотосинтез.
Под ней находятся лежащие рыхло клетки округлой формы – это
губчатая паренхима (4). Среди клеток паренхимы встречаются
проводящие пучки (5).
состоит корень? Какова их функция? 3. В чем сходство и различие в строении корнеплодов моркови, редьки и свёклы? 4. Что
такое побег? Назовите его основные части. 5. Как доказать, что
клубень картофеля и луковица репчатого лука являются метаморфозами побегов? 6. Строение и функциональное значение
листа.
Лабораторная работа 6
Репродуктивные органы растений
Материал: живые или фиксированные цветки, предварительно намоченные зерновки пшеницы, семена фасоли, свежие или законсервированные
плоды томатов, подсолнечника, сливы, яблони, лупы, микроскопы,
предметные и покровные стекла, раствор йода, стеклянные палочки,
препаровальные иглы, бритвы, вода водопроводная, пипетки, фильтровальная бумага.
Общие сведения
Репродуктивные или генеративные органы растений служат для образования потомства, то есть для продолжения существования данных растений. К этим органам относят цветки, плоды
и семена (рис. 18).
1
3
5
4
2
Рис. 17. Поперечный срез пластинки листа:
1 – верхняя эпидерма; 2 – нижняя эпидерма; 3 – палисадная паренхима;
4 - губчатая паренхима; 5 – проводящий пучок
Зарисовать увиденные под микроскопом части листа, сделать необходимые обозначения.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие бывают типы корневых систем? 2. Из каких зон
Рис. 18. Репродуктивные органы растений.
Эти органы в отличие от вегетативных органов появляются
на растении только в определенный период. В этот период в результате опыления цветка формируются семена из семязачатков,
из завязи пестика возникает плод (в формировании плода принимают участие и другие части цветка).
Цветок – это видоизмененный укороченный побег, при-
способленный для семенного размножения. Результатом цветения
является формирование плодов и семян. Типичный цветок заканчивает собой главный или боковой побеги, и чаще всего цветки
бывают собраны в соцветия.
Строение цветка. Стеблевая часть цветка (рис. 19) представлена цветоножкой и цветоложем (1). На цветоложе расположены видоизмененные листья – чашелистики (2), лепестки (3),
тычинки (4), пестики (5). Части цветка, расположенные вокруг
Рис. 19. Строение цветка:
1– цветоложе; 2 – чашелистики; 3
лепестки; 4 – тычинки; 5-пестик
–
вокруг тычинок и пестика
(главных частей цветка), чашелистики, лепестки называют
околоцветником.
Околоцветник представляет собой стерильную часть цветка и является защитным приспособлением для его главных частей. Он бывает двойной и простой. Двойной околоцветник дифференцирован на чашечку – совокупность чашелистиков и венчик – совокупность лепестков.
Чашечка образует наружный круг околоцветника, и главной его
функцией является защита внутренних частей цветка до раскрывания бутона. Венчик формирует внутренний круг околоцветника
и представляет собой самую заметную часть цветка. Он отличается от чашечки более крупными размерами, разнообразием окраски и формы. Обычно венчик создает облик цветка.
Окраска лепестков венчика обусловлена наличием различных пигментов: антоциан – розовая, красная, синяя, фиолетовая; каротиноиды – желтая, оранжевая, красная; антохлор – лимонно-желтая; антофеин – коричневая. Белая окраска связана с
отсутствием каких-либо пигментов, темная окраска представляет
собой сгущенные темно-фиолетовые или темно-красные тона.
Аромат цветков обусловлен, главным образом, эфирными маслами, которые образуются клетками эпидермы лепестков. Роль венчика заключается в привлечении насекомых-опылителей, кроме
того, днем, отражая часть спектра солнечных лучей, он предохра-
няет тычинки и пестик от перегрева, закрываясь на ночь, препятствует охлаждению главных частей цветка.
Если околоцветник не подразделяется на чашечку и венчик, то он называется простым.
Главные части цветка – тычинки и пестик – это репродуктивные части цветка, поскольку здесь формируются половые
клетки, происходит оплодотворение, в дальнейшем образуется
плод и семена.
Строение тычинок. В типичном случае каждая тычинка
состоит из трех частей: тычиночной нити, пыльника и связника.
Внутри пыльника развивается пыльца. Число тычинок в цветках
различно.
Строение пестика. В самом центре цветка находится один,
реже несколько пестиков. Пестик состоит из трех частей: нижней
расширенной – завязи, средней узкой – столбика и верхней части
– рыльца. Наиболее важная часть пестика – это завязь, здесь образуются семязачатки. Из семязачатков после опыления и оплодотворения образуются семена, а из завязи – плод.
Цветки, как упоминалось выше, образуются на побегах и
собраны в заметные группы, которые называют соцветиями. В
соцветиях различают главную и боковую оси. Если цветки находятся на главной оси, то такие соцветия называют простыми; если
на боковых осях, сложными.
Семя формируется из семязачатка в результате оплодотворения и является высокоспециализированным органом размножения и расселения растений. Оно состоит из зародыша, запасающей ткани и семенной кожуры. Запасные питательные вещества в семенах могут быть либо вне зародыша (эндосперм и
перисперм), либо в самом зародыше (в семядолях).
Химическая природа запасных веществ семени. В качестве питательных веществ в семени могут быть крахмал, жиры и
белковые вещества. В зависимости от преобладания того или
иного вещества семена могут быть крахмалистые (у пшеницы –
66% крахмала, у ржи – 67%), маслянистые (у клещевины – до
70% масла, у льна – до 48%), белковые (у гороха – 22-34% белка,
у фасоли – 23, у сои – 34-45%).
Плоды, как уже упоминалось выше, образуются из завязей
цветков в результате оплодотворения. Он предназначен для фор-
мирования, защиты и распространения семян. В процессе развития плода из стенки завязи формируется стенка плода – околоплодник. Околоплодник обычно составляет основную массу плода. В нем выделяют три сравнительно четкие зоны: наружную,
среднюю и внутреннюю. Наиболее четко все три зоны можно
различить, например, в плоде сливы или вишни: тонкий наружный слой – кожица, съедобная - сочная мякоть плода и твердая
косточка из каменистой ткани, окружающая семя. Часто эти зоны
у плодов не столь четко выражены. Плоды классифицируются:
во-первых, по количеству семян - односемянные и многосемянные; во-вторых, по строению околоплодника – сочные и сухие.
Ниже приводятся основные типы плодов растений, имеющих продовольственное значение.
1. Коробочковидные (сухие, многосемянные):
- боб, характерен для бобовых;
- коробочка, характерна для мака.
2. Ореховидные (сухие, односемянные):
- орех, околоплодник жёсткий, деревянистый, характерен для
лесного ореха (лещины) и его культурной формы (фундука),
грецких орехов.
- орешек отличается меньшим размером (гречиха);
- семянка, околоплодник жёсткий, не срастается с семенем (подсолнечник);
- зерновка, околоплодник кожистый, сросшийся с семенной кожурой (пшеница).
3. Ягодовидные (сочный или мясистый околоплодник, большей
частью многосемянные):
- ягода, весь околоплодник, за исключение кожицы, сочный, мясистый (томаты, виноград, смородина, крыжовник);
- яблоко, в его образовании участвуют, кроме завязи, и другие
части цветка (яблоня, груша, айва, ирга, рябина);
- тыквина, кожица жёсткая, деревянистая, мякоть сочная, мясистая (дыня, арбуз, тыква, огурец);
- померанец, кожица толстая, окрашенная с вместилищами эфирного масла, мякоть сочная мясистая, характерен для цитрусовых.
4. Костянковидные (сочные, односемянные плоды) имеют съедобную мясистую мякоть. Она характерна для плодовых косточковых растений (слива, вишня, черешня, абрикос, персик, алы-
ча). Изредка бывает сухая костянка (миндаль).
5. Сложные (сборные) плоды:
- сборный орешек (многоорешек) представляют собой совокупность множества орешков (шиповник);
- многоорешек земляники и клубники известен под названием
«ягода». У этих растений мелкие орешки сидят на выпуклой поверхности сильно разросшегося, мясистого, сочного цветоложа;
- сборная костянка – совокупность множества костянок (малина,
ежевика, морошка, костяника).
Задание 1
Рассмотреть цветок, найти его основные части. Расчленить цветок, подсчитать количество чашелистиков, лепестков,
тычинок. Рассмотреть под лупой строение тычинок. В центре
цветка найти пестик, рассмотреть его строение под лупой. Разрезать пестик в области завязи поперек и изучить его строение. Зарисовать все изученное и сделать обозначения.
Ход выполнения задания
В качестве образцов могут быть цветки растений, имеющих продовольственное значение. Рассматривают цветок под лупой, устанавливают количество чашелистиков, их окраску, степень срастания друг с другом. Пинцетом удаляется чашечка и
рассматривается венчик, при этом устанавливают количество,
окраску и степень срастания лепестков друг с другом. Далее пинцетом удаляются лепестки и рассматриваются главные части
цветка. Необходимо подсчитать количество тычинок, найти тычиночную нить, связник и пыльники. Пинцетом удаляют тычинки
и выясняют количество пестиков. На пестике находят его части:
рыльце, столбик и завязь. Необходимо зарисовать общее строение
Рис. 20. Поперечный разрез завязи
крыжовника:
1 – стенка завязи; 2 – гнездо; 3 – семязачаток; 4 – плацента
1
4
3
2
цветка, строение тычинок и поперечный разрез завязи, обозначив
все важнейшие структуры. Далее необходимо сделать поперечный разрез в области завязи и рассмотреть строение завязи. На
разрезе находят (рис. 20) стенку завязи (1), из которой впоследствии формируется стенка плода, полость завязи – гнездо (2), семязачатки (3) – будущие семена, и место, где прикрепляются семязачатки – плацента (4).
Задание 2
Рассмотреть строение предварительно намоченных семян
пшеницы и фасоли. Зарисовать общий вид семян и их внутреннее
строение и сделать обозначения.
Ход выполнения задания
1
2
4
5
6
7
Необходимо сделать продольный
разрез зерновки пшеницы. Зерновка
пшеницы (рис. 21) снаружи покрыта
довольно тонким пленчатым слоем,
который трудно отделить от внутренней части зерновки. Этот слой предРис. 21 Строение зерновки пшеницы
3 1 – околоплодник, сросшийся с кожурой семени;
2 – эндосперм; 3 – зародыш; 4 – семядоля (щиток), 5 – почечка; 6 – стебелек; 7 – корешок
ставляет собой околоплодник (см. общие сведения), сросшийся с
кожурой семени (1). Таким образом зерновка – это односеменной
плод. Также находят две резко различимые части зерновки: эндосперм (2) и зародыш (3).
Обращает на себя внимание большой размер эндосперма.
Это объясняется тем, что здесь отложены запасные вещества.
Затем рассматривают более подробно строение зародыша. Он
имеет зачатки органов, которые свойственны взрослым растениям. В заключение зарисовывают увиденную картину и обозначают части зерновки.
Далее рассматривают строение семени фасоли (рис. 22).
Снаружи оно покрыто кожурой (1). На вогнутой стороне находят
рубчик на одной линии с которым находится микропиле. Над
микропиле находится бугорок, образованный зародышевым корешком (3), с противоположной стороны от микропиле находится
Рис. 22 Строение семени фасоли:
1 – кожура; 2 – семядоли; 3 – корешок;
4 – стебелек; 5 – почечка
1
4
5
3
2
семенной шов. Затем осторожно снимают с семени кожуру, под
которой находится зародыш, состоящий из двух семядолей (2)
почковидной формы, корешка (3), стебелька (4) и почечки (5).
Эндосперма в отличие от семени пшеницы, у фасоли нет. Все питательные (запасные вещества) отложены в семядолях. Таким образом, семя фасоли состоит из кожуры и зародыша. Зарисовывают зародыш и обозначают его части.
Задание 3
Рассмотреть строение представленных плодов продовольственных растений, определить по предложенной выше классификации, к какой группе они относятся, дать им названия. Зарисовать общий вид плодов, их внутреннее строение и сделать обозначения.
Ход выполнения задания
По результатам работы заполнить предлагаемую таблицу.
Приводится пример заполнения по плоду пшеницы. Таблицу
можно дополнить определениями и названиями плодов других
растений, имеющих продовольственное значение.
Таблица – Плоды продовольственных растений
Название
растения
Пшеница
Смородина
Сочные плоды
одно- многосемен- семенные
ные
Сухие плоды
одномногосеменные семенные
+
Название
плода
Зерновка
Крыжовник
Арбуз
Огурец
Подсолнечник
Гречиха
Фасоль
Кукуруза
Томат
Рис
Лимон
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое цветок? 2. Какие части цветка входят в состав
околоцветника и функциональное значение? 3. Что такое главная
часть цветка и почему она так называется? 4. Из каких частей состоит тычинка? 5. Из каких частей состоит пестик? 6. Как устроена завязь пестика и какое значение имеет завязь при формировании плода? 7. Что такое семя, из каких частей оно состоит? 8. Из
какой части завязи образуется семя? 9. Как устроены семена пшеницы и фасоли и основные их отличия? 10. Из чего образуется
плод? Какова структура плода? 11. По каким признакам классифицируют плоды?
Лабораторная работа 7
Строение клетки животных
Материал: готовые препараты печени или спинномозгового узла продуктивных видов животных, микроскопы.
Общие сведения
Общие понятия о строении и функциях живой клетки растений приводятся в лабораторной работе 2.
Форма клеток у животных отличается большим разнообразием
(рис. 23).
Рис. 23. Разнообразие формы клеток животных:
1, 2 – мужские половые клетки – спермии; 3 – женская половая клетка – яйцеклетка; 4 – волокно поперечно-полосатой мышечной ткани; 5 – клетка гладкой
мышечной ткани; 6, 7, 8, 9 – клетки (форменные элементы крови); 10 – нервная
клетка; 11, 12, 13 – клетки эпителиальной ткани; 14, 15, 16, 17, 18, 19 – клетки
соединительной ткани
Клетки могут быть округлыми (3,6,8,9), кубическими, плоскими (13), отростчатыми (10,15,16,17, 18), веретеновидными (5),
звездчатыми (19), бокаловидными (11), реснитчатыми (12), полигональными (14), в виде симпластов (4).
Размеры клеток также различны, в среднем они могут колебаться от 5 до 30 мкм. В организме животных встречаются и
весьма крупные клетки: нервные могут достигать 100 мкм, яйцеклетки у млекопитающих – 150-200 мкм, у птиц – до 2 см и более.
Клетки животных, так же как, и у растений, имеют основные части: оболочку, цитоплазму, ядро и органеллы.
Оболочка клетки отграничивает её от внешней среды и
выполняет важную роль в обмене веществ. Она способствует вве-
дению необходимых для жизнедеятельности клетки веществ и
выведению ненужных продуктов. Оболочка клетки у животных
очень тонкая и в световой микроскоп, без специальных методов
окраски не различается.
Оболочка клетки способна выпячиваться, образуя подобие
своеобразных щупалец, которыми клетка может захватывать пищевые частицы. Захват клеткой плотных пищевых частиц называется фагоцитозом, захват жидких веществ – пиноцитозом.
Клетка с помощью оболочка способна и выводить продукты обмена веществ за пределы клетки. Такой процесс называется экзоцитозом.
Рис. 24. Строение животной
клетки под световым микроскопом:
1 – цитоплазма; 2 – ядро; 3 – оболочка; 4 – ядрышко; 5 – центросома.
Таким образом, значение клеточной оболочки, или плазмалеммы, для клетки огромно, поскольку через неё осуществляется важнейший жизненный процесс – обмен веществ.
В цитоплазме различают наружную зону – эктоплазму,
и внутреннюю, лежащую около ядра, – эндоплазму. В последней
располагаются органеллы клетки. В цитоплазме часто встречаются включения, представляющие собой непостоянные образования, состоящие из капелек жира, белковых кристаллов, углеводов,
зерен пигмента. Жировые включения наблюдаются в форме
мельчайших капелек; белковые – в виде мелкой зернистости; углеводы – в виде включений гликогена (особенно много в клетках
печени). Пигментные включения представляют собой зерна окрашенных органических веществ. К таковым относятся липофусцин (желто-бурого цвета), меланин (темная окраска), красно-
желтые зерна каротиноидов. Кроме этого, в межклеточном веществе накопившийся материал представляет весьма разнообразную
субстанцию. В разных органах и тканях образуется специфическое промежуточное, или межклеточное, вещество. Оно может
быть жидким, студенистым, волокнистым мягким, эластичным,
твердым.
Органеллы клетки животных по строению, функциональному значению принципиально не отличаются от таковых у растительных клеток. У животных клеток нет лишь таких специфических органелл, как пластиды.
Ядро по структуре и функциональному значению в клетках животных также принципиально не отличается от ядра растительных клеток. У животных могут встречаться двух-, четырех-,
многоядерные клетки.
Химический состав. Клетка состоит из органических и
неорганических веществ. Неорганические вещества главным образом представлены водой и различными минеральными веществами. Вода находится в связанном и свободном состоянии, ее количество в клетке колеблется от 60 до 80 %. Это зависит от вида
клетки, ее состояния и возраста. Минеральные соли, растворенные в воде, обуславливают осмотическое давление.
Органические вещества являются важнейшей составляющей живых клеток. Важнейшими органическими веществами клетки являются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Органические
вещества представляют собой пластический и энергетический
материал.
Рис. 25. Строение животной
клетки под электронным микроскопом: 1 – гладкая эндоплазматическая сеть; 2 – базальная мембрана; 3 – центросома; 4 – хромосома; 5 – ресничка; 6 – корешок
реснички; 7 – десмосома; 8 – аппарат Гольджи; 9 – шероховатая
эндоплазматическая сеть; 10 –
лизосомы; 11 – выпячивания; 12 –
митохондрии; 13- микроворсинки;
14 – ядрышко; 15 – пора; 16 – оболочка; 17 – пиноцитозный пузырек; 18 – рибосомы; 19 – секререторные пузырьки
Задание 1
Внимательно ознакомиться с предложенными рисунками
24, 25, изучить основные структуры клетки животных, видимые
как в световой, так и в электронный микроскоп. Уяснить многообразие форм клеток.
Изучить на постоянных гистопрепаратах печени микроскопическое строение, форму клеток, расположение и форму ядра
под малым и большим увеличением микроскопа.
Ход выполнения задания
Постоянный гистологический препарат печени представляет собой поперечный срез этого органа. При слабом увеличении
видно, основная часть органа представлена печеночными клетками – гепатоцитами. Причем эти клетки располагаются в виде печеночных балок(3), которые располагаются радиально вокруг
центральной вены (рис.26).
Далее необходимо под сильным увеличением микроскопа
1
Рис. 26. Часть дольки
печени лошади (гематоксилинэозин, сильное увеличение):
1 – цитоплазма гепатоцитов;
2 – ядра гепатоцитов; 3 – печеночные балки
рассмотреть форму и строение гепатоцитов. Ядра печеночных
клеток (2) округлой формы и часто имеют различную величину,
иногда встречаются двуядерные клетки. Вокруг ядра располагается цитоплазма (1). При соответствующей окраске здесь можно
обнаружить включения в виде зерен гликогена.
Обращают внимание на форму клеток: большей частью
они округлые, встречаются клетки полигональной формы.
Задание 2
Изучить на постоянных препаратах спинномозгового узла
микроскопическое строение, форму нервных клеток, расположение и форму ядра под малым и большим увеличениями микроскопа.
Ход выполнения задания
Нервные клетки представляют собой наиболее крупные
клетки у млекопитающих. Они отростчатой формы, но при применении обычных методов окраски отростки нервных клеток не
выявляются, поэтому клетки кажутся округлыми. При слабом
увеличении на препарате видны крупные клетки, расположенные
гнездами. Необходимо выбрать группу наиболее крупных клеток
и рассмотреть при сильном увеличении и зарисовать несколько
клеток (рис. 27). Цитоплазма нервных клеток (1) неоднородная, в
ней видны глыбки белковых включений (2). Ядро клетки в виде
крупного пузырька расположено в центре. В нем выделяется
ядерная оболочка (3), ядрышко (4), не всегда хорошо различимая
Рис. 27. Нервная клетка спинномозгового узла (сильное увеличение):
1– цитоплазма; 2– белковые включения; 3–ядерная оболочка; 4 – ядрышко;
5 – ядерная сеть; 6 – глыбки хроматина; 7 – ядра мантийных клеток
2
3
ядерная сеть (5) и хорошо различимые глыбки хроматина (6).
Крупные нервные клетки окружены капсулой, образуемой из
мелких мантийных клеток (7).
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите основные структурные элементы клетки
животных. 2. Отметьте основные отличия клеток растений и животных. 3. Назовите основные функции оболочки клетки. 4. Какие
включения могут находиться в цитоплазме животной клетки?
Лабораторная работа 8
Ткани животных
Материал: скелеты продуктивных животных, отдельные кости, гистологические препараты различных тканей животных, микроскопы.
Общие сведения
Благодаря жизнедеятельности клеток между ними, в межклеточном пространстве появляется ряд неклеточных живых образований, таких как аморфное вещество, не имеющее определенной структуры, волокнистые элементы и др. Клетки, неклеточные структуры, аморфное вещество находятся в определенных
взаимоотношениях друг с другом и образуют ткань. Следовательно, ткань - это система элементов (клеточных и неклеточных),
обладающая общностью строения и специализированная на выполнении определенных функций.
Всё многообразие тканей у животных можно объединить в
четыре основные группы: 1) эпителиальные ткани, пограничные
или покровные; 2) соединительные ткани, или ткани внутренней среды; 3) мышечные ткани; 4) нервная ткань.
Эпителиальные ткани
Эпителиальные ткани, или эпителий, является покровной тканью. Она защищает, образуя наружный и внутренний покровы организма, глубжележащие ткани от неблагоприятных воздействий внешней среды и проникновения микроорганизмов. Через эпителий осуществляются начальные и конечные этапы обмена веществ. Клетки некоторых видов эпителия обладают секреторной функцией, то есть способны вырабатывать специфические
вещества – секреты. Строение эпителия неразрывно связано с
разнообразием выполняемых им функций. Несмотря на различие
в строении, различные виды эпителия имеют некоторые общие
черты строения:
- клетки эпителия плотно прилегают друг к другу, образуя сплошные «эпителиальные поля»;
- пласт эпителия резко отделен от глубжележащей ткани базальной мембраной;
- клетки эпителия отличаются функциональной и морфологической полярностью, одним своим концом (апикальным) граничат с
внешней средой, тогда когда другим концом (базальным) сообщается с внутренней средой организма.
Классификация эпителия. Если клетки эпителия располагаются в один слой, то его называют однослойным. Такой вид
эпителия может быть однорядным и многорядным. У однорядного эпителия клетки примерно одинакового размера и их ядра лежат на одном уровне. Многорядный эпителий (5) образован
клетками различной формы, величины, поэтому ядра соседних
клеток лежат на разных уровнях и составляют несколько рядов.
В зависимости от формы клеток эпителий бывает следующих видов: плоский – состоит из очень низких клеток (1); кубический (2) – имеет более высокие клетки; цилиндрический (призматический) эпителий (3) – состоит из высоких, относительно
узких клеток соответствующей формы; цилиндрические клетки
на апикальных концах могут иметь мерцательные реснички –
мерцательный эпителий (4).
Рис. 28. Виды эпителиальной ткани:
1 – однослойный плоский (а – общий вид,
б – на разрезе); 2 – однослойный кубический; 3 – однослойный цилиндрический
(призматический); 4 – однослойный цилиндрический мерцательный; 5 – многорядный мерцательный; 6 – многослойный
плоский; 7 – переходный эпителий
Многослойный эпителий очень распространен в организме. Он состоит из нескольких слоев клеток, лежащих друг над
другом, и находится там, где могут быть значительные механические нагрузки. Существует три вида многослойного эпителия:
многослойный плоский неороговевающий, многослойный плоский ороговевающий и переходный.
Многослойный плоский неороговевающий эпителий (6) выстилает ротовую полость, пищевод, роговицу глаза. В нем различают три слоя клеток, самые верхние слои образованы плоскими
клетками.
Многослойный плоский ороговевающий эпителий формирует эпидермис кожи. Клетки этого эпителия способны накапливать, особенно поверхностные, рогоподобное вещество – кератогиалин. Масса поверхностных клеток накапливает большое количество этого вещества. Такие клетки мертвы. За счет них образуются роговые чешуйки, которые способствуют очищению кожи.
Количество слоев клеток и степень их ороговения имеют прямую
зависимость от густоты шерстного покрова.
Переходный эпителий (7) выстилает пути, отводящие мочу от
почек, мочеточников, мочевого пузыря до мочеиспускательного
канала.
Соединительные ткани
Все разновидности соединительных тканей состоят из
клеток и промежуточного (межклеточного) вещества. Последнее
по количеству преобладает над клетками. Функциональные и
морфологические особенности этих тканей обусловлены в значительной мере физико-химическими свойствами промежуточного
вещества.
В зависимости от состояния промежуточного вещества
различают соединительные ткани с жидким промежуточным веществом – кровь и лимфа. Они выполняют в основном транспортные и защитные функции. В тканях с полужидким промежуточным веществом – собственно соединительная ткань – наряду с
перечисленными появляется опорная функция. Ткани с более
плотным – хрящ и твердым межклеточным веществом – кость
выполняют опорную и защитную функции.
Кровь, как и все виды соединительной ткани, состоит из
клеток – форменных элементов и межклеточного вещества, назы-
ваемого плазмой. Форменные элементы крови делят на эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки.
Эритроциты – высокоспециализированные клетки, приспособленные для переноса кислорода. По форме эритроциты напоминают диски, несколько сдавленные в центре. У млекопитающих эритроциты не имеют ядер. Желтовато-зеленую окраску
эритроцитам придает гемоглобин, а крови в целом – красный. Размеры, количество эритроцитов варьируют в зависимости от вида,
пола, возраста и функционального состояния организма животного.
Лейкоциты – бесцветные очень активные клетки. Важнейшей функцией лейкоцитов является защита животного от микроорганизмов. Эта функция проявляется благодаря их подвижности и способностью к фагоцитозу. Некоторые разновидности лейкоцитов способны вырабатывать вещества – антитела, направленные против вредного действия микроорганизмов. У некоторых
лейкоцитов в цитоплазме имеются включения в виде зерен. Эти
лейкоциты наиболее высокоспециализированные и называются
зернистыми лейкоцитами. По отношению зернистости к красителям они делятся на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Незернистые лейкоциты отличаются тем, что в их цитоплазме нет
специфической зернистости. В эту группу входят лимфоциты и
моноциты.
Собственно соединительная ткань, в свою очередь, делится на несколько разновидностей. Мы рассмотрим более упрощенную классификацию этих тканей.
Рыхлая соединительная ткань состоит из большого количества клеточных элементов и промежуточного вещества. Эта
ткань очень распространена в организме: она сопровождает кровеносные сосуды; образует остов (строму) многих органов; находится под кожей, образуя подкожную клетчатку.
Основные клетки этого вида соединительной ткани – это
фибробласты, гистиоциты и ретикулярные клетки. Кроме того,
к ним относятся жировые, тучные, плазматические и пигментные клетки.
Фибробласты – плоские, веретеновидные, отростчатые
клетки. Они ответственны за развитие промежуточного вещества
с его волокнами. Гистиоциты, или блуждающие клетки, всегда
резко очерчены, ядро плотное. Отличительная особенность гистиоцитов – наличие большого количества лизосом, что связано с
их активной функцией фагоцитоза. Ретикулярные клетки – это
малодифференцированные клетки, которые развиваясь могут давать начало различным клеткам соединительной ткани. Жировые
клетки крупные, шаровидной формы, почти всю их цитоплазму
занимают жировые капли. При большом скоплении они образуют
жировую ткань. Пигментные клетки содержат в цитоплазме
большое количество пигментов. Тучные клетки – это крупные,
овальной формы клетки с небольшим ядром, в их цитоплазме содержится гепарин – биологически активное вещество, препятствующее свертыванию крови.
Промежуточное вещество рыхлой соединительной ткани
состоит из коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон, а
также аморфного вещества.
Коллагеновые волокна обладают нерастяжимостью и
большой прочностью. При варке они набухают и дают клей, являются вполне перевариваемым материалом и пригодны для питания. Эластические волокна обладают свойствами, противоположными коллагеновым, то есть они легко растягиваются и менее
прочные. При температурной обработке они почти не изменяются. Их присутствие в мясе и мясных продуктах нежелательно, так
как они всегда придают жесткость продуктам и для питания непригодны. Ретикулярные волокна встречаются реже, по химическому составу они близки (но не идентичны) коллагеновым волокнам.
Плотная соединительная ткань. Её особенностью является преобладанием волокон в промежуточном веществе. Волокнистых элементов так много, что клеточные элементы, породившие
их, обычно зажаты между волокнами. В зависимости от преобладания коллагеновых или эластических волокон различают плотную коллагеновую ткань (сухожилия мышц и основа кожи) и
плотную эластическую ткань. В связи с тем, что сухожилия в
основном состоят из коллагеновых волокон, они представляют
собой ценный материал для выработки клея и желатина. В основе
кожи волокна по структуре напоминают густой войлок и придают
коже особую прочность.
Плотная эластическая ткань представлена в связках и по-
строена в основном из эластических волокон. Примером такой
связки является выйная (шейная, затылочная) связка. Большое
количество эластических волокон придает связкам желтый цвет.
Хрящевая ткань (хрящ) имеет плотное промежуточное
вещество, и в связи с этим она выполняет опорную функцию.
Хрящевая ткань обладает значительной прочностью и эластичностью. Как и все виды соединительных тканей, она состоит из клеточных элементов и промежуточного вещества. Промежуточное
вещество хрящей очень плотное, даже кровеносные сосуды не
могут прорасти в него. В организме различают три вида хрящевой
ткани: гиалиновый, эластический и волокнистый. Снаружи все
виды хрящей окружены надхрящницей (перихондром), содержащей клетки – хондробласты. Они дают начало хрящевым клеткам
– хондроцитам. Хрящевые клетки чаще располагаются группами.
Гиалиновый хрящ является наиболее распространенным
видом хрящевой ткани. Он прозрачен и имеет голубоватый оттенок. В промежуточном веществе этого вида хряща имеются хондриновые волокна. Последние по свойствам весьма близки к коллагеновым. Он встречается на суставных поверхностях костей, в
носовой перегородке, гортани и дыхательных путях; формирует
реберные хрящи.
Эластический хрящ отличается тем, что кроме хондриновых волокон в промежуточном веществе содержит эластические
волокна. Эластический хрящ формирует основу ушной раковины,
наружного слухового прохода и надгортанника.
Волокнистый хрящ содержит плотные, толстые пучки
коллагеновых волокон. Он формирует межпозвоночные диски,
места перехода сухожилий мышц в кость и круглую связку бедренной кости. При варке хрящевая ткань почти не изменяется.
Костная ткань (кость) – это разновидность соединительной ткани, имеющая твердое промежуточное вещество и составляющая основу скелета животного. Она выполняет опорную и
защитную функции для мягких органов и тканей. Химически
кость состоит из органического (1/3) и неорганического вещества
(2/3). За счет этого костная ткань прочна, упруга и эластична.
Основные органические вещества – оссеин и оссеомукоид.
Оссеин по составу близок коллагену, за счет него строятся волокна костной ткани. Оссеомукоид склеивает волокна костей.
Неорганические вещества в основном представлены кальцием (21-25%), фосфором (9-13%), магнием (1%).
Как и все разновидности соединительной ткани, кость состоит из клеток и промежуточного вещества. К клеткам костной
ткани относят остеобласты, остеоциты, и остеокласты.
Остеобласты – молодые костные клетки цилиндрической
формы, имеют отростки. Они дают материал для промежуточного
вещества кости.
Остеоциты встречаются в уже сложившейся кости и развиваются из остеобластов. Они имеют многочисленные длинные
отростки.
Остекласты – крупные многоядерные клетки. Они могут
иметь различную форму, что связывают с ее активным движением. Эти клетки костной ткани участвуют в перестройке кости.
Промежуточное вещество костной ткани состоит из
аморфного вещества и волокон. Главную массу волокон составляют оссеиновые волокна, близкие по своим свойствам к коллагеновым.
Кость как орган (рис. 29) построена из костной ткани и
покрыта слоем соединительной ткани, образующей надкостницу
(1) с многочисленными кровеносными сосудами (5) и нервами
(8). Под ней находится система наружных костных пластинок
(2). Глубже располагаются остеоны (3), представляющие собой
комплекс большого количества пластинок. За счет волокнистого
строения пластинки свернуты в трубочки разного диаметра и
вставлены друг в друга. Трубочки плотно сомкнуты и между ними располагаются остеоциты. Особую прочность остеону придает
то, что коллагеновые волокна в соседних пластинках идут по взаимно перпендикулярным направлениям. Внутри каждого остеона
имеется канал (6) для прохождения кровеносных сосудов и нервов. Под слоем остеонов находится система внутренних костных
пластинок (4). В трубчатых костях имеется костномозговая полость (7), содержащая желтый костный мозг.
Рис. 29. Строение кости как органа:
1 – надкостница; 2 – система наружных костных пластинок; 3 – остеоны; 4 – система
внутренних костных пластинок; 5 – кровеносные сосуды надкостницы; 6 – канал
остеона; 7 - костномозговая полость
Типы костей. В зависимости от
местоположения, формы и выполняемой функции все кости можно свести к
следующим основным типам: 1) пластинчатые кости – кости головы и
таза, лопатка; 2) длинные дугообразные
кости – ребра; 3) длинные трубчатые
кости – кости конечностей, имеющие полости для желтого костного мозга; 4) короткие кости – запястные и заплюсневые кости;
5) пневматизированные кости – некоторые кости головы, содержат заполненные воздухом полости – пазухи; 6) смешанные кости – позвонки.
Мышечная ткань
Мышечная ткань – важнейшая из тканей, образующих мясо. Она составляет до 60% от всей массы животного. Её важнейшее и уникальное свойство – это способность к сокращению.
Мышечная ткань бывает трех видов: гладкая, поперечнополосатая
и сердечная.
Гладкая мышечная ткань располагается в стенках внутренних органов, кровеносных сосудов и в толще кожи. Структурной единицей этого вида мышечной ткани являются гладкомышечные клетки веретеновидной формы длиной от 15 до 200 мкм
и диаметром от 2 до 20 мкм.
Поперечнополосатая мышечная ткань – наиболее ценный
пищевой продукт. В основе ее строения лежат длинные сложного
строения многоядерные клетки (волокна). Основной их особенностью является наличие поперечных полосок (рис. 30, 1 а, б). Длина поперечнополосатых мышечных волокон от 5-7 мм до 13-15
см, их диаметр равен 10-150 мкм. В строении каждого волокна
различают наружную оболочку, сарколемму; цитоплазму, или
Рис.30. Поперечнополосатая мышечная ткань
языка:
1 – продольный срез
мышечного волокна (а – темные диски; б – светлые диски;
в – ядра); 2 – поперечный
срез мышечного волокна: г –
поперечный срез нитей; д –
ядра; 3 – эндомизий; 4 – кровеносные сосуды
саркоплазму; многочисленные ядра (рис. 30, 1а и 2д); сократимые
нити, или миофибриллы.
Сердечная мышечная ткань образует один из слоев стенки сердца - миокард. Она напоминает по строению поперечнополосатую мышечную ткань, но в ее строении имеется ряд своеобразных черт: мышечные волокна сердечной мышцы связаны
друг с другом посредством мостиков; ядра занимают в волокне
центральное положение.
Нервная ткань
Нервная ткань – это наиболее высокоспециализированный
вид ткани и занимает особое место в организме животных. Она
создает сложнейшую нервную систему, функцией которой является координация работы всех органов, согласование их деятельности в зависимости от меняющихся условий внешней среды.
Нервная ткань состоит из двух основных элементов: нервных
клеток, или нейронов (нейроцитов); нейроглии.
Нейроны – главная функциональная единица нервной ткани. Именно в них появляется и по ним распространяется нервный
импульс. Нейрон (см. рис.23) состоит из сравнительно компактного и массивного тела (см. стр. 54) и отходящих от него тонких
более или менее длинных отростков. Отростки осуществляют передачу нервных импульсов со скоростью примерно 100 м/с.
Нейроглия – весьма многофункциональный компонент:
во-первых, она образует остов нервной ткани, на котором размещаются нейроны; во-вторых, она участвует в обмене веществ; втретьих, она играет защитную роль.
Задание 1
Изучить гистологическое строение кожи на препарате.
Этот препарат дает возможность не только уяснить строение кожи, но и рассмотреть строение нескольких видов тканей: многослойный плоский ороговевающий эпителий (эпидермис), плотную соединительную ткань (основа кожи), рыхлую соединительную и жировую ткани (подкожный слой).
Ход выполнения задания
Препарат (рис. 31) необходимо изучать, начиная с эпидермиса (1). Эпидермис представляет собой плоский многослойный ороговевающий эпителий. Здесь удается различить лишь ростковый, более глубокий, и роговой, поверхностный, слои. Под
эпидермисом находится сосочковый слой основы кожи (2).
Рис. 31. Строение кожи:
1– эпидермис; 2 – основа кожи; 3 – подкожный слой; 4 –
сальная железа; 5 – чувствительный волос; 6, 9 – кожные
рецепторы; 7 – лимфатические
сосуды; 8 – волос; 10 – волос и
его фолликул на разрезе; 11 –
подэпидермальная сеть кровеносных сосудов; 12- линяющий волос; 13 – кровеносные
сосуды основы кожи; 14 – сосочек волоса; 15 – волосяная сумка; 16 – полость волосяной сумки; 17 – подниматель волоса; 18 – жировая ткань подкожного слоя; 19 –потовая железа; 20 –
она же на разрезе; 21 – кровеносные сосуды кожи
Основную толщу основы кожи составляет сетчатый слой
(2), образованный плотной соединительной тканью. Именно этот
слой придает коже прочность и идет для выделки технической
кожи. Весь сетчатый слой пронизан корнями волос (5, 8, 10, 12,
14, 15, 16). К ним прикрепляются мышцы – подниматели волос
(17). Здесь же находятся сальные (4) и потовые (19, 20) железы.
Ниже всех указанных структур залегает подкожный слой (3),
представляющий собой рыхлую соединительную ткань. В клетках
этой ткани, при хороших условиях кормления, в цитоплазме накапливается значительное количество жира (18).
На гистопрепарате при слабом увеличении необходимо
найти указанные структурные единицы кожи и зарисовать строение кожи в целом. Сделать обозначения.
Задание 2
Изучить по готовым препаратам, строение гиалинового
хряща.
Ход выполнения задания
Рассматривая препарат при слабом увеличении, нужно
найти надхрящницу (рис.32.1), поверхностный (а, б) и глубокий
слои хряща (в, г, д, е). Надхрящница представляет собой плотную
соединительную ткань, она без резкой границы переходит в вещество хряща. Волокна надхрящницы проходят параллельно поверхности хряща. Между волокнами надхрящницы видны ядра
клеток надхрящницы.
2
3
Рис. 32. Гиалиновый хрящ:
1– надхрящница; 2 – поверхностный слой (а – молодые хрящевые клетки, б–межклеточное вещество); 3 – глубокий слой (в– хрящевые клетки (хонд-
роциты), г- хрящевая капсула, д- клеточные территории, е- изогенные группы)
Хрящевые клетки поверхностных слоев располагаются
одиночно и отличаются уплощенной формой. По размерам они по
сравнению с клетками глубокого слоя небольшие. В более глубоких слоях хряща начинают встречаться группы уплощенных хрящевых клеток – хондроцитов (в, г, д). Клетки в изогенных группах (е) становятся округлыми, а в более глубоких слоях хряща,
сдавливая друг друга, – полигональными.
Выполняя задание, необходимо найти все перечисленные
структуры и зарисовать.
Задание 3
Изучить на представленном гистопрепарате кости закономерности строения костной ткани.
Ход выполнения задания
При слабом увеличении, на препарате видны многочисленные разрезы каналов остеона (рис. 33. 1 а), они образованы
концентрическими системами костных пластинок (б). Между пластинками имеются костные полости – это место, где помещались
Рис. 33. Гистологический препарат трубчатой кости:
1 – остеон (а – канал остеона с кровеносным сосудом; б – костные пластинки; в – костные полости; г – костные полости); 2 – система вставочных
пластинок; 3 - спайная линия
строение и зарисовать при сильном увеличении. Необходимо отметить их цилиндрическую форму, они ограничены сарколеммой,
которая на препарате видна как тонкая контурная линия по периферии волокна. На периферии волокна также очень четко выявляются ядра (в) овальной формы. На разрезе попадаются и волокна, разрезанные поперек (мышечные волокна в языке располагаются в трех взаимно перпендикулярных плоскостях). Важно обнаружить и зарисовать поперечную и продольную исчерченность.
Между мышечными волокнами видны прослойки соединительной
ткани (3) и кровеносные сосуды (4).
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое ткань? 2. Классификация эпителиальных тканей? 3. Каковы общие черты строения всех видов соединительной
ткани? 4. Кровь, лимфа – жидкие соединительные ткани, строение
и функциональное значение их форменных элементов? 5. Основные различия в строении видов собственно соединительной ткани? 6. Какие виды мышечной ткани имеются в организме животных? Охарактеризуйте строение и местоположение каждой из
них?
остеоциты. Они имеют вид жучков. Если на разрез кости попала
надкостница, необходимо рассмотреть ее строение.
После того как рассмотрели и зарисовали строение костной ткани при слабом увеличении, необходимо рассмотреть этот
же препарат при сильном увеличении.
Задание 4
Изучить строение поперечно-полосатой мышечной ткани
на препарате языка кролика.
Ход выполнения задания
Препарат представляет собой разрез языка кролика в его
средней части. Поверхность языка покрыта плоским многослойным ороговевающим эпителием (строение, которого для нас уже
знакомо). При малом увеличении нужно найти группу разрезанных вдоль мышечных волокон (см. рис.30. 1), рассмотреть их
Рекомендуемая литература
1. Алексеев С.Н. Товароведение мясопромышленных животных,
птицы и продуктов убоя. М.: Пищевая промышленность,1972. 208 с.
2. Андреева И.И., Родина Л.С. Ботаника. М.: Колос, 2001.185 с.
3. Глаголев П.А., Ипполитова В.И. Анатомия сельскохозяйственных животных с основами гистологии и эмбриологии. М.: Колос,
1977. 480 с.
4. Кацнельсон З.С., Рихтер И.Д. Практические занятия по гистологии и эмбриологии. М.; Л.: Государственное изд-во с.-х. литературы,1959. 292 с.
5. Лебедев Н.А., Бобровский А.Я., Письменская В.Н. и др. Анатомия и гистология мясопромышленных животных. М.:Агропромиздат,
1985. 168 с.
6. Сперанский В.В., Лубсанова Л.Б. Методические указания к
лабораторным занятиям по дисциплине «Анатомия и гистология сельскохозяйственных животных». Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2004. 18 с.
7. Тиняков Г.Г. Гистология мясопромышленных животных. М.:
Пищевая промышленность, 1980. 416 с.
8. Хржановский В.Г. Пономаренко С.Ф. Практикум по курсу
общей ботаники. М.: Высшая школа, 1979. 406 с.
9. Чернявский М.В. Анатомо-топографические основы технологии, ветеринарно- санитарной экспертизы и товароведческой оценки
продуктов убоя животных. М.: Колос, 2002. 534 с. (можно использовать
и более ранние издания).
10. Шепелев А.Ф., Печенежская И.А. Товароведение и экспертиза продовольственных растений. М.;Ростов-на-Дону: издательский
центр «Март», 2004, 493 с.
11. Щербаков В.Г. Биохимия растительного сырья. М.: Колос,
1999. 253 с.
Учебное пособие
Редактор Т.Н. Чудинова
Подписано в печать 12.03. 2007 г. Формат 60×84 1/16.
Печать операт. Бумага писч. Усл. печ. л. 4,18 Тираж 75. Заказ № 29.
Издательство ВСГТУ
670013 г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в.
Лопсондоржо Владимирович Хибхенов
Вячеслав Викторович Сперанский
Практикум по анатомии пищевого сырья