Тема: Кристаллические включения растительной клетки

Материалы. Сухая чешуя луковицы лука (Allium cepa), кусочки корневища купены (Polygonatum officinale), черешки листьев бегонии борщевиколистной (Begonia manicata), листья фикуса (Ficus elastica); глицерин.

В отличие от животных клеток, которые выделяют избыток ионов во внешнюю среду вместе с мочой, растения, не имеющие развитых органов выделения, вынуждены накапливать их в тканях. Избыточное накопление веществ, выключаемых из обмена, часто приводит к выпадению их в осадок в аморфном виде или в форме кристаллов, носящих название включений.

Кристаллы, содержащиеся в растениях, чаще всего состоят из оксалата кальция и имеют разную форму. Друзы - шаровидные образования, состоящие из многих мелких сросшихся кристаллов (в клетках корневищ, коры, корки, черешков и эпидермы многих растений). Рафиды - игольчатые кристаллы, соединенные в пучки (в корневищах купены, стебле винограда). Кристаллический песок - скопление множества мелких одиночных кристаллов (в чешуе лука, стебле бузины). Как правило, друзы встречаются у двудольных растений, а рафиды - у однодольных. Встречаются одиночные кристаллы более простых и сложных комбинационных форм. Кристаллы, имеющие форму сильно вытянутых призм, называют стилоидами. Стилоиды находятся в клетках по одному. Обычно они покрыты очень тонкой оболочкой (рис. 25).

К кристаллическим включениям очень близки цистолиты (греч. китос - пузырь, или мешок, литос - камень). Они чаще всего состоят из карбоната кальция или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования внутри клеток, возникшие на выступах клеточной оболочки (фикус, крапивные, тутовые) (рис. 26).

Ход работы 

Задание 1. Приготовить временный микропрепарат сухой чешуи лука (Allium cepa) в капле глицерина. Рассмотреть и зарисовать клетки с кристаллами (рис. 25, А).

Последовательность работы. Для изготовления микропрепарата использовать сухую чешую лука, прокипяченную в воде, а затем выдержанную 10-15 дней в водном растворе глицерина. Отрезать лезвием небольшой тонкий кусочек чешуи и поместить в каплю глицерина на предметное стекло, накрыть его покровным стеклом. При малом увеличении найти клетки с одиночными палочковидными и крестообразными кристаллами. Рассмотреть их при большом увеличении и зарисовать несколько клеток с кристаллами.

Задание 2. Приготовить временный микропрепарат продольного среза корневища купены лекарственной (Polygonatum officinale) в капле глицерина, рассмотреть и зарисовать клетки с рафидами (рис. 25, В).

Последовательность работы. Для получения хороших препаратов срезы желательно делать с фиксированного материала в продольном направлении. Рассмотреть их в воде или глицерине. Найти клетки, содержащие рафиды. Они обычно вытянутые и крупнее, чем окружающие их соседние паренхимные клетки. Рассмотреть в клетках игольчатые кристаллы, лежащие группами параллельно друг к другу. Они обычно окружены слизистым мешком и погружены в протоплазму клетки, занимая иногда почти всю ее полость.

Задание 3. Рассмотреть и зарисовать друзы на поперечном срезе черешка бегонии борщевиколистной (Begonia manicata) (рис. 25, Б).

Последовательность работы. Сделать тонкий поперечный срез черешка бегонии в капле воды. При малом увеличении микроскопа найти тонкостенные паренхимные клетки. В их содержимом имеется тонкий постенный слой цитоплазмы с немногочисленными хлоропластами. В клеточном соке многих клеток встречаются отложения оксалата кальция либо в виде одиночных кристаллов - ромбоидров, либо в виде сростков многочисленных мелких кристаллов - друз. В некоторых клетках могут встретиться переходные формы, у которых на поверхности крупных одиночных кристаллов видны спаянные с ними более мелкие кристаллы. Найти клетки с разными по форме кристаллами (ромбоидры, друзы, переходные формы).

При действии соляной кислоты нерастворимый в воде щавелевокислый кальций кристаллов превращается в растворимый хлористый кальций. Кристаллы и друзы при этом вначале распадаются, а затем исчезают.

При действии серной кислоты щавелевокислый кальций переходит в нерастворимый сернокислый кальций (гипс), который выделяется в виде групп многочисленных игольчатых кристаллов.

Рис. 25. Кристаллы щавелевокислого кальция в клетках:

А - одиночные и крестообразные в клетках сухой чешуи луковицы лука (Allium cepa); Б - одиночный кристалл, сросток кристаллов и друза (черешок бегонии борщевиколистной - Begonia manicata); В - пучок рафид в клетке корневища купены (Polygonatum officinale); Г - стилоид (лист эйхгорнии - Eichhornia crassipes); Д - кристаллический песок (картофель - Solanum tuberosum).

Задание 4 . Приготовить временный микропрепарат поперечного среза листа фикуса (Ficus elastica) в капле воды. Найти при малом увеличении цистолит, затем рассмотреть его при большом увеличении и зарисовать (рис. 26).

Последовательность работы. Сделать тонкий поперечный срез листа фикуса. Найти клетки верхней эпидермы. Под ними располагается два слоя бесцветных клеток, называемые гиподермой. В некоторых клетках гиподермы, граничащих с мезофиллом, встречаются гроздевидные образования - цистолиты. Это разросшаяся клетка, внутри которой накапливается углекислая известь.

Рис. 26. Цистолит (1) в мезофилле листа фикуса (Ficus elastica).

Контрольные вопросы

1. Каков биологический смысл образования кристаллов щавелевокислого кальция в клетке?

2. В клетках каких органов или их частей можно наблюдать скопление кристаллов щавелевокислого кальция?

3. Что такое включения?

4. Что такое цистолиты?

5. Какие формы могут иметь кристаллы в клетках растений?