Запасные формы белков и жиров в клетке

Все химические вещества клетки в зависимости от функций можно разделить на три группы: конституционные, запасные, экскреторные.

Конституционные вещества участвуют в построении тела клетки: всех ее частей и органоидов. Это сложные (строительные) белки, из которых состоят мембраны, гиалоплазма, кариоплазма, рибосомы, белки – гистоны (хроматиновые нити) и т.п. Углеводы в виде полисахаридов  в состав оболочки; липиды(фосфолипиды) – ходят в состав мембран.

Запасные вещества бывают растворимые (экстрактивные) и нерастворимые (собственно запасные). Экстрактивные вещества: растворимые белки, углеводы  глюкоза, сахароза, фруктоза и жиры в виде глицерина и жирных кислот находятся, в основном, в клеточном соке и частично в цитоплазме клеток различных тканей. Нерастворимые откладываются в определенных формах в запасающей ткани. Углеводы запасаются в виде крахмальных зерен, образующихся из амилопластов в органах запаса (корневищах, клубнях, луковицах, эндосперме и т.п.).

С физиологической точки зрения различают ассимиляционный, транзиторный и запасной крахмал.

Ассимиляционный образуется в хлоропластах в процессе фотосинтеза из избыточной глюкозы, нормализуя тем самым осмотическое давление. По пути движения от органов ассимиляции к органам запаса, глюкоза также частично превращается в крахмал (в ситовидных трубках), называемый транзиторным. Он может вновь осахариваться и продолжать движение в запасающие ткани, где откладывается в виде крахмальных зерен. Крахмальные зерна образуются из амилопластов и по строению являются сферокристаллами из тончайших радиально расположенных игл, сконцентрированных слоями вокруг так называемого центра наслоения. Сложность крахмальных зерен связана с неравномерным притоком крахмала днем и ночью. В зависимости от расположения центра наслоения, крахмальные зерна бывают эксцентрическими (картофель),концентрическими (горох, фасоль); простыми (пшеница, ячмень, кукуруза), сложными (овес, гречиха), полусложными (рожь, ячмень). По форме  шаровидные, эллиптические, почковидные, многогранные, в виде берцовой кости и т.д.; по величине  мелкие (310 мкм у риса), крупные (70100 мкм у картофеля). Форма и величина крахмальных зерен  диагностический признак растения.

По химическому составу крахмальные зерна содержат амилозу, растворяющуюся в горячей воде, окрашивающуюся раствором Люголя в синий цвет; и амилопектин, набухающий в горячей воде и окрашивающийся в фиолетовый цвет. Существует так называемый оберегаемый крахмал, который не используется растением даже при голодании. Он откладывается в виде мелких крахмальных зерен в клетках корневого чехлика и в эндодерме.

Подобно крахмалу, инулин служит запасным углеводом, встречается во многих растениях, главным образом семейства сложноцветных, а также колокольчиковых, лилейных, лобелиевых и фиалковых. В клубнях и корнях георгина, нарцисса, гиацинта, туберозы, одуванчика, цикория и земляной груши (топинамбура), скорцонера и овсяного корня содержание инулина достигает 10—12 % (до 60 % от содержания сухих веществ). В растениях вместе с инулином почти всегда встречаются родственные углеводы — псевдоинулин, инуленин, левулин, гелиантенин, синистрин, иризин и др., дающие, как и инулин, при гидролизе Dфруктозу.

Запасные белки  откладываются в виде аморфного или кристаллического протеина (в алейроновых зернах). Последние образуются из белковых вакуолей путем обезвоживания. При этом часть белка образует кристаллоид, другая часть  аморфное тело; а фитин (калийкальцийнатриевая соль инозитгексафосфорной кислоты)  глобоид. Алейроновые зерна могут быть 3 видов:

1) с глобоидами(семена бобовых, злаковых);

2) с глобоидом и кристаллоидом (семена льна и клещевины);

3) с кристаллами оксалата кальция (зонтичные, виноград).

При прорастании семян кристаллоиды алейроновых зерен растворяются в воде, а сами зерна сливаются в одну центральную вакуоль. Реактив Люголя окрашивает алейроновые зерна в золотистожелтый цвет.

Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот (олеиновой, стеариновой, пальмитиновой). Откладываются в виде капель(иногда в олеопластах) в цитоплазме, пластидах, кариоплазме. Это наиболее экономичная форма запаса энергии (1г жира  39 кДж). Окрашиваются раствором судана III в оранжево розовый цвет.

Экскреторные вещества  находятся в клеточном соке. Это соли органических и неорганических кислот, чаще оксалаты, образуют различной формы кристаллы: палочковидные (стиллоиды), игловидные (рафиды), звездчатые (друзы), мелкие одиночные (кристаллический песок). Форма кристаллов  диагностический признак.

У некоторых растений (крапивные, тутовые) образуются цистолиты  гроздевидные выросты клеточной оболочки, пропитанные карбонатом кальция или кремнеземом. Образование кристаллов необходимо в клетке для нормализации осмотического давления, кислотнощелочного равновесия; эпидерма, содержащая кристаллы  блестящая, в результате чего отражает солнечный свет и защищает растения от перегревания.

Заключение. Химические вещества клетки имеют определенное функциональное назначение, обеспечивая жизнедеятельность клетки и всего растения как целостного организма.