Biologija rastlinske celice

Barbara Vilhar

Biologija rastlinske celice Delovni zvezek

Vaje pri predmetu Biologija celice

Študijski program: Živilska tehnologija

Ime in priimek: ............................................................

Urniška skupina: ........................

Študijsko leto: ............................

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta

Ljubljana, 2005

2

Vsebina

ZGRADBA RASTLINSKE CELICE................................................................................ 1 Jedro ......................................................................................................................................... 2 Vakuola ..................................................................................................................................... 2 Plastidi....................................................................................................................................... 4 Celična stena ............................................................................................................................ 7 Oljna telesca ........................................................................................................................... 11 Druge strukture v rastlinski celici ............................................................................................ 12 Evolucijski razvoj evkariotske celice ....................................................................................... 14

NAVODILA ZA PRAKTIČNO DELO............................................................................ 15 Kaj potrebujete pri vajah ......................................................................................................... 15 Pravila za opravljanje vaj ........................................................................................................ 15 Študijsko gradivo na spletnih straneh ..................................................................................... 16 Znanstveno poimenovanje rastlinskih vrst .............................................................................. 16 Kako pripravimo stereolupo .................................................................................................... 17 Kako pripravimo mikroskop..................................................................................................... 19 Merjenje z mikroskopom ......................................................................................................... 21 Priprava mokrega preparata ................................................................................................... 22

PRAKTIČNE VAJE ...................................................................................................... 23 Naloga za samostojno delo 1 Zgradba rastlinske celice ........................................................................23 Naloga za samostojno delo 2 Rastline in živali v moji kuhinji .................................................................26 Vaja 1 Zgradba rastlinske celice ............................................................................................................28 Vaja 2 Bela in rdeča čebula....................................................................................................................31 Vaja 3 Kopičenje barvil v rastlinski celici ................................................................................................34 Vaja 4 Barvilo iz rdečega zelja ...............................................................................................................42 Vaja 5 Lastnosti rastlinskih barvil ...........................................................................................................45 Naloga za samostojno delo 3 Barvila kot aditiv v živilih .........................................................................49 Vaja 6 Venenje zelenjave.......................................................................................................................51 Vaja 7 Škrob v živilih ..............................................................................................................................57 Vaja 8 Bela in polnozrnata moka............................................................................................................61 Vaja 9 Zakaj hruška škripa pod zobmi? .................................................................................................62 Vaja 10 Kako deluje plutovinast zamašek? ............................................................................................64

LITERATURA............................................................................................................... 67

PRILOGA: IZVLEČEK IZ PRAVILNIKA O ADITIVIH ZA ŽIVILA ................................ 68

Zakaj se je na vašem urniku znašla biologija rastlinske celice?

Rastlinska celica si je priborila mesto na urniku študija živilske tehnologije zato, ker človek vsak dan poje na tisoče rastlinskih celic, surovih ali kuhanih ali predelanih v različne prehrambene izdelke.

Razlog, da rastline tako pogosto uvrščamo na jedilnik, je pravzaprav njihov način življenja. Rastline so namreč avtotrofni organizmi – v procesu fotosinteze iz okolja sprejemajo svetlobno energijo, ki jo nato vskladiščijo kot kemijsko vezano energijo (npr. v ogljikovih hidratih). Rastline imajo izjemno sposobnost, da lahko s pomočjo fotosinteze in z njo povezanih metabolnih reakcij izgradijo vse snovi, ki jih potrebujejo za vzdrževanje življenjskih procesov. Poleg svetlobne energije iz okolja sprejemajo ogljikov dioksid iz ozračja, ter vodo in raztopljene mineralne snovi (te vsebujejo približno deset nepogrešljivih elementov) iz tal. Iz teh zelo preprostih anorganskih snovi (voda, ogljikov dioksid, nekaj različnih soli) in zunanjega vira energije (sončne svetlobe) rastline izdelajo ogljikove hidrate, beljakovine, maščobe, nukleinske kisline, vitamine, alkaloide, barvila, eterična olja – skratka vse snovi, ki jih najdemo v rastlinskem telesu, razen vode in v vodi raztopljenih anorganskih ionov.

V nasprotju z rastlinami je človek heterotrof. To pomeni, da mora iz okolja sprejemati hranilne snovi, ki že vsebujejo kemijsko vskladiščeno energijo (npr. ogljikove hidrate, maščobe). Poleg tega ni sposoben sam sintetizirati vseh snovi, ki jih telo potrebuje – iz okolja mora s prehrano pridobivati tudi vitamine in esencialne aminokisline.

Rastline predstavljajo pomemben del človekove prehrane. Jemo dele svežih rastlin (sadje, zelenjava), kuhane dele rastlin (krompir, špinača, fižol), ter bolj ali manj predelana živila rastlinskega izvora (moka, sadni sokovi, alkoholne pijače, čokolada). Preko rastlinskih živil človek sprejema tako energetsko bogate snovi kot tudi snovi, ki jih sam ne more sintetizirati. Seveda človek je tudi živila živalskega izvora (meso, mleko, jajca). Vendar pa so živali, iz katerih pridobivamo ta živila, rastlinojedci. Tako rastline predstavljajo krmo za živali (trava, seno, koruza, krmna pesa), živila iz teh živali pa potem človek poje. V vsakem primeru je človekova prehrana neposredno ali posredno močno odvisna od snovi, ki jih s fotosintezo izdelajo rastline.

Pri pripravi rastlinskih živil upoštevamo in izkoriščamo lastnosti rastlinske celice, čeprav se tega pogosto sploh ne zavedamo. Tako na primer kot vir energetsko bogatih snovi na jedilnik uvrstimo živila, ki vsebujejo veliko škroba. Če bi rastlinska tkiva na krožniku pogledali pod mikroskopom, bi ugotovili, da so v celicah škrobna zrna, ki se nahajajo v amiloplastih. Ravno tako so nam mnogokrat všeč žive barve živil. Pod mikroskopom bi opazili, da se rdeče barvilo v rdečem »olupku« jabolka kopiči v drugih celičnih strukturah kot rdeče barvilo v rdeči papriki. Celični biolog bi vam znal razložiti, kaj se dogaja v rastlinski celici, kadar zelenjava po daljšem skladiščenju izgubi čvrstost in »ovene«. Rastlinske celice proizvajajo tudi različna barvila in dišeče snovi (»arome«), ki jih dodajamo živilom med industrijsko predelavo živil.

Pri vajah si bomo ogledali zgradbo in lastnosti rastlinske celice. Predvsem bomo ugotavljali, katere celične strukture so pomembne pri pripravi živil in zakaj. Zanimivo je, da so ravno tiste strukture, ki so posebnost rastlinske celice (plastidi, vakuola, celična stena) hkrati tudi najpomembnejše za našo prehrano.

V uvodnem delu delovnega zvezka so na kratko opisane strukture v rastlinski celici. Drugi del vsebuje praktične vaje in naloge za samostojno delo. Nekatere teoretične osnove so podane tudi pri posameznih vajah. Torej, lotimo se dela.

1

ZGRADBA RASTLINSKE CELICE

Celica je temeljna gradbena in organizacijska enota organizmov, v kateri potekajo osnovni (celični) metabolni procesi. Veja biologije, ki obravnava zgradbo celice, se imenuje citologija.

Prvotni organizmi so bili prokarioti (bakterije, modrozelene cepljivke). Pri prokariotih je v notranjosti celice citoplazma s prosto, krožno molekulo DNA. Metabolni procesi potekajo ali na celični membrani plazmalemi ali v citosolu (tekočini znotraj plazmaleme). Prokariotske celice so zelo majhne – velike nekaj mikrometrov. Prokarioti so enocelični organizmi. Kasneje so se razvili še evkarioti (rastline, glive, živali). Pri njih so se razvili znotrajcelični membranski sistemi, ki obdajajo dele citosola. Tako nastale celične strukture imenujemo membranski organeli. V notranjosti vsakega membranskega organela celica vzdržuje značilne kemične in fizikalne razmere (npr. pH), ki omogočajo izvajanje za organel specifičnih biokemijskih reakcij. Iz prvotnih enoceličnih evkariotov so se razvili mnogocelični organizmi, pri katerih celice v različnih tkivih opravljajo različne naloge.

Večino organelov najdemo v vseh evkariotskih celicah – pri rastlinah, glivah in živalih. Posebnosti rastlinske celice so celična stena, plastidi in vakuola.

Zgradba rastlinske celice je prikazana na sliki 1. V rastlinski celici so membranski organeli jedro, mitohondriji, plastidi, vakuole, endoplazemski retikel, Golgijev aparat in mikrotelesca. Biološka membrana je tudi celična membrana – plazmalema. Med ostale celične strukture, ki ne vsebujejo membran, pa uvrščamo celično steno, ribosome in citoskelet. Med organeli je tekoč citosol.

Slika 1. Rastlinska celica. Velikosti posameznih organelov niso narisane v sorazmerju (slika prirejena po Mauseth, 1995).

mitohondrijtonoplast

mikrotelesce

mikrotubuli

jedrne porejedrce

jedrna ovojnica

Golgijev aparat

citosol

gladki endoplazemski retikel

kloroplast

primarno polje piknje

medcelični prostor

plazmalema

osrednja lamelavakuola

celična stena sosednje celice

celična stena

plazmodezma

plazmodezma

zrnati endoplazemski retikel nukleoplazma

mikrofilamenti

2

Ena od posebnosti rastlin je, da so njihove celice obdane s celično steno in zlepljene med seboj. Rast posamezne celice in njeno končno obliko in velikost tako močno omejujejo sosednje celice v tkivu. Zato je večina rastlinskih celic kockaste, kvadraste, valjaste ali kroglaste oblike, nekateri tipi celic (npr. celice za transport snovi) pa so tudi močno podaljšani. Večinoma so rastlinske celice dolge od 10 do 100 µm, nekateri tipi celic pa so tudi bistveno večji.

Protoplast rastlinske celice vključuje plazmalemo in vse strukture znotraj plazmaleme – torej vse dele rastlinske celice razen celične stene. Z izrazom citoplazma opisujemo vse celične strukture v notranjosti celice razen jedra. Na vajah bomo izraz citoplazma uporabljali za opis citosola z vsemi organeli, ki jih ne moremo razlikovati s svetlobnim mikroskopom.

Jedro V jedru (nucleus) je shranjena genska informacija celice (DNA). Jedro obdaja jedrna ovojnica, sestavljena iz dveh membran, v katerih so jedrne pore. Najpomembnejša dejavnost jedra je prepisovanje genske informacije z DNA na mRNA in sinteza sestavin za ribosomske podenote (rRNA). Jedro ima tako pomembno vlogo pri regulaciji metabolnih in fizioloških procesov v celici. V notranjosti jedra je nukleoplazma, ki jo sestavljajo jedrna DNA, histoni (beljakovine, okoli katerih je navita DNA), encimi za popravljanje in prepisovanje DNA, različne vrste RNA, voda in mnoge druge snovi, potrebne za jedrni metabolizem. V jedru se nahaja tudi eno ali več jedrc (nucleolus) – to so območja v jedru, kjer poteka sinteza ribosomskih podenot. Preko jedrnih por poteka transport med jedrom in citoplazmo (prenos mRNA, nukleotidov, ribosomskih podenot).

Dvojna vijačnica DNA je debela približno 2 nm (nm = 10-9 m). Skupna dolžina vse DNA v jedru je lahko dokaj velika – pri redkvici okoli 30 cm, pri grahu in človeku okoli 2 m, pri čebuli skoraj 10 m. Pri tem je premer jedra v rastlinskih celicah precej majhen - od 5 µm do 15 µm. V jedru je DNA organizirana v več kosov – kromosomov. DNA v vsakem kromosomu je tesno navita skupaj. Molekula DNA se ovije okoli kroglastih struktur, sestavljenih iz več beljakovin histonov. Kompleks DNA in histonov imenujemo kromatin (slika 2). DNA, navita okoli ene kroglaste skupine histonov, je nukleosom. DNA, navita okoli histonov, je na več višjih ravneh organizacije tesno zložena skupaj (slika 2).

Razen v jedru najdemo DNA tudi v plastidih in mitohondrijih, kjer pa DNA ni navita okoli histonskih beljakovin; na ta način je DNA organizirana tudi v prokariotskih organizmih.

Vakuola Vakuola je pri zrelih rastlinskih celicah največji organel, saj lahko zavzema več kot 95% celične prostornine. Mlade celice, ki nastajajo s celično delitvijo v meristemih (rastnih vršičkih) pa imajo več manjših vakuol. Vakuola je obdana z membrano - tonoplastom, znotraj katere je vodna raztopina - vakuolni sok. Velika vakuola nastane z zlivanjem veziklov endoplazemskega retikla in Golgijevega aparata ter manjših vakuol. Nameščena je v sredini celice in obdana s citosolom.

Zaradi privzemanja vode vakuola stisne citoplazmo z vsemi organeli v tanko plast ob plazmalemi in proti celični steni ustvarja turgorski pritisk, ki omogoča celično čvrstost (turgidnost). Turgidne celice v tkivu pritiskajo druga proti drugi, kar občutimo kot čvrstost rastlinskega tkiva (npr. sveža zelenjava). Ob pomanjkanju vode turgorski pritisk pade, celice postanejo ohlapne in ne pritiskajo druga proti drugi (slika 3). V naravi se to zgodi med sušo, ko rastlina skozi liste z izhlapevanjem (transpiracijo) izgublja vodo, hkrati pa te vode ne more

3

nadomeščati s srkanjem skozi korenine, saj so tla suha. Listi takšne rastline niso več čvrsti in se povesijo (ovenejo). Podobno je tudi s svežo zelenjavo, ki predstavlja pravzaprav odrezane dele rastlin (npr. listi solate). Odrezani del rastline skozi površino počasi izgublja vodo, hkrati pa v tkivo ne priteka nova voda iz korenin, saj so le-te odrezane. Zato sčasoma sveža zelenjava ovene, predvsem če med skladiščenjem ni dobro zaščitena pred izhlapevanjem vode.

Poleg vode so v vakuoli tudi encimi, ioni (Ca2+, K+), soli, barvila, kristali, alkaloidi, rastni hormoni, založne beljakovine, čreslovine ali tanini idr. Vakuola pogosto deluje kot organel za skladiščenje tako založnih (sladkorji, beljakovine) kot odpadnih produktov metabolizma, saj rastline za razliko od živali nimajo posebnih izločalnih organov.

Slika 2. Zgradba kromosoma in navijanje kromatina (slika prirejena po Moore in sod., 1998).

1400 nm = 1,4 µm

700 nm

300 nm

30 nm

11 nm

2 nm molekula DNA

nukleosom histon kromatin – DNA, ovita okoli

histonov

zanke kromatina

kromosom (s podvojeno DNA – dve sestrski kromatidi)

4

Slika 3. Vakuola in turgorski pritisk. A – turgidna celica; turgorski pritisk je prikazan z debelimi sivimi puščicami; B – ohlapna celica po izgubi vode Tonoplast (ena biološka membrana) je prikazan kot svetlo območje, obdano z dvema temnima črtama (slika prirejena po Moore in sod., 1998).

Živilski kotiček: Vakuola

Pri nekaterih živilih rastlinskega izvora se v vakuoli nahajajo snovi, ki živilu dajo značilen okus, barvo ali hranljivo vrednost. Tako se rdeča, modra, vijolična ali rdeča vodotopna barvila antociani kopičijo v vakuolah zunanjih plasteh celic v rdečem jabolku, v podzemnih listih rdeče čebule, v listih rdečega zelja in v plodu slive (za zgradbo antocianov glej sliko 19 na strani 34). V korenini rdeče pese se v vakuoli kopičijo rdeča ali vijolična vodotopna barvila, ki so po kemijski zgradbi nekoliko različna od antocianov in jih imenujemo betaciani (za zgradbo betacianov glej sliko 19 na strani 34). V živilski industriji antociane in betaciane uporabljamo kot dodatke, da dosežemo živo obarvanost živil.

V notranjosti rastlinskih organov se lahko v vakuolah kopičijo sladkorji (npr. v jabolku, v korenini sladkorne pese, v podzemnih listih čebule). Saharoza iz vakuol v korenini sladkorne pese je pri nas glavni vir namiznega sladkorja. Čebula vsebuje okrog 89% vode in 8-9% vodotopnih sladkorjev; preostali delež teže sestavljajo mineralne snovi, maščobe, beljakovine in žveplove spojine. Vodotopni sladkorji (fruktoza, glukoza in saharoza) so raztopljeni v vakuolnem soku.

V semenih stročnic (npr. v soji) se v vakuoli kopiči veliko založnih beljakovin.

Snovi, ki se kopičijo v vakuoli, lahko rastlino naredijo tudi neužitno ali strupeno. Rastlinskih tkiv, ki imajo v vakuoli strupene alkaloide, trpke tanine ali ostre kristale, ne jemo. Velika večina rastlin je neužitnih oz. strupenih za večino živali – tako rastline preprečujejo, da bi jih živali požrle. Tanini dajejo trpek okus nezrelim plodovom (banana, kaki) in poseben okus pravemu čaju (tanini v listih) in rdečemu vinu (tanini v grozdnem olupku in v semenih).

Plastidi Plastidi so organeli, značilni le za rastline. Opravljajo različne naloge – fotosintezo, obarvanje nekaterih rastlinskih organov, shranjevanje založnih snovi. Obdani so z dvema membranama. V notranjosti plastida (znotraj notranje membrane) je tekoča stroma, v kateri se nahajajo plastidna DNA in ribosomi. V notranjosti plastida je tudi notranji membranski sistem, ki nastane z gubanjem notranje membrane - ta je lahko zelo naguban ali pa skoraj nenaguban. Plastide delimo na več skupin glede na naloge, ki jih opravljajo: proplastidi, kloroplasti, amiloplasti in kromoplasti.

V mladi rastlinski celici, ki nastane s celično delitvijo v meristemu (rastnem vršičku), so plastidi nediferencirani in jih imenujemo proplastidi. Proplastidi so majhni, neobarvani in imajo slabo

H2O

H2O

H2O

H2Ovakuola

celična stenaA B

tonoplast

5

naguban notranji membranski sistem. Iz proplastidov se lahko med rastjo in diferenciacijo (zorenjem) celice razvijejo vsi ostali plastidi (slika 4).

Kloroplasti so zeleno obarvani plastidi, v katerih poteka fotosinteza (slika 5). Imajo obsežen, razvejan in naguban notranji membranski sistem – tilakoide, ki so nekakšne sploščene in med seboj povezane membranske vreče. Na membrane tilakoid so vezane molekule zelenega fotosinteznega barvila klorofila (za zgradbo klorofila glej sliko 19 na strani 34). Klorofil je lipofilno barvilo (ni topen v vodi). Na tilakoidah poteka pretvorba svetlobne energije v kemično – ATP (»svetlobne« reakcije fotosinteze). Večina tilakoid je urejenih v skladovnice – grana (ednina: granum). V stromi poteka sinteza ogljikovih hidratov z vezavo ogljika (Calvinov cikel – »temotne« reakcije fotosinteze). Ob intenzivni fotosintezi se v stromi kloroplasta podnevi nakopiči primarni ali fotosintezni škrob. Ponoči se ta škrob razgradi in pretvori v saharozo, ki potuje (po transportnem tkivu floemu) v tiste dele rastline, ki potrebujejo ogljikove hidrate. V založnih tkivih (npr. v semenih in gomoljih) se lahko saharoza spet pretvori v škrob in dolgotrajno vskladišči – to je založni škrob, nakopičen v amiloplastih.

Slika 4. Plastidi se lahko med diferenciacijo (zorenjem) celice spreminjajo iz ene oblike v drugo (slika prirejena po Raven in sod., 1999).

Amiloplasti so torej plastidi, v katerih se shranjuje založni škrob. Ker škrob nima barve, so tudi amiloplasti neobarvani. Škrob je mešanica amiloze in amilopektina. Oba sta polisaharida, sestavljena iz verig glukoznih molekul. V amilozi se molekule glukoze povezujejo v nerazvejano verigo (α-1,4-glikozidna vez), v amilopektinu pa je veriga glukoznih molekul razvejana (α-1,4- in α-1,6-glikozidna vez). Zaradi tridimenzionalne zgradbe α-1,4 vezi med glukoznimi enotami se dolge verige amiloze zvijajo v nekakšne velike spirale. Molekule amiloze in amilopektina se nalagajo v obliki škrobnih zrn znotraj notranje membrane, v stromi. Notranji membranski sistem amiloplastov je slabo naguban. En amiloplast lahko vsebuje eno ali več škrobnih zrn, ki so obdana z dvojno membrano.

proplastidnediferenciran plastid

amiloplast kopičenje škroba

kromoplast kopičenje karotenoidov

kloroplastfotosinteza (klorofil)

zunanja membrana notranja

membrana


membrana

škrobno zrno

skupki karotenoidov


membrana

razvejan sistem notranjih membran

(tilakoide)

6

Kromoplasti so plastidi, v katerih se kopičijo rumena, oranžna ali rdeča hidrofobna (lipofilna) barvila karotenoidi (za zgradbo karotenoidov glej sliko 19 na strani 34). Notranja membrana kromoplastov je nagubana, vendar ne tvori skladovnic (gran). Karotenoidi so vezani na membrane ali prosti v stromi, lahko tvorijo tudi večje skupke (kristale) v stromi. Kromoplasti ne opravljajo fotosinteze. Njihova naloga je dobro opazno obarvanje venčnih listov v cvetovih (privabljanje opraševalcev – npr. čebel) in zrelih plodov (privabljanje raznašalcev semen – npr. ptičev, sesalcev). Poleg karotenoidov v kromoplastih omenjene dele rastlin lahko obarvajo tudi barvila v vakuoli (antociani, betaciani).

V vseh diferenciranih tipih plastidov se pogosto kopičijo tudi maščobe v obliki majhnih oljnih kapljic.

Vsak plastid je sposoben opravljati vse zgoraj naštete naloge (slika 4). To, v kateri tip plastida se bo nek plastid razvil med diferenciacijo celice, je odvisno od signalov, ki do celice pripotujejo po notranjosti rastline (signalne molekule) ali iz zunanjega okolja (npr. prisotnost ali odsotnost svetlobe). Med zorenjem paradižnika na primer zeleni kloroplasti, ki so značilni za nezrel zelen plod, prenehajo sintetizirati klorofil in začnejo kopičiti rdeč karotenoid likopen. Tako se kloroplasti pretvorijo v rdeče kromoplaste, značilne za zrel rdeč paradižnik. Podobno pretvorbo plastidov iz enega tipa v drugega lahko opazimo tudi v gomolju krompirja, ki med zorenjem pod zemljo v neobarvanih amiloplastih kopiči škrob. Če gomolj krompirja postavimo na svetlobo, neobarvane (bele) celice pod površino gomolja postanejo zelene – v njihovih amiloplastih se začne kopičiti klorofil in amiloplasti se pretvorijo v kloroplaste.

Zgradba plastidov je podobna zgradbi mitohondrijev, saj sta obe vrsti organelov verjetno nastali iz prosto živečih prokariotov, ki so začeli živeti v notranjosti evkariotske celice (endosimbiontska teorija).

Slika 5. Notranja zgradba kloroplasta. A – shema notranje zgradbe kloroplasta; B – prerez kloroplasta (posnet z elektronskim mikroskopom). Slika prirejena po Moore in sod., 1998.

tilakoida

stroma granum

zunanja membranadvojna membrana

notranja membranaA

B

7

Živilski kotiček: Plastidi

Škrob, shranjen v amiloplastih, je v naši prehrani glavni vir ogljikovih hidratov (pšenična moka – kruh, gomolj krompirja). V živilski industriji škrob uporabljamo kot sredstvo za zgoščevanje.

Barvila, ki se kopičijo v plastidih (karotenoidi, klorofili), izoliramo iz obarvanih rastlinskih tkiv in dodajamo živilom med predelavo v živilski industriji. S tem dosežemo živo obarvanost živil. Omenjena barvila dodajamo sokovom, sladoledom, pudingom, bonbonom itd. Pri izolaciji in uporabi teh barvil pa moramo upoštevati, da so netopna v vodi.

Oranžni karotenoid β-karoten, ki ga je veliko npr. v kromoplastih v korenini korenja, je prekurzor vitamina A. Med presnovo v človeškem organizmu molekula β-karotena razpade na dve enaki polovici, ki se imenujeta vitamin A ali retinol. Z oksidacijo se retinol pretvori v retinal. Retinal se v očesni mrežnici vgradi v protein, s katerim zaznavamo svetlobo.

Celična stena Vse rastlinske celice imajo celično steno. Celična stena ima več plasti. Najbolj zunanja plast celične stene, s katero so celice v tkivu zlepljene med seboj, se imenuje osrednja lamela. Vse celice naložijo znotraj osrednje lamele primarno celično steno, ki je dokaj prožna, nekatere celice pa znotraj primarne celične stene naložijo še debelo in togo sekundarno celično steno (slika 6).

Glavna sestavina osrednje lamele so polisaharidi pektini.

V primarni celični steni najdemo do 25% celuloze, poleg tega pa še dva tipa polisaharidov (pektini in hemiceluloze) in beljakovine (slika 7). Molekula celuloze je polisaharid, sestavljen iz več sto molekul glukoze, ki so z β-1,4-glikozidnimi vezmi med seboj povezane v nerazvejano verigo. Zaradi tridimenzionalne zgradbe β-1,4 vezi med glukoznimi enotami se dolga veriga celuloze ne zvija, ampak se s sosednjimi molekulami poveže v snop vzporednih molekul celuloze, imenovan mikrofibrila. Več mikrofibril se uredi v snop mikrofibril, ki ga imenujemo fibrila (slika 7). Posamezna molekula celuloze se podaljšuje z dodajanjem novih enot glukoze. To reakcijo opravlja encimski kompleks - rozeta, ki je nameščen v plazmalemi. Nova molekula glukoze pripotuje do rozete po citosolu, rozeta jo »ujame« in pripne na molekulo celuloze, ki na drugi strani plazmaleme štrli iz rozete v prostor celične stene. Molekule celuloze torej nastajajo na plazmalemi, vse druge sestavine celične stene pa nastajajo v notranjosti protoplasta, v Golgijevem aparatu se zapakirajo v vezikle, vezikli pa potujejo do plazmaleme in svojo vsebino z eksocitozo izločijo navzven, v prostor celične stene na zunanji strani plazmaleme (glej sliko 11). Primarna celična stena je nekakšen gost preplet celuloznih fibril, drugih polisaharidov in beljakovin. Običajno je primarna celična stena tanka in prožna.

Mlade celice v meristemih imajo primarno celično steno. S posebnim fiziološkim procesom lahko zakisajo celično steno, kar povzroči rahljanje navzkrižnih povezav med celuloznimi fibrilami. Tako postane celična stena raztegljiva in mlade celice lahko rastejo (se podaljšujejo in širijo obseg).

Nekateri tipi celic po prenehanju celične rasti znotraj primarne celične stene naložijo še sekundarno celično steno, ki vsebuje več celuloze (do 45%). Posebna sestavina sekundarne celične stene je lignin (20-25%) – velika razvejana fenolna spojina, ki sestavine celične stene močno navzkrižno poveže med seboj. Celice s sekundarno steno ne morejo več rasti. Zaradi prisotnosti lignina je sekundarna celična stena bolj toga kot primarna stena in deluje predvsem kot oporna struktura. Sekundarna celična stena je običajno tudi precej debelejša od primarne

8

celične stene. V celicah lesa je do 25% lignina, zato so te celice izredno trde in odporne na razkroj. V celicah, ki znotraj primarne celične stene naložijo še sekundarno steno, protoplast na koncu diferenciacije večinoma odmre, tako da je prostor znotraj stene prazen (slika 6B).

Žive rastlinske celice, ki vsebujejo protoplast, so med seboj povezane s posebnimi strukturami – plazmodezmami (slika 8). Plazmodezme so ozki kanalčki (luknjice), ki vodijo skozi stene sosednjih celic. Kanalčki so obdani s plazmalemo – plazmalema ene celice se nekako lijakasto nadaljuje v kanalček, na drugi strani stene pa se nadaljeje v plazmalemo sosednje celice. Skozi kanalčke iz ene celice v drugo vodi tudi ozka cevka endoplazemskega retikla.

Primarna in sekundarna celična stena sta stalni tvorbi, ki se ne razgradita. Lahko pa se razgradijo pektinske molekule v osrednji lameli. Delna razgradnja pektinov poteka na primer med zorenjem sadja. Ker celice niso več tako močno povezane med seboj, je zrelo sadje dosti mehkejše od nezrelega sadja.

Osrednja lamela se lahko v ratlinskem tkivu razgradi tudi samo na določenih mestih, na primer v »vogalih«, v katerih se sosednje celice stikajo med seboj. Na mestih z razgrajeno osrednjo lamelo celice niso več zlepljene med seboj in se zato malo razmaknejo – nastanejo medcelični prostori (prostori med stenama dveh sosednjih celic; slika 6C).

Celična stena močno zaznamuje način življenja rastlin. Ker so celice obdane s celično steno in zlepljene med seboj, se rastline ne morejo gibati. Kljub temu, da se nam, živalim, pritrjenost zdi huda omejitev, pa so v resnici rastline zelo »uspešni« organizmi. Med njimi najdemo tako največje organizme (orjaška sekvoja ali mamutovec – 1400 ton = 10 sinjih kitov) kot tudi najstarejše organizme (dolgoživi bor – star več kot 4000 let).

Živilski kotiček: Celična stena

Sestavine celičnih sten so za človeka neprebavljive, kar pomeni, da jih encimi v človeškem prebavilu ne morejo razgraditi. Celične stene v živilih opisujemo z izrazom »vlaknine«. Kljub nerazgradljivosti pa je zmerna vsebnost vlaknin v živilih koristna, saj pospešuje prebavo hrane. Bela in polnozrnata pšenična moka se na primer razlikujeta ravno po vsebnosti vlaknin. Bela moka vsebuje samo škrobna zrna s tankimi primarnimi celičnimi stenami iz založnega tkiva v pšeničnem zrnu. Polnozrnata moka pa vsebuje tudi ovoj pšeničnega zrna (otrobe), ki ne vsebuje visokoenergetskih ogljikovih hidratov, vsebuje pa veliko celičnih sten, tudi sekundarnih sten z ligninom (slika 9).

Togost sekundarne celične stene dobro poznamo iz vsakdanjih izkušenj s prehranjevanjem. Precej celic, ki naložijo sekundarno celično steno, najdemo v osrednjem listnem rebru (glavni listni žili) v listu solate. Mehkejši deli solatnega lista (med glavno žilo in stranskimi žilami) vsebujejo predvsem primarne celične stene. Seme v plodu lešnika, oreha in mandlja obdajajo izključno celice s sekunardno celično steno – tkivo, ki vsebuje celice s sekundarno steno, je tako trdo, da moramo trde »lupine« teh rastlin razbijati s kamnom ali kladivom, da pridemo do sočnega hranljivega semena v notranjosti plodu.

Pri kuhanju marmelade iz zrelega sadja nastane žele iz delno razgrajenih pektinov osrednje lamele. Velika večina celic v sočnih, mesnatih tkivih sadja vsebuje poleg osrednje lamele samo tanko primarno celično steno.

Običajne celične stene, tako primarne kot sekundarne, so prepustne za vodo in pline. V nekaterih rastlinskih tkivih pa se celične stene prepojijo s snovjo suberin, ki je neprepustna za vodo in pline. Po nalaganju suberina protoplast odmre, tako da je prostor znotraj celične stene prazen (napolnjen z zrakom). Debele sloje celic, ki imajo samo tanko primarno celično steno, prepojeno s suberinom, lahko najdemo na primer v lubju hrasta plutovca (to tkivo se imenuje pluta), iz katerega izdelujemo plutovinaste zamaške. S tanko plastjo plute (debelo nekaj celičnih plasti) je prekrit tudi gomolj krompirja – to plast plute po domače imenujemo krompirjev »olupek«.

9

Slika 6. Plasti celične stene v rastlinskem tkivu. A - Celice imajo poleg osrednje lamele samo primarno celično steno; B – Celice imajo poleg osrednje lamele primarno in sekundarno celično steno. Sekundarna celična stena se naloži znotraj primarne celične stene. C – Ravno tako kot na sliki A imajo celice osrednjo lamelo in primarno celično steno, vendar se je osrednja lamela na »vogalih« med celicami razgradila in nastali so medcelični prostori med stenami sosednjih celic. Celice s primarno celično steno imajo ob zrelosti navadno živ propoplast (na slikah A in C živ protoplast ponazarjajo jedro, citoplazma in plazmalema). V celicah, ki naložijo sekundarno celično steno, protoplast običajno odmre (glej prazno »notranjost« celic na sliki B). Osrednja lamela – črno, primarna celična stena – temno sivo, sekundarna celična stena – svetlo sivo.

A C

plazmalema

jedro

citoplazma

osrednja lamela

primarna celična stena

osrednja lamela


B

osrednja lamela


sekundarna celična stena

10

Slika 7. Molekulska sestava primarne celične stene.

Slika 8. Zgradba plazmodezme. A – tridimenzionalni prikaz celične stene med sosednjima celicama, skozi katero vodijo plazmodezme (slika prirejena po Raven in sod., 1999); B – prerez plazmodezme. OL – osrednja lamela; PCS – primarna celična stena.

celulozna mikrofibrila (sestavljena iz snopa vzporednih molekul celuloze)

celulozna fibrila (sestavljena iz snopa mikrofibril)

hemiceluloza

pektin

beljakovina

OL PCS

PCS

endoplazemski retikel plazmalema

plazmalema

OL

celica 1

celica 2

PCS

PCS

A

BER

plazmalema

11

Slika 9. Kemijska sestava celičnih sten v različnih tipih živil. Fenoli predstavljajo predvsem lignin (slika prirejena po Brett in Waldron, 1996).

Oljna telesca V nekaterih rastlinskih tkivih, predvsem v založnih tkivih v semenih, celice kopičijo oljna telesca, ki jih imenujemo tudi oleosomi (starejši izraz: oljna vakuola). Glavna sestavina oljnih telesc so maščobe ali trigliceridi – na molekulo glicerola so vezane tri maščobne kisline. Poleg ogljikovih hidratov (sladkorjev, škroba) so maščobe najbolj energetsko bogate snovi v naši prehrani. Rastline večinoma na molekulo glicerola vežejo nenasičene maščobne kisline, ki vsebujejo veliko dvojnih vezi.

Pri sintezi rastlinskih olj sodelujejo različni celični organeli (citosol, mitohindriji, plastidi, endoplazemski retikel). Prekurzor za sintezo olj je saharoza. Na novo sintetizirana olja se kopičijo v membrani endoplazemskega retikla, med zunanjim in notranjim fosfolipidnim slojem (torej med zgornjim in spodnjim slojem fosfolipidov, prikazanih na sliki 10). Nakopičena olja se nato odcepijo od endoplazemskega retikla kot nekakšen vezikel - oljno telesce. Oljno telesce je okrogla oljna kapljica, katere površina je prekrita s plastjo fosfolipidov. Na površini oljnega telesca so tudi posebne beljakovine, ki preprečujejo zlivanje oljnih kapljic med seboj. Oljna telesca »plavajo« v citosolu.

Živilski kotiček: Oljna telesca

Rastlinska olja so pomembna pri pripravi živil. Uporabljamo koruzno, sončnično, oljčno, sojino, arašidovo olje. Olja so energetsko bogate maščobe. Maščobe v živalskih tkivih vsebujejo pretežno nasičene maščobne kisline, vezane na glicerol (trdne masti). Maščobe v rastlinskih tkivih pa vsebujejo predvsem nenasičene maščobne kisline (tekoča olja), ki so za človekovo zdravje manj škodljive kot nasičene maščobne kisline.

Živalske celice vsebujejo holesterol (v živalskih bioloških membranah). Rastlinske celice pa ne vsebujejo holesterola, zato so oznake »ne vsebuje holesterola« na oljih in margarinah, ki jih pridobivamo iz rastlinskih tkiv, več ali manj brez pomena.

Veliko olj vsebujejo različni oreški, ki jih jemo same ali v sladicah (lešniki, orehi, mandlji).

pektini0,1%

fenoli12%

proteini 8%

celuloza30%

hemiceluloze50%

hemiceluloze84%

celuloza3%

proteini 7%fenoli

5%pektini

1%

pektini40%

fenoli5%

proteini 5%

celuloza35%

hemiceluloze15%

sadje in zelenjava škrobno tkivo žit žitni otrobi

12

Druge strukture v rastlinski celici Strukture v rastlinski celici, ki jih nismo omenili v zgornjem poglavju, niso vidne s svetlobnim mikroskopom. Poleg tega pa je večina teh »drugih« struktur dokaj podobnih v živalskih in v rastlinskih celicah. Vendar pa so vse strukture, ki jih obravnavamo v tem poglavju, za preživetje rastline ravno tako pomembne kot strukture v prejšnjem poglavju. Celica je pač nekakšno velemesto, v katerem molekule potujejo med enim in drugi organelom, pri čemer pa je prav vsak organel nepogrešljiv za vzdrževanje življenjskih procesov v celici.

Plazmalema je biološka membrana (slika 10), ki obdaja protoplast rastlinske celice. Lipidni dvosloj, ki ga sestavljajo fosfolipidi in vanj vključene beljakovine, je debel od 7 do 10 nm. Plazmalema je selektivno prepustna za snovi, ki vstopajo ali izstopajo iz celice (vsebuje tudi beljakovinske kanalčke in druge transportne sisteme). Preko plazmaleme se prenašajo kemijski in okoljski signali.

Slika 10. Zgradba plazmaleme (slika prirejena po Moore in sod., 1998).

Mitohondriji so obdani z dvema membranama. Notranja membrana je nagubana v uvihke - kriste, v notranjosti mitohondrija pa je matriks z mitohondrijsko DNA in ribosomi. V mitohondrijih poteka celično dihanje. Vse rastlinske celice, tudi tiste v listih, ki opravljajo fotosintezo, vsebujejo mitohondrije, ves čas opravljajo celično dihanje in potrebujejo za vzdrževanje življenjskih procesov kisik.

Endoplazemski retikel (ER) obdaja ena membrana (slika 11). Oblikovan je v sploščene membranske cevi in plošče, od katerih se odcepljajo vezikli. ER je organel z največjo površino membran. Na zunanjo stran so lahko vezani ribosomi (zrnati ER, sicer gladki ER). ER je povezan z jedrno ovojnico. Cevke ER segajo preko plazmodezem iz ene rastlinske celice v drugo (slika 8). V ER poteka sinteza beljakovin, fosfolipidov, olj, pa tudi sestavin celične stene, ki se z eksocitozo izločijo preko plazmaleme.

Golgijev aparat (GA, Golgijevo telesce, diktiosom) sestavljajo veliki sploščeni vezikli in majhni okrogli vezikli, obdani z eno membrano (slika 11). Vezikli z beljakovinami in lipidi potujejo od ER do GA, kjer se kemijsko spremenijo (npr. v glikoproteine). Produkti se z vezikli prenašajo iz GA na ustrezna mesta v celici. V GA nastajajo sestavine celične stene, smole, nektar, ki se z eksocitozo izločijo preko plazmaleme (slika 11).

hidrofilni del beljakovine

hidrofobni del beljakovine

fosfolipid

fosfolipidni dvosloj

13

Mikrotelesca so zelo majhni kroglasti organeli (membranski vezikli), obdani z eno membrano. Peroksisomi razgrajujejo strupene produkte celičnega metabolizma (vodikov peroksid) in so pogosto nameščeni ob kloroplastih. Glioksisomi razgrajujejo maščobne kisline do acetil koencima A, ki vstopa v druge metabolne poti, npr. sintezo ogljikovih hidratov. Pogostejši so v semenih, ki vsebujejo veliko olj, in v iz njih zraslih kalicah.

Ribosome sestavljata velika in mala podenota, ki sta zgrajeni iz beljakovin in rRNA (ribosomske RNA). Ribosomi so lahko prosti v citosolu ali vezani na membrano grobega endoplazemskega retikla. Na ribosomih poteka sinteza beljakovin. Lastne ribosome imajo tudi plastidi in mitohondriji – po zgradbi so ti ribosomi bolj podobni prokariotskim ribosomom kot ribosomom v citosolu in na ER evkariotskih celic.

Slika 11. Potovanje veziklov med endoplazemskim retiklom, Golgijevim aparatom in plazmalemo. Membrane so narisane z debelo črno črto. 1, 2 – dve fazi eksocitoze; membrana vezikla se zlije s plazmalemo, vsebina vezikla pa se razlije v prostor celične stene (slika prirejena po Raven in sod., 1999).

Citoskelet je omrežje iz beljakovinskih mikrotubulov in aktinskih filamentov. Citoskelet usmerja celično rast, določa lego organelov in usmerja potovanje organelov znotraj citoplazme (cikloza), usmerja sintezo celuloznih molekul v celični steni in potovanje kromosomov med celično delitvijo (delitveno vreteno). V rastlinski celici, ki se ne deli, so gradniki citoskeleta nameščeni predvsem na obodu celice, pod plazmalemo.

Citosol je znotrajcelična tekočina, ki zapolnjuje notranjost protoplasta med organeli. Sestavljajo ga voda, anorganski ioni, encimi, ter prekurzorji, vmesni in končni produkti encimskih reakcij.

endoplazemski retikel

Golgijev aparat

celič

na s

tena

plazmalema

jedr

o

jedrna pora

vezikli1

2

cito

plaz

ma

14

Evolucijski razvoj evkariotske celice Eden od pomembnih korakov v evolucijskem razvoju evkariotske celice je bila pridobitev plastidov in mitohondrijev. Pridobitev plastidov je praevkariotski celici omogočila neodvisnost od pridobivanja energetsko bogatih organskih snovi (»hrane«) iz okolja (avtotrofnost – fotosinteza). Pridobitev mitohondrijev pa je omogočila celično dihanje in s tem energetsko učinkovit metabolizem (aerobnost – pridobivanje energije, vezane v kemijske vezi organskih snovi, z uporabo kisika).

Ta pomembni evolucijski korak razlaga endosimbiontska teorija. Po tej teoriji so bili predniki plastidov in mitohondrijev prosto živeči prokarioti, ki so nato začeli živeti v celici drugega (»gostiteljskega«) prokariota. Gostiteljeva plazmalema se je uvihala in v uvihek ujela prosto živečega prednika plastida oz. mitohondrija (slika 12). Uvihek se je poglabljal, dokler se ni ločil od plazmaleme kot znotrajcelični vezikel z dvema membranama. Tako naj bi plastidi in mitohondriji postali znotrajcelični simbionti (endosimbiontska teorija). V prid tej teoriji govori več argumentov. Tako plastidi kot mitohondriji imajo dve membrani, lastno golo DNA (brez histonov – značilnost prokariotov) in lastne ribosome (po zgradbi bolj podobne prokariotskim kot tistim v citosolu evkariotov). Notranja membrana naj bi bila membrana izvornega prokariota (prednika plastida oz. mitohondrija), zunanja pa plazmalema izvorne gostiteljske celice, ki je prokariota »požrla« iz okolja (slika 12).

Sodobne raziskave molekulske biologije kažejo, da je bil skupni prednik plastidov in mitohondrijev fotosintetski – torej so tudi predniki mitohondrijev v človeškem telesu v daljni preteklosti opravljali fotosintezo!

Slika 12. Nastanek plastidov in mitohondrijev z endosimbiozo. A – prostoživeči prednik plastida oz. mitohondrija (prokariot) in celica gostitelja (prokariot). B, C – plazmalema gostitelja se uviha in obda celico prednika plastida oz. mitohondrija z veziklom iz lastne plazmaleme. D – prednik plastida oz. mitohondrija živi kot endosimbiont (znotrajcelični simbiont); obdan je z dvema membranama. Plazmalema prednika plastida oz. mitohondrija – debela črta; plazmalema gostitelja – tanka črta.

A B C D

prednik plastida oz. mitohondrija

celica gostitelja

plazmalema gostitelja

plazmalema prednika plastida oz. mitohondrija

endosimbiont z dvema membranama


membrana

15

NAVODILA ZA PRAKTIČNO DELO

Kaj potrebujete pri vajah Na vaje vedno prinesite s seboj naslednje potrebščine: • delovni zvezek Biologija rastlinske celice • risalni pribor (navadni svinčnik, komplet barvnih svinčnikov s čim več odtenki, radirka,

ravnilo, beli A4 listi) • britvice – navadne žiletke (tudi nekaj rezervnih novih britvic) • krpica ali papirnati robčki (za brisanje objektnih in krovnih stekelc) • kalkulator • laboratorijska halja

Pravila za opravljanje vaj Pri vajah se strogo upošteva sedežni red. Študent je odgovoren za opremo na svoji klopi. Po končanih vajah mora študent počistiti svojo klop in ustrezno pospraviti opremo. Poškodbe opreme in potrebščin in druge podobne težave študent javi vodji vaj.

Oprema na delovnem mestu: mikroskop, stereolupa, secirni pribor (pinceta, preparirna igla), škatla s potrebščinami (objektna in krovna stekelca, koščki filtrirnega papirja, koščki stiroporja), kristalizirka (nizka čaša), kapalka; občasno tudi druge potrebščine

Na vajah je obvezna uporaba laboratorijske halje. Če študent ne uporablja halje, stori to na lastno odgovornost. V vajalnici je prepovedano uživanje hrane in pijače.

Udeležba na vajah je obvezna. Odsotnost se opraviči samo na osnovi uradnega opravičila (npr. zdravniško opravičilo). V izjemnih primerih se lahko študent opraviči na osnovi lastne pisne izjave o razlogih za odsotnost. V primeru, da študent neopravičeno manjka na vajah, se šteje, da vaj ni redno opravljal in tako nima pravice za opravljanje kolokvija. »Skakanje« med urniškimi skupinami ni dovoljeno. Izjemoma lahko študent zamenja skupino za en teden, vendar mora sam poiskati študenta, s katerim bo zamenjal skupino, in o zamenjavi obvestiti vodjo vaj.

Na koncu kurza študent opravi pisno preverjanje znanja – kolokvij. Na osnovi pisnega izdelka študent prejme delno oceno za vaje – rastlinski del, ki se vpiše v indeks. Pri zaključeni oceni za vaje se upoštevajo ocene za živalski in rastlinski del vaj. Pogoj za pristop h kolokviju je redna udeležba na vajah in pozitivna ocena za delovni zvezek. Študent odda izpolnjen in urejen delovni zvezek na kolokviju.

Trije roki za kolokvij so objavljeni na oglasni deski in na spletnih straneh Katedre za botaniko na začetku kurza. Razpis dodatnih rokov ni mogoč. V primeru, da se kolokvijski rok prekriva z drugimi študijskimi obveznostmi, lahko študentje prosijo vodjo vaj za prestavitev roka. Za dogovor o prestavitvi roka morajo zaprositi dovolj zgodaj pred začetkom prijavljanja na kolokvij.

Študent se na kolokvij prijavi s podpisom na prijavni list na oglasni deski Katedre za botaniko (zadnji rok za prijavo je teden dni pred kolokvijem). Študent se lahko odjavi s kolokvija najkasneje dva dni pred kolokvijem pri vodji vaj. Študent, ki se na kolokvij prijavi, vendar je na kolokviju odsoten brez odjave, dobi negativno oceno. Študent, ki na kolokviju prepisuje ali drugače goljufa, dobi negativno oceno. Ko ta študent na pisnem kolokviju doseže pozitivno oceno, ima obvezen ustni zagovor kolokvija (zaradi suma na goljufijo).

16

Sporočila po e-pošti in govorilne ure Letos vaje vodi doc. dr. Barbara Vilhar (Katedra za botaniko, Oddelek za biologijo, Biotehniška fakulteta). E-pošto v zvezi z vajami pošiljajte na naslov [email protected]. Kot predmet (»subject«) sporočila jasno navedite namen sporočila (da ne bo le-to končalo med »junk mailom«). Preko e-pošte se lahko dogovorite tudi za čas razgovora na individualnih govorilnih urah.

Študijsko gradivo na spletnih straneh • Obvestila in spletne povezave: http://botanika.biologija.org/biologija_celice.php

(tudi povezava na delovni zvezek v formatu pdf)

• Katedra za botaniko: http://botanika.biologija.org

• Slike rastlin: http://botanika.biologija.org/slike/splbot/index.php

• Slike preparatov in rastlin: http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/drobnogled.htm

• Angleško-slovenski slovarček botaničnih izrazov: http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/studentov_skrat/slovarcek.htm

Znanstveno poimenovanje rastlinskih vrst Na vajah si bomo ogledali celice iz različnih tkiv pri različnih rastlinskih vrstah. V biologiji ima vsaka vrsta svoje znanstveno ime, uvrščena pa je tudi v rastlinski sistem. Pri vsaki vaji je opazovana rastlinska vrsta opisana s slovenskim znanstvenim imenom vrste (npr. čebula), latinskim znanstvenim imenom vrste, pri katerem je prva beseda ime rodu, druga pa vrstni pridevek (npr. Allium cepa). Sledita slovensko in latinsko ime družine, v katero opazovana vrsta spada (npr. lukovke Alliaceae), na koncu pa je navedena še širša taksonomska skupina (npr. enokaličnice).

17

Kako pripravimo stereolupo

Deli stereolupe so prikazani na sliki 13.

1. Na mizico položimo objekt v petrijevki tako, da je objekt na sredini okroglega stekla na mizici. Objekta nikoli ne položimo neposredno na okroglo steklo – vedno uporabimo petrijevko!

2. Stikalo za prižiganje stereolupe (oznaka »Power«) premaknemo na položaj »1«. Z okroglim gumbom za izbiro tipa osvetlitve osvetlimo objekt samo od zgoraj (oznaka »I«), hkrati od zgoraj in od spodaj (oznaka »II«) ali samo od spodaj (oznaka »III«). Pozor: Na tem gumbu je tudi položaj »OFF« – z njim med delom začasno ugasnemo lučko.

3. S parom vijakov za ostrenje slike izostrimo preparat.

4. Z razmikanjem okularjev nastavimo razdaljo med okularjema tako, da ob opazovanju z obema očesoma vidimo sliko preparata.

5. Nastavimo primerno ostrino slike za vsako oko posebej (korekcija dioptrije). Zamižimo na levo oko in sliko, ki jo vidimo z desnim očesom, izostrimo z vijakom za ostrenje slike. Nato zamižimo še na desno oko in z vrtenjem prstana na levem okularju naravnamo pravilno ostrino slike za levo oko.

6. Z vrtenjem celega objektiva lahko nastavimo povečavo objektiva na 2x ali 4x (glej oznake na objektivu).

7. Ugotovimo, kateri tip osvetlitve je najboljši za opazovanje strukture, ki si jo želimo ogledati. V ta namen z vrtenjem okroglega gumba za izbiro tipa osvetlitve osvetlimo objekt od zgoraj, od spodaj ali hkrati od zgoraj in od spodaj. Med opazovanjem objekta sliko ves čas ostrimo.

8. Kadar med delom začasno ne potrebujemo stereolupe, ugasnemo lučko s premikom okroglega gumba za izbiro tipa osvetlitve na položaj »OFF«. Pozor: Če objekt pustimo dalj časa na mizici s prižgano lučko, se objekt segreje in izsuši.

9. Ko končamo z delom, odstranimo opazovani objekt in petrijevko, premaknemo okrogli gumba za izbiro tipa osvetlitve na položaj »OFF«, ugasnemo stikalo za prižiganje stereolupe (položaj »0«) in pokrijemo stereolupo z zaščitno prevleko.

18

gumb za izbiro tipa osvetlitve

stikalo za prižiganje stereolupe

okular

objektiv

vijak za ostrenje slike

mizica

opazovani objekt v petrijevki

obroč za nastavitev očesne dioptrije

Slika 13. Stereolupa.

19

Kako pripravimo mikroskop

Deli mikroskopa so prikazani na sliki 14.

1. S pritiskom na stikalo prižgemo lučko mikroskopa. Z gumbom za jakost svetlobe (potenciometrom) naravnamo jakost svetlobe na vrednost okoli 8.

2. Zavrtimo revolver tako, da je v optični osi objektiv z najmanjšo povečavo (4x – rdeča oznaka).

3. Na mizico položimo pripravljen preparat in ga vpnemo s kovinskim peresom na mizici. Pazimo, da je krovno stekelce na preparatu obrnjeno navzgor.

4. Z vijakoma za premik peresa premaknemo preparat v sredino okrogle odprtine na mizici.

5. Mikroskopiranje začnemo z najmanjšim objektivom (povečava 4x, rdeča oznaka). Z makrometrskim vijakom izostrimo sliko preparata. Z razmikanjem okularjev nastavimo razdaljo med okularjema tako, da ob opazovanju z obema očesoma vidimo sliko preparata.

6. S premikom revolverja izberimo objektiv z večjo povečavo (10x, rumena oznaka) in z mikrometrskim vijakom izostrimo sliko preparata.

7. Z odpiranjem oz. zapiranjem zaslonke kondenzorja (črna ročica na kondenzorju) naravnamo kontrast slike.

8. Nastavimo primerno ostrino slike za vsako oko posebej (korekcija dioptrije). Zamižimo na levo oko in sliko, ki jo vidimo z desnim očesom, izostrimo z mikrometrskim vijakom. Nato zamižimo še na desno oko in z vrtenjem prstana na levem okularju naravnamo pravilno ostrino slike za levo oko.

9. Ko končamo z delom, obrnemo revolver na najmanjšo povečavo, odstranimo preparat, ugasnemo lučko in pokrijemo mikroskop z zaščitno prevleko.

Opozorilo: Na srednji (10x, rumena oznaka) in največji povečavi (40x, modra oznaka) uporabljamo za ostrenje slike le mikrometrski vijak.

Opazovane celice in tkiva so tridimenzionalne strukture. Pomembno je, da vsak preparat pregledamo v celoti, tudi globinsko. Le na ta način si lahko ustvarimo pravilno predstavo o obliki in urejenosti struktur v opazovanem rastlinskem vzorcu. Med opazovanjem preparata sliko ves čas ostrimo z mikrometrskim vijakom.

Če so leče na mikroskopu (objektiv, okular) umazane, jih očistimo s posebnim papirjem za brisanje leč (tega dobite pri vodji vaj). Za čiščenje leč mikroskopa ne uporabljamo navadnih papirnatih robčkov in krpic, saj lahko z njimi leče opraskamo.

20

Slika 14. Šolski mikroskop. Slika prirejena po prospektu proizvajalca.

distančnik za nastavitev razdalje med očesoma

gumb za nastavitevjakosti svetlobe

mizica

binokularni tubus

vijak za pomik preparata po mizici

noga mikroskopa

makrometrski vijak

obroč za nastavitev očesne dioptrije

osnovno stojalo

vzmet za vpenjanje preparata

objektiv

mikrometrski vijak

stikalo

revolver

okular

21

Nastavitev kondenzorja

Naši mikroskopi imajo nastavljive kondenzorje. Kondenzorji bodo pred začetkom vaj nastavljeni, zato jih sami ne boste nastavljali. Postopek za nastavitev je opisan spodaj.

1. Kondenzor dvignemo v najvišjo lego s črnim vijakom na levi strani pod mizico.

2. Do konca zapremo zaslonko vidnega polja (črn vrtljiv obroč nad lučko), tako da vidimo njen rob znotraj vidnega polja mikroskopa. Zapremo tudi zaslonsko kondenzorja (črna ročica na kondenzorju).

3. Počasi spuščamo kondenzor, dokler ne vidimo ostre slike roba zaslonke.

4. Sliko zaslonke z vrtenjem obeh velikih srebrnih vijakov na kondenzorju postavimo natančno v sredino vidnega polja.

5. Odpremo zaslonko vidnega polja, tako da je celotno vidno polje mikroskopa osvetljeno.

Merjenje z mikroskopom Šolski mikroskop ima v enem izmed okularjev okularno merilce v obliki križa. Okularno merilce lahko uporabimo za merjenje velikosti struktur na mikroskopskem preparatu. Za vsak objektiv moramo vedeti, kakšni dolžini na preparatu ustreza en razdelek na okularnem merilcu. Umeritev okularnega merilca za naš šolski mikroskop je prikazana v tabeli 1.

Opozorilo: Prikazane umeritvene vrednosti veljajo samo za naš šolski mikroskop. Pri uporabi drugega mikroskopa morate okularno merilce umeriti (na različnih mikroskopih so umeritvene vrednosti različne, za vsak mikroskop obstajajo tudi različni tipi okularnih merilc).

Tabela 1. Dolžina razdelka okularnega merilca pri različnih objektivih

Objektiv Oznaka objektiva Dolžina 1 razdelka

4 x rdeča 24,5 µm

10 x rumena 9,8 µm

40 x modra 2,5 µm

22

Priprava mokrega preparata Pri vajah bomo pogosto pripravljali mokre preparate rastlinskega tkiva za opazovanje pod mikroskopom. Mokri preparat pripravimo po naslednjem postopku.

1. Pripravimo objektno in krovno stekelce, ki morata biti čista. Pazimo, da med pripravo preparata na stekelcih ne puščamo prstnih odtisov. Objektno stekelce položimo na klop in na njegovo sredino s kapalko kanemo kapljico vode (slika 15A).

2. Z večjega kosa tkiva z britvico odrežemo majhne tanke rezine (ali kako drugače pripravimo koščke tkiva). Pri rezanju rezin s kosa tkiva podlakti naslonimo na rob mize, dlani pa pred seboj naslonimo eno na drugo. Na ta način umirimo tresenje rok. S prvim izravnalnim rezom odrežemo debelejšo rezino, ki jo zavržemo. Režemo vedno proti sebi in tako, da britvico držimo skoraj vzporedno z ravnino reza (zelo oster kot med britvico in ravnino reza). Z britvico ne »žagamo« sem ter tja, ampak poskušamo izvesti en gladek rez. Za mikroskopiranje potrebujemo zelo majhno rezino, ki pa mora biti zelo tanka. Nikoli ne režemo tkiva na klopi, kot da bi rezali salamo, saj v tem primeru nimamo dobrega nadzora nad tankostjo rezine in smerjo reza. Rezine tkiva eno za drugo polagamo v kapljico vode. Vedno pripravimo več rezin tkiva v eni kapljici vode. Kadar sami pripravljamo preparat se namreč pogosto zgodi, da so nekatere rezine predebele za opazovanje, druge pa se nam posreči dovolj tanko odrezati.

3. Krovno stekelce držimo poševno ob kapljici vode, tako da je spodnji rob krovnega stekelca naslonjen na objektno stekelce. Zgornji rob krovnega stekelca naslonimo na vrh preparirne igle in ga počasi s pomočjo igle spustimo na objektno stekelce (slika 15B). Če stekelce prehitro vržemo na kapljico vode, se namreč med obe stekelci ujamejo zračni mehurčki, ki nas motijo pri opazovanju tkiva pod mikroskopom.

4. Preverimo, ali je krovno stekelce dobro nameščeno – ležati mora vzporedno z objektnim stekelcem (slika 15C), pri čemer mora biti razdalja med obema stekelcema majhna. Krovno stekelce ne sme poševno štrleti navzgor, saj lahko sicer med mikroskopiranjem z objektivom udarimo v dvignjeni del krovnega stekelca. Če stekelce poševno štrli, ga poskusimo poravnati tako, da nanj s preparirno iglo nežno pritisnemo navpično navzdol. Če je okoli krovnega stekelca veliko odvečne vode, jo popivnamo s koščkom filtrirnega papirja.

5. Pod mikroskopom si pri majhni povečavi objektiva ogledamo vse rezine in ugotovimo, katera je najprimernejša za opazovanje (najbolj tanka).

Slika 15. Priprava mokrega preparata.

A B C

23

PRAKTIČNE VAJE Naloga za samostojno delo 1 Zgradba rastlinske celice

Preštudirajte strukture, ki jih najdemo v rastlinski celici, njihovo zgradbo in naloge. V tabelo 2 napišite seznam in opis vseh struktur. Seznam bo predvsem vaše študijsko gradivo, zato pri njegovi izdelavi lahko uporabljate metode za učenje, ki se vam tudi sicer zdijo najbolj učinkovite (npr. barvanje besed, risanje majhnih skic).

Primer izpolnjevanja tabele za ribosom: stolpec »Celična struktura«: ribosom; stolpec »Opis zgradbe«: velika in majhna podenota; beljakovine in rRNA; stolpec »Naloge«: sodelovanje pri sintezi beljakovin v citoplazmi

Tabela 2. Zgradba rastlinske celice – celične strukture in njihove naloge

Celična struktura Opis zgradbe Naloge

24


25


26

Naloga za samostojno delo 2 Rastline in živali v moji kuhinji

Za to nalogo boste morali danes malo pobrskati po svoji kuhinji. Poiščite vse rastline, dele rastlin ali izdelke iz rastlin, ki tičijo v vaši kuhinji. Naredite seznam vseh stvari v kuhinji, ki so rastlinskega izvora in imajo kakršnokoli zvezo s prehranjevanjem in kuhanjem. Ne pozabite preučiti tudi majhnih kuharskih orodij in pripomočkov, embalaže, kuhinjskega pohištva in podobnih reči. Podoben seznam izdelajte še za stvari živalskega izvora v vaši kuhinji. Seznama sistematično uredite po poglavjih (kategorijah), ki si jih sami izberete (vendar izdeljate ločena seznama za rastline in živali), in ju napišite na to in naslednjo stran. Na koncu v nekaj stavkih povejte, do katerih glavnih spoznanj ste prišli med delanjem te naloge.

27

Nadaljevanje seznama s prejšnje strani.

Več o pomenu rastlin za človeka lahko preberete na spletni strani http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/radovednez/pomen_rastlin.htm

O tem, kako ljudje rastlin po krivici sploh ne opazimo, preberite na naslovu http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/radovednez/rastlinska_slepota.htm

28

Vaja 1 Zgradba rastlinske celice

S poganjka vodne kuge Elodea canadensis (šejkovke Hydrocharitaceae, enokaličnice) s pinceto odtrgajte mlad list in pripravite mokri preparat. Priprava mokrega preparata je opisana na strani 22. List položite v kapljico vode tako, da je obrnjen z zgornjo stranjo (tisto, ki je bližje vršičku) navzgor. Preparat si oglejte pod mikroskopom.

Celice imajo tanko primarno celično steno. Celice so med seboj zlepljene z osrednjo lamelo, ki pa je zelo tanka in je ne moremo dobro razločiti. Jedro je prozorno in zato slabo vidno. Opazimo ga lahko v nekaterih celicah na robu lista, kjer je list tanjši.

Premaknite vidno polje na sredino lista in z mikrometrskim vijakom ostrite navzgor in navzdol skozi list. Ugotovite, koliko celičnih plasti je debel list vodne kuge.

List vodne kuge je debel ………… plasti celic.

Kakšna je tridimenzionalna oblika celic v listu vodne kuge?...................................................

Kaj so zelena »zrna« v celicah? ..............................................................................................

Poiščite celice z velikim številom kloroplastov in ocenite število kloroplastov v posamezni nepoškodovani celici. Ne pozabite, da so celice tridimenzionalne, zato niso vsi kloroplasti v isti optični ravnini, lahko se tudi prekrivajo.

Celice v listu vodne kuge vsebujejo do …………. kloroplastov.

Kakšne oblike so kloroplasti? ..................................................................................................

Kakšno nalogo opravljajo kloroplasti? .....................................................................................

Opazujte prostorsko razporeditev kloroplastov – ostrite mikroskopsko sliko navzgor in navzdol skozi celico. Kloroplaste proti obodu celice pritiska velika osrednja vakuola, ki vsebuje večinoma vodo in je prozorna (ne vsebuje barvil), zato je ne vidimo.

Slika 16 na strani 29 prikazuje celično steno ene celice vodne kuge. Na sliki območje primarne celične stene celice na sliki obarvajte modro, primarne celične stene vseh sosednjih celic pa sivo. Označite osrednjo lamelo in primarno celično steno. Sliko dopolnite – narišite in označite vse celične strukture, ki ste jih opazili pod mikroskopom. Močno obarvane strukture narišite z barvnimi svinčniki. Na sredino celice s črtkano črto vrišite vakuolo, ki je sicer ne vidimo, vendar lahko o njenem položaju sklepamo iz razporeditve kloroplastov. Z uporabo okularnega merilca ocenite približno dolžino in širino celic v listu vodne kuge in to oceno vpišite na prostor poleg slike celice. Umeritvena tabela za okularna merilca je na strani 21.

Preparat položite na klop in ob rob krovnega stekelca kanite kapljico jodovice (vodne raztopine joda in kalijevega jodida). Kapljico jodovice s pomočjo koščka filtrirnega papirja potegnite pod krovno stekelce, tako da je tekočina pod stekelcem rjavkasta.

Katero snov jodovica specifično obarva vijolično ali črno?......................................................

Ali pričakujete, da se bo kakšna celična struktura, ki ste jo opazili v listu vodne kuge, močno obarvala z jodovico? Katera? Utemeljite svojo domnevo.

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

29

Preglejte preparat, obarvan z jodovico, pod mikroskopom.

Kaj opazite in kako si to razlagate? .........................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Slika 16. Celica iz lista vodne kuge.

Če so se pri vašem poskusu z jodovico kakšne celične strukture močno obarvale, jih dorišite na skico celice in označite.

Na preparatu opazujte kroženje kloroplastov. Kloroplasti drsijo vzdolž aktinskih filamentov (sestavina citoskeleta), ki potekajo po citosolu. Hitro gibanje kloroplastov in drugih organelov, ki ga opazimo na preparatu, je posledica segrevanja preparata med opazovanjem pod mikroskopom. V razmerah, v katerih vodna kuga živi v naravi, se organeli gibajo bistveno počasneje.

Ali ste v listu vodne kuge opazili kakšne celične strukture, ki so značilne samo za rastlinske celice, ne pa tudi za živalske? Katere?

.................................................................................................................................................

V kakšnih ekoloških razmerah živi vodna kuga v naravi? ......................................................

Velikost celice Ocena dolžine celice: ...................

Ocena širine celice: ......................

30

Kakšna je kemična sestava primarne celične stene?..............................................................

.................................................................................................................................................

Kakšna je kemična sestava osrednje lamele? ........................................................................

.................................................................................................................................................

Kako se imenuje zeleno barvilo, ki ga vsebujejo kloroplasti? Ali je po slovenski zakonodaji (glej Pravilnik o aditivih za živila, Uradni list RS 43/2004, stran 68) ta snov dovoljen dodatek k živilom kot barvilo? Če je, kakšna je njena E številka?

.................................................................................................................................................

Ali so molekule klorofila, ki sodelujejo pri fotosintezi, raztopljene v stromi ali vezane na tilakoidno membrano?

.................................................................................................................................................

Vodna kuga sicer ni živilo, vendar pa je zgradba celice v njenem listu zelo podobna zgradbi celic v zelenih listih drugih rastlin. Naštejte nekaj rastlinskih vrst, pri katerih uporabljamo zelene liste kot živilo.

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

31

Vaja 2 Bela in rdeča čebula

Pri pripravi živil kot začimbo uporabljamo podzemni založni organ rastlinske vrste čebula Allium cepa (lukovke Alliaceae, enokaličnice). Tudi ta podzemni organ vrste čebula se imenuje čebula. Sestavlja ga zelo kratko steblo, na katerega so pritrjeni močno omeseneli in odebeljeni podzemni listi (slika 17A). Čebula je prekrita in zaščitena s posušenimi podzemnimi listi.

Pri pripravi živil uporabljamo belo in rdečo čebulo, ki obe spadata v isto rastlinsko vrsto. Razložite, po čem se po vašem mnenju oba tipa čebule razlikujeta med seboj!

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Slika 17. Zgradba podzemnega založnega organa čebule (A; slika prirejena po Hickey and King, 1997) in priprava povrhnjice mesnatega lista bele (B) in rdeče (C) čebule (glej pojasnila v besedilu).

Površina vseh rastlin, tudi površina podzemnih listov čebule, je prekrita s plastjo celic, ki jo imenujemo povrhnjica. Povrhnjica je na zunanji strani prevlečena s snovmi, ki preprečujejo čezmerno izhlapevanje vode skozi površino rastlinskih organov (kutin, voski). Najprej si bomo ogledali povrhnjico bele čebule.

Za pripravo mokrega preparata povrhnjice iz bele čebule izrežite kos omesenelega lista, velik približno 1,5 cm x 1, 5 cm. Izberite sočen svež list (ne na pol posušen list z oboda čebule). V notranjo, konkavno stran lista z britvico vrežite vzorec prikazan na sliki 17B, tako da dobite štiri kavdratke. S pinceto zagrabite vogal kvadratka, povrhnjico potegnite z lista in prenesite v kapljico vode. V vodo prenesite še en ali dva koščka povrhnjice in pokrijte s krovnim stekelcem. Povrhnjico si oglejte pod mikroskopom.

Celične strukture, ki jih opazite pod mikroskopom, vrišite v levo celico na sliki 18. Vse celične strukture tudi označite in poimenujte.

nadomestna korenina

zelo kratko steblo

popek za stranjski poganjek

popek za steblo s socvetjem

mesnat podzemni list

posušen list ovoja čebule

A

4 mm

B

4 mm

C

32

Slika 18. Zgradba celice iz povrhnjice mesnatega podzemnega lista čebule

Celice v povrhnjici bele čebule vsebujejo tanko primarno celično steno in zelo velike vakuole, ki potiskajo citoplazmo proti steni. Citoplazma zato obsega le tanek sloj tik ob celični steni, v katerem so vidni različni majhni prozorni organeli (npr. neobarvani plastidi). Vakuole v povrhnjici bele čebule vsebujejo vodo in v njej raztopljene snovi, ne vsebujejo pa obarvanih snovi. Zato vakuol ne vidimo (so prozorne).

Pod svetlobnim mikroskopom v jedru tudi brez barvanja opazimo jedrca. Ker so v jedrcu nagneteni prekuzorji ribosomskih podenot, ima območje jedrca namreč drugačno optično gostoto kot ostali del jedra.

Celice čebule obarvajte z 0,1-%-no raztopino nevtralno rdečega barvila. Ob rob krovnega stekelca dodajte kapljico barvila in jo s filtrirnim papirjem potegnite pod krovno stekelce. Nevtralno rdeče barvilo počasi prodira v celice in se kopiči v vakuoli. Tkivo barvajte 10 minut. Nato si preparat ponovno oglejte in spremembe po barvanju vrišite v srednjo celico na sliki 18.

Katere celične strukture bolje vidite na obarvanih preparatih v primerjavi z neobarvanimi?

.................................................................................................................................................

Po zgoraj opisanem postopku pripravite še mokri preparat povrhnjice lista iz rdeče čebule. Ker pa notranja stran lista ni obarvana, tokrat potegnite povrhnjico z zunanje, konveksne strani lista (slika 17C).

Preparat povrhnjice rdeče čebule si oglejte pod mikroskopom in celične strukture vrišite v desno celico na sliki 18. Preparat in kos obarvanega lista si lahko ogledate tudi pod stereolupo.

Bela čebula neobarvano

Bela čebulabarvano z nevtralno rdečim

Rdeča čebula neobarvano

33

V katerem celičnem organelu se kopičijo rdeče-vijolična barvila v povrhnjici rdeče čebule? Kako se ta barvila imenujejo?

.................................................................................................................................................

Kakšne naloge opravlja jedro? ................................................................................................

Kakšne naloge opravlja jedrce? ..............................................................................................

.................................................................................................................................................

Naštejte, katere snovi lahko vsebuje rastlinska vakuola! .......................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Katere od snovi iz vakuole pri nekaterih rastlinskih vrstah uporabljamo kot živila?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Razložite, v čem je na celični ravni bistvena razlika med celicami iz povrhnjice bele in rdeče čebule. ..........................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Značilna ostra aroma čebule nastane šele tedaj, ko čebulo režemo oz. ko kako drugače poškodujemo celice. Prekurzorji za encimsko reakcijo, v kateri nastanejo aromatične in dražeče snovi, so namreč žveplove snovi v citosolu. Encim aliinaza, ki te prekurzorje pretvori v aromatične snovi, pa se nahaja v vakuoli. Tako so v nepoškodovani celici prekurzorji ločeni od encima s tonoplastom (selektivno polprepustno biološko membrano). Pri rezanju čebule se celice poškodujejo, vakuolni sok se razlije in pomeša s citosolom. Sedaj aliinaza pride v stik s prekurzorji arome, encimska reakcija poteče in nastanejo aromatične snovi, pa tudi tiste dražeče, zaradi katerih med rezanjem čebule »jokamo«.

34

Vaja 3 Kopičenje barvil v rastlinski celici

Najpogostejša rastlinska barvila glede na njihovo kemično zgradbo in lastnosti razvrščamo v štiri skupine: antociani, betaciani, karotenoidi in klorofili. Kemijska struktura tipičnih predstavnikov teh štirih skupin je prikazana na sliki 19. Barvila se kopičijo predvsem v vakuoli in plastidih, pri čemer je za vsako od štirih skupin značilno, v katerem od teh dveh organelov se nalaga (nekaj podatkov o rastlinskih barvilih in njihovih latnostih je v uvodnem delu delovnega zvezka). Večina rastlinskih vrst sintetizira antociane, rdeča pesa in nekaj drugih vrst (npr. kaktus z užitnim plodom opuncija) pa namesto antocianov izdeluje betaciane.

Običajno se v obarvani celični strukturi sočasno sladišči mešanica barvil iz iste skupine (na primer več različnih karotenoidov), vendar pa v tej mešanici pogosto po količini prevladujejo določena barvila. Ta prevladujoča barvila so značilna za rastlinsko vrsto ali za sorto gojene vrste. Tako sta v plodu paprike glavni rdeči barvili kapsantin in kapsorubin, glavno rumeno barvilo je violaksantin, oranžno pa β-karoten. Glavno rdeče barvilo v plodu paradižnika je likopen. V korenini korenja se kopiči veliko oranžnega barvila β-karotena. Rdeče barvilo v korenini rdeče pese je betanidin in sodi v skupino betacianov. Živa obarvanost je pri mnogih živilih eden od pomembnih dejavnikov za njihovo privlačnost. Zato v živilski industriji pogosto dodajamo živilom barvila, od katerih so mnoga rastlinskega izvora.

Znotraj ene celice so običajno močno obarvani ali plastidi ali vakuola. V nekaterih primerih pa sta lahko v isti celici obarvani obe celični strukturi (npr. vakuola modro, kromoplast rumeno). Končna barva rastlinskega organa, ki jo mi opazimo, je tako kombinacija prispevkov mešanice barvil v celičnih organelih.

Slika 19. Kemična struktura predstavnikov štirih glavnih skupin rastlinskih barvil (slika: Kristina Sepčić).

karotenoidi (β-karoten)

NH

N+

OHH

H

sladkor

COO-

HOOC

COOH

betaciani (betanin)antociani

O+

O

OHOH

OH

O

sladkorsladkor

CHCH

NN

N N

CH2

CH3

O

C

CH2CH2 CH2

O

OC

O CH3

OCH2

R

Mg

hidrofobni rep (zasidranje v tilakoidni membrani)

klorofil(R = -CH3: klorofil a; R = -CHO: klorofil b)

35

Raziskali bomo kopičenje barvil v celicah različnih rastlinskih vrst. Najprej si oglejmo, kakšna je na celični ravni razlika med zelenim, rumenim in rdečim plodom paprike Capsicum sp. (razhudnikovke Solanaceae, dvokaličnice). Pripravili bomo mokri preparat, zato najprej pripravite objektno stekelce s kapljico vode. Postopek rezanja tanke rezine tkiva za pripravo mokrega preparata je opisan na strani 22. Z britvico odrežite nekaj tankih rezin (to pomeni več kot eno!) od površine proti notranjosti zelene paprike in rezine drugo za drugo polagajte v kapljico vode. Pokrijte s krovnim stekelcem in opazujte pod mikroskopom. Postopek priprave mokrega preparata ponovite še za rumeno in rdečo papriko. Preparate in kose obarvanih tkiv si lahko ogledate tudi pod stereolupo.

Rezultate svojih opazovanj zabeležite na sliki 20 (glej strani 36-39). V rubriko »Živilo« napišite vrsto opazovanega živila (na prvih dveh straneh slike 20 je ta rubrika že izpolnjena – tu najdete tudi vse tri barve paprkike, na tretji in četrti strani pa lahko sami izberete živila, ki jih želite opazovati). V rubriko »Barva« napišite obarvani del rastline (npr. plod, cvet, list). V rubriko »Barva« napišite barvo rastlinskega barvila, ki ste ga opazovali pod mikroskopom. V rubriko »Obarvan organel« napišite, v katerem organelu se opazovano barvilo kopiči. V rubriko »Tip barvila« napišite, v katero glavno skupino barvil spada opazovano barvilo (antociani, betaciani, karotenoidi ali klorofili). Dodate lahko tudi ime glavnega barvila v obarvani strukturi, če ga poznate.

V shemo celice vrišite samo obarvane celične strukture (uporabite barvne svinčnike). Velikost obarvanih struktur rišite v približnem sorazmerju glede na velikost celice na sliki (ponazorite, ali je na opazovanem preparatu obarvana skoraj cela celica ali samo njen majhen del). Pravilno narišite tudi obliko obarvanih struktur (kroglasta, paličasta itd.).

Podobno kot za papriko raziščite še kopičenje barvil v celicah pri drugih živilih in rezultate vpišite na sliko 20.

Na sliko 20 narišite tudi obarvane celične strukture, ki ste jih že spoznali. V skico z oznako »Rdeča čebula« na strani 36 vrišite obarvane strukture, ki ste jih opazovali pri vaji 2 (glej skico na strani 32), v skico z oznako »Vodna kuga« na strani 38 pa obarvane strukture iz vaje 1 (glej skico na strani 29).

Sistematično preglejte rezultate svojih opazovanj odgovorite na spodnja vprašanja.

Katere od štirih skupin barvil se nalagajo v vakuoli? Ali so to vodotopna ali lipofilna barvila?

.................................................................................................................................................

Katere od štirih skupin barvil se nalagajo v plastidih? Ali so to vodotopna ali lipofilna barvila?

.................................................................................................................................................

V nekaj stavkih pojasnite svoje glavne ugotovitve o kopičenju barvil v rastlinskih celicah:

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

36

Živilo: RDEČA ČEBULA

Del rastline: …………………………………

Barva: ……................................................

Obarvan organel: …………………………..

Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ZELENA PAPRIKA


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: RUMENA PAPRIKA


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: RDEČA PAPRIKA


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Slika 20. Kopičenje barvil v rastlinskih celicah.

37

Živilo: JABOLKO (rdeč »olupek«)


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: KIVI


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ORANŽNO KORENJE


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: RDEČA PESA


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Slika 20 - nadaljevanje. Kopičenje barvil v rastlinskih celicah. Glej tudi prejšnjo stran.

38

Živilo: RDEČE ZELJE


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Rastlina: VODNA KUGA (ni živilo!)


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ........................................................


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ........................................................


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..


39

Živilo: ........................................................


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ........................................................


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ........................................................


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..

Živilo: ........................................................


Barva: ……................................................


Tip barvila: …………………………………..


40

V tabelo 3 na strani 41 vpišite značilnosti štirih glavnih skupin barvil, ki jih najdemo v rastlinskih tkivih: antociani, betaciani, karotenoidi in klorofili. Pri ugotavljanju značilnosti barvil upoštevajte rezultate opzovanj pri tej vaji.

V stolpec »Skupina barvil« vpišite zgoraj naštete skupine barvil.

V stolpec »Celična struktura in barvna lestvica« napišite celično strukturo, v kateri se obravnavana barvila kopičijo v rastlinski celici. Dodajte še seznam barv, ki jih lahko imajo barvila iz te skupine.

V stolpec »Kemijske lastnosti« vpišite kemijske lastnosti obravnavane skupine barvil (npr. vodotopnost, spreminjanje barve pri različnem pH ipd.). Nekaj kemijskih lastnosti barvil boste spoznali pri vajah 4 in 5, tako da boste lahko tabelo kasneje še dopolnili.

V stolpcu »E številka in specifično ime« uvrstite v ustrezno skupino barvil (med antociane, betaciane, karotenoide ali klorofile) dodatke za živila z naslednjimi E številkami (glej Pravilnik o aditivih za živila na strani 68): E 140, E 160a, E 160c, E 160d, E 162, E 163. Napišite E številko in uradno specifično ime tega barvila po veljavni slovenski zakonodaji. Primer izpolnjevanja stolpca za likopen, ki sodi med karotenoide: E 160d likopen

V stolpec »Primeri obarvanih rastlinskih tkiv« vpišite nekaj rastlinskih tkiv, ki vsebujejo barvila iz obravnavane skupine. Če to veste, lahko napišete tudi, katero je glavno barvilo v navedenem tkivu in kakšne barve je. Primer izpolnjevanja stolpca za skupino barvil karotenoidi: zrel plod paradižnika (likopen - rdeč)

Vrh korenine gojenega oranžnega korenja je oranžen, če je pod zemljo. Če pa okoli vrha korenine zemljo odstranimo, se barva vrha korenine kmalu spremeni iz oranžne v zeleno. Kakšne spremembe se po vašem mnenju dogajajo v celicah korenja med »zelenenjem«?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Korenina gojenega korenja je zelo debela in oranžna, divje korenje v naravi, ki spada v isto rastlinsko vrsto, pa ima majhno belo-rumenkasto korenino. Kje smo torej dobili debelo oranžno korenje, če pa v naravi ne obstaja?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Obstaja gojeno korenje, pri katerem je zunanji del korenine izrazito vijolične barve, sredina korenine pa je oranžna. Razmislite, katera barvila zunanje plasti celic vijolično obarvajo in v kateri celični strukturi se kopičijo. ...........................................................................................

β-karotenu, ki ga je veliko v korenini ornažnega korenja, pravimo tudi provitamin A. Zakaj je dovolj velika količina β-karotena v prehrani pomembna za človeški organizem?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Med zorenjem plodu zelena lupina jabolka postane rdeča. Kaj se po vašem mnenju med zorenjem spremeni v celicah lupine? ......................................................................................

.................................................................................................................................................

Med sprehodom po naravi opazite plod rdeče barve. Barvila iz katerih vse skupin barvil bi lahko dajala plodu rdečo barvo? Kako bi ugotovili, katero barvilo plod v resnici vsebuje?

.................................................................................................................................................

41

Tabela 3. Skupine rastlinskih barvil in njihove lastnosti

Prim

eri o

barv

anih

rast

linsk

ih

tkiv

E št

evilk

a in

sp

ecifičn

o im

e

Kem

ijske

last

nost

i

Cel

ična

str

uktu

ra in

ba

rvna

lest

vica

Skup

ina

barv

il

42

Vaja 4 Barvilo iz rdečega zelja

Pripravite mokri preparat lista rdečega zelja in si ga oglejte pod mikroskopom. Kos lista napnite čez kazalec in z britvico odrežite del tkiva vzporedno s površino lista, tako da imate na rezini tudi rdeče obarvano tkivo. Po opazovanju preparat shranite in pazite, da se vam med opravljanjem drugega dela vaje ne izsuši, ker ga boste na koncu še potrebovali (občasno dodajte ob rob krovnega stekelca kapljico vode). Preparat in kos obarvanega lista si lahko ogledate tudi pod stereolupo.

Kakšne barve so barvila v celicah? ................................................................................ ……..

V katerem celičnem organelu se nahajajo barvila? Kako se ta barvila imenujejo? ................

.................................................................................................................................................

Pred vajami smo pripravili svež sok rdečega zelja. Kose lista rdečega zelja smo drobno sesekljali v mešalniku skupaj z manjšo količino vode. Dobljeno gosto »kašo« smo pustili nekaj časa stati in jo večkrat premešali. Nato smo jo prefiltrirali, tako da smo dobili močno obarvan vodni ekstrakt rdečega zelja. S tem ekstraktom smo prepojili filtrirni papir in ga posušili. Nato smo obarvan filtrirni papir razrezali na majhne koščke.

Obarvane koščke filtrirnega papirja bomo uporabili za poskus, pri katerem bomo preverili, ali imajo antociani iz rdečega zelja enako barvo pri različnih pH vrednostih. Kos plastične folije položite čez sliko 21 in z alkoholnim flomastrom prerišite oznake pH vrednosti na folijo (številke naj bodo na foliji na istih mestih kot na shemi). Pod vsako številko na plastični foliji položite po en košček filtrirnega papirja, obarvanega z ekstraktom rdečega zelja.

Vsak košček filtrirnega papirja prepojite s kapljico raztopine z ustrezno pH vrednostjo. Raztopine so različni pufri s pH od 3 do 13. Raztopina s pH 1 je 0,1 M HCl. Pri nanosu pufrov pazite, da kapljica pufra papirček dobro prepoji, ne sme pa se razliti na sosednje papirčke.

Rezultate poskusa narišite na sliko 21. Pri vsaki pH vrednosti kvadratek pod številko pobarvajte z barvnimi svinčniki s takim odtenkom barve, kot ste ga opazili na ustreznem papirčku. Pod pobarvane kvadratke lahko nalepite tudi ustrezne posušene koščke filtrirnega papirja. V pravokotnike pri oznaki »opis barve« z besedami opišite barvo (npr. rdeče-vijolična).

Pod mikroskopom si ponovno oglejte celice lista rdečega zelja. S primerjanjem barve ekstrakta rdečega zelja pri različnih pH z barvo na mikroskopskem preparatu lista ocenite pH vakuole.

Ocena pH vakuole v listu rdečega zelja: .................

Ali je vakuolni sok rdečega zelja kisel ali bazičen? .................................................................

Ali so antociani topni v vodi? ...................................................................................................

Ali je barva antocianov enaka pri različnih pH vrednostih ali se močno spreminja?

.................................................................................................................................................

43

Slika 21. Obarvanost vodnega ekstrakta listov rdečega zelja pri različnem pH

Slika 22. Barva vakuole rdečega zelja

Na sliko 22 vrišite z barvnim svinčnikom barvo valuole na rezini rdečega zelja, ki ste jo pripravili v vodni kapljici (leva shema celice, oznaka »voda«). Nato preparat položite na klop in s filtrirnim papirjem pod krovno stekelce potegnite kapljico 0,1 M NaOH. Opazujte pod mikroskopom. Na sliko 22 narišite barvo valuole po dodajanju NaOH (srednja shema celice, oznaka »0,1 M NaOH«). Isti preparat ponovno položite na klop in s filtrirnim papirjem pod krovno stekelce potegnite kapljico 0,1 M HCl. Opazujte pod mikroskopom in na sliko 22 narišite barvo valuole po dodajanju HCl (desna shema celice, oznaka »0,1 M HCl«).

Ali je sprememba barve antocianov ob spreminjanju pH reverzibilna ali ireverzibilna?

.................................................................................................................................................

Ali slovenska zakonodaja dovoljuje dodajanje antocianov k živilom kot barvilo? ..................

1 3 5 8 4 6 10 12 7 11 13 9 pH

pros

tor z

a pa

pirč

ke

opis

bar

ve

barv

a

voda 0,1 M NaOH 0,1 M HCl

44

Rdeče zelje vsebuje velike količine barvil antocianov. Antociani (grš. anthos = cvet, kyanos = moder) so aromatske spojine s številnimi hidroksilnimi skupinami, na katere so vezani različni sladkorji in druge spojine. Nosilec obarvanosti je aromatski del - antocianidin (označen s poudarjenimi črtami na sliki 23). Antocian je torej antocianidin z vezanimi sladkornimi skupinami. V kislem okolju so antociani protonirani in rdeče barve. Z zviševanjem pH se njihove skupine -OH postopoma deprotonirajo, kar se odraža v spremembi barve od vijolične, preko modre in zelene, do rumene. Rdeče zelje vsebuje okoli 15 različnih antocianov. Večinoma vsebujejo kot antocianidinsko komponento spojino cianidin (slika 23), na katero je vezana glukoza, kumarin, ferulična kislina itd.

Slika 23. Aromatski del antocianov (cianidin) se ob spremembi pH-vrednosti raztopine protonira ali deprotonira, pri čemer se spreminja njegova barva (slika: Kristina Sepčić).

Razložite, zakaj je neka snov obarvana. Kaj se dogaja s snopom bele svetlobe, ki vsebuje fotone vseh valovnih dolžin vidne svetlobe, ko zadane obarvano snov oz. molekulo barvila?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Če tega še niste storili, zabeležite rezultate svojega opazovanja rdečega zelja tudi na sliki 20 (glej stran 38). Preverite, ali lahko na osnovi ugotovitev pri tej vaji dopolnite tabelo na strani 41.

O+

O

OHOH

OH

O

O

OHO

OHO O

+ H+

- H+

sladkorsladkor sladkor

sladkor

bolj kislo bolj bazično

45

Vaja 5 Lastnosti rastlinskih barvil

Pri razvoju postopkov za predelavo živil moramo med drugim upoštevati tudi lastnosti barvil v živilih. Tako je zaželeno, da živo obarvana zelenjava in sadje med predelavo ne izgubita povsem privlačne barve. Kadar pa dosežemo obarvanost živila z dodajanjem barvil, se moramo odločiti, katero barvilo bomo uporabili. Pri tem moramo upoštevati tako lastnosti živila kot barvila (npr. topnost barvila v sestavinah živila, toplotno obstojnost barvila, ohranjanje želene barve pri pH živila itd.). V končnem izdelku mora imeti barvilo želeno barvo, biti pa mora tudi obstojno.

Pri tej vaji bomo raziskali, ali se barva različnih barvil rastlinskega izvora spreminja pri različnih pH vrednostih. Vaja je podobna vaji 4, vendar bomo poskus nekoliko drugače izvedli. Uporabili bomo samo pufre s pH vrednostjo 3, 5, 7, 9 in 11. Preskusili bomo spreminjanje barve v odvisnosti od pH pri različnih sadnih in zelenjavnih sokovih, rdečem vinu in pri čajih. V nekaterih primerih bomo uporabili »svež sok« iz sadja ali zelenjave – pripravili smo ga na enak način, kot je to opisano za pripravo svežega soka iz rdečega zelja na strani 42. V nadaljnih navodilih je za vsa preskušana živila uporabljen splošen izraz »sok«.

Za vsakega od preskušanih sokov pripravite pet majhnih plastičnih kozarčkov. Z alkoholnim flomastrom jih ustrezno označite, kot je prikazano na sliki 24. V vsak kozarček s pomočjo graduirane plastične pipete dodajte 5 ml ustreznega pufra. Nato v vseh pet kozarčkov z graduirano pipeto odmerite enako prostornino soka in premešajte. Za različne preskušane sokove dodajte 1 ml do 2,5 ml soka – ugotovite, koliko soka potrebujete, da barva končne raztopine ni preveč temna. Pazite, da se pri dodajanju soka s kapalko ne dotaknete pufrov.

Slika 24. Postopek za ugotavljanje spreminjanja barve barvila pri različnih pH vrednostih.

Rezultate poskusa zabeležite v tabelo 4. V stolpec »Živilo« napišite, kakšen sok ste preskušali (npr. hibiskusov čaj, svež sok črnega grozdja). V stolpec »Barvilo« napišite, katera barvila in iz katere skupine barvil sok vsebuje. Če ste preskušali komercialne živilske izdelke, napišite komercialno ime soka in proizvajalca (npr. sadni sok Fruc – črni ribez in aronija, Fructal) in morebitna dodana barvila, ki so označena na embalaži (npr. E 160d likopen, karotenoidi). Krožce v stolpcu »pH« pobarvajte z ustreznim barvnim svinčnikom, tako da prikažete barvo soka pri vsaki pH vrednosti. V stolpec »Sprememba barve« napišite, ali se je barva spreminjala v odvisnosti od pH vrednosti.

5 ml pufra pH 3

5 mlpufra pH 11

5 ml pufra pH 5

5 mlpufra pH 7

5 mlpufra pH 9

rdeče zelje rdeče zelje rdeče zelje rdeče zelje rdeče zelje pH 3 pH 11 pH 5 pH 7 pH 9

X ml soka X ml soka X ml soka X ml soka X ml soka

46

Tabela 4. Obstojnost barve rastlinskih barvil pri različni pH vrednosti

pH

Živilo Barvilo 3 5 7 9 11 Sprememba barve

47

Tabela 4 – nadaljevanje. Obstojnost barve rastlinskih barvil pri različni pH vrednosti (glej prejšnjo stran)

pH

Živilo Barvilo 3 5 7 9 11 Sprememba barve

48

Preglejte rezultate svojih poskusov in splošne zaključke o lastnostih vseh štirih skupin barvil napišite v tabelo 5.

Tabela 5. Obstojnost barve rastlinskih barvil pri različni pH vrednosti

Tip barvil Spreminjanje barve barvila s spreminjanjem pH - zaključki

antociani

betaciani

karotenoidi

klorofili

V kuharskem receptu piše: »Če želite med kuhanjem ohraniti rdečo barvo rdeče čebule, uporabite 1 žlico kisa na dva kozarca vode. Uporabite več kisa, če bi radi imeli bolj roza kot rdečo barvo.« Ali menite, da ta recept deluje? Utemeljite svoj odgovor.

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Cvetovi hibiskusa vsebujejo močno barvilo, zato jih dodajajo različnim čajnim mešanicam. V trgovini si oglejte zeliščne in sadne čaje in napišite, kateri čaji (ime čaja, proizvajalec) vsebujejo cvetove hibiskusa.

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Preverite, ali lahko na osnovi rezultatov te vaje dopolnite tabelo 3 na strani 41.

Različico tega poskusa lahko izvedete tudi v svoji kuhinji. Namesto lestvice pufrov z različnimi pH vrednostmi uporabite naslednje raztopine: svež sok limone (pH 2-3), voda, nasičena raztopina sode bikarbone (pH okoli 8), nasičena raztopina alkalnega pralnega mila (pralno milo znamke Aiax – pH okoli 10). Raztopino pralnega mila pripravite tako, da košček mila raztopite v vodi. Namesto kapalk lahko za odmerjanje prostornin uporabite žličke. Voda nima pufrske sposobnosti, zato se v primeru, da vanjo dodamo sok, pH raztopine precej spremeni. Vseeno pa vodo lahko uporabimo kot vmesno stopnjo med pH 2-3 in pH 8. Večina rastlinskih sokov je rahlo kislih, zato lahko pričakujemo, da bo tudi sok razredčen z vodo rahlo kisel.

49

Naloga za samostojno delo 3 Barvila kot aditiv v živilih

V trgovini si oglejte različne obarvane živilske izdelke. Ugotovite, kateri izdelki vsebujejo dodana barvila. Izberite si skupino živil, za katero boste v trgovini naredili bolj natančno analizo o dodanih barvilih (npr. vsi sokovi enega proizvajalca, vanilijev puding različnih proizvajalcev, vsi sladoledi, ki jih prodajajo v trgovini, različne vrste živil s podobno barvo).

Na kratko razložite, katero skupino živil ste si izbrali za svojo raziskavo. ..............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

V tabelo 6 vpišite živila, ki ste jih analizirali (vključite tudi živila brez dodanih barvil, če so bila takšna živila v vaši skupini živil), vpišite vrsto živila (npr. sok, puding), komercialno ime živila (npr. Fruc – črni ribez in aronija), proizvajalca (npr. Fructal), barvo živila (npr. oranžna) ter E številko in specifično ime dodanega barvila (npr.E 160d likopen, brez dodanega barvila; glej Pravilnik o aditivih za živila, Uradni list RS 43/2004, stran 68). Spodaj v nekaj stavkih pojasnite glavne ugotovitve svoje raziskave.

Glavne ugotovitve moje raziskave:

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

50

Tabela 6. Analiza živil z dodanimi barvili

Vrsta živila Komercialno ime živila Proizvajalec Barva živila Dodana barvila (E številka in specifično ime)

51

Vaja 6 Venenje zelenjave

Eden od problemov med dolgotrajnejšim skladiščenjem zelenjave je venenje. Pri tej vaji bomo raziskali, zakaj zelenjava sčasoma izgublja čvrstost.

Potrebujemo en ali dva gomolja krompirja, plod kumare, nekaj listov solate, tri kozarce, plastične vrečke, papirnato brisačo. Za poskus uporabimo čvrsto, svežo zelenjavo.

Pripravimo 2 dcl nasičene (približno 20%) raztopine saharoze (namiznega sladkorja) in 2 dcl nasičene (približno 20%) raztopine NaCl (namizne soli). V kozarec nalijemo približno 2 dcl vode, nato pa postopno dodajamo topljenec (sol ali sladkor) in mešamo, da se topljenec stopi. Ko se ob dodajanju topljenca le-ta ne topi več, imamo že malo preveč koncentrirano raztopino. Zato dodajamo malo vode, dokler ne dobimo raztopine brez usedline. To je nasičena raztopina.

Postavitev poskusa je prikazana na sliki 25. V prvi kozarec nalijemo vodo, v drugega nasičeno (približno 20%) raztopino saharoze (namiznega sladkorja) in v tretjega nasičeno (približno 20%) raztopino NaCl (namizne soli). Kozarce in vrečke označimo (slika 25). Za vsak tip skladiščenja in namakanja pripravimo po dva kosa zelenjave. Narežemo 20 tankih (približno 3 mm debelih) rezin krompirja in kumare. Pazimo, da so rezine enakomerno debele in med seboj čim bolj podobne. Pripravimo tudi 20 čim bolj podobnih kosov lista solate.

S prsti otipamo čvrstost in upogljivost svežih kosov zelenjave. Nato za vsakega izmed tipov skladiščenja in namakanja na ustrezno mesto (npr. v vrečki v hladilnik) namestimo po dve rezini kumare, po dve rezini krompirja in po dva kosa solate. Zabeležimo čas, ko smo začeli s poskusom.

Po 1 uri si kose zelenjave ogledamo (razen tistih v zamrzovalniku), jih otipamo in v ustrezna polja v tabeli 7 zabeležimo svoja opažanja o njihovi čvrstosti in upogljivosti (npr. zelo čvrst, malo mlahav). Kose zelenjave pospravimo nazaj na ustrezna mesta in si jih ponovno ogledamo po približno 10 urah. Zabeležimo čas od začetka poskusa in svoja opažanja v tabelo 7. Po 10 urah lahko s poskusom nadaljujemo in občasno zabeležimo lastnosti kosov zelenjave. Kose zelenjave v zamrzovalniku si ogledamo samo enkrat. Najprej jih dobro zamrznemo, nato pa odtajamo in zabeležimo njihove lastnosti.

Slika 25. Postavitev poskusa o venenju zelenjave.

voda saharoza NaCl

sobna temperatura

sobna temperatura

brez vrečke v vrečki v vrečki z vlažnim papirjem

sobna T sobna T

hladilnik

brez vrečke v vrečki

hladilnik

zamrzovalnik


zamrzovalnik

voda saharoza NaCl

sobna temperatura

voda saharoza NaClvodavodavoda saharozasaharozasaharoza NaClNaClNaCl

sobna temperatura

sobna temperatura


sobna T sobna T

sobna temperatura


sobna temperatura

brez vrečke v vrečki v vrečki z vlažnim papirjembrez vrečke v vrečki v vrečki z vlažnim papirjem

sobna T sobna Tsobna T sobna T

hladilnik


hladilnik

zamrzovalnik


zamrzovalnik

hladilnik


hladilnik

hladilnik


hladilnik

brez vrečke v vrečkibrez vrečke v vrečki

hladilnik

zamrzovalnik


zamrzovalnik

zamrzovalnik


zamrzovalnik

brez vrečke v vrečkibrez vrečke v vrečki

zamrzovalnik

skla

dišč

enje

skla

dišč

enje

nam

akan

je

52

Tabela 7. Vpliv načina skladiščenja in namakanja na čvrstost zelenjave

KROMPIR Čas po začetku poskusa

1 ura

sobna temperatura brez vrečke

sobna temperatura v vrečki

sobna temperatura v vrečki z vlažnim papirjem

hladilnik brez vrečke

hladilnik v vrečki

zamrzovalnik brez vrečke (po odtajanju)

Skla

dišč

enje

zamrzovalnik v vrečki (po odtajanju)

voda

saharoza

Nam

akan

je

NaCl

KUMARA Čas po začetku poskusa

1 ura





hladilnik v vrečki


Skla

dišč

enje


voda

saharoza

Nam

akan

je

NaCl

53

Tabela 7 - nadaljevanje. Vpliv načina skladiščenja in namakanja na čvrstost zelenjave (glej prejšnjo stran)

SOLATA Čas po začetku poskusa

1 ura





hladilnik v vrečki


Skla

dišč

enje


voda

saharoza

Nam

akan

je

NaCl

Pregljete vse rezultate in zabeležite glavne ugotovitve svojega poskusa. Kako si razlagate opažene spremembe v čvrstosti zelenjave? Kaj se je po vašem mnenju spreminjalo med poskusom na celični in tkivni ravni?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

54

V nekaterih trgovinah prodajajo že narezano in oprano solato. Kako proizvajalci dosežejo, da ta solata ne oveni prehitro? Kako se to sklada z rezultati vašega poskusa?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Da bi raziskali spremembe, ki se med venenjem zelenjave dogajajo na celični in tkivni ravni, bomo kot preprost model rastlinskega tkiva uporabili liste vodne kuge Elodea canadensis (šejkovke Hydrocharitaceae, enokaličnice).

Pripravite dve objektni stekelci z obrusom. Na prvo kanite kapljico vode, na drugo pa kapljico 0,5 M (= 17%) raztopine saharoze. Na obrus s svinčnikom napišite, katera raztopina je na katerem stekelcu (slika 26A). Z vršička poganjka vodne kuge s pinceto odtrgajte dva podobna lista. Prvega položite v kapljico vode, drugega pa v kapljico saharoze. Pazite, da sta oba lista dobro potopljena v tekočino.

Po 10 minutah s pinceto primite spodnji del lista v vodi, ga dvignite iz vode in s prstom previdno otipajte njegovo čvrstost. List vrnite v kapjico vode. Isti postopek ponovite z listom v saharozi. Svoje ugotovitve zabeležite na sliki 26B.

Nato vsakega izmed listov pokrijte s krovnim stekelcem in si preparata oglejte pod mikroskopom. Svoja opažanja vrišite v ustrezno shemo celice na sliki 26B. Na vseh slikah celice narišite položaj plazmaleme z rdečo barvo, celo notranjost protoplasta pa rahlo obarvajte modro.

Slika 26. Plazmoliza celic vodne kuge. A – priprava poskusa; B – rezultati poskusa

Preparat z listom v saharozi položite na klop in skozenj s filtrirnim papirjem potegnite nekaj kapljic vode, tako da saharozo nadomestite z vodo. Pod mikroskopom opazujte spremembe v celicah. Svoja opažanja vrišite v desno shemo celice na sliki 26B.

A voda saharoza

B 10 min v vodi

Čvrstost lista:

.............................................

10 min v saharozi

Čvrstost lista:

............................................. Prenos v vodo

55

Prekrižajte kvadratek pred pravilnimi odgovori.

Listi v 0,5 M raztopini saharoze so bolj čvrsti kot listi v vodi, bolj mlahavi kot listi v vodi.

V primerjavi s celicami v vodi so celice v 0,5 M raztopini saharoze izgubile vodo, privzele vodo.

Kakšne spremembe ste opazili v celicah, ki so bile v raztopini saharoze, potem ko ste saharozo nadomestili z vodo?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

V celicah v rastlinskem tkivu, ki je dobro preskrbljeno z vodo, je vakuola velika. Koncentracija snovi, raztopljenih v vakuoli (glavnem rezervarju vode v celici), je namreč mnogo višja kot koncentracija snovi, raztopljenih v vodi v prostoru celične stene, ki obdaja protoplast. Zato voda »poskuša vdreti v protoplast, da bi razredčila raztopino v protoplastu« (osmoza). Zaradi vdora vode se vakuola, ki je glavno skladišče vode v celici, povečuje, vendar njeno končno velikost omejuje celična stena. Vendar ima voda še vedno tendenco, da bi vdrla v protoplast, kar povzroči to, da vakuola močno pritiska na citosol okoli sebe in posledično na celično steno. To je podobno napihovanju nogometne žoge – usnjen ovoj žoge je kot celična stena (sicer nekoliko prožen – ne popolnoma tog, vendar ima končno velikost), gumijast vložek v žogi pa je kot plazmalema, ki pritiska na protoplast. Slabo napihnjena žoga je ohlapna. Namesto vode v žogo s tlačilko dodajamo zrak in povečujemo pritisk. Žoga je vse bolj trda, ne more pa se povečati, ker velikost žoge določa usnjen ovoj.

Rastlinska celica v tkivu, ki je dobro preskrbljeno z vodo, je kot dobro napihnjena nogometna žoga – plazmalema (gumijast vložek) pritiska na celično steno (usnjen ovoj) – celica je čvrsta. Pritisk, s katerim plazmalema pritiska na celično steno, se imenuje turgorski pritisk; čvrsto celico zato imenujemo turgidna celica (slika 27A;. glej tudi sliko 3 na strani 4).

Slika 27. Turgorski pritisk in čvrstost tkiva. A – turgidna celica; turgorski pritisk (označen s črnimi puščicami) je visok, tkivo je čvrsto, plazmalema je pritisnjena ob celično steno; B – turgorski pritisk pada, tkivo postaja mlahavo; C – plazmoliza – z nadaljno izgubo vode plazmalema odstopi od celične stene. Zaradi jasnosti prikaza je turgorski pritisk prikazan samo za srednjo celico. Za pojasnila glej besedilo.

plazmalemaC

medcelični prostor


vakuolatonoplast

citosol

A Bplazmalema

Cplazmalemaplazmalema

Cmedcelični

prostor


vakuolatonoplast

citosol

Amedcelični

prostor


vakuolatonoplast

citosol

Amedcelični

prostor


vakuolatonoplast

citosolmedcelični

prostor


vakuolatonoplast

citosolmedcelični

prostormedcelični

prostor


vakuolatonoplast

citosol

A BBB

56

V tkivih, v katerih imajo celice samo prožno primarno celično steno (npr. v sočni, mesnati zelenjavi, v listih solate), turgorski pritisk prispeva k čvrstosti tkiva. Če pa začnejo celice izgubljati vodo, iz protoplasta izteka voda, vakuola se zmanjšuje in zmanjšuje se tudi turgorski pritisk (slika 27B). Celice lahko izgubljajo vodo zaradi izhlapevanja (ko se rastlinsko tkivo suši na zraku). Celice izgubljajo vodo tudi, če tkivo potopimo v močno koncentrirano raztopino osmotsko aktivne snovi (npr. saharoze, NaCl). V raztopinah z visoko koncentracijo osmotsko aktivnih snovi voda namreč »poskuša razredčiti raztopino okoli protoplasta«, zato voda izteka iz protoplasta v prostor celične stene zunaj plazmaleme. Celica je vse bolj ohlapna, kot nogometna žoga, na kateri skozi ventilček izpuščamo zrak. Končno je protoplast točno tako velik, kot je velikost prostora znotraj celične stene – turgorski pritisk je enak nič. Če celica še naprej izgublja vodo, se protoplast še naprej zmanjšuje, kar pod mikroskopom opazimo kot odstop plazmaleme od celične stene – plazmolizo (slika 27C).

Turgorski pritisk se lahko ustvarja samo v celici, ki ima nepoškodovane membrane. Pri zamrzovanju tkiva v celicah nastanejo kristali ledu, ki nepopravljivo poškodujejo membrane. To je tako, kot da bi preluknjali nortanji gumijasti vložek nogometne žoge. Tudi če potopimo zamrznjeno in nato odtajano tkivo v vodo, ne more pridobiti čvrstosti, saj je uničen mehanizem za ustvarjanje turgorskega pritiska (sistem delujočih bioloških membran). Podobne nepopravljive poškodbe membran nastanejo tudi v tkivih, ki jih preveč izsušimo.

V primerjavi s celicami v vodi so celice v 0,5 M raztopini saharoze

izgubile turgorski pritisk, povečale turgorski pritisk.

Kaj lahko iz svojih opazovanj sklepate o nalogi turgorja v rastlinski celici? ............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Kateri od načinov skladiščenja zelenjave, ki ste jih preizkusili, se vam zdi najboljši? Razložite, zakaj je bil ta način skladiščenja uspešen (kakšne procese v tkivu in celicah ste pospešili oz. zavrli).

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

57

Vaja 7 Škrob v živilih

Živila so za človeka med drugim vir ogljikovih hidratov, tudi škroba. Raziskali bomo, katera živila vsebujejo škrob, katera pa ne. V ta namen bomo živila obarvali z jodovico, ki škrob zelo temno obarva (črno ali vijolično).

Najprej bomo raziskali, ali škrob vsebujejo gomolj krompirja Solanum tuberosum (razhudnikovke Solanaceae, dvokaličnice), seme fižola Phaseolus vulgaris (metuljnice Fabaceae, dvokaličnice), zrno pšenice Triticum aestivum (trave Poaceae, enokaličnice), jabolko (plod jablane Malus domestica, rožnice Rosaceae, dvokaličnice) in banana (plod bananovca Musa sapientum,bananovčevke Musaceae, enokaličnice).

Preden opravimo barvanje z jodovico, izpolnite stolpec »Vsebuje škrob – domneva« v tabeli 8 na strani 58. Za vsakega od naštetih petih živil napišite, ali po vašem mnenju vsebuje škrob.

Nato dajte v petrijevko dve tanki rezini krompirja, prerezano zrno fižola, prerezano zrno pšenice, dve rezini jabolka in dva koščka banane. Pri vsaki rastlini na enega izmed koščkov kanite kapljico jodovice, na drugega pa ne (slika 28). Tkiva si oglejte pod stereolupo.

Na osnovi svojih opazovanj izpolnite do konca v tabelo 8. V stolpec »Barvanje z jodovico« vpišite, ali se je opazovano živilo obarvalo z jodovico (vpišite npr. ja, ne, malo, močno). V stolpec stolpec »Vsebuje škrob – rezultat poskusa« napišite, kaj ste s poskusom ugotovili – ali obarvano živilo vsebuje škrob ali ne (npr. ja, ne, malo, veliko).

Slika 28. Barvanje živil z jodovico opravimo v petrijevki.

Opišite kemijsko zgradbo škroba! ...........................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

V katerih organelih se kopiči škrob?........................................................................................

Ali ima škrob močno barvo, vonj ali okus? ..............................................................................

Eno izmed opazovanih petih živil ne vsebuje škorba. Katero živilo je to? Ali menite, da so v tem živilu vendarle nakopičeni ogljikovi hidrati? Če ja, kateri in v katerih celičnih strukturah se kopičijo

.................................................................................................................................................

kapljica jodovice

košček tkiva

58

Tabela 8. Škrob v živilih

Vsebuje škrob

Tip živila Rastlinska vrsta in del rastline Barvanje z jodovico Domneva Rezultat

poskusa

krompir krompir - gomolj

fižol fižol - seme

pšenica pšenica - plod

jabolko jablana - plod

banana bananovec - plod

59

Iz tkiv tistih štirih rastlin, za katere ste ugotovili, da vsebujejo veliko škroba, pripravite mokri preparat. Potrebujete zelo majhne in tanke koščke tkiv. Preparate si oglejte pod mikroskopom. Škrob se kopiči v škrobnih zrnih, ki so brezbarvna, zato pri opazovanju precej zaprite zaslonko kondenzorja (črna ročica na kondenzorju) – s tem povečate kontrast. Opazili boste kolobarje na škrobnih zrnih, ki predstavljajo plasti postopnega nalaganja škroba.

Škrobna zrna opazovanih štirih rastlin so narisana na sliki 29. Preparate primerjajte s slikami in pod vsako sliko v rubriko »Živilo« vpišite ustrezno živilo (krompir, fižol, pšenica, jabolko ali banana). Izmerite tudi približno velikost škrobnih zrn in jih vpišite pod vsako sliko.

Preparate položite na klop in s filtrirnim papirjem pod krovno stekelce potegnite kapljico jodovice. Opazujte pod mikroskopom.

Slika 29. Škrobna zrna štirih rastlinskih vrst (slika: Jasna Dolenc Koce)

Po katerih lastnostih se razlikujejo škrobna zrna v različnih živilih? .......................................

.................................................................................................................................................

Kakšna je razlika med amiloplastom in škrobnim zrnom?.......................................................

.................................................................................................................................................

Opišite, kako so se škrobna zrna obarvala po dodajanju jodovice. ........................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Živilo: ..............................................

Velikost škrobnih zrn:........................

Živilo: ..............................................


Živilo: ..............................................


Živilo: ..............................................


60

Ugotovite še za druga živila, ali vsebujejo škrob ali ne. Vedno pripravite dva koščka živila za barvanje z jodovico, kot je prikazano na sliki 28, pri čemer enega obarvate, drugega pa ne. Rezultate vpisujte v tabelo 8. Preden vsako živilo obarvate z jodovico, napišite v tabelo svojo domnevo o tem, ali preučevano živilo vsebuje škrob ali ne. Barvanje večjega števila živil lahko opravite na plastičnem krožniku namesto v petrijevki.

Ali vsa preučevana živila rastlinskega izvora vsebujejo škrob? Obrazložite. .........................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Ali vsa preučevana živila živalskega izvora vsebujejo škrob? Obrazložite. ............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

V katerih strukturah v rastlinskih celicah se nalaga veliko škroba in v katerih veliko celuloze?..................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Po čem sta si škrob in celuloza podobna po kemični zgradbi in po čem se razlikujeta?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

V katerih celičnih strukturah se pri rastlinah kopičijo založne snovi? Katere so te snovi?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Moje ugotovitve pri tej vaji (na kratko pojasnite glavne stvari, ki ste se jih naučili pri tej vaji): .................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

61

Vaja 8 Bela in polnozrnata moka

V petrijevko nasujte dva majhna kupčka pšenične moke (pšenica Triticum aestivum, trave Poaceae, enokaličnice): bele in polnozrnate. Opazujte pod stereolupo.

Po čem se bistveno razlikujeta bela in polnozrnata moka?.....................................................

.................................................................................................................................................

Iz obeh tipov moke pripravite tudi mokra preparata in opazujte pod mikroskopom. Preparata lahko obarvate z jodovico.

Svoja opažanja pod stereolupo in mikroskopom prikažite na skici.

Prostor za skico:

Katera celična struktura je glavna sestavina pšenične moke, tako bele kot polnozrnate?

.................................................................................................................................................

Bela moka vsebuje samo s škrobom bogat endosperm pšeničnega zrna (slika 30), polnozrnata moka pa je zmleto celo zrno. Otrobi, ki so zunanji ovoj zrna, ne vsebujejo škroba, pač pa vsebujejo precej večji delež celičnih sten in mineralov kot endosperm.

Kakšen izraz uporabljamo za opisovanje celičnih sten v živilih? ...........................................

.................................................................................................................................................

Kakšna je razlika v sestavi celičnih sten v endospermu in v otrobih (glej sliko 9)?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Slika 30. Vzdolžni mediani prerez pšeničnega zrna (= plod pšenice).

semenska lupina in osemenje (otrobi) vlaknine, vitamin B, minerali

založno tkivo (endosperm) škrob, beljakovine

zarodek (embrio, kalček) vitamin E, B

pritrdišče

62

Vaja 9 Zakaj hruška škripa pod zobmi?

Kadar jemo zrel plod hruške Pyrus communis (rožnice Rosaceae, dvokaličnice), začutimo, da mesnato tkivo vsebuje nekakšne trde delce, ki »škripajo« pod zobmi. Preden opravite vajo, odgovorite na naslednje vprašanje.

Kakšna je vaša razlaga za dejstvo, da hruške škripajo pod zobmi? .......................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Poskušajte ugotoviti, kaj so ti trdi delci. V ta namen pripravite mokri preparat iz mesnatega tkiva plodu hruške. Tanek košček tkiva, ki ga odrežete z britvico, v kapljici vode še nekoliko razbrskajte narazen z iglami, nato pa pokrijte s krovnim stekelcem. Poglejte pod mikroskopom.

Preparat položite na klop in s pomočjo filtrirnega papirja pod krovno stekelce potegnite kapljico safranina, ki dobro barva celične stene, predvsem močno pa sekundarne celične stene. Po nekaj minutah opazujte obarvan preparat pod mikroskopom.

V petrijevko odrežite dve podobni tanki rezini hruške za opazovanje pod stereolupo. Na dno petrijevke kapnite malo vode, nato pa vanjo vmešajte malo safranina, tako da dobite svetlo rožnato raztopino. V to raztopino prenesite eno od rezin, drugo pa pustite neobarvano. Opazujte obe rezini pod stereolupo.

Katere strukture so se dobro obarvale s safraninom?.............................................................

.................................................................................................................................................

Kakšna je po opravljenem poskusu vaša razlaga za dejstvo, da hruške škripajo pod zobmi?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

V sicer mehkem mesnatem tkivu hruške so skupki celic, ki imajo zelo debelo celično steno. Te celice imenujemo sklereide. Med seboj so zlepljene z osrednjo lamelo. Znotraj osrednje lamele imajo tanko plast primarne celične stene, znotraj le-te pa še zelo debelo plast sekundarne celične stene. V celični steni so vidni nekakšni kanalčki – to so območja, kjer se sekundarna stena ni naložila (takšne kanalčke imenujemo piknje).

Na sliki 31 je narisan skupek sklereid iz plodu hruške. Na skici označite osrednjo lamelo in prostor znotraj celične stene. Območje, kjer se nahajata primarna in sekundarna celična stena (vsaka od njiju ni posebej vrisana), pobarvajte rdeče.

Kakšna je kemična sestava sekundarne celične stene? .........................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Ali je sekundarna celična stena prožna ali toga? ....................................................................

Ali rastlinska živila vsebujejo veliko ali malo celic s sekundarno celično steno? ....................

63

Slika 31. Skupek sklereid iz plodu hruške

Na sliki 32 je narisana rastlinska celica, ki ima poleg primarne tudi sekundarno celično steno. Na sliki primarno celično steno obarvajte modro, sekundarno pa rdeče. Označite vse tri plasti celične stene in prostor znotraj celične stene.

Slika 32. Plasti celične stene.

Naštejte zaporedje plasti celične stene, kakor si sledijo od zunanjosti proti notranjosti celice!

.................................................................................................................................................

64

Vaja 10 Kako deluje plutovinast zamašek?

Plutovinast zamašek uporabljamo za stekleničenje pijač, predvsem vina. Plutovinast zamašek ne prepušča vode in plinov. Hkrati je ravno prav stisljiv, da ga lahko potisnemo v vrat steklenice. Pri tej vaji bomo raziskali, zakaj je plutovinast zamašek neprepusten kljub temu, da je precej luknjičast, in zakaj ima pluta tako odlične fizikalne lastnosti, primerne za zamaške.

Plutovinaste zamaške izrezujemo iz lubja hrasta plutovca Quercus suber (bukvovke Fagaceae, dvokaličnice). Oglejte si kos tega lubja. Na živem drevesu najdemo pod zunanjo debelo plastjo plute še plast notranjega lubja in seveda les. Tako v notranjem lubju kot v zunanjih branikah lesa so nekatere celice žive, zato potrebujejo kisik. Kisik do teh celic potuje po kanalčkih (lenticelah), ki jih lahko opazimo v lubju – ti kanalčki so torej prepustni za pline.

Na shemo lubja hrasta plutovca na sliki 33 vrišite smer, v kateri potekajo lenticele. Nato si oglejte še plutovinast zamašek in vrišite smer, v kateri v njem potekajo lenticele, na shemo zamaška.

Slika 33. Primerjava zgradbe lubja hrasta plutovca in plutovinastega zamaška.

Obrazložite, zakaj je plutovinast zamašek neprepusten kljub temu, da skozenj potekajo kanalčki, prepustni za pline.

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Pripravite suhi preparat plute za opazovanje pod mikroskopom. Z britvico odrežite nekaj majhnih in zelo tankih rezin plute ter jih položite na suho objektno stekelce. Režite v smeri vzporedno z lenticelami ali prečno na lenticele. Pokrijte s krovnim stekelcem (ne da bi dodali vodo) in opazujte pod mikroskopom. Preparat in kos plute si lahko ogledate tudi pod stereolupo.

lubje hrasta plutovca

plutovinast zamašek

65

Preparat primerjajte s sliko 34A. Preberite tudi razlago o celični steni v pluti na strani 8.

Ali so celice plute žive ali mrtve?.............................................................................................

Ali so med celicami medcelični prostori ali so tesno zlepljene skupaj?...................................

.................................................................................................................................................

Kakšne so lastnosti celične stene plute? ................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

Slika 34. Celice plute pod svetlobnim mikroskopom (A) in shema tridimenzionalne zgradbe plute.

Mikroskopski preparat plute ima častno mesto v zgodovini biologije. Leta 1665 je namreč britanski naravoslovec Robert Hooke (1635-1703) v svoji knjigi Micrographia razložil, kaj je videl, ko je opazoval pluto pod mikroskopom. Opisal je celično zgradbo plute in prvi uporabil izraz »celica«. Robert Hooke je o pluti med drugim zapisal:

»Takoj, ko sem razločil te pore (te so bile v resnici prve mikroskopske pore, ki sem jih bil kdaj videl, in morda tudi prve, ki jih je kdorkoli videl, saj ne poznam nobene osebe ali pisca, ki bi jih prej omenil), sem pomislil, da z odkritjem por lahko pojasnim pravi in utemeljeni razlog za vse lastnosti plute, in sicer:

Prvič, če sem se vprašal, zakaj je pluta tako izjemno lahka snov, mi je moj mikroskop pokazal, da je razlog enak kot za lahkost pene, praznega satja, volne, spužve, plovca in podobnega: namreč, zelo majhna količina trdne snovi zaseda izjemno velik prostor.

Drugič, ni mi bilo težko pojasniti, zakaj je pluta snov, ki ne vsrka in ne vpije vode, in zato plava na vodi, tudi če jo pustimo tam zelo dolgo, in zakaj pluta zapre in zadržuje zrak v steklenici, čeprav je zrak zelo stisnjen in zato zelo močno pritiska, da bi našel prehod, vendar niti najmanjši mehurček ne preide skozi pluto. Naš mikroskop pokaže, da je substanca plute popolnoma napolnjena z zrakom, in da je zrak popolnoma zaprt v ločenih škatlicah ali celicah. Zelo jasno

osrednja lamela

B

50 µm

A

66

je, zakaj ne voda ne zrak ne moreta z lahkoto prodreti v celice, saj te že imajo vsebino1, in zakaj so posledično kosi plute tako dobri plovci za mreže in zamaški za steklenice in druge posode.

In tretjič, če se vprašamo, zakaj je pluta tako prožna, če jo stisnemo, in zakaj prenese tako močno stiskanje in popačenje oblike ... pa se ponovno raztegne v prvotno obliko, nam naš mikroskop z lahkoto pokaže, da je celotna masa sestavljena iz neskončne skupnosti majhnih škatlic ali mehurjev zraka2, ki je stisljiva substanca. ... Poleg tega je zelo verjetno, da so tudi tiste stranske pregrade por3 prožne, kot vse druge rastlinske substance, da jim pomagajo povrnitev v prejšnji položaj.«

Opombe: 1 vsebina = zrak; 2 žepov zraka, zaprtih v »škatlice«; 3 stranska pregrada pore = celična stena (op. B.V.)

V Hookovem besedilu poiščite izraz »celica« in ga pobarvajte z rdečim barvnim svinčnikom.

Več o Robertu Hooku in njegovih neverjetnih znanstvenih dosežkih in izumih lahko preberete na spletni strani http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/radovednez/robert_hooke.htm

67

LITERATURA

Brett C., Waldron K. (1993).Physiology and Biochemistry of Plant Cell Walls. Chapman and Hall, London. ISBN 0-412-58060-8

Clegg C.J., Cox G. (1994). Anatomy and activities of plants. A Guide to the Study of Fowering Plants. John Murray, London. ISBN 0-7195-3319-8

Fahn A. (1990). Plant Anatomy. 4. izdaja, Pergamon Press. ISBN 0-08-037491-3

Graham L.E., Graham J.M., Wilcox L.W. (2003). Plant Biology. 1. izdaja, Pearson Education, New Jersey. ISBN 0-13-030371-2

Gunning B.E.S., Steer M.W. (1996).Plant Cell Biology. Structure and Function. Jones and Bartlett Publishers, Massachusetts. ISBN 0-86720-504-0

Hickey M., King C. (1997).Common Families of Flowering Plants. University Press Cambridge. ISBN 0-521-57609-1

Martinčič A., Wraber T., Jogan N., Ravnik V., Podobnik A., Turk B., Vreš B. (1999). Mala flora Slovenije. Ključ za določanje praprotnic in semenk. 3., dopolnjena in spremenjena izdaja. Tehniška založba Slovenije. ISBN 86-365-0300-0

Mauseth J.D. (1995). Botany: An Introduction to Plant Biology. 2. izdaja, Saunders College Publishing. ISBN 0-03-096842-9

Moore R., Clark W.D., Vodopich D.S. (1998). Botany. 2. izdaja, WCB/Mc Graw - Hill. ISBN 0-697-28623-1

Raven P.H., Evert R.F., Eichhorn S.E. (1992). Biology of Plants. 5. izdaja. Worth Publishers, New York. ISBN 0-87901-532-2

Raven P.H., Evert R.F., Eichhorn S.E. (1999). Biology of Plants. 6. izdaja. WH Freeman and Co. / Worth Publishers, New York. ISBN 0-57259-041-6

Strasburger E. (Sitte P., Ziegler H., Ehrendorfer F., Bresinsky A.). (1998). Lehrbuch der Botanik für Hochschulen. 34. izdaja, Gustav Fischer Verlag Stuttgart. ISBN 3-437-25500-2

68

Priloga: Izvleček iz Pravilnika o aditivih za živila (Uradni list RS 43/2004)

1. člen

Ta pravilnik ureja aditive za živila in njihove mešanice (v nadaljnem besedilu: aditivi), ki se uporabljajo kot snovi pri proizvodnji živil in ostanejo kot sestavina v živilu, čeprav v spremenjeni obliki. …

3. člen

Izrazi, uporabljeni v tem pravilniku, imajo naslednji pomen: ….. 10. barvila so snovi, pridobljene iz živil in drugih sestavin naravnega izvora s fizikalno in/ali kemično ekstrakcijo, ki ji sledi selektivna ekstrakcija pigmentov glede na njihove hranilne ali aromatične sestavine; barvila živilo obarvajo ali poudarijo njegovo barvo, vsebujejo naravne sestavine živil in sestavine naravnega izvora in se običajno ne zaužijejo kot živilo ter se običajno ne uporabljajo kot tipične sestavine živila …

22. člen

(1) V živilih se lahko uporabljajo samo barvila, ki so navedena v prilogi 2, ki je sestavni del tega pravilnika. …

Pravilnik o aditivih za živila - Priloga 2: SEZNAM BARVIL (Uradni list RS 43/2004) Opomba: Dovoljena je uporaba aluminijevih lakov, pripravljenih iz barvil, navedenih v tej prilogi

E št. Specifično ime Številka barvnega indeksa(1) ali opis

E 100 Kurkumin 75300

E 101 i) riboflavin ii) riboflavin-5’-fosfat

E 102 Tartrazin 19140

E 104 rumeno (Quinoline Yellow) 47005

E 110 sončno rumeno (Sunset Yellow FCF) 15985 oranžno rumena (Orange Yellow S)

E 120 košenil, karminska kislina, karmini 75470

E 122 azorubin, karmozin 14720

69


E 123 amarant 16185

E 124 rdeče (Ponceau 4R, Cochineal Red A) 16255

E 127 eritrozin 45430

E 128 rdeče (Red 2G) 18050

E 129 rdeče (Allura Red AC) 16035

E 131 modro (Patent Blue V) 42051

E 132 indigotin, indigo karmin 73015

E 133 modro (Brilliant blue FCF) 42090

E 140 klorofili in 75810 klorofilini 75815 i) klorofili ii) klorofilini

E 141 bakrovi kompleksi klorofilov in klorofilinov 75815 i) bakrovi kompleksi klorofilov ii) bakrovi kompleksi klorofilinov

E 142 zeleno (Green S) 44090

E 150a karamel(2)

E 150b alkalijski sulfitni karamel

E 150c amonijev karamel

E 150d amonijev sulfitni karamel

E 151 črno (Brilliant Black BN, Black PN) 28440

E153 rastlinsko oglje

E 154 rjavo (Brown FK)

E 155 rjavo (Brown HT) 20285

E 160a karoteni: i) mešanica karotenov 75130 ii) beta karoten 40800

E 160b anato, biksin, norbiksin 75120

E 160c izvleček paprike, kapsantin, kapsorubin

E 160d likopen

E 160e beta-apo-8’-karotenal (C 30) 40820

E 160f etilni ester beta-apo-8’ karotenske kisline (C 30)

40825

70


E 161b lutein

E 161g kantaksantin

E 162 rdeče barvilo rdeče pese, betanin

E 163 antocianini Pripravljeni na fizikalen način iz sadja in zelenjave

E 170 kalcijev karbonat 77220

E 171 titanov dioksid 77891

E 172 železovi oksidi in hidroksidi 77491

77492

77499

E 173 aluminij

E 174 srebro

E 175 zlato

E 180 rubin (Litholrubine BK)

(1) Številke barvnih indeksov so povzete iz tretje izdaje 1982 Colour Index, volumni 1 do 7, 13145.

Poleg tega dopolnila 37 do 40 (125), 41 do 44 (127 –50), 45 do 48 (130), 49 do 52 (132-50), 53 do 56 (135).

(2) Izraz karamel se nanaša na izdelke bolj ali manj izrazite rjave barve, ki se uporabljajo za barvanje. Ne ustreza pa aromatičnemu izdelku iz sladkorja, ki se pridobiva s segrevanjem sladkorja in se uporablja za aromatiziranje živil (npr. sladkornih izdelkov, finega peciva, alkoholnih pijač).

Opombe:

Avtorica slik in fotografij, ki nimajo označenega avtorja v podpisu k sliki, je Barbara Vilhar.

Ta delovni zvezek je študijsko gradivo za interno uporabo.

Documents

Biologija rastlinske celice