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Page 1: unten links: Oryza sativa (Runkorn-Reis), unten rechts ... · Reservestoffe Energie- und Baustoffspeicher Ein Keimling braucht große Mengen an Speicherstoffen, um sich so weit zu

oben: Pistacia vera (Pistanzien) Samen, unten links: Oryza sativa (Runkorn-Reis), unten rechts: Lens culinaris (Linsen)

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aus: Wanner, Mikroskopischbotanisches Praktikum (ISBN 9783131499622) © 2010 Georg Thieme Verlag KG

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Reservestoffe Energie- und Baustoffspeicher

Ein Keimling braucht große Mengen an Speicherstoffen, um sich so weit zu entwickeln, dass er mit seinen Wurzeln Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden aufnehmen und durch seine Blätter Photosynthese betreiben kann. Die drei Stoffklassen für die Reservestoffspeicherung der Pflanze sind: Kohlenhydrate (meist Stärke), Lipide (meist Triglyce-ride) und Proteine. Die Reservestoffe liegen immer als Po-lymere vor, um den osmotischen Wert der Zelle konstant zu halten.Alle Samen brauchen einen „Aminosäurespeicher“ (Aleu-ronkörner) für die Proteinsynthesen bei der Entwicklung des Keimlings. In den Aleuronkörnern wird auch Phosphor, Calcium und Magnesium gespeichert.Kohlenhydrate und Lipide haben je eine Doppelfunktion – sie können jeweils Baustoff und „Energiekonserve“ sein: Wenn ein Samen Stärke speichert, kann bei der Keimung sofort Glucose aus der Stärkespaltung für die Synthese der Cellulose der Zellwand bereitgestellt werden. Es werden aber noch Speicherlipide (Lipidbodies) für die Biomemb-ranen der sich vermehrenden Zellorganellen benötigt. Bei den fettspeichernden Samen können die Fettsäuren für die Membranen direkt nach enzymatischer Spaltung der Speicherlipide bereitgestellt werden. Die Kohlenhydrate müssen dafür aufwändiger aus den Speicherlipiden „umge-baut“ werden (= Gluconeogenese).Bei der ausdifferenzierten Pflanze ist die Stoffspeicherung meist auf bestimmte Gewebe oder Organe beschränkt. Die häufigste Speicherform ist die Stärkespeicherung in Paren-chymen (z. B. Holzstrahlparenchym, Spross- und Wurzel-knollen).

Olea europaea (Olivenöl)

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Plastidenstärke7.1

KurszielEs sollen Übergangsstadien bei der Ent-wicklung von Chloroplasten zu Amylo-plasten am Beispiel von Elatostema repens (Pellionie) untersucht werden.

PräparationParallel zur Sprossachse wird ein mög-lichst dünner Tangential- oder Quer-schnitt hergestellt, der mit einer Präpari-ernadel auf einen mit Wasser versehenen Objektträger überführt wird (Abb. 7.1).

BeobachtungenVon der Epidermis zu den tiefer gelege-nen Zellen hin zeigt sich ein kontinuier-licher Übergang der Plastiden von Chloro-plasten (periphere Bereiche, Ø ca. 5 µm) zu Amyloplasten (Ø ca. 50 µm) (Abb. 7.2). Die Übergangsformen der Plastiden sind durch eine variable Größe der Reserve-stärke (weißer Bereich) im Vergleich zum assimilierenden Bereich (grün) gekenn-zeichnet. Die Plastiden liegen eng an der Zellwand an, da auch in diesen Zellen die Zentralvakuole den größten Raumanteil einnimmt.

Elatostema repens (Pellionie)

Reagenzien

Iod-Iod-Kalium

Botanischer Steckbrief

ArtElatostema repens (Pelli-onie); Fam. Urticaceae (Brennnesselgewächse).

Namegr. elatos = aufgerichtet; gr. stema = Staubgefäß; lat. repens = kriechend.

Herkunfttropisch bis subtropisch.

StellenwertZierpflanze.

Wasser

Abb. 7.1

10 µm

A

B

10 µm

10 µm

C

Abb. 7.2 Lichtmikroskopische Aufnahmen (HF) von Chlo-roplasten (A), Chloroplasten mit Stärkekörnern (B) und Chloro-Amyloplasten (C) im Rindenparen-chym von Elatostema repens (HF).

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7.1 Elatostema repens: Plastidenstärke

StärkenachweisStärke ist chemisch ein verzweigtes Po-lysaccharid aus schraubenförmiger Amy-lose (= 1/4-α-glycosidisch verknüpfte Glucose) und Amylopectin (= 1/4-α- und 1/6-α-glycosidisch verknüpfte Glucose). Durch Behandlung mit Iod-Iod-Kalium-Lösung wird Stärke nachgewiesen: Die gelbbraunen Iod-Iod-Moleküle lagern sich in die schraubenförmige Amylose ein; es erfolgt dabei ein Farbumschlag nach blau-violett (Abb. 7.3).

Die Iod-Iod-Kalium-Lösung wird mit Hil-fe eines Filterpapierstreifens unter dem Deckglas durchgesaugt. Damit die Fär-bung nicht zu stark wird, ist es günstig, ei-nen „Farbgradienten“ zu erzeugen, indem man einen Tropfen Iod-Iod-Kalium zugibt, etwas wartet und dann den Tropfen wie-der absaugt (Abb. 7.4); anschließend sucht man optimal gefärbte Präparatstellen. Die Assimilationsstärke kann aufgrund der Lila- bis Braunfärbung der Stärkekörner identifiziert werden (Abb. 7.5).

Iod-Iod-Kalium

Stärke + Iod-Iod-Kalium

Stärke

Abb. 7.3 Stärkenachweis mit Iod-Iod-Kalium. Nach Einla-gerung der gelbbraunen Iod-Iod-Moleküle in die schraubenförmige Amylose erfolgt ein Farbum-schlag nach blauviolett.

Iod-Iod-Kalium

10 µm

Abb. 7.4

Zeichnung

Übergang von einem Chloroplasten zu einem Amyloplasten (ein Chloro-plast, zwei verschiedene Zwischenstufen und ein Amyloplast). Richtige Wiedergabe der Größen-verhältnisse der Plastiden beachten.

Abb. 7.5 Lichtmikroskopische Auf-nahme (HF) von Chloro-/Amyloplasten im Rinden-parenchym von Elatostema repens nach Färbung mit Iod-Iod-Kalium zum Nachweis der Stärke. In einem Farb-stoffgradienten (siehe Abb. 7.4) ist die Färbung beson-ders gut zu beobachten.

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Kartoffelstärke7.2

KurszielDarstellung der Stärkekörner (Amyloplas-ten) der Kartoffel (Solanum tuberosum).

PräparationEine Kartoffel wird in Würfel geschnit-ten. Eine Rasierklinge wird senkrecht auf einen Kartoffelwürfel aufgesetzt, wenige Parenchymzellen werden abgeschabt und in einen Wassertropfen überführt (Abb. 7.6). Da die Amyloplasten nahezu farblos sind, kann die Aperturblende zum Suchen etwas stärker zugezogen werden.

BeobachtungenDie Kartoffel hat verschieden große und verschieden geformte Stärkekörner in jeder Parenchymzelle (Abb. 7.7 A). Die Mehrzahl der Stärkekörner hat nur ein Stärkebildungszentrum; die Körner sind exzentrisch geschichtet (Abb. 7.7 B und Abb. 7.11) Gelegentlich entdeckt man kleinere, „zusammengesetzte“ Stärkekör-ner mit zwei Stärkebildungszentren (Abb. 7.8 und Abb. 7.12).Solanum tuberosum (Speise-

kartoffel)

Reagenzien

Iod-Iod-Kalium

Botanischer Steckbrief

ArtSolanum tuberosum (Kartoffel); Fam. Solana-ceae (Nachtschattenge-wächse).

Namelat. solamen = Trost; lat. tuberosus = knollig; der deutsche Name entstand aus dem italienischen Wort „tartuffoli“ = Trüffel.

HerkunftSüdamerika (Anden), ab ca. 1555 in Europa eingeführt, zu Beginn nur Zierpflanze.

StellenwertGemüsepflanze, Alko-holgewinnung, Schwei-nemast, Dickungsmittel usw. Die Kartoffel ist ein biologisch sehr wertvol-les Nahrungsmittel mit hohem Vitamin C-Gehalt.

Abb. 7.6

10 µm

A

10 µm

B

Abb. 7.7 Lichtmikroskopische Aufnahmen (HF) von Paren-chymzellen (A) und Amyloplasten (B) von Sola-num tuberosum. Die Kartoffelstärke besteht aus verschieden großen Körnern mit exzentrischer Stärkeschichtung (B).

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7.2 Solanum tuberosum: Kartoffelstärke

StärkenachweisDie Stärke wird mit Iod-Iod-Kalium-Lö-sung nachgewiesen (Abb. 7.9). Damit die Färbung nicht zu stark wird, ist es güns-tig, einen „Farbgradienten“ zu erzeugen, indem man einen Tropfen Iod-Iod-Kalium zugibt, etwas wartet und dann den Trop-fen wieder absaugt (Abb. 7.9); anschlie-ßend sucht man die optimal gefärbten Präparatstellen (Abb. 7.10).

Zeichnung

Zwei verschieden große Stärkekörner mit exzen-trischer Schichtung; ein zusammengesetztes Stärkekorn.

10 µm

Iod-Iod-Kalium

10 µm

10 µm

10 µm

Abb. 7.8 Lichtmikroskopische Aufnahme (HF) eines „zusammengesetzten“ Stärkekornes von Solanum tuberosum.

Abb. 7.9

Abb. 7.10 Lichtmikroskopische Auf-nahme (HF) von Stärkekör-nern von Solanum tuberosum nach schwacher Färbung mit Iod-Iod-Kalium.

Abb. 7.12 Rasterelektronenmikroskopi-sche Aufnahme von Kartof-felstärke (Feuchtmaterial im „variable pressure“ Modus). Rahmen: Zusammenge-setzte Stärkekörner.

Abb. 7.11 Lichtmikroskopische Auf-nahme von Stärkekörnern der Kartoffel in Auflichtpo-larisation. Sie erscheinen leuchtend auf dunklem Untergrund und zeigen ein charakteristisches „Polarisa-tionskreuz“ ausgehend vom Stärkebildungszentrum.

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