III. Практическое использование водорослей.

Из водорослей получают многие полезные продукты, например альгиновую кислоту, агар и каррагенан.

Альгиновая кислота и ее производные (альгинаты) - это полисахариды, которые экстрагируют из срединной пластинки и клеточных стенок таких бурых водорослей, как Laminaria и др. Водоросли добывают в большом количестве в прибрежных мелких водах. Очищенные альгинаты не токсичны и легко образуют гели. Их широко применяют в качестве отвердителей и желеобразующих веществ для получения промышленных товаров (в косметике - для изготовления кремов для рук; в качестве эмульгаторов - для приготовления мороженого; в качестве желеобразующих веществ в кондитерской промышленности; при изготовлении лаков, красок, лекарств; для получения глазурированной керамической посуды).

Агар - полисахарид, получаемый из красных водорослей. Он образует такие же гели, как и альгинаты. Он является очень удобной средой для выращивания бактерий и грибов. С этой целью готовят разбавленный раствор агара, затем добавляют в него различные питательные вещества, стерилизуют и дают застыть, получая желеобразную массу. Кроме того, агар используют для тех же самых целей, что и альгинаты.

Каррагенан (карраген ) - это еще один полисахарид клеточной стенки, который получают, главным образом, из красных водорослей, по своей химической структуре он очень похож на агар и применяется для тех же самых целей.

Диатомит (кизельгур). После гибели диатомовых водорослей на дне морей и озер накапливаются отложения, состоящие из клеточных стенок этих водорослей. Образующаяся таким образом " диатомовая земля" содержит до 90% кремния. После соответствующей очистки эту " землю" моно использовать как превосходный фильтрующий материал (например, при получении сахара или для осветления пива), как наполнитель при изготовлении красок или бумаги и как изоляционный материал, способный противостоять резким перепадам температуры.

Водоросли можно использовать как пищевые продукты. Например, некоторые красные водоросли, считающиеся деликатесом, и большую бурую водоросль ламинария обычно едят в сыром виде или же готовят из них разные блюда. В Южном Уэльсе водоросль Porphyra кладут в одно из традиционных блюд, для приготовления которого отваривают водоросли, смешивают с овсянкой и потом все это тушат в масле. В поисках новых источников пищи много внимания было уделено промышленному культивированию водоросли. Однако для получения новых пищевых продуктов годятся очень немногие водоросли. Из сине-зеленых водорослей многообещающей считается Spirulina.

Полисахариды водорослей находят применение и в медицине. Некоторые полисахариды перспективны в качестве антикоагулянтов крови, способны ингибировать развитие некоторых видов рака. Из зеленой водоросли Ulva lactuca выделили гетерополисахарид с антивирусной активностью. В Японии красную водоросль Digenia simplex широко используют в качестве антигельминтного средства. В США некоторые водоросли продают как источник витаминов и мягкое слабительное средство.

Морские водоросли богаты вторичными метаболитами, с которыми медицина связывает большие надежды. Обнаружены антигрибковая, антимитотическая, цитотоксическая, антивирусная и антибактериальная активность этих веществ. Например, из красных водорослей Porieria hornemanii был выделен монотерпен, содержащий бром и хлор, который проявляет высокую активность против раковых клеток, поражающих мозг, почки и толстый кишечник. Этот препарат под названием " холомон" проходит клинические испытания в США.

Помимо того, что водоросли являются богатейшим сырьем для получения БАВ, они сейчас рассматриваются как перспективный пищевой ресурс. Более ста видов водорослей издревле употребляются в пищу в странах Европы, Америки и особенно на Востоке. Из них готовят салаты, приправы, варенья, конфеты, желе, добавки к тесту и т. д.

В последнее время большой популярностью пользуется Spirulina, богатая высококачественным белком, содержащим 9 незаменимых аминокислот, а также ценными липидами, углеводами, поли-b-оксибутиратом.

В Японии очень любят красные " морские салаты" из водорослей аллария, порфира, родимения, хондрус и ундария. Культивирование названных красных водорослей занимает около 60 га акваторий.

Биомассу водорослей используют и как витаминно-белковую подкормку животным и как удобрение. Они обогащают почву макро- и микроэлементами, азотфиксаторами, не засоряют почву семенами сорняков, личинками вредных насекомых, спорами фитопатогенных грибов.

В связи с таким широким использованием водорослей возникает проблема получения их биомассы круглогодично и независимо от географических условий, т. е. получение клеточных культур водорослей.

В настоящее время в Японии разработаны методики получения каллусной ткани водорослей с целью наработки агара и в качестве белковой биомассы.

Клетки каллусной ткани, являющиеся недифференцированными, под влиянием различных регуляторов (гормонов и пр.) можно превратить в дифференцированные, из которых формируется соматический зародыш, а затем целое растение. Каллусная ткань выращивается на твердой среде, что достаточно дорого. Экономически выгоднее выращивать клетки в жидкой среде. Такие клеточные культуры называют суспензионными. Однако методы получения суспензионных культур недостаточно разработаны. Работы по получению каллусных и в перспективе суспензионных культур агароносных водорослей начаты в МГУ с 1982г Гусевым и сотрудниками. Большие сложности связаны со стерилизацией растущих клеток, которые как правило заражены гидроидными полипами и морскими грибами.

Сейчас ведутся работы по получению целого растения из кусочков таллома водоросли. Как выяснилось, для успешного роста такого организма необходимо наличие определенных бактерий и грибов, снабжающих водоросль какими-то экзометаболитами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности морского растения в условиях in vitro.

Таким образом, получение клеточных культур водорослей – каллусных, суспензионных, выращивание целого растения на питательных средах из кусочков таллома, а также вегетативный рост на питательных средах оформилось сейчас в интенсивно развивающееся напавление современной биотехнологии.

IV. Задание для выполнения

1. Рассмотреть фотографии и рисунки представителей красных водорослей (см.приложение). Зарисовать в тетрадь. Отметить слоевище, основание. Чем обусловлена его окраска? Что представляют из себя образования таллома, напоминающие жилки?

2. Сделайте в тетради рисунок хламидомонады с электронной микрофотографии. Отразите на рисунке наличие следующих органелл: ядра с ядрышком и ядерной мембраной, митохондрий, рибосом, аппарата Гольджи, стигмы (пигментный глазок), клеточной стенки, тилакоидов, вакуолей, пиреноида, жгутиков.

3. Рассмотрите готовый препарат Volvox сначала под малым, а затем под большим увеличением микроскопа. Отметьте вегетативные клетки. В чем их роль? Отметьте дочерние клетки.

4. Сделайте в тетради рисунок внешнего вида ламинарии.

5. Пользуясь схематическим изображением внешнего строения бурой водоросли, поясните приспособительное значение отдельных структур.

6. Зарисовать схематично строение эвглены.

7. Рассмотрите под микроскопом готовый препарат Spirogyra. Отметьте основные детали строения.

8. Рассмотрите под микроскопом готовый препарат процесса конъюгации Spirogyra.

9. Рассмотрите под микроскопом каплю воды из аквариума. Зарисуйте обнаруженные микроскопические водоросли. Постарайтесь определить их принадлежность к основным группам этих организмов.

Лабораторная работа №14

РАННИЕ СТАДИИ РАЗВИТИЯ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Цель занятия: Ознакомиться с микроскопическими препаратами гамет и зародышей различных видов животных организмов на самых начальных этапах развития.

Препарат №1: Яйцеклетка лягушки.

Рассмотреть яйцеклетку под малым увеличением микроскопа.
Зарисовать яйцеклетку.
Отметить наличие зоны оболочки.
Определить размер яйцеклетки с помощью микроскопа МПБ-3. Удалось ли обнаружить ядро на данном препарате?

Препарат №2:

Знакомство с внешним строением яйцеклетки птиц.

В качестве объекта используйте куриное яйцо, проваренное в течение 10-15 минут.

Задание:

Снимите размеры яйцеклетки.
Аккуратно очистите яйцо от скорлупы, обратите внимание на наличие кожистой подскорлупной оболочки.
Разрежьте яйцо пополам вдоль. Обратите внимание на ассимметричное расположение собственно яйцеклетки (" желтка" ).
Зарисуйте яйцо в разрез, отметив:

а) собственно яйцеклетку (" желток" );

б) вителлиновый слой яйцеклетки (в денатурированном виде более темной зоны);

в) студенистую оболочку (" белок" );

г) подскорлупную оболочку;

известковую оболочку (скорлупу).

Возьмите микробиологической петлей немного материала яйцеклетки и поместите на предметное стекло в каплю воды, слегка растерев это по поверхности стекла, накройте покровным стеклышком и рассмотрите под малым увеличением микроскопа. Вы увидите желточные гранулы (желток составляет до 90% от всей яйцеклетки птиц).

Препарат №3: Яйцеклетка кошки.

Вспомните, где происходит развитие яйцеклеток у млекопитающих.
Внимательно рассмотрите препарат (под малым увеличением микроскопа). Найдите яйцеклетку, в которой хорошо видно ядро. Затем рассматривайте этот участок под большим увеличением.
Зарисуйте фолликул полностью.
Отметьте на рисунке яйцеклетку ее ядро и клеточную оболочку. Отметьте фолликулярные клетки.
Сравните (визуально) размеры яйцеклетки с размерами фолликулярных клеток.

Препарат №4: Сперматазоиды петуха.

Рассмотрите препарат и зарисуйте сперматозоиды петуха.
Отметьте на рисунке головку и хвост сперматазоида.

Препарат №5: Сперматозоиды человека (прижизненный препарат).

Приготовление препарата:

Поместите на предметное стекло каплю исследуемого материала в предварительно нанесенную каплю дистиллированной воды.

Накройте осторожно стеклышком и рассмотрите под большим увеличением микроскопа (предварительно удостоверьтесь в наличии клеток в препарате, рассмотрев его под малым увеличением).

Препарат№6: Бластула лягушки.

1. Рассмотрите препарат под малым увеличением микроскопа.

2. Зарисуйте бластулу целиком (она хорошо видна на препарате " а" ).

3. Отметьте бластоцель.

4. Зарисуйте клетки бластулы на анимальном и вегетативном полюсах (клетки хорошо видны на препарате " б" ).

5. Определите размер бластулы пользуясь микроскопом МПБ – 3.

Лабораторная работа 15

1 2 3 45