A növénysejtek kristályvilága

A sejtek életében különböző anyagcseretermékek keletkeznek és halmozódnak fel. A létrejött termékeket a sejtek átmenetileg, vagy véglegesen elkülönítik: kiválasztják, vagy raktározzák. A kiválasztott anyagok vagy a környezetbe jutnak, vagy a növényben maradnak. A kiválasztásnak nincs elkülönült szerve a növényvilágban, a folyamat a kiválasztó alapszövethez tartozó sejtek, sejtcsoportok segítségével történik melyek a testben szétszórtan helyezkednek el.

A szervezetben felhalmozódó anyagcsere­termékeket összefoglaló néven gyakran zárványoknak nevezzük. A kifejezés arra utal, hogy ezek az anyagcsere produktumok az már nem vesznek részt az aktív anyagcserében mintegy ki vannak zárva belőle. Kémiai szempontból a zárványok nagyon különböző vegyületek lehetnek.

A zárványok között gyakoriak a szilárd halmazállapotú rendezett szerkezetű  különböző vegyületekből felépülő kristályképződmények, melyek különböző szervek sejtjeiben gyakran a fajokra jellemző formában és módon válnak ki.

A citoplazma egyes részeiben, a vakuolumokban, szétszórtan az alapállományban, a plasztiszokban, sőt a sejtfalban is egyes anyagok, így pl. a fehérjék/ aleuron/, más szerves anyagok/inulin, karotin,fitin stb/ valamint főleg szerves és szervetlen savak sói kristályosodhatnak. Alaktani szempontból lehetnek egyedülálló nagyobb kristályok, máskor tömegesen kialakult kisebb kristályszemcsék/ún, kristályhomok/, és lehetnek kristálycsoportok/rozetta, rafid/. Gyakori eset, hogy egyes nagyobb kristályok szinte az egész sejtet kitöltik. Az ilyen alakjukban és nagyságukban a többi szomszédos sejttől eltérő sejteket idioblasztoknak nevezzük.

Anyagukat tekintve leggyakrabban kalcium oxalátból /sóskasavas mészből / állnak, de lehetnek egyéb oxalátok is. Ritkábban ugyan a kalcium egyéb sói is előfordulhatnak / /pl gipsz, kalcium-foszfát/. Néhány növénycsoportban/ Moraceae-eprfafélék, Cannabaceae-kenderfélék, Ulmaceae-szilfafélék/ igen jellemző a kalciumkarbonát aragonit típusú kristályfürtje a cisztolit. A szerves vegyületek kristályai is megjelenhetnek különböző hasábok,vagy tűkristályok formájában. A gömbölyű, de kristályos szerkezetű szerves zárványok-at szferokristályoknak nevezzük.

 A kristályokat kémiai felépítésűk és kristályformáik szerint csoportosítjuk. Ime néhány ismert gyakran előforduló típusuk:

 1.- Allium cepa hagymájának hártyás, áttetsző buroklevelét vizsgálva tipikus kalcium oxalát oszlopos hasábkristályokat, ikerkristályokat figyelhetünk meg, melyek híg sósavban pezsgés –széndioxid gázfejlődés- nélkül oldódnak.

2.- Vanilla planifolia levél epidermisz nyúzat sejtjeiben az előbb említett kristályformák mellett helyenként a  kálcium oxalát kristályok tetragonális bipiramisait is megtaláljuk.

3.- Opuntia kaktusz kladódiumában egy nagyon gyakori oxalát kristálycsoportot a rozetta kristályokat  látjuk, melyek kálcium oxalátból álló buzogányfej-szerű kihegyezett végű karcsú oszlopkristályok. Gyakran széteső képződmények. A rozetta néhány növénycsaládban/Solanaceae, Cactaceae, Polygonaceae, Gingkoaceae, Tiliaceae/ gyakori, más családokban hiányzik. Gyakran kristálytartó sejtekben válik ki és raktározódik.

4.-A kristályhomok a vakuolumban tömegesen kialakult kisebb kalcium oxalát kristályszemcsék halmaza. Általában a bélszövet/ pl Aucuba japonica/, és a kéreg/ Tilia ág, vagy Hyoscyamus gyökér/ parenchima szöveteinek sejtjeiben jelenik meg és halmozódik, ahol a kristálygócok kialakulásának a feltételei kedvezőek, de a kialakult kristálykezdemények növekedése gátolt. A szemcsék száma a raktározó sejt egyedi élete során változhat: a kristályszemek oldódhatnak és újra képződhetnek.

5.- A kristálykéve-szaknyelven rafid– az egyszíkűek jellemző oxalát  kristályformája. Hosszú tűkristályok párhuzamosan kötegbe rendeződve hozzák létre. Gyakran idioblasztban válnak ki, és magányos  hosszú vastagabb oszlopkristályokkal/sztiloidok/ társulnak a sejtekben.

Az egyszerű  kémiai szerkezetű oxalát a levelekben a fotoszintézisben korán keletkező glikolsav oxidációjával keletkezik. A glikolsav először enzimatikusan glioxálsavvá alakul. Ebből a molekulából a sejtekben gyorsan keletkezhetnek fontos fehérje építő aminosavak: elsősorban glicin, és szerin. Az oxalát kristályokat tartalmazó növénycsoportokban a glioxálsav tovább oxidálódik mérgező oxálsavvá. A toxikus hatású vegyületnek a sejtanyagcseréből történő kivonása úgy valósul meg, hogy a az oxalát a kalciummal vízben rosszul oldódó sót képez és kikristályosodik

6.-A cisztolit, amely pl. a szobafikusz (Ficus elastica) levelében levő egyes nagyobb sejtekben a sejtüregbe nyúló csapos vastagodáson általában szőlőfürthöz hasonlóan kialakult szénsavas mész-kristályokból/kalciumkarbonát/ álló képződmény. A kristály már híg savakban is gyorsan széndioxid gázfejlődéssel oldódik.

Cisztolit tartalú retorta szőrök

7.-szerves molekulák kristályai

Az aleuron általánosan előforduló raktározott fehérje. Egy fehérjezárvány, egy besűrűsödött, beszáradt fehérjetartalmú vakuólum.  Raktározó szövetekben a sejt eredeti, nagy méretű vakuóluma sok apró fehérje-vakuólumra esik szét. Ezekben a fehérje kiválhat félig kristályos-félig amorf szerkezetben gömbszerű apró testeket képezve(globoid), vagy szögletes  kristályok  formájában(krisztalloid). Ha a sejtben csak az egyik típus található homogén aleuronról, míg akkor ha mindkét típus együtt fordul elő heterogén aleuronról beszélünk.

Karotin kristályok paradicsom termésfalban

Előfordul, hogy a kromoplasztiszban a pigmentek kristályos formában válnak ki(karotin kristályok). Ezek a tűkristályok folyamatosan növekedve átszúrják a sejtorganellumot határoló kettős membránt így a raktározó kromoplasztisz elpusztul, a kristály pedig kikerül a sejt citoplazmájába(pl sárgarépa gyökér, paprika termés).

Inulin szferokristály

Inulin szferokristály Dahlia gyökérgumóban

A plasztiszban/ amiloplasztisz / keletkező és markáns alakban megjelenő keményítőtől eltérően az inulin a sejtek vakuólumaiban sűrű szirupos anyagként raktározódik. A raktározó sejtek általában egy-egy szállító nyaláb köré koncentrikusan rendeződnek és mikroszkópban nem tudjuk megkülönböztetni  őket az inulint nem tartalmazó társaiktól.A vízben oldódó szirupos összetett cukor azonban 50%-os etanolban kicsapódik és érdekes egymásra rétegződő halmok formájában látszik a mikroszkópban. A kicsapódott inulin szerves szemikristály aggregátumait nevezzük szferokristály-nak.A szferokristályokat tartalmazó sejtek  általában csoportosan jelennek meg ,  a csoportok közepe táján gyakran egy szállítónyaláb nyomait is felismerhetjük.