МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБО ВПО «УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
кафедра ботаники, селекции и семеноводства
С.Е. Сапарклычева
РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА
Методические указания по ботанике
для студентов факультета агротехнологий и землеустройства
Екатеринбург, 2011
Методические указания по ботанике для студентов факультета агротехнологий и землеустройства. С.Е. Сапарклычева. – Екатеринбург, УрГСХА, 2011, 27 с.
Утверждено и рекомендовано к печати методической комиссией факультета агротехнологий и землеустройства (протокол № от )
©УрГСХА, 2011
1. Структурная организация и особенности строения растительной клетки
Как и все живые организмы, растения имеют клеточное строение. Как известно, клетка является структурной и функциональной единицей организмов и представляет собой биологическую систему, способную к метаболизму и воспроизведению. Для поддержания этих двух основных функций в процессе эволюции в клетке возникли определенные структуры, названные органеллами. Органеллы обеспечивают протекание основных процессов, необходимых для проявления жизненно важных функций (рисунок 1).
Множество органелл распределяется между двумя важнейшими комплексами клетки - цитоплазмой и ядром, которые в совокупности представляют собой протопласт, т.е. живое содержимое клетки. В процессе жизнедеятельности растительной клетки образуются различные вещества и структуры, так называемые производные протопласта. К ним относятся клеточная стенка, которая окружает клетку снаружи, а также продукты запаса, экскреты, физиологически активные вещества – ферменты, гликозиды, витамины и др.
Комплекс цитоплазма включает в себя органеллы (митохондрии, пластиды, вакуоль, эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, рибосомы) которые погружены в оптически однородное полупрозрачное вещество - гиалоплазму.
Органеллы цитоплазмы можно классифицировать по степени обособленности в толще гиалоплазмы и по размерам. Наиболее крупными, видимыми в световой микроскоп, являются вакуоль, пластиды и митохондрии. При этом пластиды и митохондрии ограничены от внешнего окружения двумя мембранами, а вакуоль – одной. Ультрамикроскопическими, т.е. видимыми только в электронный микроскоп являются одномембранные органеллы - ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, сферосомы, а также немембранные - рибосомы и микротрубочки.
Органеллами ядра являются хромосомы и ядрышки, которые погружены в гелеобразный матрикс – нуклеоплазму. Снаружи ядро обособленно от цитоплазмы двухмембранной ядерной оболочкой – кариолеммой. Размеры ядра позволяют увидеть его в световой микроскоп.
Т
аким
образом, клетка растений является
эукариотической, т.е. имеет настоящее
оформленное ядро и хорошо развитую
систему внутренних мембран. Однако в
отличие от других эукариотов - животных
и грибов, клетка растений содержит
пластиды, в том числе и хлоропласты. В
хлоропластах под воздействием солнечной
энергии из неорганических соединений
образуются сложные органические вещества
(процесс фотосинтеза), поэтому по типу
питания растения называют фотоавтотрофными
организмами. Клетка растений имеет и
другие особенности строения, например,
от животной клетки отличается наличием
жесткой клеточной стенки, крупной
центральной вакуоли, плазмодесм.
Химический состав и физическое состояние цитоплазмы
Цитоплазма – обязательная часть живой клетки, заключенная между ядром и плазматической мембраной. В цитоплазме происходят все процессы клеточного обмена, исключая синтез нуклеиновых кислот, совершающийся в ядре.
Химический состав цитоплазмы очень сложен и зависит от функций, физиологического состояния клеток, от воздействия внешней среды. Вода составляет в среднем – 80…85 %, белки - 10…12 %, остальной объем приходится на липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, минеральные соли.
По физическому состоянию цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, где дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой — коллоидные частицы (крупные молекулы органических веществ). Частицы в коллоидном растворе обычно имеют одноименный заряд и поэтому отталкиваются одна от другой, это удерживает их в диспергированном (рассеянном) состоянии. Каждая из частиц окружена соединенными с нею молекулами воды. Огромная поверхность коллоидных частиц создает благоприятные условия для быстрого осуществления множества реакций.
Состояние коллоида с преобладанием дисперсионной среды носит название золя (жидкое состояние). При потере электрического заряда коллоидные частицы слипаются. Частичная потеря зарядов и воды ведет к переходу в состояние геля (твердое, полутвердое состояние), в котором преобладает дисперсная фаза.
Явление взаимного превращения золя в гель наблюдается на протяжении всей жизнедеятельности клетки. Например, в клетках молодых семян цитоплазма находится в жидком состоянии, по мере их созревания затвердевает, при их прорастании вновь разжижается. В этих случаях переход цитоплазмы из одного состояния в другое обратимый процесс.
Однако, например, при превышении критической температуры или добавлении некоторых химических веществ цитоплазма необратимо переходит в состояние геля, т. е. коагулирует (свертывается). Клетка при этом погибает.