1.Разнообразие формы растительных клеток. Отличие растительной и живой клетки.
Форма и размеры клеток очень различны и зависят от их положения в теле растения и от функций, которые они выполняют.
Наиболее простая форма — шаровидная — встречается довольно редко у свободных клеток, не граничащих с другими клетками. Многие клетки имеют форму многогранников, определяемую главным образом их взаимным давлением. Если клетка разрастается равномерно по всем направлениям, то она обычно принимает форму многогранника с 14 гранями, из которых 8 представляют собой шестиугольники, а 6 — четырехугольники. Клетки, диаметр которых по всем направлениям приблизительно одинаков, называются паренхимными. Однако очень часто разрастание клеток идет преимущественно в одном направлении, в результате чего образуются очень вытянутые с заостренными концами прозенхимные клетки (например, клетки волокон). У таких клеток длина может в сотни и даже в тысячи раз превышать толщину. Взрослые клетки растений, в отличие от клеток животных, почти всегда имеют постоянную форму, что объясняется наличием у них довольно прочной оболочки. Более подробно разнообразие клеток по форме будет рассмотрено ниже, при описании тканей.
Обычно клетки настолько мелки, что видимы только в микроскоп. Так, у высших растений диаметр клеток колеблется в среднем между 10 и 100 мк. Более крупными обычно бывают клетки, которые служат для запаса воды и питательных веществ (например, паренхимные клетки клубня картофеля, клетки сочных плодов). Мякоть плодов арбуза, лимона, апельсина состоит из столь крупных (несколько миллиметров) клеток, что их можно видеть невооруженным глазом. Но особенно большой величины достигают некоторые прозенхимные клетки. Так, например, лубяные волокна льна имеют длину около 40 мм, а крапивы — даже до 80 мм, в то время как величина их поперечного сечения микроскопически мала. Хотя размер клеток сильно колеблется, эти колебания лежат в определенных границах, которые характерны для вида растений и типа ткани.
3.Общее понятие о растительной клетке, ее структуре.
Растения, как и животные, состоят из элементарных микроскопических структур, называемых клетками.
Хотя клетка может быть искусственно разделена на субклеточные частицы, продолжающие некоторое время функционировать, тем не менее лишь клетка в целом представляет собой наименьшую часть организма, обладающую основными свойствами живого. В клетке сосредоточены все проявления жизни: она растет, отвечает на раздражение, усваивает энергию и вещества из внешней среды, дышит и, достигнув определенного состояния, делится. Помимо этого в клетке происходит синтез белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других веществ. Так как растение состоит из клеток, то ясно, что все происходящие в нем процессы жизнедеятельности совершаются в его клетках или при посредстве их. Однако это не значит, что физиологически растение представляет собой простую сумму слагающих его независимых друг от друга клеток. Напротив, растение — это единый организм, в котором различные части связаны друг с другом ростом и жизнедеятельностью.
Клетки, составляющие тело многоклеточного высшего растения (мхи, папоротникообразные и семенные растения), очень разнообразны по структуре и выполняемым ими функциям. У низших же форм многоклеточных растений (водоросли, грибы) организм состоит или только из одной клетки или из многих почти одинаковых клеток, каждая из которых выполняет в одинаковой степени все присущие клетке функции. В основе организации высшего растения лежит принцип специализации клеток, выражающийся в том, что любая клетка в многоклеточном организме выполняет не все присущие ей функции, а только некоторые из них, но зато более полно и совершенно. Поэтому та клетка, которая будет рассматриваться в этом разделе, представляет собой некоторое обобщение.
Во взрослой растительной клетке прежде всего различают три основные части: более или менее плотную и эластичную оболочку, одевающую клетку снаружи; протопласт — живое содержимое клетки, — прижатый в виде довольно тонкого постенного слоя к оболочке, и наконец вакуолю — полость, занимающую центральную часть клетки и заполненную обычно водянистым содержимым — клеточным соком.
Клеточная оболочка и вакуоля с клеточным соком являются продуктом жизнедеятельности протопласта и образуются им на определенном этапе развития клетки. Во многих случаях оболочка клетки переживает протопласт, так что некоторые участки тела даже у вполне жизнеспособных растительных организмов состоят из клеток, протопласт которых разрушен. Несмотря на то, что эти клетки мертвы и представляют собой лишь одни клеточные оболочки, название клеток для удобства за ними сохраняется. Такие специализированные клетки в большом количестве образуются в растении, выполняя функции укрепления растения, проведения воды и минеральных веществ.
Как в протопласте, так и в клеточном соке могут встречаться различные оформленные частицы — так называемые включения (кристаллы, крахмальные зерна, капли масла и др.). Включения являются продуктом жизнедеятельности протопласта и имеют значение обычно как запасные вещества или конечные продукты обмена.
Живое содержимое клетки — протопласт — представляет собой сложную структуру, дифференцированную на различные части, так называемые органоиды, постоянно встречающиеся в протопласте, имеющие характерное строение и выполняющие специфические функции.
Основная часть протопласта — цитоплазма, в нее погружены остальные органоиды: ядро, пластиды, митохондрии и диктиосомы. Последний органоид — диктиосомы (аппарат Гольджи) был изучен в растительных клетках сравнительно недавно, главным образом, с помощью электронного микроскопа.
Применение современных методов исследования (электронная микроскопия, дифференциальное центрифугирование и др.) позволило в последние годы выяснить отчетливую функциональную специализацию отдельных органоидов клетки. Принцип специализации действует и на внутриклеточном уровне, ибо, как оказалось, каждый клеточный органоид приспособлен к выполнению той или иной жизненно важной функции и играет особую роль в жизненных процессах.
роение клетки представляет собой один из наиболее быстро развивающихся разделов анатомии растений. Сведения об организации и функциях клеточных органоидов все время расширяются. Вполне возможно, что под электронным микроскопом мы видим пока лишь часть тех структур, которые могут существовать в клетке и которые будут открыты в будущем.
Еще сравнительно недавно считалось, что органоиды клетки и прежде всего цитоплазма не имеют отчетливой внутренней структуры, гомогенны, «оптически пусты». Например, митохондрии и пластиды обычно изображались как гомогенные и бесструктурные тельца, а цитоплазма рассматривалась как собрание белковых молекул, образующих рыхлую сеть, но электронный микроскоп показал, что такая точка зрения ошибочна. Органоиды клетки имеют весьма сложную и упорядоченную внутреннюю структуру, связанную с их функциональным значением и не видимую в световой микроскоп.
Несмотря на различия в организации отдельных органоидов, связанные с функциональной специализацией, в основе строения их лежат одни и те же субмикроскопические структурные единицы: мембраны, гранулы и фибриллы.
Каждая мембрана представляет собой тончайшую (несколько десятков ангстрем) перепонку, построенную из белка и жироподобных веществ (фосфолипидов). Эти перепонки электронноплотные и поэтому обычно наблюдаются в электронном микроскопе в виде темных линий. Они характеризуются тем, что крупные молекулы образующих их веществ определенным образом ориентируются по отношению друг к другу. Значение и строение мембран еще недостаточно выяснены. Они обладают избирательной проницаемостью и поэтому контролируют поступление и передвижение веществ в клетке. При высокой активности клетки мембраны уплотнены и обладают низкой проницаемостью, при снижении интенсивности обмена веществ они набухают, растягиваются и становятся более проницаемыми. Предполагают, что на мембранах могут быть сосредоточены различные ферментные системы, что и обусловливает наряду с избирательной проницаемостью их высокую физиологическую активность. Мембраны определяют общий принцип организации протопласта и значительно увеличивают внутреннюю деятельную поверхность клетки. Они ограничивают клеточные органоиды с поверхности и разделяют их внутри на отдельные участки, в которых одновременно и независимо могут протекать различные биохимические реакции. Все клеточные органоиды за исключением ядра внутри построены из мембран, у ядра же есть только наружные мембраны. Уже одно всеобщее распространение мембранных систем свидетельствует об их важном биологическом значении.
Большинство клеточных органоидов содержит гранулы — мельчайшие тельца округлой формы, имеющие в электронном микроскопе вид точек или зернышек, более темных, чем окружающая среда. Фибриллы представляют собой тончайшие (несколько десятков ангстрем) нити неопределенной длины, способные собираться в группы, образующие пачки. Они состоят из высокополимерных веществ (например, белков и нуклеиновых кислот). Гранулы и фибриллы — важнейшие структурные элементы ядра. Фибриллярную организацию имеет и оболочка клетки.