лекции биология / РастКлетка

2

Строение растительной клетки

Растения могут быть одноклеточными, колониальными или многоклеточными. Клетка одноклеточного растения представляет собой целостный организм и выполняет все функции обеспечения жизнедеятельности. Клетки многоклеточных организмов отличаются разнообразием по форме, строению, размерам, что зависит от выполняемых функций. Многообразие растительных клеток возникает в результате дифференцировки однородных клеток зародыша. Размеры клеток большинства растений колеблются в пределах 10 – 1000 мкм. Форма может быть округлой, эллипсовидной, кубической, цилиндрической. Однако все многообразие форм сводится к двум основным типам:

• Паренхимные, имеющие форму изодиаметрического многогранника, т.к. их размеры во всех трех измерениях приблизительно одинаковы;

• Прозенхимные клетки – сильно вытянутые, длина которых превышает их ширину и толщину в 5 раз и более (волокна льна длиной 0,2 – 4 см, толщиной 100 мкм).

В растительных клетках встречаются все органоиды, свойственные животной клетке: ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, и др. Что еще раз подтверждает общность происхождения растений и животных. Вместе с тем, растительная клетка отличается от животной клетки следующими признаками:

• В растительных клетках отсутствует клеточный центр.

• Имеется прочная целлюлозная клеточная стенка, расположенная поверх цитоплазматической мембраны;

• Наличие развитой системы вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток; и выполняющие функцию лизосом.

• Особыми органоидами – пластидами, в которых происходит фотосинтез, накопление питательных веществ.

Клеточная стенка.

Каркас клеточной стенки сформирован из целлюлозных микрофибрилл (клетчатка), погруженных в матрикс. Матрикс клеточной стенки состоит из полисахаридов – пектина, гликопротеины и гемицеллюлозы. Кроме полисахаридов, в клеточной оболочке могут откладываться лигнин и суберин, а на ее поверхности – кутин и воск. 60 - 70% клеточной стенки составляет вода. У большинства растительных клеток на внутреннюю поверхность первичной клеточной стенки отлагаются дополнительные слои целлюлозы, так возникает вторичная клеточная стенка.

Функции клеточной стенки:

1. Обеспечение механической прочности и опоры клеткам и растению в целом.

2. Поддержание осмотического давления клеток.

3. Регуляция формы и роста клеток.

4. Защитная функция (защищает живое содержимое клетки).

5. Обеспечение дальнего транспорта веществ по растению.

6. Барьерная функция.

7. Запасная функция.

8. Обеспечение активного транспорта веществ через цитоплазматическую мембрану.

9. Объединение всех клеток в единое целое. Выделяют: а) симпласт – единая система протоплазм всех клеток, формирующаяся посредством особых структур – плазмодесм (цитоплазматических тяжей, соединяющих соседние клетки растений через очень мелкие поры в смежных клеточных стенках) и б) апопласт – внецитоплазматическое свободное пространство тканей растений, образованное клеточными оболочками и межклетниками (это путь транспорта воды и минеральных веществ).

Вакуоли – постоянные компоненты растительной клетки, представляют собой полости, наполненные клеточным соком, и ограниченные одинарной мембраной – тонопластом. Клеточный сок – это концентрированный раствор, содержащий минеральные соли, сахара, органические кислоты, пигменты из группы антоцианов, кислород, углекислый газ, продукты жизнедеятельности и запасные вещества. Вакуоли развиваются из полостей ЭПС. В их образовании принимает участие Аппарат Гольджи, в котором упаковываются в гранулы продукты обмена веществ, а затем, в виде пузырьков, транспортируются в вакуоль. В молодых клетках, как правило, много мелких вакуолей, которые, постепенно сливаясь, занимают всю полость клетки, оттесняя цитоплазму и ядро к периферии. Обычно в растительной клетке имеется одна большая центральная вакуоль, которая занимает до 90% объема клетки.

Функции вакуоли:

1. Осмотическое поглощение воды через тонопласт и поддержание тургорного давления в клетке, обеспечение роста.

2. Регулируют водно – солевой обмен растения.

3. Вакуоли содержат пигменты – антоцианы, обусловливающие окраску цветков, листьев, что привлекает насекомых и птиц, опыляющих цветки и распространяющих семена.

4. Пищеварительная за счет лизосом, содержащих гидролитические ферменты.

5. Защитная функция. Вакуоли накапливают продукты жизнедеятельности: оксалат кальция, алкалоиды, таннины, млечный сок – латекс.

6. Запасная функция – вакуоли содержат запасные вещества: сахарозу, инулин, минеральные соли.

7. Изолируют конечные продукты обмена веществ.

Пластиды мелкие тельца округлой формы, окруженные двухслойной мембраной – наружная – гладкая, внутренняя – складчатая. В пластидах различают более или менее развитую мембранную систему (часто это одиночные тилакоиды, расположенные без определенной ориентации; иногда – трубочки или пузырьки) и внутреннее содержимое, представленное гомогенной стромой.

Различают три основных типа пластид:

• хлоропласты (содержат зеленый пигмент хлорофилл),

• хромопласты (красный пигмент – каротин и ксантофилл),

• лейкопласты.

Поскольку пластиды имеют общее происхождение, между ними возможны взаимопревращения. Лейкопласты могут переходить в хлоропласты (позеленение картофеля на свету), обратный процесс происходит в темноте (обесцвечивание зеленых проростков). При пожелтении листьев и покраснении плодов хлоропласты превращаются в хромопласты. Не показано только превращение хромопластов в другой тип пластид.

Хлоропласты расположены в цитоплазме по периферии клетки. Количество хлоропластов около 1 – 100, что зависит от типа клеток, вида растения. Они имеют округлую двояковыпуклую форму, диаметром 3 – 10 мкм. Образуются из небольших недифференцированных телец – протопластид. Основное вещество хлоропласта – строма – гелеобразной консистенции. В строме располагается система мембран, состоящих из множества плоских, заполненных жидкостью мешочков – тилакоидов. Тилакоиды уложены в цилиндрические стопки мембран – граны. Граны могут соединяться друг с другом пластинками – ламеллами. В мембранных структурах содержатся: пигмент хлорофилл А и В, ферменты, переносчики электронов; здесь протекают световые реакции фотосинтеза. В строме содержатся ферменты цикла Кальвина, сахара, органические кислоты, крахмал, липиды, вода, а также собственные ДНК, РНК, рибосомы. Здесь протекают темновые реакции фотосинтеза. Функции хлоропластов – участие в фотосинтезе.

Хромопласты – нефотосинтезирующие пластиды, содержащие пигменты каротиноиды, обуславливающие окраску цветков, плодов, способствующую их опылению, распространению. Внутренняя мембранная система у них отсутствует или представлена одиночными тилакоидами. Значение этих пластид в обмене до конца не выяснено. По-видимому, большинство хромопластов представляет собой стареющие пластиды. Косвенное биологическое значение – обеспечивают яркую окраску цветков и плодов, способствующих привлечению опылителей и распространению плодов.

Лейкопласты – бесцветные пластиды, не содержащие пигментов. Служат для хранения запасов питательных веществ в корнях, листьях, семенах. Выделяют амилопласты (содержащие крахмал), элайопласты (жиры) и протеинопласты (белки).