лекции биология / РастКлетка
.doc
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:
-
Обеспечение механической прочности и опоры клеткам и растению в целом.
-
Поддержание осмотического давления клеток.
-
Регуляция формы и роста клеток.
-
Защитная функция (защищает живое содержимое клетки).
-
Обеспечение дальнего транспорта веществ по растению.
-
Барьерная функция.
-
Запасная функция.
-
Обеспечение активного транспорта веществ через цитоплазматическую мембрану.
-
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:
-
Осмотическое поглощение воды через тонопласт и поддержание тургорного давления в клетке, обеспечение роста.
-
Регулируют водно – солевой обмен растения.
-
Вакуоли содержат пигменты – антоцианы, обусловливающие окраску цветков, листьев, что привлекает насекомых и птиц, опыляющих цветки и распространяющих семена.
-
Пищеварительная за счет лизосом, содержащих гидролитические ферменты.
-
Защитная функция. Вакуоли накапливают продукты жизнедеятельности: оксалат кальция, алкалоиды, таннины, млечный сок – латекс.
-
Запасная функция – вакуоли содержат запасные вещества: сахарозу, инулин, минеральные соли.
-
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).