1. Неорганические и органические вещества растительной клетки

Большую часть массы живых клеток составляет вода (около 80 %). Воду не зря называют матрицей жизни - она обеспечива­ет прижизненную структуру макромолекул и клеточных орга­нелл, участвует в химических реакциях, транспортных процессах и терморегуляции, поддерживает форму и размеры клетки. О соотношении органических веществ дает представление анализ цитоплазмы клеток листьев капусты: белки составляют 63,11 % сухой массы, липиды - 20,75, другие органические вещества - 9,69, а зола - 6,46 % сухой массы. Химический состав активно функционирующих растительных клеток весьма сходен.

Наиболее важными для жизни любой клетки явля­ются белки - вещества с очень большой молекулярной массой, поверхностью раздела и реакционной способ­ностью. Молекулы белков - это основные компоненты цитоплазмы, ядра, пластид, митохондрий и других орга­нелл клеток, всех мембран. Белками являются и биоло­гические катализаторы клетки - ферменты.

Структурной основой белка, мономерами белковой молекулы являются аминокислоты. В свою очередь, аминокислоты представляют собой производные карбоновых кислот.

В настоящее время различают четыре структуры белковых молекул: первичная, вторичная, третичная, четвертичная.

Транспортные белки осуществляют перенос раз­личных веществ, например РНК, из ядра в цитоплазму клеток. Характерной особенностью этих белков явля­ется их высокое химическое сродство с соединениями, которые они переносят.

Защитные белки вырабатываются растительны­ми и животными клетками в ответ на проникновение или введение в них чужеродных веществ, вирусов, бактерий, а также клеток или тканей при прививках, пересадках тканей и т.п. Эти не свойственные веще­ства для данных клеток и тканей клетки или даже орга­низмы получили название антигенов. Защитные белки (антитела), взаимодействуя с антигенами, связывают их, переводя в неактивное состояние, и тем самым защи­щают клетки и ткани от повреждений.

Сократительные белки обеспечивают движение цитоплазмы, ее мембран, органелл и рибосом в клетке, жгутиков и ресничек.

Токсические белки проявляют болезнетворные свойства: это токсины ядовитых грибов, некоторых бактерий, яды змей и пауков.

нуклеиновые кислоты

Структура ДНК была открыта американцем Д. Уот­соном и англичанином Ф. Криком. За это открытие века в 1962 г. они были удостоены Нобелевской премии. Строение молекулы ДНК позволяет осуществлять пе­редачу наследственных признаков организма. Участие в явлениях наследственности и представляет главное назначение этого уникального вещества.

ДНК находится главным образом в ядре клетки, но в небольших количествах она найдена также в мито­хондриях и хлоропластах. В отличие от ДНК, РНК рас­полагается во всех структурных компонентах и органеллах клетки: ядре, рибосомах, митохондриях, плас­тидах, а также в гиалоплазме.

Мономерами нуклеиновых кислот являются нукле­отиды, которые, в свою очередь, состоят из трех соеди­нений: азотистого основания - пиридинового или пуринового; сахара - рибозы (С₅Н_I0О₅) или дезокси­рибозы (С₅Н_I0О₄); остатка ортофосфорной кислоты.

Нуклеотид - фосфорный эфир нуклеозида.

Нуклеотиды при соединении друг с другом, обра­зуют длинные полимерные цепи.

Распад нуклеиновых кислот, в котором участвуют соответственно ферменты дезоксирибонуклеаза и ри­бонуклеаза, идет до нуклеотидов.

Углеводы

Роль углеводов в жизни растений трудно переоце­нить. Они - основной питательный и структурный материал растительных клеток и тканей, образуются в процессе фотосинтеза. Углеводы входят в состав кле­точной оболочки, участвуют во многих процессах жиз­недеятельности, служат запасными и энергетически­ми веществами растения.

Все многообразие углеводов делится на две большие группы: монозы, или моносахариды (простые углеводы), и полиозы, или полисахариды (сложные углеводы).

Монозы представляют собой производные много­атомных спиртов. Простые углеводы хорошо раствори­мы в воде и легко транспортируются по всему растению. Они принимают активное участие в таких важнейших процессах жизнедеятельности, как фотосинтез, дыхание.

Полиозы, в свою очередь, делятся на олигосахариды, или полиозы1 порядка(сахароза, маль­тоза, стахиоза и др.), у которых в молекулах содержит­ся небольшое число монозных остатков, и полисахариды 2 порядка (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, инулин, пектиновые вещества и др.), состоящие из множества остатков простых углеводов. Из дисахари­дов - углеводов, состоящих из двух моноз, наиболее важными в жизни растений являются сахароза, маль­тоза и целлобиоза.

Сахароза C₁₂Н₂₂О₁₁ - дисахарид; широко распрост­ранен в мире растений. Вместе с крахмалом является основным запасным углеводом.

Мальтоза, или солодовый сахар, обычно образует­ся при гидролизе крахмала.

Целлобиозавходит в состав молекулы целлюлозы.

Целлюлоза - основной компонент оболочек рас­тительных клеток. Отличается исключительной стой­костью, нерастворимостью в воде, кислотах и щелочах.

липиды

Важную роль в проявлении свойств живой клетки играют липиды:

• они являются структурными компонентами биоло­гических мембран и определяют проницаемость как клетки в целом, так и клеточных компонентов, активность ряда ферментов;

• участвуют в процессах адсорбции различных ве­ществ;

• откладываются в запас;

• выполняют защитные функции, предохраняя растения от обезвоживания, проникновения инфек­ции, повышая устойчивость растений к низкой от­рицательной температуре;

• обладают способностью ориентирования молекул различных веществ относительно структурных ком­понентов клетки и т. д.

Липиды обладают характерными гидрофобными свойствами, нерастворимы в воде. Растворяются они лишь в различных органических растворителях: бен­зине, бензоле, хлороформе, эфирах. В группу липи­дов входят жиры и жироподобные вещества, или ли­поиды. Отсюда различная химическая природа ли­пидов.

Жиры являются важнейшими запасными веще­ствами клетки, фосфолипиды, гликолипиды и стерои­ды - компонентами биологических мембран.

К липоидам относятся воски, фосфолипиды, гли­колипиды, сульфолипиды, стероиды.