Клеточная оболочка
Наличие клеточной целлюлозной оболочки хорошо отличает растительные клетки от животных. Клеточная оболочка ограничивает размер протопласта, защищая его от разрыва, и определяет форму клетки.
Функции:
1) Защитная. Оболочка обеспечивает прежде всего механическую прочность.
2) Обеспечивает специализацию клеток, так как оболочка определяет форму клеток, что связано с их функциями.
Физические свойства: оболочка, как правило, бесцветна и прозрачна, легко пропускает солнечный свет. Она довольно жесткая, и в то же время эластичная, поэтому хорошо сохраняет форму. По оболочке (и сквозь неё) могут передвигаться растворы и газы.
Химический состав и молекулярная организация клеточной оболочки.
Компоненты клеточной оболочки:
1) скелетное вещество – образует каркас, остов оболочки. Это целлюлоза (клетчатка).
2) матрикс – основное вещество клеточной оболочки, заполняет пространство между молекулами целлюлозы. Состоит из пектинов и гемицеллюлозы.
Скелетное вещество
Целлюлоза – (С6Н10О5)n – в значительной степени определяет архитектуру и свойства оболочки. Молекулы целлюлозы состоят из молекул глюкозы, соединенных в неразветвленную цепочку, поэтому нити целлюлозы располагаются параллельно друг другу. И образуют волокна – фибриллы. Сначала молекулы целлюлозы объединяются в микрофибриллы, толщиной 10-25 нм.
Благодаря упорядоченному расположению молекул на отдельных участках микрофибрилл – мицеллах, целлюлоза обладает кристаллическими свойствами.
Микрофибриллы перевиваются, образуя тонкие нити, обматываются одна вокруг другой и объединяются в более толстые нити – макрофибриллы,
толщиной
0,5 мкм
и
длиной до 4 мкм.
М
акрофибриллы
очень эластичны и прочны (также как
равная им по толщине стальная проволока
использование целлюлозы человеком
(хлопок, лен, бумага, древесина и др.)),
они видны в микроскоп. Целлюлоза
нерастворима в воде, кислотах, щелочах,
органических растворителях, не набухает.
Поэтому целлюлоза определяет такие
характерные для оболочки свойства, как
прочность, эластичность и химическую
инертность.
Т.о., целлюлозный каркас образован макро- и микрофибриллами.
Матрикс.
Пространство между макро- и микрофибриллами заполнено молекулами матрикса. Он имеет аморфную гелеобразную консистенцию. По составу он представляет собой сложную смесь полимеров, среди которых преобладают полисахариды. Цепочки их более короткие и разветвленные. Это: а) пектины – в состав которых входят различные моносахариды. Они сильно набухают в воде и некоторые растворимы, легко разрушаются под действием щелочей и кислот.
б) гемицеллюлозы – близки к пектинам, но более химически устойчивы, меньше набухают.
Также в состав матрикса входят: белки-гликопротеиды, у некоторых клеток полимеры лигнин, суберин, кутин, различные воска, минеральные соли, витамины, которые придают оболочкам дополнительные свойства (например, лигнин увеличивает жёсткость оболочки и характерен для клеток, выполняющих опорную функцию, кутин, суберин и воска – жироподобные вещества, снижают проницаемость клеточной оболтчки для воды).
Молекулы матрикса располагаются упорядоченно, переплетаются с фибриллами целлюлозного каркаса и образуют ковалентные связи, повышая прочность оболочки.
Матрикс определяет такие свойства клеточной оболочки как сильная набухаемость, проницаемость для воды и растворенных в ней мелких молекул и ионов, катионообменные свойства.
На определенных участках – порах, оболочка пронизана многочисленными плазмодесмами, обеспечивающими связь протопластов соседних клеток.
Т.о., оболочки растительных клеток сочетают в себе свойства живых и неживых структур.