Строение растительной клетки
Основными компонентами, из которых построены клетки, явл. ядро, цитоплазма с многочисленными органоидами различного строения и функций, оболочка, вакуоль. Оболочка покрывает клетку снаружи, под ней находится цитоплазма, в ней - ядро и одна или несколько вакуолей. Как строение, так и св-ва клеток разных тканей в связи с их разной специализацией резко различаются. Перечисленные основные компоненты и органоиды, о которых речь пойдет дальше, развиты в них в различной степени, им. Неодинак. строение, а иногда тот или иной компонент может вовсе отсутствовать.
Очень разнообразны и своеобразны клетки: многоклеточных нитчатых водорослей и одноклеточных растений. Клетка любого из последних к тому же сильно отличается от клеток многоклеточных растений. Ей одной приходится выполнять несколько функций, которые у многоклеточных растений поделены между клетками разных тканей.
В то же время даже очень отличающиеся между собой клетки обладают глубоким сходством в строении и функциях. Для многоклеточных это связано:
1) с тем, что все клетки организма (если исключить вегетатив. размножение, при кот. от материнского растения сразу отделяется в качестве новой особи или её зачатка целый многоклеточный комплекс) явл. потомками одной и той же клетки-родоначальницы. Поэтому, каким бы образом ни были специализированы клетки, они им. общий, исток, а потому явл. родственницами.
2) общие черты в строении клеток растений разных видов связаны с тем, что все растения состоят в той или иной степени родства. Все растения развились путем эволюции от одноклеточных общих предков. Общие черты унаследованы клетками современных растений от древних прародительских клеток. С этим связано также наличие общих черт строения и работы растительных и животных клеток.
3) сходство связано с тем, что все живые клетки, какую бы специальную функцию они ни несли в организме, прежде всего должны обеспечивать собственную жизнь. Клетки поглощают питат. в-ва, перерабатывают их, добывая энергию и строя собственное тело, дышат, освобождаются от ненужных в-в, борются с различными повреждениями, реагируют на изменения внеш. условий, перестраивая свою жизнедеятельность, растут. Все эти процессы у разн. клеток осуществляются сходно и с пом. однотипных структур, общих по плану строения не только для разных растит. клеток, но и для клеток растений и животных. Надо сказать, что выполнение любой специальной функции клетки основывается на ее общих св-вах.
Та или иная черта, способность, присущая всем клеткам, у специализированной клетки развив. особенно сильно и обеспечивает выполнение клеткой ее основной, специальной функции. Те общие черты, без кот. невозможно выполнение этой специальной функции, в клетке сохраняются, а остальные могут утратиться. Мертвые специализированные клетки - крайний, предельный случай этого. Специальная функция таких клеток связана с их оболочкой; протопласт нужен лишь до тех пор, пока он создает оболочку; после этого он отмирает, и вся клетка состоит только из неживой оболочки, которая и работает на нужды растения.
Оболочка, или клеточная стенка, - это защитное образование. Под О. находится цитоплазма. Сам. наруж. ее слой, примыкающий к О. – поверхностная кл. мембрана - плазмалемма. Она предст. собой комбинацию слоев жироподобных и белковых молекул. Такие мембраны назыв. липопротеиновыми («липос» - жир, «протеин» - белок). Мембрана подобной конструкции отграничивает цитоплазму от вакуолей, эта мембрана назыв. тонопластом. Мн. органоиды клетки построены из липопротеиновых мембран. Однако в кажд. случае мембрана построена из жироподобных веществ (липидов) и белков, присущих им. данной мембране.
Сказанное о проницаемости поверхностной мембраны клетки — плазмалемме — относится и к другим внутриклеточным мембранам, в том числе к тем, из которых построены многие органоиды клетки.
Цитоплазма, когда-то считавшаяся однородным коллоидным раствором белковых веществ, на самом деле сложно структурирована. По мере развития микроскопической техники исследования выяснялись все более тонкие детали строения цитоплазмы. В цитоплазме были открыты различные органоиды (органеллы) - структуры, каждая из которых выполняет определенные физиологические и биохимические функции.
являются митохондрии, эндоплазмати-ческий ретикулум (эндоплазматическая сеть), аппарат Гольджи, рибосомы, пластиды, лизосомы. У подвижных клеток (зооспоры и гаметы водорослей, сперматозоиды хвощей, папоротников, саговников, некоторые одноклеточные и колониальные водоросли) имеются органоиды движения — жгутики.
Особенно мн. новых фактов о тонком строении цитоплазмы принесло и приносит использование электронного микроскопа, позволяющего исследовать детали строения самих органоидов. Соврем. биофизические и биохимические методы позволяют выделять в чистом виде те или иные органоиды цитоплазмы и затем изучать их химический состав и их функции. Вне клетки, в средах сложного состава, многие органоиды способны выполнять ту работу, которую они производят, когда находятся в клетке.
Жизнь клетки состоит в непрерывной хим. работе, которая в своей совокупности называется обменом в-в. По существу, клетка представляет собой хим. завод, вырабатывающий большой ассортимент продукции и самостоятельно добывающий энергию, необходимую для ее производства. Ее продукцией являются в-ва, которые необходимы и ей самой для поддержания ее собственной жизни (для построения своего тела при росте и развитии, для замены своих сносившихся частей), и для создания дочерних клеток при размножении, и для нужд других клеток организма.
Все химические реакции, протекающие в клетке, можно разделить на две группы. В результате одних те или иные в-ва распадаются на более мелкомолекулярные. В результате других из мелкомолекулярных в-в синтезируются в-ва с более крупными молекулами. Молекула любого в-ва состоит из атомов, которые удерживаются между собой химическими связями, т. е. тем или иным кол-вом сконцентрированной потенциальной химической энергии.
У подавляющего большинства растений (исключение составляют прокариотические организмы) в каждой живой клетке имеется ядро или несколько ядер. Клетка, лишенная ядра, способна жить лишь короткое время. Безъядерные клетки ситовидных трубок — живые клетки. Но живут они недолго. Во всех других случаях безъядерные клетки являются мертвыми.
Ядро всегда лежит в цитоплазме. Форма я. может быть различной — округлой, овальной, сильно вытянутой, неправильно-многолопастной. В некот. клетках контуры я. меняются в ходе его функционирования, причем на его поверхности образуются лопасти различной величины. Размеры я. неодинаковы и в клетках разн. раст., и в разн. клетках одного и того же растения. Относительно крупные я. бывают в молодых, меристематических клетках, в которых они могут занимать до 3/4 объема всей клетки. Относительные, а иногда и абсолютные размеры я. в развитых клетках значительно меньше, чем в молодых.
Снаружи ядро покрыто оболочкой, состоящей из двух мембран, между которыми имеется щель - околоядерное пространство. Оболочка прерывается порами. Внешняя из двух мембран оболочки дает выросты, непосредственно переходящие в стенки эндоплазматической сети цитоплазмы. И поры и прямая связь ЭПС с околоядерным пространством обеспечивают тесный контакт между ядром и цитоплазмой.
К кл. стенке изнутри примыкает клеточ. мембрана, назыв. плазмалеммой. В голых клетках плазмалемма осущ. контакт с внеш. средой, в растит. клетках, одетых клеточной стенкой, контакт между стенкой и внутренними частями протоплазмы.
Толщ. плазмалеммы ок. 7,5-10 нм. Это на 2-3 нм превышает толщину внутренних цитоплазматических мембран за счет большей величины светлого (липидного) промежутка. Таким образом, плазмалемма является самой толстой мембраной клетки.
Плазмалемма содержит 40-50 % липидов от массы мембраны. Особенностью липидного состава плазмалеммы является высокое содержание в ней стеринов.
Плазмалемма обладает хорошей проницаемостью для воды. Предполагается существование в липидном слое молекулярных пор диаметром до 0,4 нм, пропускающих воду.
Протопласт сост. из 2 структурных систем - цитоплазмы и ядра. В протопласте осуществ-ляются все осн. процессы обмена в-в.
Хим. состав протопласта очень сложен и постоянно изменяется. Каждая клетка характеризуется своим хим. составом в зависимости от физиологических функций, поэтому обычно устанавливают суммарный состав протопласта. В состав протопласта входят элементы, из которых построены и в-ва неживой природы. Элементарный состав его характеризуется высоким содержанием углерода, водорода, кислорода и азота.
Для протопласта характерно большое содержание воды, которая составляет 60-90 % его массы. В воде растворено большинство в-в. Водная среда необходима для прохождения многих реакций. Вода находится в связанном состоянии с другими в-вами, прежде всего с белками. Благодаря высокой теплоемкости она предохраняет протопласт от резких колебаний температуры. Основными соединениями, образующими протопласт, кроме воды являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы.
Тонопласт - мембрана, окружающая вакуоль. Обладает избирательной проницаемостью и способностью к активному проведению различных в-в.
Избирательная проницаемость плазмалеммы и тонопласта находит соё выражение в плазмолизе. П. – сжатие протопласта, отставание его от оболочки. При медленном П. клетки довольно долго могут оставаться живыми; длительный – приводит к гибели. Он обычно обратим, при доступе вода быстро поглощается клеткой и протопласт опять прижимается к оболочке.
В результате клетка становится упругой, что обуславливает напряжённое состояние тканей, а сл-но, и органов всего растения. Такое состояние называется тургором (лат. túrgor – вздутие, наполнение). Потеря тургора при плазмолизе вызывает увядание растений.
Цитоплазма находится в постоянном движении, оно очень замедленное и в обычных условиях почти незаметное. Под действием ряда факторов (хим. в-в, повышенной t) движение ускоряется, и его видно в световой микроскоп.