Главные части растительной клетки и выполняемые ими функции – Каковы основные части клетки и их функции Описать основные особенности растительной клетки Объяснять роль биологического процесса клеточного деления 20 очков

Основные части клетки

Несмотря на огромное разнообразие растительных и животных клеток, все они состоят из цитоплазмы и ядра, заключенных в оболочку.

Цитоплазма и ядро неразрывно связаны между собой и представляют единую живую систему.

Плазматическая оболочка (мембрана) отделяет содержимое одной клетки от другой или от внешней среды. Клеточная оболочка полупроницаема, через нее в клетку легко поступают вода и растворенные в ней вещества и задерживаются крупные нерастворимые частицы.

Основную часть клетки занимает цитоплазма. Это полужидкая коллоидная масса, состоящая из тончайших нитей, мембран и зерен. В ней расположены ядро и все органоиды клетки, а также различные включения. Органоиды растительной клетки — митохондрии, рибосомы и пластиды принадлежат к числу постоянных элементов клетки. Включения представляют собой или запасные вещества, или продукты жизнедеятельности клетки: капли жира, гранулы белка, витамины, различные пигменты, вакуоли.

Химический состав цитоплазмы очень сложный. В ней содержатся растворенные минеральные и основные органические вещества. Важнейшее значение среди них имеют белки. Молекула белка состоит из нескольких десятков и даже сотен аминокислот, которые располагаются в линейном порядке, последовательно одна за другой, образуя так называемую первичную структуру белка. Сами белковые молекулы лежат не в одной плоскости, а находятся в трехмерном пространстве, образуя вторичную и третичную структуры белка.

Значение белков в жизнедеятельности клетки и ее цитоплазмы огромно. Они являются основным строительным материалом всех органов и тканей растений и входят в состав большинства биокатализаторов клетки: ферментов, витаминов и гормонов, при помощи которых в организме осуществляются многочисленные реакции обмена веществ.

При помощи электронного микроскопа было установлено, что цитоплазма представляет собой развитую систему коротких и длинных, узких и широких, замкнутых и незамкнутых внутренних мембран и канальцев. На них имеются многочисленные гранулы, благодаря чему их поверхность кажется мелкозернистой. Эта пронизывающая всю цитоплазму система сообщающихся между собой мембран и канальцев с гранулами на наружной поверхности получила название эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть связана с ядром клетки, со всеми ее органоидами и оболочкой. Она представляет собой единую регуляторную систему клетки, через которую осуществляются все многочисленные процессы обмена веществ. Благодаря огромным поверхностям мембран эндоплазматической сети в небольшом объеме клетки могут одновременно протекать в определенной последовательности многие химические реакции.

На наружной поверхности эндоплазматических мембран расположены рибонуклеиновые гранулы — рибосомы. Размеры рибосом очень небольшие, всего от 0,025 до 0,035 мкм, поэтому видеть их можно только в электронный микроскоп. Химический состав рибосом почти у всех организмов одинаков. Они состоят наполовину из белка и наполовину из РНК.

Рибосомы представляют собой своеобразные «фабрики» белка, синтезируемого из аминокислот. Образующиеся в рибосомах белковые молекулы направляются в каналы эндоплазматической сети, а оттуда — во все органоиды цитоплазмы и ядро клетки. Рибосомы работают очень высокопроизводительно, за 1 ч они производят белок в количестве, большем их собственной массы.

В цитоплазме всех клеток в обычный световой микроскоп видны палочковидные, зернистые или нитчатые образования — митохондрии. Длина их 0,5—7 мкм, ширина от 0,5 до 1 мкм. В каждой клетке содержится 2—2,5 тыс. митохондрий.

Снаружи митохондрия покрыта двойной оболочкой, состоящей из наружной и внутренней мембран. Внутри митохондрии заполнены жидким содержимым — матриксом.

Митохондрии — это своеобразные «силовые станции» клетки, где вырабатывается энергия, необходимая для поддержания всех процессов жизнедеятельности организма: роста, передвижения веществ, осмотических процессов и т. д.

В биохимических системах на поверхности митохондрий при окислении органических веществ (углеводов, аминокислот и некоторых жирных кислот) выделяющаяся энергия превращается в энергию химических связей между кислородом и фосфором молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в результате так называемого процесса фосфорилирования. АТФ представляет собой своеобразный биоаккумулятор энергии. При разрыве химических связей между фосфором и кислородом энергия освобождается и АТФ переходит в более устойчивое и менее богатое энергией соединение — АДФ (аденозиндифосфорную кислоту).

АТФ — единый и универсальный источник энергии для всех внутриклеточных процессов. При этом энергия в форме АТФ генерируется в «удобной расфасовке». По каналам эндоплазматической сети она направляется в те части клетки, где в данный момент необходима.

Эти процессы происходят с участием многочисленных ферментов. Работа клеточных ферментов, обусловливающих одновременное протекание сотен различных химических реакций, отличается исключительной упорядоченностью. Они включаются всегда в нужный момент, поэтому последовательность реакций не нарушается.

Ядра клеток очень разнообразны по форме и размерам. Форма их в большинстве случаев связана с формой клетки, но иногда отличается от нее. Чаще всего ядро имеет округлую или овальную форму.

По размеру клеточные ядра невелики: у большинства высших растений их диаметр не превышает 10—30 мкм. Форма и величина ядра могут изменяться с возрастом клеток, а также в соответствии с их физиологическим и функциональным состоянием и условиями внешней среды. Размеры ядер находятся в постоянной зависимости от размеров клеток. Для каждого типа клеток существует постоянное ядерно-плазменное отношение (Я:П), с изменением которого клетка либо делится, либо погибает. Ядро обычно занимает около 1/2 объема клетки и отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой — мембраной. В ней имеются отверстия — поры, через которые происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой.

Ядру принадлежит ведущая роль в явлениях наследственности и регулирования всех основных процессов жизнедеятельности клетки.

Ядро может находиться в двух состояниях: в фазе деления или в фазе покоя, которая называется интерфазой (фазой между делениями) или фазой покоящегося ядра. Однако исследования показали, что в фазе покоящегося ядра наиболее интенсивно идут многочисленные биохимические процессы, поэтому такое название очень условно.

На фиксированных и окрашенных препаратах в ядре легко различаются следующие структуры: ядерная оболочка, окружающая содержимое ядра, ядерный сок (кариолимфа), разбросанные в нем глыбки хроматина и 1—2 ядрышка.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Основные части растительной клетки, их характеристика.



Поиск Лекций




В живой растительной клетке основное вещество находится в постоянном движении. В движение, называемое током цитоплазмы или циклозом, вовлекается органеллы. Циклоз облегчает передвижение веществ в клетке и обмен ими между клеткой и окружающей средой.

Плазматическая мембрана. Представляет собой бислойную фосфолипидную структуру. Для растительных клеток свойственны впячивания плазматической мембраны.

Плазматическая мембрана выполняет следующие функции:

-участвует в обмене веществ между клеткой и окружающей средой;

-координирует синтез и сборку целлюлозных микрофибрилл клеточной стенки;

-передает гормональные и внешние сигналы, контролирующие рост и дифференцировку клеток.

Ядро. Это наиболее заметная структура в цитоплазме эукариотической клетки. Ядро выполняет две важные функции:

-контролирует жизнедеятельность клетки, определяя, какие белки, и в какое время должны синтезироваться;

-хранит генетическую информацию и передает её дочерним клеткам в процессе клеточного деления.

Ядро эукариотической клетки окружено двумя элементарными мембранами, образующие ядерную оболочку. Она пронизана многочисленными порами диаметром от 30 до 100 нм, видимыми только в электронный микроскоп. Поры имеют сложную структуру. Наружная мембрана ядерной оболочки в некоторых местах объединяется с эндоплазматическим ретикулумом. Ядерную оболочку можно рассматривать как специализированную, локально дифференцированную часть эндоплазматического ретикулума (ЭР).

Митохондрии. Как и хлоропласты, митохондрии окружены двумя элементарными мембранами. Внутренняя мембрана образует множество складок и выступов – крист, которые значительно увеличивают внутреннюю поверхность митохондрии. Они значительно меньше, чем пластиды, имеют около 0,5 мкм в диаметре и разнообразны по длине и форме.

В митохондриях осуществляется процесс дыхания, в результате которого органические молекулы расщепляются с высвобождением энергии и передачей её молекулам АТФ, основного резерва энергии всех эукариотических клеток.

Митохондрии, как и пластиды, являются полуавтономными органеллами, содержащими компонентами, необходимые для синтеза собственных белков. Внутренняя мембрана окружает жидкий матрикс, в котором находятся белки, РНК, ДНК, рибосомы, сходные с бактериальными и различные растворенные вещества. ДНК существует в виде кольцевых молекул, располагающихся в одном или нескольких нуклеоидах.

Микротельца. В отличие от пластид и митохондрий, которые отграничены двумя мембранами,микротельца представляют собой сферические органеллы, окруженные одной мембраной. Микротельца имеют гранулярное (зернистое) содержимое, иногда в них встречаются и кристаллические белковые включения. Микротельца связаны с одним или двумя участками эндоплазматического ретикулума.



Некоторые микротельца, называемые проксисомами, играют важную роль в метаболизме гликолевой кислоты, имеющем непосредственное отношение к фотодыханию. В зеленых листьях они связаны с митохондриями и хлоропластами. Другие микротельца, называемые, глиоксисомами, содержат ферменты, необходимые для превращения жиров в углеводы. Это происходит во многих семенах во время прорастания.

Вакуоли – это отграниченные мембраной участки клетки, заполненные жидкостью – клеточным соком. Они окружены тонопластом (вакуолярной мембраной).

Молодая растительная клетка содержит многочисленные мелкие вакуоли, которые по мере старения клетки сливаются в одну большую. В зрелой клетке вакуолью может быть занято до 90% её объема. При этом цитоплазма прижата в виде тонкого периферического слоя к клеточной оболочке. Увеличение размера клетки в основном происходит за счет роста вакуоли. В результате этого возникает тургорное давление и поддерживается упругость ткани. В этом заключается одна из основных функций вакуоли и тонопласта.

Основной компонент сока – вода, остальные варьируют в зависимости от типа растения и его физиологического состояния. Вакуоли содержат соли, сахара, реже белки. Тонопласт играет активную роль в транспорте и накоплении в вакуоли некоторых ионов. Концентрация ионов в клеточном соке может значительно превышать ее концентрацию в окружающей среде. При высоком содержании некоторых веществ в вакуолях образуются кристаллы. Чаще всего встречаются кристаллы оксалата кальция, имеющие различную форму.




Вакуоли – места накопления продуктов обмена веществ (метаболизма). Это могут быть белки, кислоты и даже ядовитые для человека вещества (алкалоиды). Часто откладываются пигменты. Голубой, фиолетовый, пурпурный, темно-красный, пунцовый придают растительным клеткам пигменты из группы антоцианов. В отличие от других пигментов они хорошо растворяются в воде и содержатся в клеточном соке. Они определяют красную и голубую окраску многих овощей (редис, турнепс, капуста), фруктов (виноград, сливы, вишни), цветов (васильки, герани, дельфиниумы, розы, пионы). Иногда эти пигменты маскируют в листьях хлорофилл, например, у декоративного красного клена. Антоцианы окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет. Они образуются в холодную солнечную погоду, когда в листьях прекращается синтез хлорофилла. В листьях, когда антоцианы не образуются, после разрушения хлорофилла заметными становятся желто-оранжевые каротиноиды хлоропластов. Наиболее ярко окрашены листья холодной ясной осенью.

Вакуоли участвуют в разрушении макромолекул, в круговороте их компонентов в клетке. Рибосомы, митохондрии, пластиды, попадая в вакуоли, разрушаются. По этой переваривающей активности их можно сравнить с лизосомами – органеллами животных клеток.

Вакуоли образуются из эндоплазматической сети (ретикулума)

Рибосомы. Маленькие частицы (17 – 23нм), состоящие примерно из равного количества белка и РНК. В рибосомах аминокислоты соединяются с образованием белков. Их больше в клетках с активным обменом веществ. Рибосомы располагаются в цитоплазме клетки свободно или же прикрепляются к эндоплазматическому ретикулуму (80S). Их обнаруживают и в ядре (80S), митохондриях (70S), пластидах (70S).

Рибосомы могут образовывать комплекс, на которых происходит одновременный синтез одинаковых полипептидов, информация о которых снимается с одной молекулы и РНК. Такой комплекс называется полирибосомами (полисомами). Клетки, синтезирующие белки в больших количествах, имеют обширную систему полисом, которые часто прикрепляются к наружной поверхности оболочки ядра.

Эндоплазматический ретикулум. Это сложная трехмерная мембранная система неопределенной протяженности. В разрезе ЭР выглядит как две элементарные мембраны с узким прозрачным пространством между ними. Форма и протяженность ЭР зависят от типа клетки, ее метаболической активности и стадии дифференцировки. В клетках, секретирующих или запасающих белки, ЭР имеет форму плоских мешочков или цистерн, с многочисленными рибосомами, связанными с его внешней поверхностью. Такой ретикулум называется шероховатым эндоплазматическим ретикулумом.Гладкий ЭР обычно имеет трубчатую форму. Шероховатый и гладкий эндоплазматические ретикулумы могут присутствовать в одной и той же клетке. Как правило, между ними имеются много численные связи.

Эндоплазматический ретикулум функционирует как коммуникационная система клетки. Он связан с внешней оболочкой ядра. Фактически эти две структуры образуют единую мембранную систему. Когда ядерная оболочка во время деления клетки разрывается, ее обрывки напоминают фрагменты ЭР. Эндоплазматический ретикулум – это система транспортировки веществ: белков, липидов, углеводов, в разные части клетки. эндоплазматические ретикулумы соседних клеток соединяются через цитоплазматические тяжи – плазмодесмы – которые проходят сквозь клеточные оболочки.

Эндоплазматический ретикулум – основное место синтеза клеточных мембран. В некоторых растительных клетках здесь образуются мембраны вакуолей и микротелец, цистерны диктиосом.

Микротрубочки обнаружены практически во всех эукариотических клетках. Представляют собой цилиндрические структуры диаметром около 24 нм. Длина их варьирует. Каждая трубочка состоит из субъединиц белка, называемого тубулином. Субъединицы образуют 13 продольных нитей, окружающих центральную полость. Микротрубочки – это динамические структуры, они регулярно разрушаются и образуются на определенных стадиях клеточного цикла. Их сборка происходит в особых местах, которые называются центрами организации микротрубочек. В растительных клетках они имеют слабовыраженную аморфную структуру.

Функции микротрубочек: участвуют в образовании клеточной оболочки; направляют пузырьки диктиосом к формирующейся оболочке, подобно нитям веретена, которые образуются в делящейся клетке; играют определенную роль в формировании клеточной пластинки (первоначальной границы между дочерними клетками). Кроме того, микротрубочки – важный компонент жгутиков и ресничек, в движении которых, играют немаловажную роль.

Микрофиламенты, подобно микротрубочкам, найдены практически во всех эукариотических клетках. Представляют собой длинные нити толщиной 5 – 7 нм, состоящие из сократительного белка актина. Пучки микрофиламентов встречаются во многих клетках высших растений. По-видимому, играют важную роль в токах цитоплазмы. Микрофиламенты вместе с микротрубочками образуют гибкую сеть, называемую цитоскелетом.

Основное вещество довольно долго считали гомогенным (однородный) богатым белком раствором с малым количеством структур или вообще бесструктурным. Однако в настоящее время, используя высоковольтный электронный микроскоп, было установлено, что основное вещество представляет трехмерную решетку, построенную из тонких (диаметром 3 – 6 нм) тяжей, заполняющих всю клетку. Другие компоненты цитоплазмы, включая микротрубочки и микрофиламенты, подвешены к этоймикротрабекулярной решетке.

Микротрабекулярная структура представляет собой решетку из белковых тяжей, пространство между которыми заполнено водой. Вместе с водой решетка имеет консистенцию геля, гель имеет вид студенистых тел.

К микротрабекулярной решетке прикреплены органеллы. Решетка осуществляет связь между отдельными частями клетки и направляет внутриклеточный транспорт.

Липидные капли – структуры сферической формы, придающие гранулярность цитоплазме растительной клетки под световым микроскопом. На электронных микрофотографиях они выглядят аморфными. Очень похожие, но более мелкие капли встречаются в пластидах.

Липидные капли, принимая за органеллы, называли их сферосомами и считали, что они окружены одно- или двуслойной мембраной. Однако последние данные показывают, что у липидных капель мембран нет, но они могут быть покрыты белком.

Эргастические вещества – это «пассивные продукты» протопласта: запасные вещества или отходы. Они могут появляться и исчезать в разные периоды клеточного цикла. Кроме зерен крахмала, кристаллов, антоциановых пигментов и липидных капель. К ним относятся смолы, камеди, танины и белковые вещества. Эргастические вещества входят в состав клеточной оболочки, основного вещества цитоплазмы и органелл, в том числе вакуолей.

Жгутики и реснички – это тонкие, похожие на волоски структуры, которые отходят от поверхности многих эукариотических клеток. Имеют постоянный диаметр, но длина колеблется от 2 до 150 мкм. Условно более длинные и немногочисленные из них называют жгутиками, а более короткие и многочисленные — ресничками. Четких различий между этими двумя типами структур не существует, поэтому для обозначения обоих используют термин жгутик.

У некоторых водорослей и грибов жгутики являются локомоторными органами, с помощью которых они передвигаются в воде. У растений (например, мхов, печеночников, папоротников, некоторых голосеменных) только половые клетки (гаметы) имеют жгутики.

Каждый жгутик имеет определенную организацию. Наружное кольцо из 9 пар микротрубочек окружает две дополнительные микротрубочки, расположенные в центре жгутика. Содержащие ферменты «ручки» отходят от одной микротрубочки каждой из наружных пар. Это основная схема организации 9 + 2 обнаружена во всех жгутиках эукариотических организмов. Считают, что движение жгутиков основано на скольжении микротрубочек, при этом наружные пары микротрубочек движутся одна вдоль другой без сокращения. Скольжение пар микротрубочек относительно друг друга вызывает локальное изгибание жгутика.

Жгутики «вырастают» из цитоплазматических цилиндрических структур, называемых базальными тельцами, образующимися и базальную часть жгутика. Базальные тельца имеют внутреннее строение, напоминающее строение жгутика, за исключением того, что наружные трубочки собраны в тройки, а не в пары, а центральные трубочки отсутствуют.

Плазмодесмы. Это тонкие нити цитоплазмы, которые связывают между собой протопласты соседних клеток. Плазмодесмы либо проходят сквозь клеточную оболочку в любом месте, либо сосредоточены на первичных поровых полях или в мембранах между парами пор. Под электронным микроскопом плазмодесмы выглядят как узкие каналы, выстланные плазматической мембранной. По оси канала из одной клетки в другую тянется цилиндрическая трубочка меньшего размера –десмотрубочка, которая сообщается с эндоплазматическим ретикулумом обеих смежных клеток. Многие плазмодесмы формируются во время клеточного деления, когда трубчатый эндоплазматический ретикулум захватывается развивающейся клеточной пластинкой. Плазмодесмы могут образовываться и в оболочках неделящихся клеток. Эти структуры обеспечивают эффективный перенос некоторых веществ от клетки к клетке.

Деление клеток. У многоклеточных организмов деление клеток наряду с увеличением их размеров является способом роста всего организма. Новые клетки, образовавшиеся во время деления, сходны по структуре и функциям, как с родительской клеткой, так и между собой. Процесс деления у эукариот можно подразделить на две частично перекрывающиеся стадии: митоз и цитокинез.

Митоз – это образование из одного ядра двух дочерних ядер, морфологически и генетически эквивалентных друг другу. Цитокинез – это деление цитоплазматической части клетки с образованием дочерних клеток.

Клеточный цикл. Живая клетка проходи ряд последовательных событий, составляющих клеточный цикл. Продолжительность самого цикла варьирует в зависимости от типа клетки и внешних факторов, например от температуры или обеспеченности питательными веществами. Обычно цикл делится на интерфазу и четыре фазы митоза.

Интерфаза. Период между последовательными митотическими делениями.

Интерфазу делят на три периода, обозначаемые как G1, S, G2.

В период G1, который начинается после митоза. В этот период увеличивается количество цитоплазмы, включая различные органеллы. Кроме того, согласно современной гипотезе, в период G1 синтезируются вещества, которые либо стимулируют, либо ингибируют период S и остальную часть цикла, определяя, таким образом, процесс деления.

В период S следует за периодом G1, в это время происходит удвоение генетического материала (ДНК).

В период G2, который следует за S, формируются структуры, непосредственно участвующие в митозе, например, компоненты веретена.

Некоторые клетки проходит неограниченный ряд клеточных циклов. Это одноклеточные организмы и некоторые клетки зон активного роста (меристем). Некоторые специализированные клетки после созревания теряет способность к размножению. Третья группа клеток, например образующих раневую ткань (каллус), сохраняет способность делиться только в специальных условиях.

Митоз, или деление ядра. Это непрерывный процесс, подразделяемый на четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу, телофазу. В результате митоза генетический материал, удвоившийся в интерфазе, делится поровну между двумя дочерними ядрами.

Одним из самых ранних признаков перехода клетки к делению служит появление узкого, кольцеобразного пояска из микротрубочек непосредственно под плазматической мембраной. Это относительно плотный поясок окружает ядро в экваториальной плоскости будущего митотического веретена. Так как он проявляется перед профазой, его называют препрофазным пояском. Он исчезает после митотического веретена, задолго до появления в поздней телофазе клеточной пластинки, которая растет от центра к периферии и сливается с оболочкой материнской клетки в области, ранее занятой препрофазным пояском.

Профаза. В начале профазы хромосомы напоминают длинные нити, разбросанные внутри ядра. Затем, по мере того как нити укорачиваются и утолщаются, можно увидеть, что каждая хромосома состоит не из одной, а из двух переплетенных нитей, называемых хроматидами. В поздней профазе две укороченные спаренные хроматиды каждой хромосомы лежат рядом параллельно, соединённые узким участком, называемым центромерой. Она имеет определённое положение на каждой хромосоме и делит хромосому на два плеча различной длины.

Микротрубочки располагаются параллельно поверхности ядра вдоль оси веретена. Это само раннее проявление сборки митотического веретена.

К концу профазы ядрышко постепенно теряет чёткие очертания и наконец исчезает. Вскоре после этого распадается и ядерная оболочка.

Метафаза. В начале метафазы веретено, которое представляет трёхмерную структуру, наиболее широкую в средине и суживающуюся к полюсам, занимает место, прежде занятое ядром. Нити веретена – это пучки микротрубочек. Во время метафазы хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, располагаются так, что их центромеры лежат в экваториальной плоскости веретена. Своей центромерой каждая хромосома прикрепляется к нитям веретена. Однако, некоторые нити проходят от одного полюса к другому, не прикрепляясь к хромосомам.

Когда все хромосомы расположатся в экваториальной плоскости, метафаза завершится. Хромосомы готовы к делению.

Анафаза. Хроматиды каждой хромосомы расходятся. Теперь это дочерние хромосомы. Прежде всего, делится центромера, и две дочерние хромосомы увлекаются к противоположным полюсам. При этом центромеры движутся впереди, а плечи хромосом тянутся сзади. Нити веретена, прикрепленные к хромосомам, укорачиваются, способствуя расхождению хроматид и движению дочерних хромосом в противоположные стороны.

Телофаза. В телофазе завершается обособление двух идентичных групп хромосом, при этом вокруг каждой из них формируется ядерная мембрана. В этом активное участие принимает шероховатый ретикулум. Аппарат веретена исчезает. В ходе телофазы хромосомы теряют чёткость очертаний, вытягиваются, превращаясь снова в тонкие нити. Ядрышки восстанавливаются. Когда хромосомы становятся невидимыми, митоз завершается. Два дочерние ядра вступают в интерфазу. Они генетически эквивалентны друг другу и материнскому ядру. Это очень важно, так как генетическая программа, а вместе с ней и все признаки должны быть переданы дочерним организмам.

Продолжительность митоза варьирует у различных организмов и она зависит от типа ткани. Однако профаза самая длинная, а анафаза самая короткая. В клетках кончика корня продолжительность профазы составляет 1 – 2 ч; метафазы – 5 – 15 мин; анафазы – 2 – 10 мин; телофазы – 10 – 30 мин. Продолжительность интерфазы составляет от 12 до 30 ч.

Во многих эукариотических клетках центры организации микротрубочек, ответственные за формирование митотического веретена, связаны с центриолями.

 








poisk-ru.ru

Строение и функции растительной клетки

Клеточное строение живых организмов. Вы уже знаете, что живые организмы построены из клеток, которые обеспечивают процессы их жизнедеятельности.

Организм растения может состоять из одной клетки, колонии (группы клеток, соединенных между собой) или множества клеток. Например, водоросль хламидомонада является одноклеточной растением, водоросль вольвокс — колония клеток, а подсолнечник-многоклеточный организм (рис. 13).

 

Клетки растений и их разнообразие. По внешнему виду клетки растений разнообразны. По форме они могут напоминать призму, спираль, куб, овал, цилиндр. Форма клеток зависит от их размещения в организме растений и функций, которые они выполняют.

 

Размеры клеток тоже разнообразны. Есть клетки-«гиганты», которые можно видеть невооруженным глазом. Иногда встречаются клетки, длина которых достигает миллиметров. Например, клетки стебля льна и конопли длиной 40 мм и более, тогда как клетки мякоти арбуза и яблоки — 1 мм. У цветковых растений размеры клеток 10-60 мкм.

 

Строение растительной клетки. Каждая растительная клетка имеет плотную прозрачную оболочку, отделяющую внутреннее содержимое клетки от внешней среды. Это клеточная оболочка (рис. 14). Она защищает клетку от вредного воздействия внешней среды, высыхания, обеспечивает ей сопротивления и придает форму.

 

Клеточная оболочка пронизана микроскопическими отверстиями порами, через которые происходит обмен веществ. Между клетками находится межклеточная жидкость, которая объединяет клетки. Если она разрушается, клетки разъединяются. Это можно наблюдать, например, в зрелых плодах арбуза, помидора. Основным составляющим компонентом оболочки растительной клетки является клетчатка, или целлюлоза. Она делает клеточную оболочку прочной и плотной.

 

Внутри клетка заполнена цитоплазмой (рис. 14). Это бесцветная вязкая жидкость. Она неоднородна, имеет сетку разветвленных каналец трубочек и пузырьков. При сильном нагревании и замораживании цитоплазма разрушается, тогда клетка погибает. В цитоплазме содержатся все органеллы клетки. Она объединяет их и обеспечивает процессы жизнедеятельности клетки.

 

Ядро клетки окружено двойной оболочкой, имеет одно или несколько ядрышек (рис. 14). Оно отвечает за рост клетки, ее размножение, или разделение. Ядро содержит хромосомы, которые являются носителями наследственной информации. Основная функция ядра — передача наследственной информации от материнской клетки к дочерним.

 

Характерной особенностью растительных клеток является наличие пластид (рис. 14). Это маленькие шаровидные органеллы клетки. В зависимости от цвета, которое придают пластидам пигменты, различают хлоропласты (зеленые пластиды), хромопласты (желто-красные пластиды) и лейкопласты (бесцветные пластиды). Каждый тип пластид выполняет свою функцию. Хлоропласты содержат пигмент хлорофилл, который дает зеленую окраску листьям и молодым побегам и обеспечивает фотосинтез. Хромопласты окрашивают плоды, цветки растений в желтый, красный и розовый цвета. В лейкопластах откладываются впрок питательные вещества.

 

Пластиды имеются лишь в растительных клетках. Они могут легко переходить из одного типа в другой. Например, преобразование лейкопластов в хлоропласты проявляется в позеленении клубней картофеля, хлоропластов в хромопласты — в окраске листьев осенью в красный, желтый и оранжевый цвета. В процессе жизнедеятельности растений пигменты пластид могут разрушаться. Это происходит перед ноябрем.

 

В центре клетки находится шарообразная вакуоль, в молодых клеток их несколько (рис. 14). Она заполнена клеточным соком, который является водным раствором органических и минеральных веществ. В клеточном соке есть разные красители, придающие цвета цветкам, плодам растений. Если вакуоль достаточно наполнена водой, то она похожа на воздушный шар. Спелые плоды, сочные стебли растений имеют большие вакуоли. Наверное, вы не раз видели увядшие листья или цветки растений. Это следствие того, что вакуоли клеток теряют воду, клетка также при этом теряет форму, что приводит к тем же изменениям и в органах растения.

 

В процессе жизнедеятельности растения в ее клетках откладываются впрок питательные вещества. В цитоплазме они представлены крахмальными зернами, липидами (жирами), протеинами (белками). Например, клетки семян риса, гречихи богаты крахмальные зерна, а клетки семян подсолнечника и конопли содержат жиры. Вакуоли тоже могут иметь запасные питательные вещества. Например, в вакуолях клеток сахарной свеклы откладывается глюкоза.

 

Жизнедеятельность растительной клетки. Каждая живая клетка дышит, питается, растет и размножается. С окружающей среды к ней постоянно поступают необходимые вещества (кислород, углекислый газ, минеральные и органические вещества). Обмен веществ между клеткой и окружающей средой обеспечивают клеточная оболочка и цитоплазма. Размножение клеток происходит под контролем ядра. Клеткам присуща раздражительность. Проявлением ответа клетки на воздействия извне являются движения ее цитоплазмы.

 

Количество клеток в растении возрастает в результате их деления, при котором из одной материнской клетки образуются две и более дочерних.




worldofscience.ru

Строение клетки растений

Клетки растений весьма
разнообразны по форме и размерам. Форма и величина их определяется местом
положения в организме растения, а также выполняемыми функциями. Клетки,
входящие в состав различных тканей и органов, значительно различаются по ширине
и длине, но чаще всего они вытянуты и имеют заостренные концы. Например, длина
клетки покрытосеменных колеблется в пределах от 100 до 1000 мкм. Паренхимные
клетки плодов и клубней растений достигают более 1 мм. Большие размеры имеют
клетки лубяных волокон. Так, у льна и копли длина волокна составляет 20-40 мм,
а у хлопчатника – 65 мм. Однако, чаще всего клетки мелкие, величиной 20-50 мкм
и их можно видеть только под микроскопом.

Общая численность клеток,
составляющих растение, выражается астрономическими цифрами, достигая нескольких
сотен и тысяч миллиардов.


Клетка растений состоит из
двух основных структур – цитоплазмы и ядра. Цитоплазма ( от греческого cytos – клетка, plasma – первичная масса) и ядро тесно
связаны между собой и представляют единую живую систему. Цитоплазма без ядра
существовать не может, так же как и ядро без цитоплазмы. В начале развития
учения о клетке чешский физиолог Пуркинье (1839) назвал содержимое клетки
протоплазмой (от греческого protos – первый). Клетка одета клеточной
оболочкой (мембраной), состоящей из клетчатки и пектиновых веществ (целлюлоза,
лигнин, воск и др.). мембрана имеет поры через которые вещества могут проникать
из одной клетки в другую.

Основную часть объема клетки занимает
цитоплазма. Слой цитоплазмы, прилегающий к оболочке, называется экзоплазмой. Он
более вязкий и лишен гранул по сравнению с внутренним слоем, называемым
эндоплазмой. В электронном микроскопе цитоплазма представляется однородной
зернистой массой. Она состоит из прозрачного вещества гиалоплазмы (от
греческого hyalos – стекло и плазма) и
взвешенных в ней мельчайших частиц – гранул. Гиалоплазму называли вначале
матриксом. В цитоплазме находятся органоиды и включения, протекают
биохимические реакции, осуществляется транспорт веществ.

В состав цитоплазмы входит 10-20 % белков,
2-3 % липидов, 1-2 % углеводов и примерно 1 % минеральных солей и других
веществ. В водной среде цитоплазмы растворены минеральные вещества и находятся
органические соединения, представленные двумя группами: полупродукты синтеза и
распада (аминокислоты, моносахариды, глицерин, жирные кислоты, азотистые
основания и др.) и конечными продуктами синтеза (белки, углеводы, липиды,
нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины и др.). Наибольшее значение в
жизнедеятельности растительной клетки играют белки. Недаром голландский
ученый-химик И. Мудлер назвал белки протеинами, что в переводе означает
первостепенно важные. Белки выполняют структурную роль, являются составной
частью витаминов, ферментов, гормонов, участвуют в многочисленных реакциях
обмена, имеют первостепенное значение в защитных реакциях и т. д.

Липиды являются главным образом запасными
веществами клетки. Они – источник энергии. Некоторые липиды входят в состав
ядерных и клеточных оболочек и многочисленных мембран.

Углеводы представлены в цитоплазме в виде
моно и дисахаридов. В состав клетки входит также крахмал, играющий роль
запасного вещества. Источником внутриклеточной энергии является глюкоза.
Исключительно важное значение имеет рибоза и дезоксирибоза. Первая входит в
состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), вторая – дезоксирибонуклеиновой кислоты
(ДНК).

Минеральные вещества находятся в цитоплазме в
виде свободных соединений и в связанном состоянии с белками, жирами и
углеводами.

Вода входит в состав коллоидов цитоплазмы,
она обеспечивает процессы гидролиза и окисления веществ.

Ядро покоится в цитоплазме. Впервые его
обнаружил английский ученый Р. Броун (1831), рассматривая под микроскопом
клетки растений из семейства орхидных. Ядро – важнейший и постоянный компонент
всех эукариотических клеток. исключительная важность ядра для жизнедеятельности
клеток доказана опытным путем, например, с одноклеточной водорослью
ацетобулярией. Клетка водоросли состоит из шляпки и ножки длиной 4-6 см. шляпка
содержит цитоплазму, а ядро находится в нижней части ножки. При отделении
шляпки от ножки она погибает, а ножка в которой находится ядро. Продолжает жить
и образовывать шляпку, т.е. часть растения, содержащая ядро обладает
способностью регенерации.

Ядра клеток разнообразны по форме и размерам.
Обычно форма ядер связана с формой клеток, но иногда отличается от последней. В
основном ядра имеют округлую или овальную форму. У большинства растений размер
их колеблется в пределах 10-20 мкм. Форма и величина ядра зависит от возраста
клетки, физиологического состояния и факторов внешней среды. Ядро клетки
занимает около 1/5 ее объема. В нем различают ядерную оболочку, ядерный сок
(кариолимфу), хроматин и ядрышки. Ядро отграничено от цитоплазмы ядерной
оболочкой (мембраной), которая состоит из внутреннего сплошного и внешнего
пористого листков. Листки мембраны представлены в основном протеинами и
липидами. Главная функция ядерной мембраны – регулирование поступления веществ
из цитоплазмы в ядро и обратно.

Ядерный сок представляет собой жидкое или полужидкое
содержимое ядра. Кариолимф а и содержащиеся в ней глыбки хроматина (от
греческого chroma – цвет) называется
хромоплазмой. Субмикроскопический состав хромоплазмы аналогичен составу
цитоплазмы. Электронной микроскопией в ней выявлены тонкие нити и гранулы.

В ядре клеток обнаруживается 1-2 ядрышка,
которые содержат большое количество РНК. Методом авторадиографии установлено,
что РНК ядрышков проникает в рибосомы цитоплазмы и принимает активное участие в
синтезе белков.

Для химического состава ядра характерно
наличие большого количества ДНК и белков-гистонов. ДНК входит в состав
хромосом, являющихся компонентами ядра и материальными носителями
наследственности.

Нуклеиновые кислоты впервые обнаружил
швейцарский биохимик Мишер (1869) в ядрах животных клеток. Название их
происходит от латинского nucleus –
ядро.

Ядро является центром, управляющим всеми
процессами жизнедеятельности клетки, в нем сосредоточены материальные носители
наследственности всех признаков организма.

Цитоплазма растительных клеток представляет
собой довольно сложную структурную систему.

Электронная микроскопия позволила выявить,
что она – совокупность коротких и длинных, узких и широких, замкнутых и не
замкнутых внутренних мембран и канальцев была названна эндоплазмотической
сетью, которая открыта в 1945 г (Портер, Клод и др.). Реальное существование ее
окончательно доказано к 1958 году. Внутренне пространство эндоплазмотической
сети заполненное гомогенным веществом, состав которого остается малоизученным.

Различают две разновидности эндоплазмотической
сети: гранулярную и агранулярную. Первая характеризуется наличием на
поверхности мембран мелких гранул, получивших название рибосом. Гранулярная
эндоплазмотическая сеть участвует в синтезе белков, а агранулярная – в синтезе
липидов и углеводов. Эндоплазмотическя сеть связана со всеми структурами
клетки. Ее оценивают как органоид общего значения, участвующий в процессах
синтеза, обмене веществ, обеспечивающий взаимосвязь элементов клетки между
собой и с окружающей средой.

В цитоплазме всех растительных клеток имеются
мелкие частицы рибосомы ( от греческого soma – тело и от начала слова рибонуклеиновая кислота),
которые можно видеть только в электронный микроскоп. Они свободно располагаются
в цитоплазме или прикреплены к мембране эндоплазмотической сети и ядерной
оболочке. Иногда рибосомы располагаются в виде скоплений (от 5 до 70). Такие
группы рибосом получили название полисом или полирибосом. Рибосомы состоят из
равного количества белка и РНК. В незначительном количестве в них обнаружены
соли магния и кальция. РНК рибосом составляет 80-90 % от общего количества этой
кислоты, содержащегося в этой клетке.

Рибосомы обеспечивают процессы
внутриклеточного синтеза белка. Их называют своеобразными «фабриками» белка, на
«конвейерах», которых происходит сборка из аминокислот белковых молекул. Белок,
синтезированный рибосомами, поступает в каналы эндоплазмотической сети, а затем
во все органоиды клетки, в том числе и ее ядро. Рибосомы обладают высокой
синтезирующей способностью, производя за 1 час белка больше своего веса.

Митохондрии (от греческого mitos – нить, chondros –
зерно) – органоиды клетки, ее «силовые станции». Их можно обнаружить в обычный
световой микроскоп. Длина митохондрий составляет – 0,5-0,7 мкм, ширина – 0,5-1
мкм. Количество митохондрий в клетке зависит от ее функционального состояния и
возраста. В среднем число их колеблется от 2 до 2,5 тысяч. Митохондрии имеют
двойную оболочку, которая состоит из наружной и внутренней мембран. Жидкое
содержимое митохондрий называется матриксом. Внутренняя мембрана имеет складки,
называемые кристаллами. Состоят митохондрии из белка (65-70 %), липидов (25-30
%) и небольшого количества РНК и ДНК.

Основная роль
митохондрий заключается в синтезе аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая
является универсальным источником энергии, которая необходима для обеспечения
жизнедеятельности клетки и организма вцелом.

Комплекс Гольджи — сложная структура,
состоящая из мембран, гранул и вакуолей. Впервые ее образование открыто
итальянским ученым К. Гольджи (1898) и названо его именем. В растительных
клетках комплекс Гольджи имеет вид дискретных частиц, равномерно рассеяных по
всей цитоплазме. Полагают, что комплекс Гольджи накапливает различного рода
ненужные клетке продукты ее жизнедеятельности и избытки воды, подлежащие
удалению, т.е. способствует регуляции определенного уровня концентрации веществ
в клетке.

Пластиды ( от греческого plastos – вылепленный, eidos –
подобный) – органоиды. Присущие клеткам растений. Они устроены очень сложно,
способны к самовоспроизведению, тесно связаны со способом питания растений.
Пластиды имеют общее происхождение и могу превращаться друг в друга. Различают
следующие типы пластид: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты.

Хлоропласты содержат пигмент хлорофилл,
осуществляющий процесс фотосинтеза, обуславливает зеленый цвет растения.
Хромопласты содержат каратиноиды. Обуславливают оранжевую, желтую, красную
окраску растений. Каратиноиды выполняют важную роль в процессах обмена веществ в
клетке. Лейкопласты ( бесцветные пластиды) являются органоидами. Синтезирующими
и запасающими крахмал.



biofile.ru

Органоиды растительной клетки и их функции

04.03.2018


Клетки растений, как и клетки большинства живых организмов, состоят из клеточной оболочки, которая отмежевывает содержимое клетки (протопласт) от окружающей его среды. Клеточная оболочка включает в себя достаточно жесткую и прочную клеточную стенку (снаружи) и тонкую, эластичную цитоплазматическую мембрану (внутри). Наружный слой клеточной стенки, представляющий собой пористую целлюлозную оболочку с присутствующим в ней лигнином, состоит из пектинов. Такие составляющие определяют прочность и жесткость растительной клетки, обеспечивают её форму, способствуют лучшей защите внутриклеточного содержимого (протопласта) от неблагоприятных условий. Составляющие цитоплазматической мембраны – белки и липиды. Как клеточная стенка, так и мембрана обладают полупроницаемыми способностями и выполняют транспортную функцию, пропуская внутрь клетки воду и необходимые для жизнедеятельности элементы питания, а также регулируя обмен веществ между клетками и со средой. 



Протопласт растительной клетки включает в себя внутреннюю полужидкую среду мелкозернистой структуры (цитоплазму), состоящую из воды, органических соединений и минеральных солей, в которой находятся ядро – главная часть клетки – и другие органоиды. Впервые описал жидкое содержимое клетки и назвал его протоплазмой (1825 – 1827 г.) чешский физиолог, микроскопист Ян Пуркине. Органоиды являются постоянными клеточными структурами, выполняющими специфические, предназначенные только им функции. Кроме того, они отличаются между собой строением и химическим составом. Различают немембранные органоиды (рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты), одномембранные (вакуоли, лизосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть) и двумембранные (пластиды, митохрондрии). 



Вакуоль (одна или несколько) – важнейшая составляющая протопласта, характерная только для растительных клеток. В молодых клетках присутствуют, как правило, несколько небольших вакуолей, но по мере роста и старения клетки, мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль. Она представляет собой ограниченный мембраной (тонопластом) резервуар с находящимся внутри него клеточным соком. Основной компонент клеточного сока – это вода (70 – 95%), в которой растворены органические и неорганические соединения: соли, сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза), органические кислоты (щавелевая, яблочная, лимонная, уксусная и пр.), белки, аминокислоты. Все эти продукты являются промежуточным результатом метаболизма и временно накапливаются в вакуолях как запасные питательные вещества, чтобы в дальнейшем вторично участвовать в обменных процессах клетки. Также в клеточном соке присутствуют танины (дубильные вещества), фенолы, алкалоиды, антоцианы и различные пигменты, которые выводятся в вакуоль, изолируясь при этом от цитоплазмы. В вакуоли поступают и ненужные продукты жизнедеятельности клетки (отходы), например, щавелевокислый калий. 






Благодаря вакуолям клетка обеспечивается запасами воды и питательных веществ (белков, жиров, витаминов, минеральных солей), а также в ней поддерживается осмотическое внутриклеточное давление (тургор). В вакуолях происходит расщепление старых белков и органелл. 




Вторая отличительная особенность растительной клетки – присутствие в ней двумембранных органоидов – пластид. Открытие этих органоидов, их описание и классификация (1880 — 1883 г.) принадлежат немецким ученым – естествоиспытателю А. Шимперу и ботанику В. Мейеру. Пластиды представляют собой вязкие белковые тельца и разделяются на три основных типа: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Все они под влиянием действия определенных факторов среды способны переходить из одного вида в другой. 






Среди всех типов пластид наиболее важную роль выполняют хлоропласты: в них осуществляется процесс фотосинтеза. Эти органоиды отличаются зеленой окраской, что связано с наличием в их составе значительного количества хлорофилла – зеленого пигмента, поглощающего энергию солнечного света и синтезирующего органические вещества из воды и углекислого газа. Хлоропласты отмежевываются от цитоплазмы клетки двумя мембранами (внешней и внутренней) и имеют линзообразную овальную форму (длина составляет около 5 – 10 мкм, а ширина колеблется от 2 до 4 мкм). Кроме хлорофилла в хлоропластах присутствуют каротиноиды (вспомогательные пигменты оранжевого цвета). Количество хлоропластов в растительной клетке может варьироваться от 1 – 2-х (простейшие водоросли) до 15 – 20 штук (клетка листка высших растений). 




Мелкие бесцветные пластиды лейкопласты встречаются в клетках тех органов растения, которые скрыты от действия солнечного света (корни или корневища, клубни, луковицы, семена). Форма их очень разнообразна (шаровидные, эллипсоидные, чашевидные, гантелевидные). Они осуществляют синтез питательных веществ (главным образом, крахмала, реже – жиров и белков) из моно- и дисахаридов. Под воздействием солнечных лучей лейкопласты имеют свойство превращаться в хлоропласты. 



Хромопласты образуются в результате накопления каротиноидов и содержат значительное количество пигментов желтого, оранжевого, красного, бурого цвета. Они присутствуют в клетках плодов и лепестков, определяя их яркую окраску. Хромопласты бывают дисковидные, серповидные, зубчатые, шарообразные, ромбовидные, треугольные и пр. Участвовать в процессе фотосинтеза они не могут по причине отсутствия в них хлорофилла. 




     

Двумембранные органоиды митохондрии представлены небольшими (несколько микронов в длину) образованиями чаще цилиндрической, но также гранулоподобной, нитевидной или округлой формы. Впервые обнаружены с помощью специального окрашивания и описаны немецким биологом Р. Альтманом как биопласты (1890 г.). Название митохондрий им дал немецкий патолог К. Бенда (1897 г.). Наружная мембрана митохондрии состоит из липидов и вдвое меньшего количества белковых соединений, она имеет гладкую поверхность. В составе внутренней мембраны преобладают белковые комплексы, а количество липидов не превышает третьей части от них. Внутренняя мембрана имеет складчатую поверхность, она образует гребневидные складки (кристы), за счет которых поверхность ее значительно увеличивается. Пространство внутри митохондрии заполнено более плотным, чем цитоплазма вязким веществом белкового происхождения — матриксом. Митохондрии очень чувствительны к условиям окружающей среды, и под ее влиянием могут разрушаться или менять форму. 






Они выполняют очень сложную физиологическую роль в процессах обмена веществ клетки. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление органических соединений (жирных кислот, углеводов, аминокислот), и, опять-таки под воздействием ферментов синтезируются молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), являющейся универсальным источником энергии для всех живых организмов. Митохондрии синтезируют энергию и являются, в сущности, «энергетической станцией» клетки. Количество этих органоидов в одной клетке непостоянно и колеблется в пределах от нескольких десятков до нескольких тысяч. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем большее количество митохондрий она содержит. В процессе деления клетки митохондрии также способны делиться путем образования перетяжки. Кроме того, они могут сливаться между собой, образуя одну митохондрию. 





Аппарат Гольджи назван так по имени его первооткрывателя, итальянского ученого К. Гольджи (1897 г.). Органоид расположен вблизи ядра и представляет собой мембранную структуру, имеющую вид многоярусных плоских дисковидных полостей, расположенных одна над другой, от которых ответвляются многочисленные трубчатые образования, завершающиеся пузырьками. Основная функция аппарата Гольджи – это удаление из клетки продуктов ее жизнедеятельности. Аппарат имеет свойство накапливать внутри полостей секреторные вещества, включающие пектины, ксилозу, глюкозу, рибозу, галактозу. Система мелких пузырьков (везикул), расположенная на периферии этого органоида, выполняет внутриклеточную транспортную роль, перемещая синтезируемые внутри полостей полисахариды к периферии. Достигнув клеточной стенки или вакуоли, везикулы, разрушаясь, отдают им свое внутреннее содержимое. В аппарате Гольджи происходит также образование первичных лизосом. 





Лизосомы были открыты бельгийским биохимиком Кристианом де Дювом (1955 г.). Они представляют собой небольшие тельца, ограниченные одной защитной мембраной и являются одной из форм везикул. Содержат более 40 различных гидролитических ферментов (гликозидаз, протеиназ, фосфатаз, нуклеаз, липаз и пр.), расщепляющих белки, жиры, нуклеиновые кислоты, углеводы, в связи с чем участвуют в процессах разрушения отдельных органоидов или участков цитоплазмы. Лизосомы выполняют важную роль в защитных реакциях и внутриклеточном питании. 



Рибосомы – это очень мелкие немембранные органоиды близкой к шаровидной или эллипсоидной формы. Формируются в ядре клетки. Из-за маленьких размеров они воспринимаются как «зернистость» цитоплазмы. Некоторая часть их находится в свободном состоянии во внутренней среде клетки (цитоплазме, ядре, митохондриях, пластидах), остальные же прикреплены к наружным поверхностям мембран эндоплазматической сети. Количество рибосом в растительной клетке относительно невелико и составляет в среднем около 30000 шт. Рибосомы располагаются поодиночке, но иногда могут образовывать и группы – полирибосомы (полисомы). Этот органоид состоит из двух различных по величине частей, которые могут существовать порознь, но в момент функционирования органоида объединяются в одну структуру. Основная функция рибосом – синтез молекул белка из аминокислот. 






Цитоплазму растительной клетки пронизывает огромное множество ультрамикроскопических жгутов, разветвленных трубочек, пузырьков, каналов и полостей, ограниченных трехслойными мембранами и образующих систему, известную как эндоплазматическая сеть (ЭПС). Открытие этой системы принадлежит английскому ученому К. Портеру (1945 г.). ЭПС находится в контакте со всеми органоидами клетки и составляет вместе с ними единую внутриклеточную систему, осуществляющую обмен веществ и энергии, а также обеспечивающую внутриклеточный транспорт. Мембраны ЭПС с одной стороны связаны с наружной цитоплазматической мембраной, а с другой – с наружной оболочкой ядерной мембраны. 






По своему строению ЭПС неоднородна, различают два её типа: гранулярную, на мембранах которой расположены рибосомы и агранулярную (гладкую) – без рибосом. В рибосомах гранулярной сети происходит синтез белка, который затем поступает внутрь каналов ЭПС, а на мембранах агранулярной сети синтезируются углеводы и липиды, также поступающие затем в каналы ЭПС. Таким образом, в каналах и полостях ЭПС происходит накопление продуктов биосинтеза, которые затем транспортируются к органоидам клетки. Кроме того, эндоплазматическая сеть разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая тем самым отдельную среду для различных реакций.


Ядро представляет собой самый крупный клеточный органоид, ограниченный от цитоплазмы чрезвычайно тонкой и эластичной двумембранной ядерной оболочкой и является наиважнейшей частью живой клетки. Открытие ядра растительной клетки принадлежит шотландскому ботанику Р. Брауну (1831 г.). В молодых клетках ядро размещено ближе к центру, в старых — смещается к периферии, что связано с образованием одной большой вакуоли, занимающей значительную часть протопласта. Как правило, в растительных клетках имеется лишь одно ядро, хотя случаются двухъядерные и многоядерные клетки. Химический состав ядра представлен белками и нуклеиновыми кислотами. 





Ядро содержит значительное количество ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), выполняющей роль носителя наследственных свойств. Именно в ядре (в хромосомах) хранится и воспроизводится вся наследственная информация, которая определяет индивидуальность, особенности, функции, признаки клетки и всего организма вцелом. Кроме того, одним из наиболее важных предназначений ядра является управление обменом веществ и большинством процессов, происходящих в клетке. Информация, поступающая из ядра, определяет физиологическое и биохимическое развитие растительной клетки.   



Внутри ядра находятся от одного до трех немембранных мелких телец округлой формы — ядрышек, погруженных в бесцветную, однородную, гелеобразную массу — ядерный сок (кариоплазму). Ядрышки состоят, главным образом, из белка; 5% их содержания составляет РНК (рибонуклеиновая кислота). Основная функция ядрышек — синтез РНК и формирование рибосом.

agrostory.com

Растительная клетка — элементарная биологическая система растений

Растительная клетка представляет собой элементарную единицу живого организма — растения. Она содержит компоненты, которые присущи всем эукариотическим организмам: ядро, цитоплазму, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическую сеть, рибосомы и лизосомы, микротрубочки. Однако клетка растения имеет отличия — это наличие пластид, вакуоли и целлюлозной стенки.

Объединяет все органеллы между собой и участвует в обмене веществ особая полужидкая среда элементарной живой единицы (клетки) — цитоплазма. Строение цитоплазмы довольно сложное. Она представляет собой многокомпонентный коллоидный раствор, который может переходить из золя в гель. При этом вся клетка пронизана белковыми нитями, образующими цитоскелет структурной единицы. В ее состав входит вода, на долю которой приходится от 60 до 90% всей массы, белки (10-20%) и липиды (до 23%), а также органические и неорганические вещества. Роль цитоплазмы в жизни клетки очень велика:

  • она является средой, в которой протекают химические реакции;
  • принимает активное участие в метаболизме;
  • поддерживает тургор и терморегуляцию;
  • выполняет опорную функцию, помогает клетке сохранять форму.

Влияние на полужидкую среду клетки оказывают и внешние факторы – температура, свет, состав воздуха, количество воды. Все это прямо воздействует на движение цитоплазмы, в котором она постоянно пребывает. За счет перемещения коллоидного раствора с питательными веществами (кислородом, АТФ и т.д.) элементарная единица живого организма существует. Жизнедеятельность клетки осуществляется совокупностью физиологических процессов. Питание структурной единицы живого организма происходит в процессе биохимических реакций, в результате чего неорганические вещества преобразуются в органические. Дышит растительная клетка кислородом, образующимся в ходе окисления сложных веществ — углеводов, липидов, аминокислот. Одновременно при дыхании происходит синтез и высвобождение энергии, необходимой для поддержания жизни. Растительная клетка растет путем растяжения целлюлозной стенки и увеличения объема цитоплазмы и вакуоли.

В совокупности все эти процессы жизнедеятельности принимают участие в метаболизме, основная суть которого — образование новых продуктов, их разложение на более мелкие составляющие, выведение из клетки продуктов распада либо отложение в виде резервных веществ. Выделение ненужных звеньев происходит через клеточную стенку, а перемещение, сбор (образование) новых структур осуществляется за счет движения цитоплазмы.

Важным свойством клеток является способность их размножаться путем деления. Итог этого процесса — образование двух дочерних структурных единиц живого организма, которые имеют набор хромосом, идентичный материнской.

Таким образом, растительная клетка является мельчайшей живой структурой организма, она питается, дышит, реагирует на раздражители, растет, размножается, а цитоплазма и погруженные в нее органеллы принимают участие в обмене веществ.

fb.ru

назовите основные части клетки и объясните их назначение

Несмотря на огромное разнообразие растительных и животных клеток, все они состоят из цитоплазмы и ядра, заключенных в оболочку.

Цитоплазма и ядро неразрывно связаны между собой и представляют единую живую систему.

Плазматическая оболочка (мембрана) отделяет содержимое одной клетки от другой или от внешней среды. Клеточная оболочка полупроницаема, через нее в клетку легко поступают вода и растворенные в ней вещества и задерживаются крупные нерастворимые частицы.

Основную часть клетки занимает цитоплазма. Это полужидкая коллоидная масса, состоящая из тончайших нитей, мембран и зерен. В ней расположены ядро и все органоиды клетки, а также различные включения. Органоиды растительной клетки — митохондрии, рибосомы и пластиды принадлежат к числу постоянных элементов клетки. Включения представляют собой или запасные вещества, или продукты жизнедеятельности клетки: капли жира, гранулы белка, витамины, различные пигменты, вакуоли.

Химический состав цитоплазмы очень сложный. В ней содержатся растворенные минеральные и основные органические вещества. Важнейшее значение среди них имеют белки. Молекула белка состоит из нескольких десятков и даже сотен аминокислот, которые располагаются в линейном порядке, последовательно одна за другой, образуя так называемую первичную структуру белка. Сами белковые молекулы лежат не в одной плоскости, а находятся в трехмерном пространстве, образуя вторичную и третичную структуры белка.

Значение белков в жизнедеятельности клетки и ее цитоплазмы огромно. Они являются основным строительным материалом всех органов и тканей растений и входят в состав большинства биокатализаторов клетки: ферментов, витаминов и гормонов, при помощи которых в организме осуществляются многочисленные реакции обмена веществ.

При помощи электронного микроскопа было установлено, что цитоплазма представляет собой развитую систему коротких и длинных, узких и широких, замкнутых и незамкнутых внутренних мембран и канальцев. На них имеются многочисленные гранулы, благодаря чему их поверхность кажется мелкозернистой. Эта пронизывающая всю цитоплазму система сообщающихся между собой мембран и канальцев с гранулами на наружной поверхности получила название эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть связана с ядром клетки, со всеми ее органоидами и оболочкой. Она представляет собой единую регуляторную систему клетки, через которую осуществляются все многочисленные процессы обмена веществ. Благодаря огромным поверхностям мембран эндоплазматической сети в небольшом объеме клетки могут одновременно протекать в определенной последовательности многие химические реакции.

На наружной поверхности эндоплазматических мембран расположены рибонуклеиновые гранулы — рибосомы. Размеры рибосом очень небольшие, всего от 0,025 до 0,035 мкм, поэтому видеть их можно только в электронный микроскоп. Химический состав рибосом почти у всех организмов одинаков. Они состоят наполовину из белка и наполовину из РНК.

Рибосомы представляют собой своеобразные «фабрики» белка, синтезируемого из аминокислот. Образующиеся в рибосомах белковые молекулы направляются в каналы эндоплазматической сети, а оттуда — во все органоиды цитоплазмы и ядро клетки. Рибосомы работают очень высокопроизводительно, за 1 ч они производят белок в количестве, большем их собственной массы.

В цитоплазме всех клеток в обычный световой микроскоп видны палочковидные, зернистые или нитчатые образования — митохондрии. Длина их 0,5—7 мкм, ширина от 0,5 до 1 мкм. В каждой клетке содержится 2—2,5 тыс. митохондрий.

Снаружи митохондрия покрыта двойной оболочкой, состоящей из наружной и внутренней мембран. Внутри митохондрии заполнены жидким содержимым — матриксом.

Митохондрии — это своеобразные «силовые станции» клетки, где вырабатывается энергия, необходимая для поддержания всех процессов жизне

otvet.mail.ru

Author: alexxlab

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о