Строение растительных клеток – Строение растительной клетки и ее функции, особенности под микроскопом клетки растения

Строение растительной клетки | Биология

Клетки различных органов и тканей высших растений отличаются между собой по форме, размеру, окраске, внутреннему строению. Однако для клеток растений характерен ряд особенностей, отличающих их от клеток других групп организмов.

Если рассматривать под световым микроскопом препарат кожицы чешуи лука, то можно легко увидеть клетки, которые плотно прилегают друг к другу. Хотя оболочки этих клеток достаточно прочные, они в то же время прозрачные. Клеточная оболочка имеет поры. Под микроскопом они выглядят как более тонкие участки клеточной оболочки.

Под клеточной оболочкой находится цитоплазматическая мембрана.

Под мембраной находится цитоплазма, которая представляет собой вязкую жидкость, обычно бесцветную. Цитоплазма в живых клетках постоянно движется, в ней происходит множество химических реакций. О движении цитоплазмы можно судить по перемещению содержащихся в ней органелл и включений, которые могут быть видны в световой микроскоп. Неблагоприятные условия окружающей среды (например, слишком высокая или низкая температура) могут привести к разрушению цитоплазмы и, как следствие, гибели клетки.

Цитоплазмы соседних клеток обычно соединены между собой нитями цитоплазмы, проходящими через клеточные оболочки.

В цитоплазме находится клеточное ядро. Оно представляет собой более плотное тельце и занимает небольшую часть клетки. Внутри ядра находится ядрышко и хромосомы. Увидеть все особенности строения клеточного ядра растений можно только с помощью электронного микроскопа.

Ядро играет важную роль при делении клетки. Перед делением оно становится больше, а хромосомы скручиваются и становятся хорошо заметными в микроскоп. В хромосомах содержится наследственная информация об организме. В процессе деления хромосомы удваиваются, и каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, который был в материнской клетке до начала процесса деления. Благодаря делению клеток в образовательных тканях и их последующему росту происходит рост всего растения.

Основной объем большинства растительных клеток занимают вакуоли. У взрослых и старых клеток вакуоли сливаются в одну большую центральную вакуоль. В вакуолях содержится клеточный сок, представляющий собой раствор различных органических и неорганических соединений. Много в клеточном соке сахаров, пигментов. Различные пигменты придают клеткам синеватую, красноватую и другие окраски.

Когда центральная вакуоль становится очень большой и занимает почти весь объем растительной клетки, то цитоплазма и содержащиеся в ней органеллы оттесняются к оболочке.

Много клеточного сока содержится в тканях сочных плодов, других мягких и объемных частях растений. То, что мы называем соками различных плодов, как раз и является клеточным соком вакуолей клеток.

Особенностью строения растительной клетки является наличие в ней пластид. Таких органелл нет клетках животных. Пластиды можно увидеть даже в световой микроскоп.

Существует три типа пластид: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Хлоропласты имеют зеленый цвет из-за наличия в них пигмента хлорофилла. Благодаря ему в растениях может протекать процесс фотосинтеза, в результате которого из неорганических веществ синтезируются органические.

Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды. Обычно они содержат запас питательных веществ.

Хромопласты могут иметь разный цвет в зависимости от того, какие пигменты в них содержатся. Благодаря хромопластам осенью листва деревьев окрашивается в разный цвет.

В тканях растений клетки соединены между собой межклеточным веществом. Однако в некоторых местах межклеточного вещества может не быть. В таком случае образуются межклетники, содержащие воздух. Это способствует газообмену между клеткой и окружающей средой.

biology.su

Клетка растения. Особенности клеток растений

Тела живых организмов могут представлять собой одну-единственную клетку, их группу или огромное скопление, насчитывающее миллиарды таких элементарных структур. К последним относится большинство высших растений. Изучением клетки — основного элемента строения и функций живых организмов - занимается цитология. Этот раздел биологии начал бурно развиваться после открытия электронного микроскопа, совершенствования хроматографии и других методов биохимии. Рассмотрим главные признаки, а также особенности, по которым клетка растения отличается от мельчайших структурных единиц строения бактерий, грибов и животных.

Открытие клетки Р. Гуком

Теория о крошечных элементах строения всего живого прошла путь развития, измеряемый сотнями лет. Строение оболочки клетки растений впервые увидел в свой микроскоп британский ученый Р. Гук. Общие положения клеточной гипотезы сформулировали Шлейден и Шванн, до этого похожие выводы делали и другие исследователи.

Англичанин Р. Гук рассмотрел в микроскоп срез пробки дуба и представил результаты на заседании Королевского общества в Лондоне 13 апреля 1663 года (по другим данным, событие произошло в 1665 году). Оказалось, что кора дерева состоит из крохотных ячеек, названных Гуком «клетками». Стенки этих камер, образующих узор в виде пчелиных сот, ученый считал живым веществом, а полость признал безжизненной, вспомогательной структурой. В дальнейшем было доказано, что внутри клетки растений и животных содержат субстанцию, без которой невозможно их существование, да и деятельность всего организма.

Клеточная теория

Важное открытие Р. Гука получило развитие в работах других ученых, изучавших строение клеток животных и растений. Схожие элементы строения наблюдали ученые на микроскопических срезах многоклеточных грибов. Было установлено, что структурные единицы живых организмов обладают способностью к делению. На основании исследований представители биологической науки Германии М. Шлейден и Т. Шванн сформулировали гипотезу, ставшую впоследствии клеточной теорией.

Сравнение клеток растений и животных с бактериями, водорослями и грибами позволило немецким исследователям прийти к следующему выводу: обнаруженные Р. Гуком «камеры» — это элементарные структурные единицы, а идущие в них процессы лежат в основе жизнедеятельности большинства организмов на Земле. Важное дополнение внес Р. Вирхов в 1855 году, отметив, что деление клеток — единственный путь их размножения. Теория Шлейдена-Шванна с уточнениями стала общепризнанной в биологии.

Клетка — мельчайший элемент строения и жизнедеятельности растений

Согласно теоретическим положениям Шлейдена и Шванна, органический мир един, что доказывает схожее микроскопическое строение животных и растений. Кроме этих двух царств, клеточное существование характерно для грибов, бактерий, а у вирусов отсутствует. Рост и развитие живых организмов обеспечивается благодаря возникновению новых клеток в процессе деления уже существующих.

Многоклеточный организм — не просто скопление структурных элементов. Маленькие единицы строения взаимодействуют между собой, образуя ткани и органы. Одноклеточные организмы живут изолированно, что не мешает им создавать колонии. Главные признаки клетки:

  • способность к самостоятельному существованию;
  • собственный обмен веществ;
  • самовоспроизведение;
  • развитие.

В эволюции жизни одним из важнейших этапов стало отделение ядра от цитоплазмы при помощи защитной мембраны. Связь сохранилась, ведь отдельно эти структуры не могут существовать. В настоящее время выделяют два надцарства — безъядерных и ядерных организмов. Вторую группу образуют растения, грибы и животные, изучением которых занимаются соответствующие разделы науки и в целом биология. Клетка растения обладает ядром, цитоплазмой и органоидами, речь о которых пойдет ниже.

Разнообразие клеток растений

На изломе спелого арбуза, яблока или картофеля можно заметить невооруженным глазом структурные «ячейки», заполненные жидкостью. Это клетки паренхимы плодов, имеющие диаметр до 1 мм. Лубяные волокна — вытянутые структуры, длина которых значительно превышает ширину. Например, клетка растения, которое называется хлопчатник, достигает в длину 65 мм. Волокна луба льна и конопли имеют линейные размеры, составляющие 40–60 мм. Типичные клетки намного меньше —20–50 мкм. Рассмотреть такие крохотные структурные элементы можно только под микроскопом. Особенности мельчайших единиц строения растительного организма проявляются не только в различиях по форме и размерам, но и в выполняемых функциях в составе тканей.

Клетка растения: основные черты строения

Ядро и цитоплазма тесно взаимосвязаны и взаимодействуют между собой, что подтверждают исследования ученых. Это главные части эукариотической клетки, от них зависят все остальные элементы строения. Ядро служит для накопления и передачи генетической информации, необходимой для синтеза белка.

Британский ученый Р. Броун в 1831 году впервые заметил в клетке растения семейства орхидных особое тельце (нуклеус). Это было ядро, окруженное полужидкой цитоплазмой. Название этой субстанции означает в дословном переводе с греческого «первичная масса клетки». Она может быть более жидкой или вязкой, но обязательно покрыта мембраной. Наружная оболочка клетки состоит в основном из целлюлозы, лигнина, воска. Один из признаков, отличающих клетки растений и животных, — наличие этой прочной целлюлозной стенки.

Строение цитоплазмы

Внутренняя часть растительной клетки заполнена гиалоплазмой с взвешенными в ней мельчайшими гранулами. Ближе к оболочке так называемая эндоплазма переходит в более вязкую экзоплазму. Именно эти субстанции, которыми заполнена клетка растения, служат местом протекания биохимических реакций и транспорта соединений, размещения органоидов и включений.

Примерно 70–85 % цитоплазмы составляет вода, 10–20 % приходится на белки, другие химические компоненты — углеводы, липиды, минеральные соединения. Клетки растений имеют цитоплазму, в которой среди конечных продуктов синтеза присутствуют биорегуляторы функций и запасные вещества (витамины, ферменты, масла, крахмал).

Ядро

Сравнение клеток растений и животных показывает, что они имеют сходное строение ядра, находящегося в цитоплазме и занимающего до 20 % ее объема. Англичанин Р. Броун, впервые рассмотревший под микроскопом этот важнейший и постоянный компонент всех эукариотов, дал ему название от латинского слова nucleus. Внешний вид ядер обычно коррелирует с формой и размерами клеток, но иногда отличается от них. Обязательные элементы строения — мембрана, кариолимфа, ядрышко и хроматин.

В мембране, отделяющей ядро от цитоплазмы, имеются поры. Через них вещества поступают из ядра в цитоплазму и обратно. Кариолимфа представляет собой жидкое или вязкое ядерное содержимое с участками хроматина. Ядрышко содержит рибонуклеиновую кислоту (РНК), проникающую в рибосомы цитоплазмы для участия в синтезе белка. Другая нуклеиновая кислота — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) — также присутствует в больших количествах. ДНК и РНК впервые были обнаружены в животных клетках в 1869 году, впоследствии найдены в растениях. Ядро — это «центр управления» внутриклеточными процессами, место хранения информации о наследственных признаках всего организма.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Строение клеток животных и растений имеет значительное сходство. Обязательно присутствуют в цитоплазме внутренние канальцы, заполненные разными по происхождению и составу веществами. Гранулярная разновидность ЭПС отличается от агранулярного типа наличием рибосом на поверхности мембран. Первая участвует в синтезе белков, вторая играет роль в образовании углеводов и липидов. Как установили исследователи, каналы не только пронизывают цитоплазму, они связаны с каждым органоидом живой клетки. Поэтому значение ЭПС оценивают очень высоко как участника метаболизма, системы связи с окружающей средой.

Рибосомы

Строение клетки растений или животных трудно представить без этих мелких частиц. Рибосомы очень малы, увидеть их можно только в электронный микроскоп. В составе телец преобладают белки и молекулы рибонуклеиновых кислот, есть незначительное количество ионов кальция и магния. Практически все количество РНК клетки сосредоточено в рибосомах, они обеспечивают белковый синтез, «собирая» протеины из аминокислот. Затем белки поступают в каналы ЭПС и разносятся сетью по всей клетке, проникают в ядро.

Митохондрии

Эти органоиды клетки считают ее энергетическими станциями, они видны при увеличении в обычный световой микроскоп. Количество митохондрий варьируется в очень широких пределах, их может насчитываться единицы или тысячи. Строение органоида не отличается большой сложностью, есть две мембраны и матрикс внутри. Митохондрии состоят из белка липидов, ДНК и РНК, отвечают за биосинтез АТФ — аденозинтрифосфорной кислоты. Для этого вещества клетки растений или животного характерно присутствие трех фосфатов. Отщепление каждого из них дает энергию, необходимую для всех процессов жизнедеятельности в самой клетке и во всем организме. Наоборот, присоединение остатков фосфорной кислоты дает возможность запасать энергию и переносить в таком виде по всей клетке.

Рассмотрите на представленном ниже рисунке органоиды клетки и назовите те, что вам уже известны. Обратите внимание на крупный пузырек (вакуоль) и зеленые пластиды (хлоропласты). Речь о них пойдет дельше.

Комплекс Гольджи

Сложный клеточный органоид состоит из гранул, мембран и вакуолей. Комплекс был открыт в 1898 году и получил название в честь итальянского биолога. Особенности клеток растений заключаются в равномерном распространении частиц Гольджи по всей цитоплазме. Ученые считают, что комплекс необходим для регулирования содержания воды и продуктов жизнедеятельности, удаления избытков веществ.

Пластиды

Только клетки тканей растений содержат органоиды зеленого цвета. Кроме того, есть бесцветные, желтые и оранжевые пластиды. На их строении и функциях отражается вид питания растения, причем они способны менять цвет за счет химических реакций. Основные типы пластид:

  • оранжевые и желтые хромопласты, образованные каротином и ксантофиллом;
  • хлоропласты, содержащие зерна хлорофилла, — пигмента зеленого цвета;
  • лейкопласты — бесцветные пластиды.

Строение клетки растений связано с идущими в ней химическими реакциями синтеза органического вещества из углекислого газа и воды с использованием световой энергии. Название этого удивительного и очень сложного процесса — фотосинтез. Осуществляются реакции благодаря хлорофиллу, именно это вещество способно улавливать энергию луча света. Наличием зеленого пигмента объясняется характерный цвет листьев, травянистых стеблей, незрелых плодов. Хлорофилл по строению похож на гемоглобин крови животных и человека.

Красная, желтая и оранжевая окраска различных органов растений обусловлена присутствием в клетках хромопластов. Их основой является большая группа каротиноидов, выполняющих важную роль в метаболизме. Лейкопласты отвечают за синтез и накопление крахмала. Пластиды растут и размножаются в цитоплазме, вместе с ней передвигаются вдоль внутренней оболочки клетки растения. Они богаты ферментами, ионами, другими биологически активными соединениями.

Отличия в микроскопическом строении основных групп живых организмов

Большинство клеток напоминают крошечный мешочек, наполненный слизью, тельцами, гранулами и пузырьками. Часто присутствуют разные включения в виде твердых кристаллов минеральных веществ, капель масел, крахмальных зерен. Клетки тесно соприкасаются в составе тканей растений, жизнь в целом зависит от деятельности этих мельчайших единиц строения, образующих целое.

При многоклеточном строении существует специализация, которая выражается в разных физиологических задачах и функциях микроскопических структурных элементов. Они определяются в основном местоположением тканей в листьях, корне, стебле или генеративных органах растения.

Выделим основные элементы проведенного сравнения клетки растения с элементарными единицами строения других живых организмов:

  1. Плотная оболочка, характерная только для растений, образована клетчаткой (целлюлозой). У грибов мембрана состоит из прочного хитина (особого белка).
  2. Клетки растений и грибов отличаются по цвету благодаря наличию или отсутствию пластид. Такие тельца, как хлоропласты, хромопласты и лейкопласты, присутствуют только в растительной цитоплазме.
  3. Есть органоид, который отличает животных, — это центриоль (клеточный центр).
  4. Только в составе клетки растения присутствует крупная центральная вакуоль, заполненная жидким содержимым. Обычно этот клеточный сок окрашен пигментами в разные цвета.
  5. Главное запасное соединение растительного организма — крахмал. Грибы и животные накапливают в своих клетках гликоген.

Среди водорослей известно много одиночных, свободно живущих клеток. К примеру, таким самостоятельным организмом является хламидомонада. Хотя растения отличаются от животных присутствием целлюлозной клеточной стенки, но половые клетки лишены такой плотной оболочки — это еще одно доказательство единства органического мира.

fb.ru

Строение растительной клетки

Долгое время считали, что клетка — это масса цитоплазмы, которая окружена клеточной оболочкой и содержит ядро. Такое представление просуществовало до усовершенствования методов микроскопического исследования. Разрешающая сила самого сильного светового микроскопа составляет около 150—200 нм и не позволяет увидеть многие органеллы, а тем более рассмотреть их внутреннее строение. Последнее стало возможным лишь после изобретения электронного микроскопа. Разрешающая способность электронного микроскопа примерно на 2—3 порядка выше светового микроскопа и составляет около 0,1—1 нм. Правда, ценность электронного микроскопа снижается из-за ряда технических трудностей. Низкая проникающая способность электронов заставляет использовать ультратонкие срезы — 300—500 нм. Кроме того, в большинстве случаев наблюдение в электронном микроскопе производится на фиксированных срезах. В связи с этим интерпретация картин, видимых в электронный микроскоп, должна проводиться с осторожностью. Не исключена возможность, что та или иная картина представляет собой артефакт (следствие отмирания). И все же применение электронного микроскопа значительно продвинуло знания о структуре и ультраструктуре клетки. Рассмотрение с помощью электронного микроскопа показало, что клетка обладает чрезвычайно сложной структурной организацией и представляет собой систему, дифференцированную на отдельные органеллы.

В растительной клетке следует различать клеточную оболочку и содержимое. Основные жизненные свойства присуши именно содержимому клетки — протопласту. Кроме того, для взрослой растительной клетки характерно наличие вакуоли — полости, заполненной клеточным соком. Протопласт состоит из ядра, цитоплазмы и включенных в нее крупных органелл, видимых в световой микроскоп: пластид, митохондрий. В свою очередь цитоплазма представляет собой сложную систему с многочисленными мембранными структурами, такими, как аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, и немембранными структурами—микротрубочки, рибосомы и др. Все указанные органеллы погружены в матрикс цитоплазмы — гиалоплазму, или основную плазму. Каждая из органелл имеет свою структуру и ультраструктуру. Под ультраструктурой понимается расположение в пространстве отдельных молекул, составляющих данную органеллу. Даже с помощью электронного микроскопа далеко не всегда можно увидеть ультраструктуру более мелких органелл (рибосом). По мере развития науки открываются все новые структурные образования, находящиеся в цитоплазме, и в этой связи наши современные представления о ней ни в коей мере не являются окончательными. Размеры клеток и отдельных органелл приблизительно следующие: клетка 10 мкм, ядро 5—30 мкм, хлоропласт 2—6 мкм, митохондрии 0,5—5 мкм, рибосомы 25 нм. В создании надмолекулярных структур отдельных органоидов клетки большое значение имеют так называемые слабые химические связи. Наиболее важную роль играют водородные, вандерваальсовы и ионные связи. Важнейшей особенностью является то, что энергия образования этих связей незначительна и лишь немного превышает кинетическую энергию теплового движения молекул. Именно поэтому слабые связи легко возникают и легко разрушаются. Средняя продолжительность жизни слабой связи составляет лишь долю секунды. Наряду со слабыми химическими связями большое значение имеют гидрофобные взаимодействия. Обусловлены они тем, что гидрофобные молекулы или части молекул, находящиеся в водной среде, располагаются так, чтобы не контактировать с водой. При этом молекулы воды, объединяясь друг с другом, как бы выталкивают неполярные группы, сближая их. Именно слабые связи определяют в большой степени конформацию (форму) таких макромолекул, как белки и нуклеиновые кислоты, лежат в основе взаимодействия молекул и, как следствие, в образовании и самосборке субклеточных структур, в том числе органелл клетки.

Для поддержания сложной структуры цитоплазмы необходима энергия. Согласно второму закону термодинамики всякая система стремится к уменьшению упорядоченности, к энтропии. Поэтому любое упорядоченное расположение молекул требует притока энергии извне. Выяснение физиологических функций отдельных органелл связано с разработкой метода их изоляции (выделения из клетки). Таков метод дифференциального центрифугирования, который основан на разделении отдельных компонентов протопласта. В зависимости от ускорения удается выделить все более и более мелкие фракции органелл. Совместное применение методов электронной мик­роскопии и дифференциального центрифугирования дало возможность наметить связи между структурой и функциями отдельных органелл.

В этом разделе:

fizrast.ru

Строение растительной клетки

Все органы растений состоят из клеток: паренхимных и прозенхимных.

Паренхимные клетки имеют округлую или многогранную форму, размером от 10 до 60 мкм.

Прозенхимные клетки имеют удлиненную форму. Длина их в некоторых случаях измеряется в сантиметрах, а в поперечном сечении их размер такой же, как паренхимных клеток.

Ткань плодов и овощей состоит в основном из паренхимных клеток, в этих клетках откладываются питательные вещества.

Клетка зрелых плодов включает оболочку, протопласт и вакуоли.

Оболочка клетки целлюлозы и протопектина, покрывает протопласт сверху и обладает защитной функцией, придает жесткость клетке и определяет ее форму.

Протопласт состоит из цитоплазмы, ядра и включений (крахмальных зерен, пластидов и т.д.).

Цитоплазма является одной из важнейших частей клетки. Она представляет собой студенистую массу, в которой растворены белковые вещества, жиры, углеводы, минеральные соли и другие вещества.

В молодой клетке цитоплазма занимает все внутреннее пространство клетки, а в зрелой клетке она располагается тонким слоем под оболочкой и в виде нитей пересекает клетку.

Цитоплазма состоит из трех слоев:

♦ плазмолеммы (цитоплазматическая мембрана) - отделяет цитоплазму от клеточной стенки в виде мембраны;

♦ тонопласта - отделяет цитоплазму от вакуолей;

♦ мезоплазмы - основная масса цитоплазмы, в которой образуются разнообразные органеллы клетки (включения).

Плазматическая мембрана (плазмолемма) внутри цитоме-зоплазмы образует разветвленную систему ультрамикроско

пических каналов, которые связывают цитоплазму с другими клетками и наружной оболочкой ядра. Система таких канальцев образует так называемую эндоплазматическую сеть.

Внутри цитоплазмы находятся:

♦ рибосомы;

♦ митохондрии;

♦ аппарат Гольджи;

♦ пластиды.

Рибосомы - мелкие круглые тельца, в которых собираются белковые молекулы из аминокислот, после чего по каналам эндоплазматической сети белки разносятся по всей клетке.

Митохондрии - являются энергетическими центрами клетки, в них происходит окисление веществ и выделение энергии, необходимой для синтеза всех веществ клетки. Митохондрии разбросаны по всей клетке, имеют разнообразную форму: сферическую, овальную, цилиндрическую. Они состоят из белка, липидов и небольшого количества нуклеиновых кислот.

Аппарат Гольджи служит для синтеза сложных углеводов: пектина, гемицеллюлозы, которые участвуют в построении клеточной стенки.

Специфической особенностью клетки является присутствие пластид, которые в зависимости от окраски подразделяются на хлоропласты, лейкопласты, хромопласты.

Хлоропласты - в них заключены молекулы хлорофилла, каротина, придают растениям зеленый цвет, в них осуществляется фотосинтез.

Лейкопласты - пластиды бесцветные, не способны к фотосинтезу, в них происходит синтез и отложение запасных питательных веществ (крахмала).

Хромопласты - пластиды оранжево-красного и желтого цветов, в них накапливаются каратиноиды.

Ядро является центром роста и размножения клетки. Эту функцию выполняют содержащиеся в ядре хромосомы, построенные в основном из ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), соединенной с белком и РНК (рибонуклеиновая кислота). Хромосомы несут в себе гены, в которых закреплены все признаки, передаваемые по наследству.

Ядро имеет округлую форму, может быть и вытянутым, всегда окружено цитоплазмой, как и цитоплазма представляет коллоидную систему, но более вязкой консистенции.

Внутри ядра находится ядрышко. Оно преимущественно содержит РНК.

Все ядро покрыто оболочкой, состоящей из двух слоев, оболочка сообщается с каналами эндоплазматической сети.

Вакуоли - это полости, ограниченные мембраной и заполненные клеточным соком, который представляет слабо концентрированный раствор органических и минеральный веществ.

Вакуоли, как правило, содержатся во взрослых растительных клетках, в то время как молодые не содержат их вовсе.

Часто несколько небольших вакуолей сливаются в одну, которая занимает большую часть клетки.

Похожие статьи

znaytovar.ru

Клеточное строение растений

Растения и животные имеют клеточное строение. Все органы растения (корни, стебли, листья и др.) состоят из мельчайших частиц, которые называются клетками. Для примера рассмотрим мякоть зрелого яблока или арбуза.

Простым глазом или в лупу на тонком срезе заметны округлые мельчайшие пузырьки — это и есть клетки, которые можно рассмотреть только с помощью микроскопа (особого прибора, дающего увеличение в сотни раз).

Впервые люди обратили внимание на клеточное строение растений еще в половине XVII в., когда ученый Роберт Гук с помощью усовершенствованного им микроскопа заметил и описал строение бутылочной пробки, состоящей из множества мельчайших полостей, которые он сравнивал с ячейками пчелиных сот и назвал клетками.

Позднее клетки стали сравнивать с мельчайшими пузырьками, наполненными слизистым содержимым. Много внимания уделял микроскопу М. В. Ломоносов, применявший его при разнообразных исследованиях. С помощью современных микроскопов, дающих увеличение в 1000 и больше раз, изучаются подробности строения клеток.

Клетки, их строение и жизнедеятельность 

Для изучения клеток, из которых состоят живые части растений, изготовляют микроскопический препарат. С этой целью из толстого непрозрачного объекта, например из корня или стебля, делают острой бритвой тонкие срезы, которые окрашивают различными красками.

Эти срезы помещают в каплю воды на стеклянную пластинку (предметное стекло) и прикрывают тонким покровным стеклышком.

Тонкие прозрачные части растений, например листик мха, кожица листа или волоски, снятые с растения, прямо используются для приготовления препарата.

Такие препараты рассматриваются в микроскоп при различных увеличениях, а затем зарисовываются или особым способом фотографируются.

Более сложно изготовляют постоянные микроскопические препараты, в которых изучаемый объект заклеивается в глицеринжелатину или в канадский бальзам (получаемый из смолы пихты). Такие препараты могут долго сохраняться.

Растительная клетка

Растительная клетка состоит из следующих частей: оболочки, протоплазмы, ядра, клеточного сока и пластид. Живыми частями клетки считаются протоплазма, ядро и пластиды. Оболочка и клеточный сок появляются в клетке как продукты ее жизнедеятельности.

Форма и величина клеток весьма различны. Клетки бывают паренхимпые, т. е. равномерно развитые во всех направлениях, округлые, кубические, многогранные. Встречаются также прозенхимные клетки, т. е. вытянутые в длину, имеющие форму волосков или волокон с заостренными концами. Иногда клетки приобретают ветвистую, звездчатую или иную форму.

Размер клеток невелик. Клетки мякоти арбуза и яблока, едва различимые простым глазом, считаются крупными клетками. Обычно клетки значительно мельче и не видны простым глазом.

Их измеряют микронами, т. е. тысячными долями миллиметра. Клетки меньше 0,2 микрона уже не видны в обычные оптические микроскопы. Однако попадаются и клеткигиганты, например клетки, из которых состоит пучок волокон льна, достигающие длины 4 см при ничтожном диаметре. Твердая оболочка, окружающая жидкое содержимое клетки, придает клетке определенную форму и прочность.

Каждая растительная клетка имеет свою оболочку. У двух соседних клеток оболочки склеены между собой особыми (пектиновыми) веществами. В местах соединения нескольких клеток оболочки иногда расходятся, и тогда образуются между клетками межклеточные пространства, заполняющиеся воздухом. Клеточные оболочки прозрачны, бесцветны, состоят из вещества, называемого целлюлозой или клетчаткой.

Клетки, их строение и жизнедеятельность (Клеточные оболочки)

Клеточные оболочки, отделяющие одну клетку от других, легко проницаемы для жидкостей и газов. Между клетками, а также между ними и окружающей внешней средой происходит беспрестанный обмен веществ. В утолщенной клеточной оболочке имеются поры, т. е. утонченные места, через которые поддерживается взаимный обмен веществ. Кроме того, оболочки пронизаны тончайшими канальцами (плазмодесмами), заполненными протоплазмой. Благодаря всему этому организм обладает целостностью.

Целлюлозные оболочки в живой клетке растения обладают способностью видоизменяться. Они часто пропитываются особым веществом, вызывающим одревесн ен и е, вследствие чего многие клетки, а в деревьях большая часть клеток, превращаются в древесину.

Клеточные оболочки пропитываются иногда пробковым веществом, что наблюдается у деревьев и кустарников в коре. У некоторых деревьев, например у пробкового дуба, у амурского бархатного дерева, на поверхности коры образуется сплошной слой пробки, используемой в промышленности. Опробковевшие клетки отмирают, так как пробка не пропускает через себя ни воду, ни газы, а живые части клетки до тех пор остаются живыми, пока у них происходит беспрестанный обмен веществ с внешней "средой.

Клеточные оболочки часто пропитываются кремнеземом. В таком случае оболочки их делаются твердыми и ломкими, например солома злаков, осок и других растений. Как одревесневшие, опробковевшие, так и пропитавшиеся минеральными солями клеточные оболочки или совсем не перевариваются желудком животных или плохо перевариваются.

Вот почему перестоявшая трава, ржаная солома, осоки, ситники, белоусы малопригодны для питания животных. Наибольшей питательностью обладают такие растения и их части, у которых оболочки остаются целлюлозными и клетки которых сохраняют в себе живые части, т. е. протоплазму, ядро, пластиды, а также запасные питательные вещества — крахмал, сахар, белки.

Протоплазма

Протоплазма — полужидкое белковое живое вещество, содержащее в себе жироподобные, а также минеральные вещества и. разнообразные продукты жизнедеятельности клетки. В молодых клетках она заполняет всю клетку, а в более старых в ней появляются капельки клеточного сока (вакуоли).

В клетках, достигших полного возраста, протоплазма располагается в виде тонкого слоя только возле клеточных оболочек. В таких клетках почти вся внутренняя полость заполнена клеточным соком.

Живая протоплазма обладает полупроницаемостью, т. е. одни вещества она свободно пропускает через себя, а другие, наоборот, задерживает. Смерть протоплазмы влечет за собой свертывание белков; мертвая протоплазма не способна задерживать в клетке вещества.

В живых клетках протоплазма находится в движении. В клетках волоска стебля тыквы под микроскопом наблюдается движение протоплазмы. Видно, как по тонким нитям движутся ее мельчайшие частицы, направляясь к ядру и в противоположном направлении.

В листьях некоторых растений видно, как в длинных клетках протоплазма движется вдоль оболочки; сначала она движется вдоль одной стороны клетки, затем переходит на другую, противоположную сторону и вдоль этой стороны течет в противоположном направлении, увлекая за собой зеленые хлорофилловые зерна и ядро. Движение протоплазмы внутри клеток облегчает обмен веществ между клетками.

Клеточные ядра

Клеточные ядра постоянно встречаются в клетках растении. Они плотнее протоплазмы и сильнее окрашиваются красками. Клеточное ядро имеет свою оболочку и полужидкое содержимое. В нем бывает заметно более плотное тельце — ядрышко, одно или несколько. Форма ядра шаровидная, несколько сплюснутая, а иногда удлиненная.

По химическому составу ядро сходно с протоплазмой, состоит из белков, но содержит в себе еще особые белковые вещества (нуклеины), богатые фосфором. В молодой клетке ядро располагается в средней части клетки, а в старых клетках возле оболочки. Оно всегда бывает окружено протоплазмой. Обычно в клетке бывает одно ядро, но иногда их бывает два, реже много.

К живым частям клетки относятся так-же пластиды. Это мелкие белковые тела, вкрапленные в протоплазму.

Они бывают трех родов.

Бесцветные — лейкопласты, имеющие форму округлых зернышек — служат для образования крахмала.

Зеленые пластиды — хлоропласты.

Хлорофилловые зерна — придают зеленую окраску растениям.

Роль их особенно важная: в них образуются ценные органические вещества — углеводы (сахар и крахмал). Образование углеводов происходит при посредстве света из углекислого газа воздуха и воды.

Этот важнейший процесс жизни растения называется фотосинтезом, т. е. образованием сложных соединений, возникающих из более простых под влиянием света.

Ткани растений

Растительной тканью называется совокупность клеток, выполняющих одну и ту же физиологическую (жизненную) роль и сходных между собой по строению и происхождению.

Образовательные ткани состоят из наиболее молодых клеток, обладающих способностью размножаться делением. Само название «образовательные» говорит о том, что из делящихся клеток возникают другие ткани. Образовательные ткани встречаются, например, в кончиках стеблей и корней, где имеются конусы нарастания, состоящие из молодых клеток, образующих конусовидные окончания этих органов.

На тонком продольном разрезе корня в микроскоп можно проследить отдельные фазы сложного деления растительной клетки. Эти клетки обладают тонкими оболочками, густой протоплазмой и крупными ядрами. После образования новых клеток начинается их рост и видоизменение.

В протоплазме появляются многочисленные капли клеточного сока (вакуоли), клетки удлиняются и одни из них дают начало основным тканям, а другие — покровным, проводящим, механическим и выделительным.

Основные ткани широко распространены в органах растений. В их клетках главным образом совершаются важнейшие процессы жизни растения — образование и накопление органического вещества.

Живые клетки основных тканей крупнее клеток образовательной ткани. В них находятся пластиды, запасные вещества, как в твердом состоянии (крахмал, алейрон), так и в растворе клеточного сока (сахар, инулин). Кроме того, характерным для этой ткани является наличие межклеточных пространств. В них скопляется воздух, кислород которого необходим для дыхания живых клеток. Из основной ткани состоит мякоть листа, сердцевина стеблей, внутренние части семян, сочных плодов, клубней, корневищ.

Вследствие наличия межклеточных пространств все органы растений имеют малый удельный вес. Поэтому на поверхность воды всплывают погруженные в нее не только листья и стебли растений, но и плоды с большим весом, например яблоки, арбузы, груши.

Иногда в основной ткани растений развиваются крупные межклеточные пространства, превращающиеся во вместилище выделений и в воздухоносные ходы. Последние особенно развиты у болотных растений, корни и корневища которых произрастают в среде, бедной кислородом воздуха.

Покровные ткани находятся на поверхности органов растения. К ним относятся кожица (эпидермис), пробковая ткань и корка. Листья растений покрыты кожицей.

Она находится на поверхности зеленых стеблей, сочных плодов. Кожица защищает органы растения от высыхания и от проникновения микроорганизмов внутрь органов. Очищенное яблоко быстрее высыхает, чем неочищенное. Оно же быстрее и загнивает.

Кожица иногда легко сдирается с листьев, и тогда ее можно хорошо рассмотреть в микроскоп. У длинных листьев клетки кожицы вытянуты в длину. У широких листьев клетки более равномерно развиты и оболочки их часто имеют извилистую форму. Как в том, так и в другом случае клетки плотно, без межклетников соединены между собой. На поперечном срезе клетки кожицы имеют прямоугольную форму.

Весьма часто клетки кожицы с поверхности покрыты толстой пленкой — кутикулой, а иногда и восковым налетом, отчего листья кажутся плотными, блестящими, как будто покрытые лаком. Такие листья лучше защищены от испарения воды, с таких листьев во время дождя быстрее скатываются капли воды, они лучше защищены от загнивания и других невзгод. Припомним, например, листья капусты, хвою сосны, листья лука.

Часто на поверхности кожицы развиваются волоски, вследствие чего растения приобретают сероватый оттенок, например растения сухих степей: чистец, шалфей, коровяк, или медвежье ухо.

Листья яблони, лоха, маслины также покрыты волосками, особенно с нижней стороны. Иногда волоски придают жесткость растениям и делают их менее съедобными, например у растений из семейства бурачниковых. Жгучие волоски крапивы защищают растения от животных.

При рассматривании кожицы в микроскоп среди обычных клеток видны многочисленные устьица, служащие для проветривания листа, т. е. для газообмена. Устьице состоит из щелевидного отверстия и прилегающих к нему двух замыкающих клеток слегка изогнутой формы.

Замыкающие клетки в отличие от других клеток кожицы, кроме протоплазмы, ядра и вакуоли, имеют еще зеленые пластиды — хлоропласты.

Так как у замыкающих клеток оболочки неравномерно утолщены, то они при изменении клеточного тургора способны изгибаться то в большей, то в меньшей степени и расширять, суживать или совсем закрывать щель.

Чаще всего у замыкающих клеток оболочки, обращенные к щелевидному отверстию, бывают утолщены, а оболочки, примыкающие к соседним клеткам эпидермиса, остаются тонкими. Вот почему увеличение тургора в устьичных клетках влечет за собой больший изгиб их и открывание щели, а уменьшение тургора вызывает выпрямление замыкающих клеток и закрывание щели.

При недостатке воды в растении устьица закрываются, а при избытке ее устьица открываются. Раскрывание устьиц связано с увеличением сахара в замыкающих клетках, вследствие чего увеличивается тургор замыкающих клеток, в которые больше поступает воды.

Закрывание устьиц связано с уменьшением количества сахара в замыкающих клетках, вследствие чего уменьшается клеточный тургор этих клеток и устьичная щель закрывается.

Днем, благодаря фотосинтезу, сахара в замыкающих клетках больше и устьица обычно бывают открыты, а ночью его меньше и устьица закрываются.

Пробковая ткань

Пробковая ткань на поверхности органов растений появляется взамен кожицы. Ее можно обнаружить на многолетних стеблях, корнях и корневищах, на клубнях.

Например, молодые клубни картофеля бывают покрыты кожицей, а позднее, при созревании клубней, кожица лопается, слущивается и заменяется пробковой тканью.

Возникновение пробковой ткани начинается с того, что клетки основной ткани, находящиеся под кожицей, а у некоторых растений — клетки кожицы начинают делиться перегородками параллельно поверхности органа и превращаются в слой вторичной образовательной ткани — в пробковый камбий.

Пробковый камбий кнаружи откладывает клетки, быстро отмирающие, так как оболочки их пропитываются особым пробковым веществом, а внутрь откладывается несколько рядов живых клеток. На поверхности молодых веток кустарников видна также пробковая ткань. Она, например, хорошо видна на ветвях смородины, крыжовника, бузины. На поперечном срезе тонкой ветки бузины в микроскоп видны клетки пробки, располагающиеся всегда правильными рядами, образовавшимися из пробкового камбия.

Межклетников между этими клетками не возникает, и потому они являются хорошей защитой для глубже лежащих живых тканей.

Однако живые ткани, находящиеся внутри органа, нуждаются в кислороде воздуха. Эта потребность удовлетворяется благодаря наличию в пробковой ткани особых отдушин в виде чечевичек.

Чечевички хорошо видны, например, на поверхности веток бузины в виде продольных трещинок, заполненных рыхлой тканью. На тонких срезах, проведенных через чечевички, хорошо видна кожица, разорванная над чечевичкой и рыхлая ткань, состоящая из мертвых клеток, выполняющих чечевичку. Через межклетники этих мертвых клеток устанавливается газообмен между наружным воздухом и живыми тканями стебля.

У старых деревьев кора на поверхности трескается и образуется корка, которая время от времени спадает с дерева.

Корка — это отмершая часть коры, пронизанная прослойками пробковой ткани.

Проводящие ткани служат для передвижения веществ по растению. Из почвы вверх по корню и стеблю к листьям передвигаются вода и растворенные в ней минеральные соли. Этот ток жидкости называется восходящим.

Из листьев по стеблю оттекает ток жидкости с растворенными органическими веществами. Такой ток жидкости называется нисходящим током пластических веществ.

Два встречных тока жидкости протекают по разным проводящим тканям. Для восходящего тока существуют сосуды древесины — тончайшие трубочки в древесине, по которым поднимаются вверх столбики воды, а нисходящий ток жидкости передвигается по ситовидным трубкам луба.

Как сосуды, так и ситовидные трубки образуются из удлинившихся клеток. Рассмотреть их можно только в микроскоп на продольных срезах.

Сосуды древесины — это мертвые сплошные полые трубочки, тянущиеся вдоль всего растения. Они образуются из ряда живых вертикальных клеток, вытягивающихся в длину и утрачивающих свое содержимое.

Горизонтальные перегородки у таких клеток растворяются, и от них остается лишь узенький ободок и на вертикальных внутренних стенках возникают различные утолщения.

Строение и прорастание семян

Многие растения размножаются семенами. У покрытосемянных растений семена развиваются в плодах. Например, в плоде гороха (бобе) созревает несколько семян. Плод возникает из завязи цветка, а семена из семяпочек, находящихся в завязи. Плоды и семена обычно развиваются после опыления и оплодотворения семяпочек.

Семян в плодах бывает различное количество. Например, у вишни, пшеницы по одному семени, а у мака свыше тысячи.

Одно растение заразихи дает сто тысяч мельчайших семян. Мелкие семена имеют мятлик, полевица. Крупными считаются семена дуба, конского каштана, грецкого ореха.

Иногда неправильно семенами называют плоды. Например, у злаков односемянные плоды — зерновки —называют семенами. Также у подсолнечника плоды — семянки — неправильно называют семенами. У свеклы несколько сросшихся плодов — соплодие — называют семенами. Последние следует называть клубочками.

При размножении растений семенами и плодами новые растения в силу наследственности приобретают свойства материнского и отцовского растений. Семена и растения, вырастающие из них, несут в себе признаки не только своих родителей, но и прародителей, а также и новые признаки, приобретенные под влиянием внешней среды.

Органические вещества, находящиеся в эпдосперме (крахмал, белки, масла), не могут непосредственно проникать через клеточные оболочки. Особыми веществами— ферментами — они превращаются в другие вещества, растворимые в воде, и тогда уже свободно проникают из клеток эндосперма в клетки щитка и зародыша.

Ферментами называются специализированные вещества, весьма распространенные в организмах (растениях и животных), которые облегчают ход превращения нерастворимых веществ в вещества растворимые, а сами почти не расходуются на эти превращения.

Щиток выделяет из себя фермент диастаз, превращающий крахмал в сахар. Сахар—вещество, растворимое в воде, и потому легко проникает через оболочки из клетки в клетку и поступает в зародыш, который питается им.

Семядоли двудольных растений

Семена двудольных растений в отличие от семян однодольных имеют в зародыше семени две семядоли. Так же как и семена однодольных, они часто имеют не только зародыш, но и эндосперм (гречиха, клещевина, мак, вьюнок и др.).

У этих растений небольшой зародыш, состоящий из корешка, стебелька и двух семядолей, со всех сторон окружается запасной питательной тканью — эндоспермом, а вокруг последнего образуется кожура. У других двудольных растений (горох, фасоль, тыква, дуб и др.) созревшие семена не содержат эндосперма, а запасные питательные вещества скопляются в самих семядолях зародыша.

Питательные вещества эндосперма и зародыша состоят из углеводов, белков и жиров, а также из многих других органических и минеральных веществ. В семенах находится еще вода (от 7 до 15% воздушно-сухого веса).

В семенах различных растений количество и состав питательных веществ сильно колеблются. Злаки, например, богаты крахмалом (около 60%), бобовые—белком (24— 40%), масличные растения (лен, конопля, подсолнечник и до.)—растительным маслом (30—60%).

Семена отличаются большой устойчивостью против неблагоприятных внешних условий. Сухие семена способны переносить весьма низкие температуры, не теряя своей всхожести. Например, они не боятся морозов, достигающих иногда 60. Известны случаи, когда семена выносили температуру —180° и даже —235°. Воздушно-сухие семена выносят температуры—62—75°, а высушенные даже до —100 и —110°. Набухшие семена непродолжительное время выносят температуры —10,—20° и —45—50°.

Прорастание живых семян

Прорастание живых семян начинается с набухания, что ведет к увеличению их объема. Количество воды, поглощаемое семенами различных растений, сильно колеблется: масличные растения поглощают 30—40% воды, злаки — 50—70%, бобовые — до 100% и больше.

Объем семян при набухании значительно увеличивается. Насыпем горох в бутылку, нальем туда воды и заткнем бутылку пробкой. Через несколько часов бутылка с треском лопается. Набуханию подвергаются также и мертвые семена, однако набухание таких семян приводит к их загниванию, а набухание живых семян — к их дальнейшему прорастанию.

Вода нужна прорастающим растениям для жизненных процессов, для прохождения сложнейших химических реакций, связанных с действием ферментов, а также для создания клеточного тургора.

Вторым условием прорастания является подходящая температура. Различают наименьшие, наилучшие и наибольшие температуры прорастания семян. Например, хлебные злаки, гречиха, клевер, лен, горох начинают прорастать при температуре 1—5°; наиболее энергично они прорастают при 20—30° и замедляют прорастание при 32—37°. Для кукурузы и подсолнечника самая низкая температура равна 5—10°, наилучшая 30—35° и наибольшая 40—44°. Для тыквы, дыни, риса, табака, хлопчатника наинизшая температура равна 10—15°, наилучшая 30—37° и наивысшая 40—48°.

Третьим условием прорастания является наличие кислород а воздуха. При недостатке кислорода семена плохо прорастают, а при отсутствии его прорастание прекращается.

Кислород воздуха необходим для дыхания, которое особенно энергично происходит при прорастании семян.

Большая часть семян прорастает как на свету, так и в темноте. Однако семена омелы — паразитного для деревьев растения, а также лютика ядовитого прорастают только на свету. Прорастание табака, лука, мятлика, моркови, повилики ускоряется на свету. Семена щирицы и амаранта прорастают только в темноте.

Прорастание семян древесных (лесных и плодовых), а также травянистых растений происходит значительно энергичнее, если семена подвергнуть стратификации, т. е. сохранению их в осенний и зимний периоды в ящике с влажным песком, закопанным в землю; семена при этом переслаиваются песком. Действие низких температур на семена приводит впоследствии к более энергичному их прорастанию.

Благоприятное действие на прорастание семян оказывает также воздушный обогрев семян и тепловая сушка. Данное мероприятие прерывает период покоя семян, что имеет большое значение, когда промежуток времени между уборкой урожая и посевом озимых растений слишком короток, например в северных районах.

Только от семян хорошего для данных условий сорта можно получать высокие и устойчивые урожаи. Также и посевные качества семян играют в этом отношении важную роль.

Кислород воздуха необходим для дыхания, которое особенно энергично происходит при прорастании семян.

Большая часть семян прорастает как на свету, так и в темноте. Однако семена омелы — паразитного для деревьев растения, а также лютика ядовитого прорастают только на свету. Прорастание табака, лука, мятлика, моркови, повилики ускоряется на свету. Семена щирицы и амаранта прорастают только в темноте.

Прорастание семян древесных (лесных и плодовых), а также травянистых растений происходит значительно энергичнее, если семена подвергнуть стратификации, т. е. сохранению их в осенний и зимний периоды в ящике с влажным песком, закопанным в землю; семена при этом переслаиваются песком. Действие низких температур на семена приводит впоследствии к более энергичному их прорастанию.

Благоприятное действие на прорастание семян оказывает также воздушный обогрев семян и тепловая сушка. Данное мероприятие прерывает период покоя семян, что имеет большое значение, когда промежуток времени между уборкой урожая и посевом озимых растений слишком короток, например в северных районах.

Только от семян хорошего для данных условий сорта можно получать высокие и устойчивые урожаи. Также и посевные качества семян играют в этом отношении важную роль.

Всхожесть семян

Всхожесть семян определяют проращиванием их в специальных приборах (термостатах) или раскладыванием 100 семян на увлажненный песок или на фильтровальную бумагу в тарелке или ящике, которые прикрывают стеклом и ставят в теплое место. Число проросших семян в течение 7—10 дней показывает процент всхожести, который для хороших семян должен быть не менее 96—100.

Для большей точности берут четыре отдельных пробы и в конце проращивания высчитывают среднюю арифметическую цифру, которую и принимают за процент всхожести. Энергию прорастания определяют по проценту семян, проросших через три дня для хлебных злаков, через четыре дня для большинства бобовых, через 5—6 дней для свеклы, моркови и большинства луговых трав. Исследуются также чистота семян, хозяйственная годность, вес 1000 семян, блеск, цвет, запах и другие свойства.

Сочетание внешних условий (влажности, температуры, доступа кислорода воздуха) оказывает влияние на всхожесть семян и энергию их прорастания, а также на последующее развитие растений. По внешним изменениям прорастающих семян и по появлению всходов различные растения сильно отличаются между собой. При прорастании зерновок злаков сперва показываются первичные корни.

У пшеницы, например, вслед за первым корнем показываются еще два, которые быстро догоняют в росте первый. Позднее появляются последующие придаточные корни. У ржи и ячменя первичных корней появляется больше. У кукурузы, проса, сорго, чумизы сперва появляется один корень, а значительно позднее показываются придаточные корни.

После появления корня из зародыша показывается росток, Который растет вверх. Под защитой тонкой полупрозрачной пленочки — колеоптил е — растет первый настоящий лист, который выходит из земли наружу и зеленеет.

Прорастание семян двудольных растений происходит различно: у одних при прорастании семядоли остаются в земле (у дуба, гороха, вики, боба) и запасы питательных веществ постепенно расходуются на рост молодого растения, у других двудольных растений семядоли появляются над поверхностью земли и зеленеют.

Семядоли—первые листья. У фасоли зазеленевшие семядоли сморщиваются и опадают. У тыквы, подсолнечника, клена семядоли после израсходования питательных веществ разрастаются в две зеленые пластинки и долгое время играют роль зеленых листьев, но позднее также отсыхают и опадают.

Источник: landreform.kg

www.my-article.net

Строение растительной клетки | Kid-mama

Клетка-это элементарная живая система, тот кирпичик, из которого состоят все живые организмы, только у многоклеточных клетки различаются по строению и функциям, а у одноклеточных клетка сама-целый организм.

Клеткам присущи все свойства живого организма — обмен веществ, а значит и  дыхание,   питание и выделение; выработка необходимой для жизни энергии , размножение с передачей наследственной информации и др.

Вся живая материя на Земле делится на два надцарства — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии. Все остальные организмы являются эукариотами, т.е. имеют ядро.

Рассмотрим подробно строение растительной клетки.

Клетки растений, так же как и клетки животных, состоят из наружной мембраны, цитоплазмы (протоплазмы) и ядра.  Цитоплазма в свою очередь состоит из гиалоплазмы — желеобразного белкового вещества, и  различных органелл, расположенных в ней.

У растений, грибов и бактерий, в отличие от животных и простейших, снаружи от цитоплазматической мембраны имеется еще одна оболочка — так называемая клеточная стенка. Она жесткая, прочная, и выполняет защитную, механическую и транспортную функции. У растений она состоит из целлюлозы (клетчатки) и пектинов.   (у грибов -из хитина, а у бактерий из полисахаридов). Со временем происходит одревеснение клеточной стенки  и отмирание клетки.

У злаков и некоторых других растений в клеточной стенке откладываются минеральные вещества, благодаря чему растение становится жестче — это защита от поедания животными.

В клеточной стенке имеются отверстия, через которые соседние клетки сообщаются друг с другом с помощью выростов — плазмодесм.

Гиалоплазма представляет собой густой раствор различных неорганических и органических молекул в воде. Она движется внутри клетки, увлекая за собой органеллы. Также она может пропускать через себя одни вещества и не пропускать другие, участвуя в обмене веществ как внутри клетки, так и между клетками.

Кроме того в растительной клетке находятся полости, ограниченные мембраной, и заполненные вязким клеточным соком — вакуоли. Клеточный сок — это вода с растворенными в ней минеральными солями и органическими веществами -глюкозой, фруктозой, пектинами и др., а также продуктами обмена. Иногда клеточный сок окрашен, и придает окраску растению, Например, у краснокочанной капусты. В старых клетках вакуоль может занимать почти весь объем клетки. Вакуоли служат хранилищем запасов воды в клетке, и придают тургор (плотность) тканям растения.

Цитоскелет. Цитоплазма клеток эукариотов пронизана трехмерной сетью белковых нитей, образующих так называемый цитоскелет. Цитоскелет выполняет три основные функции:

  • Служит механическим каркасом, придающим клетке форму, а также связывает мембрану с органеллами
  • Работает как мотор при движении или работе клетки (у животных — работа мышц, у растений — движение листьев, раскрывание лепестков и т.д)
  • Служит «рельсами» для передвижения органелл, например, митохондрий или пластидов, внутри клетки

Митохондрии

Митохондрии — энергетические станции клетки. В них происходит образование энергии, необходимой для всех жизненных процессов в клетке.  Поглощая из цитоплазмы органические вещества, митохондрии расщепляют их при участии кислорода (иначе говоря, «сжигают» ), и синтезируют из них молекулы АТФ — основной источник энергии в клетке. При этом также образуется вода и углекислый газ. Таким образом митохондрии-основные потребители кислорода в клетке, и первыми страдают при его недостатке. Митохондрии состоят из двух мембран, гладкой наружной и складчатой внутренней. Складки внутренней мембраны образуют перегородки — кристы.

Пластиды

Пластиды  — органеллы, состоящие из мембран, и содержащие особые пигменты. Пластиды имеются только у растений.

Выделяют три вида пластид : хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты — содержат зеленый пигмент хлорофилл, они присутствуют в листьях и других зеленых частях растения. Хлоропласты участвуют в фотосинтезе — образовании органических веществ из воды и углекислого газа , используя энергию солнечного света.

Хромопласты — пластиды, содержащие другой пигмент — красного или желтого цвета. Хромопласты придают окраску цветам, осенним листьям. Они создают все разнообразие и красоту растительного мира.

И, наконец, лейкопласты — бесцветные пластиды, они содержатся в клетках луковиц, корней, стеблей и других неокрашенных частей растений. Зато в них накапливаются некоторые органические вещества.

При определенных условиях различные виды пластид могут превращаться друг в друга.

Ядро

Ядро — это хранилище наследственной информации — ДНК, а также главный регулятор синтеза белка. В ядре можно увидеть ядрышки, они исчезают, когда клетка начинает делиться. В ядрышках образуются рибосомы, органеллы, ответственные за синтез белка. ДНК в ядре находится в виде хромосом.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — это система мембран и цистерн, которые сообщаются с ядром, переходя в его мембрану. Это вызвано общими функциями этих органелл — синтезом белка и других веществ. Выделяют  гладкую и шероховатую эндоплазматическую сеть. На мембранах шероховатой эндоплазматической сети находятся рибосомы. Ее функция — синтез белка. Гладкая эндоплазматическая сеть занимается синтезом липидов, участвует в углеводном обмене и др.

Аппарат Гольджи — Это еще одна мембранная органелла клетки. Выглядит Аппарат Гольджи как стопка цистерн, от которых отрываются пузырьки — секреторные гранулы.  Аппарат Гольджи связан с эндоплазматической сетью, и занимается секрецией и транспортом белков, ферментов и всего того, что синтезировалось в ней. Образующиеся пузырьки с секретом — лизосомы — могут как перемещаться по клетке, так и выводить секрет наружу, в межклеточное пространство.

Далее осталось еще два вида  немембранных органелл — рибосомы и клеточный центр.

Рибосомы — маленькие, но очень важные органеллы, отвечающие за синтез белка . Они находятся в клетке как в свободном состоянии, так и прикрепленными к мембранам шероховатой эндоплазматической сети.

Клеточный центр (или центросома) — имеется не у всех растений. Это  немембранная органелла, которая участвует в клеточном цикле — делении клетки, а также в формировании жгутиков и ресничек у некоторых растений.

Итак, мы разобрали основные органеллы растительной клетки, и теперь подведем итоги, за что же они отвечают:

Органелла

Функция в клетке

Ядро Хранение и передача наследственной информации, синтез белка
Митохондрия Выработка энергии для клетки и запасание ее в виде АТФ
Пластиды Хлоропласты — Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на светуХромопласты — Придают окраску, привлекательный для насекомых и животных видЛейкопласты — запасают питательные вещества
Эндоплазматическая сеть Синтез белка, жиров и др. веществ
Аппарат Гольджи Транспорт и секреция веществ
 Рибосомы  Синтез белка
 Клеточный центр Участвует в делении клетки, формировании жгутиков и ресничек
 Вакуоль  Запасает воду, минеральные и органические вещества

 

 

 

kid-mama.ru

Строение растительной клетки

Растительная клетка состоит из более или менее жесткой клеточной оболочки и протопласта. Клеточная оболочка – это клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана. Термин протопласт происходит от слова протоплазма, которое долгое время использовалось для обозначения всего живого. Протопласт – это протоплазма индивидуальной клетки.

Протопласт состоит из цитоплазмы и ядра. В цитоплазме находятся органеллы (рибосомы, микротрубочки, пластиды, митохондрии) и мембранные системы (эндоплазматический ретикулум, диктиосомы). Цитоплазма включает в себя еще цитоплазматический матрикс ( основное вещество ) в которое погружены органеллы и мембранные системы. От клеточной стенки цитоплазма отделена плазматической мембраной, которая представляет собой элементарную мембрану. В отличие от большинства животных клеток растительные клетки содержат одну или несколько вакуолей. Это пузырьки, заполненные жидкостью и окруженные элементарной мембраной ( тонопластом).

Строение растительной клетки

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).

В окрашенном специальными красителями ядре можно различить тонкие нити и глыбки хроматина и нуклеоплазму (основное вещество ядра). Хроматин состоит из ДНК, связанной со специальными белками – гистонами. В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и собирается в хромосомы. В ДНК закодирована генетическая информация.

Организмы различаются по числу хромосом в соматических клетках. Например, капуста имеет – 20 хромосом; подсолнечник – 34; пшеница – 42; человек – 46, а один из видов папоротника Ophioglossum – 1250. Половые клетки (гаметы) имеют только половину количества хромосом, характерных для соматических клеток организма. Число хромосом в гаметах называют гаплоидным (одинарным), в соматических клетках – диплоидным (двойным). Клетки, имеющие более двух наборов хромосом, называются полиплоидными.

Под световым микроскопом можно рассмотреть сферические структуры – ядрышки. В каждом ядре имеется одно или несколько ядрышек, которые заметны в неделящихся ядрах. В ядрышках синтезируются рибосомные РНК. Обычно в ядрах диплоидных организмов имеется два ядрышка по одному для каждого гаплоидного набора хромосом. Ядрышки не имеют собственной мембраны. Биохимически ядрышки характеризуются высокой концентрацией РНК, которая здесь связана с фосфопротеидами. Размер ядрышек зависит от функционального состояния клетки. замечено, что у быстро растущей клетки, в которой идут интенсивные процессы синтеза белка, ядрышки увеличиваются в размерах. В ядрышках продуцируются иРНК и рибосомы, выполняющие синтетическую функцию только в ядре.

Нуклеоплазма (кариоплазма) представлена гомогенной жидкостью, в которой растворены различные белки, в том числе и ферменты.

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. Большинство растительных клеток содержит сотни и тысячи митохондрий. Их число в одной клетке определяется потребностью клетки в АТФ. Митохондрии находятся в постоянном движении, перемещаясь из одной части клетки в другую, сливаясь друг с другом делятся. Митохондрии обычно собираются там, где нужна энергия. Если плазматическая мембрана активно переносит вещества из клетки в клетку, то митохондрии располагаются вдоль поверхности мембраны. У подвижных одноклеточных водорослей митохондрии скапливаются у оснований жгутиков, поставляя энергию, необходимую для их движения.

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.

На основании сходства бактерий с митохондриями и хлоропластами эукариотических клеток можно предположить, что митохондрии и хлоропласты произошли от бактерий, которые нашли «убежище» в более крупных гетеротрофных клетках - предшественниках эукариот.

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 этой микротрабекулярной 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.



biofile.ru

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *