Строение и разнообразие растительных клеток

В растительной клетке можно различить 3 основные части: углеводную оболочку (клеточную стенку), протопласт (живое содержимое клетки) и вакуоль (пространство внутри клетки, заполненное клеточным соком).

Клеточная оболочка и вакуоль являются продуктами жизнидеятельности протопласта и выделяются им на определенных этапах развития клетки. В протопласте и клеточном соке могут быть различные включения. Протопласт представляет собой сложное образование, разделенное на различные органеллы, которые в нем постоянно, имеют различное строение, позволяющее отличать их друг от друга, и выполняющие различные функции. Органеллы: ядро, пластиды, митохондрии, рибосомы, ЭПР, лизосомы, диктиосомы (АГ), пероксисомы. Орагнеллы погружены в гиалоплазму. Гиалоплазма и органеллы (кроме ядра) составляют цитоплазму. Количественное соотношение и особенности строения органелл определяют специфическую направленность жизнедеятельности той или иной клетки.

Своеобразие растительных клеток (в отличие от животных) в наличии у них прочных оболочек с плазмодесмами, пластид и крупной вакуоли. Это обусловлено: прикрепленным образом жизни, отсутствием скелета, автотрофностью, отсутствием или слабым развитием выделительной системы.

Характерная особенность растительной клетки, связанная с наличием у них плотной оболочки и вакуоли - рост путем растяжения. При таком росте увеличение размера клетки происходит за счет роста вакуоли, а не протопласта. Так же в растительных клетках отсутствуют центриоли.

Форма и размеры растительных клеток могут быть весьма различны и зависят от положения в теле и функций. Плотно сомкнутые клетки чаще всего имеют форму многогранников (давление друг на друга). Форма свободнорастущих клеток может быть шаровидной, лопастевидной, звездчатой, цилиндрической.

Клетки, диаметр которых во всех направлениях изменяется не сильно называются паренхимными. Они обычно остаются живыми. Однако часто клетки вытягиваются в одном направлении. И тогда образуются прозенхимные клетки. Концы их обычно заострены. Такие клетки характерны для древесины. В зрелом состоянии обычно они мертвы. Взрослые клетки почти всегда имеют постоянную форму (из-за присутствия в них жесткой клеточной оболочки).

2.  Основные черты своеобразия растительных клеток. Отличия клеток растений и животных. Связь этих отличий с типом обмена веществ.

Своеобразие растительных клеток (в отличие от животных) в наличии у них прочных оболочек с плазмодесмами, пластид и крупной вакуоли. Это обусловлено: прикрепленным образом жизни, отсутствием скелета, автотрофностью, отсутствием или слабым развитием выделительной системы.

Характерная особенность растительной клетки, связанная с наличием у них плотной оболочки и вакуоли - рост путем растяжения. При таком росте увеличение размера клетки происходит за счет роста вакуоли, а не протопласта. Так же в растительных клетках отсутствуют центриоли.

С помощью пластид растение фотосинтезирует, в результате чего добывает органические вещества из неорганических. С помощью крупной вакуоли клетка избавляется от ненужных ей веществ (выделительная функция)

Отличия растительной клетки от клетки животных
 1. Растительная клетка имеет в клеточной оболочке клеточную стенку, а животная клетка ее не имеет.
 2. Животные клетки имеют гликокаликс.
 3. Животные клетки имеют центриоли. Среди растений центриоли имеются только у водорослей.
 4. Дочерние клетки после деления ядра отделяются у животных перетяжкой, у растений — перегородкой.
 5. Запасной углевод у растений — крахмал, а у животных — гликоген.
 6. Растительные клетки способны к фотосинтезу, животные — гетеротрофы.
 7. Растительные клетки имеют пластиды.
 8. Растительные клетки имеют в клеточной оболочке целлюлозу.
 9. Растительные клетки имеют центральную вакуоль.
 10. Животные клетки могут иметь органеллы (реснички и жгутики).

3. Цитоплазма и её компоненты. Физические свойства и химический состав цитоплазмы. Субмикроскопическая структура. Значение мембранной организации и коллоидного состояния. Структура и функции мембран.

Белки(протеины и протеиды), нуклеиновые кислоты, липиды, ушлеводы, вода (60-90%).

Мембраны - состоят из фосфолипидов и белков (липопротеидов)

Свойство мембран: избирательная проницаемость.

Функции: компартментализация отдельных органелл, отделение друг от друга различных химических сред, поддержание постоянной среды клетки.

Цитоплазма и ее компоненты. Внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра, называют цитоплазмой. Цитоплазма представляет собой неоднородный коллоидный раствор - гиалоплазму с расположенными в ней органеллами и другими структурами. (Включает в себя гиалоплазму — основное прозрачное вещество цитоплазмы, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты — органеллы, а также различные непостоянные структуры — включения.; Компоненты цитоплазмы: пластиды, митохондрии, диктиосомы, рибосомы, перопсисомы, ЭПР, лизосомы.)

Химический состав и физические свойства цитоплазмы очень сложны. Она не является однородным химическим веществом, а представляет собой организованную и постоянно меняющуюся систему из смеси разнообразных органических соединений, которые находятся частью в коллоидном состоянии, а частью в состоянии истинного раствора. Разнообразные минеральные соли, сахара и другие воднорастворимые соединения находятся в цитоплазме в истинном растворе. Белки, нуклеиновые кислоты, липоиды (жироподобные вещества), не растворимые в воде, образуют коллоидные растворы. Коллоидное состояние важнейших органических веществ цитоплазмы резко увеличивает поверхность соприкосновения компонентов при химических реакциях, протекающих с участием ферментов, и дает возможность (при наличии мембран) осуществлять в одно и то же время различного типа реакции в отдельных участках цитоплазмы.

Таким образом, по физическим свойствам цитоплазма представляет собой многофазный коллоидный раствор. Его существование связано с большим количеством воды — дисперсионной среды коллоида. Содержание воды в деятельной цитоплазме колеблется от 60 до 90%; в цитоплазме покоящихся семян и спор воды значительно меньше (5—15%). Большое количество воды объясняется главным образом тем, что в цитоплазме постоянно происходят сложнейшие химические реакции, для осуществления которых необходимо, чтобы реагирующие соединения находились в растворе.

Субмикроскопическая структура:

В цитоплазме растительной клетки различают три слоя — плазмалемму, мезоплазму и тонопласт. Плазмалемма (от греч. plasma —тело, lemma — скорлупа) - наружный слой цитоплазмы, подстилающий клеточную оболочку. Иначе он называется клеточной мембраной. Тонопласт (от греч. tonos — напряжение, plastos — вылепленный) — внутренний слой цитоплазмы, ограничивающий вакуолю. Мезоплазма (от греч. mesos — средний, plasma —тело) — средний слой цитоплазмы, составляющий основную ее массу.

Состоит клеточная мембрана из бинарного ряда липидов. Располагаются молекулы липидов в два ряда и каждый ряд точно такой же, как предыдущий. Структуру молекулы липида - эти две части единого целого, как раз и отображают. Ещё эти две части единого целого называют – гидрофобной (водонепроницаемой) и гидрофильной секциями.

Гидрофобная секция не любит воду и подобных воде молекул, благодаря бинарному слою липидов выступает вроде защитного механизма.

Гидрофильная секция напротив способна притягивать воду и подобные воде молекулы, после чего выталкивает их наружу. В итоге получается такая базовая жидкая мозаичная модель.

Функции клеточной мембраны:
-барьерная
-регуляторная
-преобразование внешних стимулов неэлектрической природы в электрические сигналы (в рецепторах).
-высвобождение нейромедиаторов в синаптических окончаниях.

Вакуоли и клеточный сок. Возникновение и строение вакуолей. Тонопласт. Вещества клеточного сока. Осмотические явления в клетке и их значение для жизни растения. Многообразие функций вакуолей.

Вакуоли – полости в протопласте эукариотических клеток. У растений вакуоли – производные эндоплазматической сети, ограниченные мембраной – тонопластом и заполненные водянистым содержимым - клеточным соком. По- видимому, существенную роль в образовании вакуолей имеет деятельность аппарата Гольджи.

В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90% объема клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя. В основном увеличение размеров клетки происходит за счет роста вакуоли. В результате этого возникает тургорное давление и поддерживается упругость клеток и тканей.

Содержимое вакуоли - клеточный сок - представляет собой слабокислый (рН 2-5) водный раствор различных органических и неорганических веществ (в незрелых плодах или в зрелых плодах лимона клеточный сок имеет сильнокислую реакцию). По химическому составу и консистенции клеточный сок существенно отличается от протопласта. Эти различия связаны с избирательной проницаемостью тонопласта, выполняющего барьерную функцию. Большинство органических веществ, содержащихся в клеточном соке, относится к группе эргастических продуктов метаболизма протопласта. В зависимости от потребностей клетки они могут накапливаться в вакуоли в значительных количествах либо полностью исчезать. Наиболее обычны различные углеводы, играющие роль запасных энергетических веществ, а также органические кислоты. Вакуоли семян нередко содержат и белки-протеины. Растительные вакуоли часто служат местом концентрации разнообразных вторичных метаболитов – полифенольных соединений: флавоноидов, антоцианов, таннидов

и азотсодержащих веществ - алкалоидов. В клеточном соке растворены также многие неорганические соединения.

Функции вакуолей многообразны. Они формируют внутреннюю водную среду клетки, и с их помощью осуществляется регуляция водно-солевого обмена. В этом плане очень важна роль тонопласта

, участвующего в активном транспорте и накоплении в вакуолях некоторых ионов.

Другая важнейшая роль вакуолей состоит в поддержании тургорного гидростатического давления внутриклеточной жидкости в клетке.

Наконец, третья их функция - накопление запасных веществ и "захоронение" отбросов, т.е. конечных продуктов метаболизма клетки. Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные клетке вещества. Обычно это выполняется специальными небольшими вакуолями, содержащими соответствующие ферменты. Такие вакуоли получили название лизосомных.

Тургорное давление в растительных клетках способствует поддержанию формы неодревесневших частей растений. Оно служит также одним из факторов роста, обеспечивая рост клеток растяжением. Потеря тургора вызывает увядание растений. Тургорное давление связано с избирательной проницаемостью тонопласта для воды и явлением осмоса. Осмос - это односторонняя диффузия воды через полупроницаемую перегородку в сторону водного раствора солей большей концентрации. Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на цитоплазму, а через нее - на стенку клетки, вызывая упругое ее состояние, т.е. обеспечивая тургор. Недостаток воды в растении и тем самым в отдельной клетке ведет к плазмолизу, т.е. к сокращению объема вакуоли и отделению протопластов от оболочки. Плазмолиз может быть вызван искусственно при погружении клетки в гипертонический раствор какой-либо соли или сахара. Плазмолиз обычно обратим и может служить показателем живого состояния протопласта.