Растительной клетки

Природа и функции основных химических компонентов

Химический состав растительной клетки. Клетка весьма сложная по химическому составу. Это и понятно, т.к в ней протекают все жизненные процессы. В среднем в растительных клетках содержится на сырой вес 85% воды, 10 % белков, 0,4% ДНК, 0,7% РНК, 2% липидов и 0,4% других органических веществ. В каждой группе содержится десятки, сотни, а то и тысячи наименований веществ. Неорганические вещества составляют 1,5%. Из 100 распространенный в земной коре элементов в растении постоянно встречается 20, а необходимых только 16. Абсолютно необходимые, без которых растения не растут и погибают, составляют всего 7.(N,F,S,K,Ca,Mg,Fe) В зависимости от состояния растительных клеток и их функций их химический состав варьирует. Так если взять соотношение органических и неорганических веществ на сухой вес, то оно составит 63% белков, 21% липидов, углеводов и других органических веществ 10%, минеральных веществ около 5-6%. Клетки специализированных органов, например семян пшеницы содержат 78% углеводов, 16% белков, 2% жиров и 2% минеральных веществ(золы).

Основными органическими веществами растительной клетки являются углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты. и их производные гликолипиды, липопротеиды.

Углеводы наиболее распространенные в растении и включают в себя моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Специфичны для растений полисахариды: крахмалл, клетчатка (целлюлоза), пектиновые вещества.

Липиды – это жиры и жироподобные вещества. Они близки по химической природе животным, но различаются по биологической роли. Это гидрофобные вещества, не растворимые в воде, но растворимые в органических растворителях. Разделяются на 2 группы: жиры (масла), запасная форма и жироподобные вещества – липоиды, отличающиеся по физиологическим функциям, химическим строением: фосфолипиды, воскá, стероиды, жирорастворимые витамины (D, Е, А), липоидные пигменты: хлорофиллы, каротиноиды.

Белки. Каждый белок специфичен и функции их самые разнообразные, входят в состав, практически все структурные компоненты клетки и ферменты, катализирующие биохимические процессы обмена веществ.

Нуклеиновые кислоты, носители генетической информации, ответственных за регуляцию всех жизненных, как биохимических, так и физиологических процессов. В зависимости от выполняемой функции они делятся на ряд видов: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота; РНК (рибонуклеиновая кислота), которая разделяется на и-РНК – информационная или матричная РНК, РНК – транспортная РНК и рРНК – рибосомальная РНК.

Наиболее специфичными веществами живой растительной клетки являются биополимеры: белки, НК, полисахариды и составляющие их молекулы (аминокислоты, нуклеотиды, простые углеводы), липиды (жиры, жирные кислоты, воска и др. Все эти вещества находятся в теснейшей динамической биохимической взаимосвязи, взаимопревращении, взаимоконтроле и регуляции. Такие взаимопревращения и изменением биохимического статуса можно наблюдать при прорастании семян. Проведя биохимический состав содержания семени обнаруживается в нем, в основном запасные формы органических веществ в виде запасных белков, углеводов, липидов. После прорастания семени и формировании проростка биохимический анализ показывает, что в нем в образовавшихся органах обнаруживаются так же и белки, и углеводы и липиды, но они совсем иной формы, они находятся в составе растущего проростка в форме живой цитоплазмы, клеточных структур, тканей, разных органов. Что произошло? Произошло превращение одних форм веществ в другие. Вначале это были запасные вещества, сосредоточенные в кладовых клетки, а в проростках это уже компоненты живого организма, участвующих в формировании структуры растения, превращения одних веществ в другие, обеспечивая распад или синтез новых органических веществ с полным расходованием запасных веществ семени. Это позволяет в растении и клетках выделить 3 группы веществ, которые разделяются по физиологическим функциям, и получивших название физиологические группы веществ в клетке. Это 1. –запасные вещества; 2. – Конституционные вещества и 3. – регуляторные вещества. Причем в состав всех 3 групп могут входить вещества одинаковой химической природы.

Запасные вещества – это вещества нейтральные, не входящие в структурные элементы клетки, сосредоточенные в специальных клеточных образованиях и не участвуют непосредственно в обмене веществ. В процессе распада служат источником энергии и материалом для образования конституционных веществ. Сюда относятся запасные белки, жиры (масла) и углеводы (крахмалл).

Конституционные вещества (структурные) – это вещества, входящие в состав клеточных структур и которые не подвергаются расщеплению и другим превращениям в живом организме. Это углеводы клеточных стенок(целлюлоза) белки цитоплазмы, липиды мембран и др.

Регуляторные вещества – это вещества, обеспечивающие регуляцию обмена веществ, ускоряющие распад и синтезе веществ, регулируют протекание физиологических процессов, роста и развития растения. Это белки-ферменты, фитогормоны, нуклеиновые кислоты и др.

Здесь уместно коснуться вопроса о связи структуры вещества с его физиологическими функциями, которые теснейшим образом взаимосвязаны. Причем, это характерно для всех без исключения химическим соединениям, участвующих в биохимических и физиологических процессах, как обмена веществ, так и регуляторных функций. При даже незначительных изменениях структуры, иногда связанной даже при перестановке радикалов внутри молекулы, перестановки функциональной группы, уменьшении в молекуле всего лишь одной молекулы водорода или кислорода приводит либо к нейтрализации активности соединения, либо изменение действия в противоположном направлении. Витамин может стать антивитамином, стимулятор роста превращается в ингибитор и т.д.