Физиология растительной клетки

1. Особенности строения растительной клетки, ее структурные элементы: клеточная оболочка, ядро, митохондрии, рибосомы, пероксисомы, глиоксисомы, ЭПС, аппарат Гольджи

Клетка — основная структурная и функциональная единица растительного организма, в которой протекают все процессы жизнедеятельности. Особенности строения: наличие ядра, пластид, клеточной стенки хорошо развитая система вакуолей; отсутствие центриолей при делении; рост путем растяжения.

Оболочка клетки: придает тканям растений механическую прочность. Служит противоинфекционным барьером. Состав: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, липиды и небольшое количество белков. Тонкие волокна целлюлозы переплетаются и составляют сетчатую структуру клеточной оболочки, которая погружена в аморфную желеобразную массу — матрикс. Матрикс состоит из гемицеллюлоз, пектиновых веществ, незначительного количества белка. Сетчатая структура клеточной оболочки придает ей эластичность и прочность, а матрикс обеспечивает пластические свойства — способность к растяжению. При формировании вторичной оболочки утрачивается пластичность и клетка становится неспособной к росту. Клеточная оболочка находится в набухшем состоянии. Она обладает низким сопротивлением, поэтому легко пропускает воду и растворенные в ней вещества. В клеточных оболочках имеются поры, через которые проходят тяжи цитоплазмы — плазмодесмы.

Ядро — это основная органелла клетки, в которой сосредоточена большая часть наследственной информации. В молодой клетке ядро расположено ближе к центру, в выросшей оно смещается к оболочке вместе с цитоплазмой. Ядерная оболочка состоит из двух мембран — наружной и внутренней, которые разделены между собой пространством, заполненным полужидкой стромой. На внешней мембране расположено большое число рибосом. Ядерная оболочка имеет поры, с помощью которых происходит обмен между ядром и цитоплазмой. Нуклеоплазма (внутреннее содержимое ядра) включает белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы, минеральные соли и другие вещества. В ядре находятся хромосомы (сост. ДНК, белка, неб. кол-ва РНК и липидов). В ядре имеются одно или несколько ядрышек, в которых содержатся белки, РНК и неб. кол-во ДНК. В ядрышко входят рибосомы, в которых синтезируются ядерные белки. При его разрушении ядро перестает делиться. Функции: передача наследственной информации (репликация), хранение информации (интерфаза).

Митохондрии обычно имеют удлиненную форму длиной 1 — 5 мкм. Число митохондрий в клетке может быть от нескольких десятков до двух тысяч. Они окружены двойной мембраной. Внутренняя образует выросты, называемые кристами. Пространство, ограниченное внутренней митохондриальной мембраной, наз-ся матриксом. Сухое вещество митохондрий состоит в основном из белков и липидов. В их состав входят РНК, ДНК и рибосомы, а также вся система синтеза белка. Митохондрии — центры окислительных процессов, в них осуществляется большая часть реакций дыхания. Окисление субстрата в процессе дыхания происходит на наружной мембране, которая характеризуется высокой проницаемостью для низкомолекулярных соединений. Процесс фосфорилирования, т. е. накопления освобождающейся при дыхании энергии с образованием АТФ, связан с кристами и матриксом. Освобождающаяся при дыхании энергия аккумулируется в молекулах АТФ и служит основным источником для физиологической деятельности клетки.

Рибосомы — это субмикроскопические частицы, различимые в электронный микроскоп, представляющие собой компактные рибонуклеопротеидные частицы, лишенные мембран. Составные части рибосом образуются в ядрышке, а их самосборка осуществляется в цитоплазме. Хим. состав — 50 % рРНК и 50 % белка. Располагаются: свободно в цитоплазме, на мембранах ЭПС, на оболочке ядра, в ядре, митохондриях и в пластидах. Рибосомы могут образовывать цепочки — составлять комплекс полисом, состоящий из нескольких частиц. Основная функция рибосом — синтез белка.

Пероксисомы многочислены в клетках листьев, где они тесно связаны с хлоропластами. В них окисляется гликолевая кислота и образуется аминокислота глицин. В листьях высших растений пероксисомы участвуют в фотодыхании.

Глиоксисомы появляются при прорастании семян, в которых запасаются жиры и содержат ферменты необходимые для превращения жирных кислот в сахара: системы бета-окисления жирных кислот и глиоксилатный цикл.

ЭПС: вся цитоплазма клетки пронизана каналами ЭПС, которые имеют расширения — цистерны. Эти каналы и цистерны образованы мембранами и могут увеличиваться до более крупных полостей. Мембраны ЭПС связаны с мембраной ядра, пронизывают всю клетку и выходят через плазмодесмы в соседние клетки. К мембранам ЭПС прикрепляются рибосомы, поэтому у ЭПС бывают шероховатые участки. Каналы и цистерны заполнены жидкостью, в которой содержатся различные растворимые соединения. Мембраны разделяют клетку на отдельные отсеки, поэтому не происходит случайного взаимодействия веществ. По каналам ЭПС осуществляется перемещение веществ и связываются отдельные клетки. В развитой раст. клетке в результате слияния полостей ЭПС образуется вакуоль.

Аппарат Гольджи представляет собой группы трубочек (цистерн, имеющих мембраны) и сферических пузырьков, которые формируются на одном из концов трубочек и отделяются на другом. Его элементы принимают участие в формировании плазмалеммы и клеточной оболочки. В то же время цистерны служат для удаления (секреции) некоторых выработанных клеткой веществ.

Вакуоль заполнена клеточным соком и окружена мембраной — тоноплас т о м. В клеточном соке растворены органич. кислоты, сахара, мин. в-ва и другие соед-ия, к-ые являются запасными пит. в-ми. Размеры — от 1 до 1000 мкм. Мелкие вакуоли трудно отличимы от пузырьков и везикул, крупные (в мякоти плода лимона, арбуза) видны невооруженным глазом. Вакуоль может образовываться из мембран ап-та Гольджи, ЭПС, везикул цитоплазмы. Функции вакуоли заключаются в отделении воды от цитоплазмы, создании осмотического потенциала клетки, поддержании состояния тургора. Кроме того, она служит резервуаром запасных пит. в-в и ненужных продуктов обмена.