ПЛАСТИДЫ
Пластиды всегда находятся в протоплазме, близки к ней по физическим и химическим свойствам, возникают только от пластид. Они способны к росту и размножаются делением, могут образовывать в своем теле (в строме) определенные пигменты и формировать внутри стромы крахмал. В зависимости от содержания тех или иных пигментов находится окраска и функции основных пластид высших растений: а) зеленых пластид (хлоропластов), б) красных и желтых (хромопластов) и в) бесцветных (лейкопластов).
Все пластиды, по-видимому, имеют сходное строение; лучше изучено строение хлоропластов.
1 - клетка из нити Zygnema cruciatum ; 2 - отдельная клетка из нити спирогиры; п - пиреноиды.
х - хроматофор; п - пиреноиды с крахмалом; я - ядро.
Хлоропласты . Хлоропласты высших растений (называемые также хлорофилловыми зернами) по форме до некоторой степени сходны с линзами: в плане хлоропласт имеет очертание, более или менее близкое к кругу, а при рассматривании в профиль напоминает эллипс. Если хлорофилловые зерна лежат тесным слоем, то, нажимая друг на друга, они принимают угловатую форму. Число хлорофилловых зерен в различных клетках очень изменчиво. Например, в клетках листа клещевины количество хлорофилловых зерен колеблется от 10 до 36, в клетках Elodea densa - от 26 до 32. Диаметр хлорофилловых зерен составляет 4-9 μ.
По своим размерам хлорофилловые зерна менее разнообразны, чем ядра, а тем более сами клетки, хотя некоторые авторы отмечают, что хлорофилловые зерна крупнее в клетках больших размеров. Когда И. И. Герасимов в культурах спирогиры получал крупные клетки с двойной массой ядра, то в таких клетках и спиральные хлоропласты были крупнее, чем в нормальных, и число их возрастало с 8 до 12-13 (рис. 18). Исключительно крупные хлоропласты отмечены для Peperomia metallica : диаметр
хлоропластов достигает 24 μ, но здесь следует отметить, что число их в клетке очень невелико - их только 4.
Хлоропласты могут изменять форму и размеры. Некоторые изменения зависят от поверхностного натяжения; при возрастании его уменьшается величина поверхности, и форма пластиды приближается к сферической - пластида "округляется"; при уменьшении поверхностного натяжения пластида удлиняется. Форма хлоропластов может меняться в зависимости от освещения; например, в листьях клещевины, подвергнутых затенению, хлоропласты становятся почти изодиаметрическими (с наибольшим размером ∼6,3 μ и наименьшим ∼5,7 μ); на ярком свету они меняют форму на чечевицеобразную (с диаметром ∼8,3 μ и толщиной ∼3,6 μ).
В культуре водяной чумы (элодеи) при разных температурах хлорофилловые зерна в листьях, выросших при более высокой температуре, получались почти вдвое меньшими.
Очень разнообразны по форме хлоропласты водорослей - хроматофоры (рис. 28, 29).
В окрашенных пластидах - хроматофорах - многих водорослей (рис. 28, 29) и некоторых из печеночников, относящихся к роду Anthoceros , имеются особые, тягуче-жидкие тельца, чаще всего округлой или угловатой формы; эти тельца, называемые пиреноидами , богаты белковыми веществами, но нуклеинов не содержат. Вокруг пиреноидов обычно располагаются мелкие крахмальные зерна; эти зерна крахмала образуются в клетке в первую очередь, а исчезают в последнюю. Пиреноиды образуются путем деления уже существующих, но могут и возникать в клетке заново.
Хлоропласты содержат в строме четыре пигмента: два зеленых (хлорофилл a и хлорофилл b ), оранжево-красный (каротин, или, иначе, каротен) и желтый (ксантофилл).
По своему химическому составу хлорофилл представляет собой сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина и двух спиртов - метилового и фитола.
Хлорофилл а отличается от хлорофилла b по количеству атомов водорода и кислорода.
Хлорофилл а имеет синеватый оттенок, хлорофилл b - желтоватый. Молекулярный вес хлорофилла равен ∼ 900.
И. П. Бородин, обрабатывая срезы зеленых частей растения на предметном стекле этиловым спиртом, получал после медленного высушивания препарата темно-зеленые или почти черные кристаллы в виде трех- или шестиугольных пластинок и тетраэдров. В дальнейшем было выяснено, что это кристаллы хлорофилла, в молекулах которого фитольная группа замещена этильной.
Центральное место в молекулах хлорофиллов a и b занимает атом магния, связанный с 4 атомами азота.
В одном хлорофилловом зерне содержится 6% хлорофилла; остальное составляют вода, белки, липиды и др.
Из пигментов, сопровождающих хлорофиллы, оранжево-красный каротин представляет ненасыщенный углеводород формулы C 40 H 56 , а желтый ксантофилл (C 40 H 56 O 2) - двухатомный спирт, как бы продукт окисления каротина. Каротин и ксантофилл относятся к обширной группе каротиноидов - пигментов желтого, оранжевого и красного цветов, ряд других представителей которых также встречается в растениях. Всю совокупность пигментов хлоропласта иногда называют "хлорофиллом" в широком смысле слова.
Вытяжка зеленых листьев и в меньшей мере сами листья обнаруживают явление флуоресценции. В проходящем свете вытяжка кажется зеленой, а в падающем - вишнево-красной. За очень редкими исключениями, в органах покрытосеменных растений при развитии их в отсутствии света зеленые пигменты в хлоропластах не образуются или образуются в ничтожном количестве; на свету происходит их быстрое позеленение.
В хлоропластах совершается сложный процесс фотосинтеза - образования углеводов из углекислого газа и воды под действием энергии солнечного света .
Окончательный результат процесса фотосинтеза можно представить в виде следующей реакции:
6CO 2 + 6H 2 O + 674 ккал → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Образовавшийся углевод обычно полимеризуется в крахмал по схеме:
n C 6 H 12 O 6 → (C 6 H 10 O 5) n + n H 2 O
Рис. 30. Хлорофилловые зерна листа мха Funaria hydrometrica
:
1 - участок взрослого листа с несколькими клетками (в плане); в постенном слое протоплазмы расположены хлорофилловые зерна с мелкими крахмальными зернами (отмечены белым цветом); 2-10 - отдельные хлорофилловые зерна с крахмалом: 2 - молодое, 3 - более взрослое, 9 и 10 - делящиеся, 4, 5 и 6 - заполненные крахмалом, 7 - молодое, набухшее в воде, 8 - расплывшееся в воде и оставившее после себя крахмальные зерна.
Крахмал откладывается в хлоропластах в виде мелких зерен ассимиляционного , или автохтонного , крахмала (рис. 30, 32).
У некоторых растений, преимущественно однодольных, ассимиляционного крахмала обычно не образуется (кроме как в замыкающих клетках устьиц) и продуктом фотосинтеза является глюкоза. При сильно повышенном содержании CO 2 в атмосфере в хлоропластах сахарообразующих растений (сахарного тростника, сахарной свеклы) на свету появляется крахмал.
Способность к фотосинтезу и ряд других свойств пластид как биологически активных систем объясняются наличием в хлоропластах ферментов . Эта очень сложная ферментативная система обеспечивает не только
весь процесс фотосинтеза, но и отток продуктов ассимиляция из хлоропласта. В состав этой системы входит зеленый пигмент пластид - хлорофилл.
О внутренней структуре хлоропласта было очень много споров, выдвигалось много теорий, но только применение электронного микроскопа дало возможность более детально изучить его субмикроскопическое строение (рис. 31, 32). В настоящее время считают, что хлоропласты высших растений имеют пластинчатую структуру. Пластинки стромы чередуются с пластинками, состоящими из гранул (зернышек), содержащих хлорофилл. Связь между гранулами и стромой в настоящее время еще не совсем ясна.
В выяснении вопросов роли хлорофилла в процессе фотосинтеза и значении лучей различных областей солнечного спектра в этом процессе большая заслуга принадлежит К. А. Тимирязеву. Тимирязев изучал хлорофилл как "связующее звено между солнцем и жизнью", а хлорофилловое зерно - как тот фокус, ту точку в мировом пространстве, где солнечный луч, превращаясь в химическую энергию, становится источником всей жизни на Земле.
Тимирязев установил, что наиболее интенсивно поглощаются красные лучи (с длиной волны от
Справа - сформированный хлоропласт, в строме которого видны три линзовидных крахмальных зерна.
730 до 680 м μ) и в несколько меньшей мере лучи сине-фиолетовой части спектра (с длиной волны 470 м μ и меньше).
Осенью перед опадением листа хлорофилловые зерна желтеют; это пожелтение зависит от того, что зеленые пигменты разрушаются раньше, чем желтые; пожелтение связано с оттоком веществ из листовой пластинки в осевые органы.
Хромопласты . Хромопласты - пластиды, содержащие пигменты из числа каротиноидов (каротин и ксантофилл). Они имеют окраску от желтой (в лепестках лютиков) и оранжевой (в кожуре апельсинов) до оранжево-красной (в корнях моркови) и ярко-красной (в плодах шиповников).
Рис. 33. Клетка чашелистика настурции Tropaeolum majus
с ядром и хромопластами.
1 - в клетках кожицы Philodendron grandifolium; 2, 3 - в клетках семени Melandrium macrocarpum; 4 - в клетках корня Phajus grandifolius (изображено лишь ядро с лейкопластами подле него).
По форме хромопласты весьма разнообразны. Изредка они бывают эллипсоидальными или при тесном расположении многоугольно-таблитчатыми, лопастными и т. д. Обычно хромопласт имеет игловидное и угловатое очертание, его строма растянута пигментом, составляющим преобладающую по объему часть хромопласта (рис. 33). У многих растений в хромопластах отмечается наличие крахмала.
В хромопластах иногда обособляются белковые вещества или образуются капли масла: в клетках кожуры плодов апельсина и других цитрусовых пигмент хромопластов частично растворен в эфирных маслах.
Не всегда окраска плодов зависит только от хромопластов. От наличия пластид зависят цвета зеленый, желтый, кирпично-красный (лепестки цветков лютиковых, сложноцветных, корни моркови, многие созревающие плоды). Цвета же синий, малиновый, темно-красный (плоды малины, калины) зависят от окраски клеточного сока, содержащего антоцианы. Часто получается смешанный цвет, обусловленный окраской клеточного сока и пластид.
Очень показательно провести отделение каротина бензолом от спиртовых вытяжек плодов красного перца и рябины. Если к спиртовой вытяжке плодов перца добавить бензол, то сверху в бензоле окажется растворенным каротин, а ксантофилл окажется внизу в спирте. Клеточный сок (также остается в спирте) бесцветный. Если повторить этот опыт с плодами рябины, можно видеть, что каротина в них не так уж много, так как бензольная фракция будет гораздо более бледной, чем таковая красного перца, а спирт останется окрашенным в розовый цвет от наличия антоциана.
Белый цвет лепестков обусловлен равномерным рассеиванием света при отражении его от пузырьков воздуха, заключенных в сильно развитых межклеточных пространствах и на поверхности органа.
Желтый цвет некоторых цветков и плодов (георгин, льнянка, мак, лимон) зависит также от пигмента клеточного сока, родственного антоциану, - антохлора.
Окраска частей растений может зависеть еще от цвета отмерших клеток и их измененного содержимого (оболочка семян, поверхность стволов деревьев).
Лейкопласты . Пластиды, не содержащие в строме пигментов и называемые лейкопластами , имеются во многих клетках большинства растений (рис. 34). Так как лейкопласты бесцветны и к тому же преломляют свет почти так же, как протоплазма, не всегда легко обнаружить их присутствие в клетке.
По форме лейкопласты обычно почти шаровидны. В тех случаях, когда в их строме находится крахмал или белок, они принимают иные очертания. Сравнительно богаты лейкопластами образовательные ткани, подземные органы, семена.
В лейкопластах может образовываться крахмал, отлагающийся в виде зерен в их строме.
Во многих случаях крахмал накопляется в лейкопласте в столь большом количестве, что живое тело пластиды (строма) оттесняется на периферию. Его можно не без труда заметить в виде очень тонкой пленки на поверхности крахмального зерна; в этих случаях лейкопласт является крахмалонакопителем в полной мере (подробнее о запасном крахмале см. на стр. 78).
Движение пластид . Кроме перемещений пластид, связанных с распределением их между дочерними клетками, образующимися в результате деления клетки, совершаются другие передвижения их: 1) зависящие от возрастных изменений клетки и пластид и 2) обратимые и многократно повторяющиеся движения, связанные с изменениями в направлении и интенсивности воздействия факторов среды ("ориентировочные" движения пластид).
Хлорофилловые зерна, находящиеся в постенном слое протоплазмы, могут перемещаться в клетке. Они не только пассивно увлекаются протоплазмой при ее движении, но, в зависимости от силы и направления света, сами могут менять свое положение в клетке. И. П. Бородин показал, что лучше всего это видно на тонких листочках ряски (Lemna trisulca ).
На рисунке 35 изображено размещение хлорофилловых зерен в клетках, которые находились в различных условиях освещения. На рассеянном свету хлорофилловые зерна располагаются по стенкам, которые находятся под прямым углом к главному направлению лучей; на каждое зерно непосредственно попадает бо́льшая часть падающего света. На ярком солнечном свету хлорофилловые зерна перемещаются на боковые стенки, которые лежат
вдоль падающих лучей. Свет, проникающий в клетку, не попадает на зерно прямо, а рассеивается в стороны и освещает при этом зерна более равномерно. В темноте зерна располагаются по стенкам, которые соприкасаются со стенками соседних клеток, как говорят по теплым стенкам, но последнее расположение не всегда удается наблюдать.
Интересно, что освещение отдельных хлорофилловых зерен происходит весьма равномерно. Самостоятельная скорость перемещения хлорофилловых зерен в клетке равна 0,12 μ в секунду, т. е. скорость значительно меньшая, чем движение амебы и плазмодия.
На расположение хлорофилловых зерен влияет не только сила и направление света. В некоторых случаях наблюдалось перемещение хлорофилловых зерен к тем участкам клеточной стенки, к которым подходят межклеточные пространства; по межклетникам поступает углекислота, поглощаемая в процессе ассимиляции.
Рис. 35. Перемещение хлорофилловых зерен в клетках ряски трехдольной (Lemna trisulca
):
А - часть растения в плане, верхняя левая часть находилась в темноте, правая нижняя часть - на рассеянном свету (по Бородину); Б - частичные поперечные разрезы через растения, выдержанные: 1 - на рассеянном свету; 2 - на прямом солнечном; 3 - в темноте.
Происхождение пластид . Резких границ между пластидами различных категорий нет. Пластиды одного типа могут переходить в пластиды другого типа. В самом деле, в проростках и во взрослых особях многие из пластид, возникающих в результате деления лейкопластов клеток зародыша, становятся хлоро- и хромопластами. Хлоропласт, теряя хлорофилл и обогащаясь каротиноидами (как в созревающих плодах шиповника), становится хромопластом; лейкопласт при накоплении в его строме каротиноидов превращается в хромопласт (как в корнях моркови). Достаточно обнажить верхнюю часть растущего в почве красного "корнеплода" моркови от земли, чтобы через некоторое время эта часть гипокотиля и корня позеленела: хромопласты клеток становятся хлоропластами.
Вопрос о первоначальном возникновении пластид в клетках растений в настоящее время еще не совсем ясен. Существовала теория возникновения пластид из хондриосом; большинство исследователей от нее отказались. В последнее время высказывается мнение, что пластиды возникают из особых образований - пропластид.
В настоящее время известно, что в растениях хлорофилл присутствует в нескольких формах, но известно строение только двух его форм - a и b , причем и здесь положение двойных связей и характер связи магния с азотом еще нуждаются в уточнении.
А. С. Фаминцын впервые установил, что процесс фотосинтеза может происходить и при искусственном освещении.
Строение растительной клетки изучает наука - физиология растений. Клетка является основной структурной единицей как растительного , так и животного организма . Она представляет собой наименьшую часть организма, обладающую свойствами живого
Одноклеточные и многоклеточные растения
Есть растения одноклеточные и многоклеточные . К первым относятся некоторые , состоящие только из одной клетки, и в этом случае такая клетка несет в себе все присущие ей функции. Многоклеточные растения представляют собой не простую сумму клеток, а единый организм , в котором они образуют различные ткани и органы, находящиеся во взаимодействии друг с другом.Структурные элементы растительной клетки
Клетки растений весьма разнообразны как по размерам и форме, так и по выполняемым ими функциям, но в основном состоят из одних и тех же частей. Строение взрослой растительной клетки.- - оболочка,
- - срединная пластинка,
- - межклетник,
- - плазмодесмы,
- - плазмалемма,
- - тонопласт,
- - вакуоля,
- - цитоплазма,
- - капелька масла,
- - митохондрия,
- - хлоропласт,
- - граны в хлоропласте,
- - крахмальное зерно в хлоропласте,
- - ядро,
- - ядерная оболочка,
- - ядрышко,
- - хроматин.
- оболочки,
- протоплазмы,
- вакуоли.
Протоплазма
Протоплазма - это живое вещество организма; в ней протекают сложнейшие реакции обмена, характерные для жизни. В протоплазме находится большое количество мембран-пленок, в образовании которых большую роль играют соединения белков с фосфатидами (жироподобными веществами). Благодаря наличию мембран у протоплазмы имеются огромные внутренние поверхности, на которых и протекают процессы адсорбции (поглощения) и десорбции (выделения) веществ и их передвижение, происходящие с большой скоростью. Большое количество мембран, разделяющих содержимое клетки, позволяет различным веществам, находящимся в клетке, не перемешиваться и передвигаться одновременно в противоположных направлениях. Однако физико-химические свойства мембран непостоянны; они непрерывно изменяются в зависимости от внутренних и внешних условий, что дает возможность саморегулирования биохимических процессов.Химический состав протоплазмы
Химический состав протоплазмы очень сложен. Она состоит из органических и неорганических соединений, находящихся как в коллоидном, так и в растворенном состоянии. Удобным объектом для изучения химического состава протоплазмы является плазмодий фикомицетов, представляющий собой голую, лишенную оболочки протоплазму. Ниже приведен суммарный состав протоплазмы фикомицетов (в % от сухого веса): Водорастворимые органические вещества......................................................... 40,7 Из них: сахара.............................................................................................................. 14,2 белки............................................................................................................................... 22 аминокислоты, органические основания и другие азотные соединения..... 24,3 Не растворимые в воде органические вещества............................................... 55,9 Из них: нуклеопротеиды............................................................................................ 32,2 свободные нуклеиновые кислоты.......................................................................... 2,5 глобулины (простые белки) ....................................................................................... 0,5 липопротеиды............................................................................................................... 4,8 нейтральные жиры...................................................................................................... 6,8 фитостеролы (высокомолекулярные спирты) ....................................................... 3.2 фосфатиды....................................................................................................................... 1,3 другие органические вещества.................................................................................. 4,6 Минеральные вещества............................................................................................... 3,4 Химический состав протоплазмы близок к приведенному выше, но он может изменяться в зависимости от вида, возраста и органа растения. В протоплазме содержится до 80% воды (в протоплазме покоящихся семян - 5-15%). Она пропитывает всю коллоидную систему протоплазмы, являясь ее структурным элементом. В протоплазме все время происходят химические реакции, для протекания которых необходимо, чтобы реагирующие соединения были в растворе.Цитоплазма
Основной частью протоплазмы является цитоплазма , представляющая собой полужидкое содержимое клетки и заполняющее ее внутреннее пространство. В цитоплазме расположены ядро, пластиды, митохондрии (хондриосомы), рибосомы и аппарат Гольджи. Наружная мембрана цитоплазмы, граничащая с клеточной оболочкой, называется плазмалеммой. Плазмалемма легко пропускает воду и многие ионы, но задерживает крупные молекулы. На границе цитоплазмы с вакуолью тоже образуется мембрана, называемая тонопластом. В цитоплазме расположена эндоплазматическая сеть, представляющая собой систему ветвящихся мембран, соединенных с наружной мембраной. Мембраны эндоплазматической сети образуют каналы и расширения, на поверхности которых и протекают все химические реакции. Важнейшие свойства цитоплазмы - вязкость и эластичность. Вязкость цитоплазмы изменяется в зависимости от температуры: при повышении температуры вязкость уменьшается и, наоборот, при понижении - увеличивается. При большой вязкости обмен веществ в клетке снижается, при малой - возрастает. Эластичность цитоплазмы проявляется в ее способности возвращаться к исходной форме после деформации, что указывает на определенную структуру цитоплазмы. Цитоплазма способна к движению, которое тесно связано с окружающими условиями. Основу движения составляет сократимость белков цитоплазмы клеток. Повышение температуры ускоряет движение цитоплазмы, отсутствие кислорода останавливает его. Вероятно, движение цитоплазмы тесно связано с превращением веществ и энергии в растении. Способность цитоплазмы реагировать на внешние условия и приспосабливаться к ним называется раздражимостью. Наличие раздражимости характеризует живой организм. Ответная реакция цитоплазмы на воздействие температуры, света и влаги требует затраты энергии, которая выделяется в процессе дыхания. Листочки стыдливой мимозы при механическом раздражении быстро складываются, но при частом повторении раздражения перестают на него реагировать; последнее, по-видимому, объясняется недостатком энергии. Раздражимость цитоплазмы- основа всех видов движения и других явлений жизнедеятельности раст.Ядро
Ядро - важнейший и самый крупный органоид клетки. Размеры ядра зависят от вида растения и состояния клетки (у высших растений в среднем от 5 до 25 мк). Форма ядра чаще всего шаровидная, у вытянутых клеток - овальная. Живая клетка обычно имеет только одно ядро, но у высших растений сильно вытянутые клетки (из которых образуются лубяные волокна) содержат по нескольку ядер. В молодых клетках, не имеющих вакуоли, ядро обычно занимает центральное положение, у взрослых при образовании вакуолей оно отодвигается к периферии. Ядро представляет собой коллоидную систему, но более вязкую, чем цитоплазма. Оно отличается от цитоплазмы и по химическому составу; в ядре содержатся основные и кислые белки и различные ферменты, а также большое количество нуклеиновых кислот, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). ДНК преобладает в ядре и обычно не содержится в цитоплазме. Ядро отделяется от цитоплазмы тонкой оболочкой, или ядерной мембраной, в которой находятся отверстия - поры. Через поры осуществляется обмен между ядром и цитоплазмой. Под мембраной находится ядерный сок, в который погружены одно или несколько ядрышек и хромосомы. В ядрышке содержатся рибонуклеиновая кислота (РНК), которая принимает участие в синтезе белка, и фосфорсодержащие белки. Ядро принимает участие во всех жизненных процессах клетки; при его удалении клетка отмирает.Пластиды
Пластиды имеются только в растительных клетках. Они хорошо видны в обычный микроскоп, так как более плотные и иначе преломляют свет, чем цитоплазма. Во взрослой растительной клетке различают 3 типа пластид:- хлоропласты, имеющие зеленую окраску,
- хромопласты желтые или оранжевые,
- лейкопласты - бесцветные.
Митохондрии
Митохондрии встречаются во всех живых клетках и расположены в цитоплазме. Форма их весьма разнообразна и изменчива, размеры 0,2-5 мк. Количество митохондрий в клетке колеблется от десятков до нескольких тысяч. Они более плотны, чем цитоплазма, и имеют иной химический состав; в них содержится 30-40% белка, 28-38% липоидов и 1 - .6% рибонуклеиновой кислоты. Митохондрии передвигаются в клетке вместе с цитоплазмой, но в некоторых клетках, по-видимому, они способны и к самостоятельному движению. Роль митохондрий в обмене веществ клетки очень велика. Митохондрии являются центрами, в которых происходит дыхание и образование макроэргических связей, заключенных в аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) и имеющих большой запас энергии (стр. 70, 94-96). Освобождение и перенос образующейся энергии происходят с участием большого числа ферментов, находящихся в митохондриях.Аппарат Гольджи
В цитоплазме находится аппарат Гольджи , форма которого различна в разных клетках. Он может быть в виде дисков, палочек, зернышек. Аппарат Гольджи имеет много полостей, окруженных двухслойной оболочкой. Роль его сводится к накоплению и выведению из клетки различных веществ, вырабатываемых клеткой.Рибосомы
Рибосомы - это субмикроскопические частицы, имеющие форму зернышек размером до 0,015 мк. Рибосомы содержат много белка (до 55%) и богаты рибонуклеиновой кислотой (35%), что составляет 65% всей рибонуклеиновой кислоты (РНК), находящейся в клетке. В рибосомах из аминокислот синтезируются белки, что возможно только при наличии РНК. Рибосомы находятся в цитоплазме, ядре, пластидах и, возможно, в митохондриях. Химический состав органоидов. В настоящее время благодаря созданию центрифуг, имеющих огромную скорость вращения (десятки тысяч оборотов в минуту), можно отделять различные части клетки друг от друга, так как они имеют разный удельный вес. Поэтому стало возможным изучать биохимические свойства каждой части клетки. Для сравнения химического состава органоидов клетки приводим данные (табл. 1).Химический состав органоидов растительной клетки (в °/о от сухого вещества)
| Органоид | Белки | Липоиды | Нуклеиновые кислоты | Примечание |
| Цитоплазма | 80-95 | 2-3 | 1-2 | Большая часть нуклеиновых кислот - ДНК |
| Ядра | 50-80 | 8-40 | 10-30 | |
| Пластиды | 30-45 | 20-40 | 0,5-3,0 | |
| Митохондрии | 30-40 | 25-38 | 1-6 | |
| Рибосомы | 50-57 | 3-4 | 35 |
Клеточная оболочка
Характерный признак растительной клетки - наличие прочной оболочки, которая придает клетке определенную форму и предохраняет протоплазму от повреждений. Оболочка может расти только при участии протоплазмы. Клеточная оболочка молодых клеток состоит в основном из целлюлозы (клетчатки), гемицеллюлоз и пектиновых веществ. Молекулы целлюлозы имеют вид длинных цепочек, собранных в мицеллы, расположение которых неодинаково у разных клеток. У волокон льна, конопли и других, представляющих собой вытянутые в длину клетки, мицеллы целлюлозы расположены вдоль клетки под некоторым углом. У клеток с одинаковым диаметром мицеллы расположены по всем направлениям в виде сетки. В межмицеллярных пространствах оболочки находится вода. В процессе жизни растительного организма в строении клеточной оболочки могут происходить изменения: оболочка может утолщаться и химически изменяться. Утолщение оболочки идет изнутри за счет жизнедеятельности протоплазмы, причем оно происходит не по всей внутренней поверхности клетки; всегда остаются не утолщенные места - поры, состоящие только из тонкой целлюлозной оболочки. Через поры, расположенные в соседних клетках друг против друга, проходят тончайшие нити цитоплазмы - плазмодесмы, благодаря которым осуществляется обмен между клетками. Однако при очень сильном утолщении оболочек резко затрудняется обмен, в клетке остается очень мало протоплазмы, и такие клетки отмирают, например лубяные волокна льна и конопли. В оболочке клетки могут происходить также химические изменения в зависимости от характера растительной ткани. В покровных тканях - эпидермисе - происходит кутинизация. При этом в межмицеллярных пространствах целлюлозной оболочки накапливается кутин - жироподобное вещество, трудно проницаемое для газов и воды. Однако кутинизация не приводит к отмиранию клеток, так как отложения кутина не захватывают всей поверхности клетки. В клетках покровной ткани кутинизируется только наружная стенка, образуя так называемую кутикулу. В оболочках клеток может также откладываться суберин - пробковое вещество, тоже жироподобное и непроницаемое для воды и газов. Отложение суберина, или опробковение, происходит быстро по всей поверхности оболочки, это нарушает обмен клетки и приводит к ее отмиранию. Может происходить и одревеснение оболочки. В этом случае она пропитывается лигнином, который приводит к остановке роста клетки, а в дальнейшем, при более сильном одревеснении, и к ее отмиранию.Клеточный сок
Молодая растительная клетка полностью заполнена протоплазмой, но по мере роста клетки в ней появляются вакуоли, заполненные клеточным соком . Вначале вакуоли возникают в большом количестве в виде мелких капелек, затем отдельные вакуоли начинают сливаться в одну центральную и протоплазма оттесняется к стенкам клетки.
Изменения происходящие в растительной клетке при ее росте.
- - молодая клетка,
- - образование вакуолей,
- - слияние вакуолей и оттеснение протоплазмы к оболочке.
Пластиды это органеллы, характерные исключительно для растительных клеток. В них происходит первичный и вторичный синтез углеводов. Формы, размеры, строение и функции пластид различны. По окраске (наличию или отсутствию пигментов) Различают три типа пластид.
Рис.1. Пластиды
1. Гранная структура хлоропластов (в световом микроскопе). 2. Разные формы хроматофоров в клетках водорослей: а - лентовидный (у спирогиры); б - пластинчатый (у мужоции); в - звёздчатый (у зигнемы); П - пиреноиды. 3. Пластиды в клетках эпидермиса традесканции: У - замыкающие клетки устьица с хлоропластами; ЛП - лейкопласты вокруг ядра и в тяжах цитоплазмы клеток эпидермиса. 4-6. Хромопласты: 4 - в клетках зрелого плода шиповника; 5 - в клетках околоцветника настурции; 6 - в клетках зрелого плода рябины.
Зеленые хлоропласты – это органеллы фотосинтеза, относительно крупные структуры (5-10 мкм. в длину при диаметре 2-4 мкм.) овальной или дисковидной формы. Содержимое пластид называют стромой (матрикс). В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна). Кроме того, в строме содержатся также ферменты, участвующие в фиксации диоксида углерода. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя – образует пластинчатые впячивания – тилакоиды, большая часть которых укладывается в виде стопки монет и образует граны. Хлоропласты образуются из пропластид – мельчайших сферических недеференцированных телец, котрые содержатся в растущих частях растения (в клетках зародыша, образовательной ткани) и имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием фотосинтезирующим пигмента хлорофилла. Существует несколько видов хлорофилла.
Рис.2. Хлоропласты в клетке
Наиболее распространен хлорофилл а (найден у всех зеленых растений и цианобактерий) имеет голубовато-зеленый цвет. Хлорофилл б – желтовато-зеленый. Его молекула содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше. В процессе фотосинтеза хлорофиллу принадлежит ведущая роль. Он может поглощать солнечную энергию, запасать ее или передавать ее другим молекулам.
Кроме того в состав хлоропластов входят желтые пигменты – каротиноиды. Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные углеводороды: оранжевый каротин С 40 Н 56 и желтый ксантофилл С 40 Н 56 О 2. Каротиноиды хлоропластов, а также синие, красные, бурые пигменты хроматофоров водорослей называют дополнительными, вспомогательными пигментами, поскольку энергия, поглощенная ими, может передаватться на хлорофилл а. Хлорофилл использует энергию красной части спектра, каротиноиды – синей. По своему строению каротиноиды являются либо углеводородами (каротины), либо окисленными углеводородами, т. е. Кислородсодержащими (каротинолы или ксантофиллы).Кроме того каротиноиды могут защищать молекулы хлорофилла от чрезмерного фотоокисления на ярком свету.
Лейкопласты – бесцветные округлые пластиды, в которых обычно накапливаются запасные питательные вещества, в основном крахмал. По строению лейкопласты мало отличаются от протопластид, из которых он образуется: двумембранная оболочка окружает бесструктурную строму. Внутренняя мембрана, врастая в строму, образует немногочисленные тилакоиды. В лейкопластах имеются ДНК, рибосомы, а также ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ, в первую очередь крахмала. Лейкопласты, в которых синтезируется и накапливается запасной крахмал, называют амилопластами, белки – протеинопластами, масла – элайопластами.
Рис.3. Лейкопласты в картофеле
В одено лейкопласте могут накапливаться разные вещества. Запасной белок может откладываться форме кристаллов или аморфных включений, масла – в виде пластоглобул. Однако белки и масла в лейкопластах встречаются довольно редко. В амилопластах в связи с тилакоидами в строме возникают образовательные центры, вокруг которых в виде зерен откладывается вторичный запасной крахмал из растворимых углеводов, образовавшихся в хлоропластах в процессе фотосинтеза. Много амилопластов в клетках клубней картофеля, зерновок ржи, пшеницы и других органах растений где откладываются запасные вещества. В секреторных клетках они в комплексе с агранулярным ретикуломом участвую в синтезе эфирных масел.
Хромопласты – пластиды оранжево-красного и желтого цвета, образующиеся из лейкопластов и хлоропластов в результате накопления в их строме каротиноидов. Они встречаются в клетках лепестков (лютик, нарцисс, тюльпан, одуванчик), зрелых плодов (томат, тыква, арбуз, апельсин), редко – корнеплодов (морковь, кормовая свекла), а также в осенних листьях.
Хромопласты – конечный этап в развитии пластид. По форме накопления каротиноидов различают следующие типы хромопластов: глобулярный пигменты растворены в липидных пластоглобулах; фибриллярный – пигменты накапливаются в белковых нитях; кристалический – пигменты откладываются в виде кристалов.
Рис.4. Хромопласты в клетках плода болгарского перца. Фото: kuzminvladi
Косвенное биологическое значение хромопластов в том, что ярко окрашенные плоды успешнее распространяются птицами и животными, а выделяющиеся яркой желто-красной окраской цветки привлекают насекомых – опылителей.
В филогенезе первичным исходным типом пластид являются хлоропласты, из которых в связи со специализацией органов произошли лейко- и хромопласты. В онтогенезе взаимопревращения пластид происходит иными путями. Наиболее часто хлоропласты превращаются в хромопласты при осеннем пожелтении листьев или созревании плодов. В природе этот процесс необратим. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (позеленение верхней части корнеплода моркови, оказавшейся на поверхности почвы) или хромопласты. Хлоропласты могут при помещении растения в темноту превратиться в лейкопласты. Процесс этот обратим.
На заре развития жизни на Земле все клеточные формы были представлены бактериями. Они всасывали органические вещества, растворённые в первичном океане, через поверхность тела.
Со временем некоторые бактерии приспособились производить органические вещества из неорганических. Для этого они использовали энергию солнечного света. Возникла первая экологическая система, в которой эти организмы были производителями. В результате этого в атмосфере Земли появился кислород, выделяемый этими организмами. С его помощью можно из той же самой пищи получить гораздо больше энергии, а добавочную энергию использовать на усложнение строения тела: разделение тела на части.
Одно из важных достижений жизни — разделение ядра и цитоплазмы. В ядре находится наследственная информация. Специальная мембрана вокруг ядра позволила защитить от случайных повреждений. По мере необходимости цитоплазма получает из ядра команды, направляющие жизнедеятельность и развитие клетки.
Организмы, у которых ядро отделено от цитоплазмы, образовали надцарство ядерных (к ним относятся — растения, грибы, животные).
Таким образом, клетка — основа организации растений и животных — возникла и развилась в ходе биологической эволюции.
Даже не вооружённым глазом, а ещё лучше под лупой можно видеть, что мякоть зрелого арбуза состоит из очень мелких крупинок, или зёрнышек. Это клетки — мельчайшие «кирпичики», из которых состоят тела всех живых организмов, в том числе и растительных.
Жизнь растения осуществляется соединённой деятельностью его клеток, создающих единое целое. При многоклеточности частей растения существует физиологическое разграничение их функций, специализация различных клеток в зависимости от местоположения их в теле растения.
Растительная клетка отличается от животной тем, что имеет плотную оболочку, покрывающую внутреннее содержимое со всех сторон. Клетка не является плоской (как её принято изображать), она скорей всего похожа на очень маленький пузырёк, наполненный слизистым содержимым.
Строение и функции растительной клетки
Рассмотрим клетку как структурно-функциональную единицу организма. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки — поры. Под ней находится очень тонкая плёнка — мембрана, покрывающая содержимое клетки — цитоплазму. В цитоплазме есть полости — вакуоли, заполненные клеточным соком. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце — ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца — пластиды.
Строение растительной клетки
Строение и функции органоидов растительной клетки
| Органоид | Рисунок | Описание | Функция | Особенности |
Клеточная стенка или плазматическая мембрана | Бесцветная, прозрачная и очень прочная | Пропускает в клетку и выпускает из клетки вещества. | Клеточная мембрана полупроницаемая |
|
Цитоплазма | Густое тягучее вещество | В ней располагаются все другие части клетки | Находится в постоянном движении |
|
Ядро (важная часть клетки) | Округлое или овальное | Обеспечивает передачу наследственных свойств дочерним клеткам при делении | Центральная часть клетки |
|
Сферической или неправильной формы | Принимает участие в синтезе белка | |||
 | Резервуар, отделённый от цитоплазмы мембраной. Содержит клеточный сок | Накапливаются запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности ненужные клетке. | По мере роста клетки мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль |
|
Пластиды | Хлоропласты | Используют световую энергию солнца и создают органические из неорганических | Форма дисков, отграниченных от цитоплазмы двойной мембраной |
|
Хромопласты | Образуются в результате накопления каротиноидов | Жёлтые, оранжевые или бурые |
||
 | Лейкопласты | Бесцветные пластиды | ||
Ядерная оболочка | Состоит из двух мембран (наружная и внутренняя) с порами | Отграничивает ядро от цитоплазмы | Даёт возможность осуществляться обмену между ядром и цитоплазмой |
Живая часть клетки — это ограниченная мембраной, упорядоченная, структурированная система биополимеров и внутренних мембранных структур, участвующих в совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.
Важной особенностью является то, что в клетке нет открытых мембран со свободными концами. Клеточные мембраны всегда ограничивают полости или участки, закрывая их со всех сторон.
Современная обобщенная схема растительной клетки
Плазмалемма (наружная клеточная мембрана) — ультрамикроскопическая плёнка толщиной 7,5 нм., состоящая из белков, фосфолипидов и воды. Это очень эластичная плёнка, хорошо смачивающаяся водой и быстро восстанавливающая целостность после повреждения. Имеет универсальное строение, т.е.типичное для всех биологических мембран. У растительных клеток снаружи от клеточной мембраны находится прочная, создающая внешнюю опору и поддерживающая форму клетки клеточная стенка. Она состоит из клетчатки (целлюлозы) — нерастворимого в воде полисахарида.
Плазмодесмы растительной клетки, представляют собой субмикроскопические канальцы, пронизывающие оболочки и выстланные плазматической мембраной, которая таким образом переходит из одной клетки в другую, не прерываясь. С их помощью происходит межклеточная циркуляция растворов, содержащих органические питательные вещества. По ним же идёт передача биопотенциалов и другой информации.
Порами называют отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяют лишь первичная оболочка и срединная пластинка. Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей пленкой поры. Замыкающую пленку поры пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется. Поры облегчают транспорт воды и растворенных веществ от клетки к клетке. В стенках соседних клеток, как правило, одна против другой, образуются поры.
Клеточная оболочка имеет хорошо выраженную, относительно толстую оболочку полисахаридной природы. Оболочка растительной клетки продукт деятельности цитоплазмы. В её образовании активное участие принимает аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.
Строение клеточной мембраны
Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма, — сложная бесцветная, оптически прозрачная коллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур в единую систему и обеспечении взаимодействия между ними в процессах клеточного метаболизма.
Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.
Биополимеры образуют с водой коллоидную среду, которая в зависимости от условий может быть плотной (в форме геля) или более жидкой (в форме золя), как во всей цитоплазме, так и в отдельных ее участках. В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют между собой и средой гиалоплазмы различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего специфично для определенных типов клеток. Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.
Цитоплазматические образования – органеллы
Органеллы (органоиды) — структурные компоненты цитоплазмы. Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию. Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп.
Ядро
Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.
Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.
Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.
Строение ядра
Ядрышко
Ядрышко — как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки. Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке.
Аппарат Гольджи
Аппарат Гольджи — органоид, имеющий универсальное распространение во всех разновидностях эукариотических клеток. Представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра.
Аппарат Гольджи
В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом.
Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году.
Лизосомы
Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной основная функция которых — осуществление внутриклеточного пищеварения. Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).
Строение лизосомы
Микротрубочки
Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.
Строение микротрубочки
Вакуоль
Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.
Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.
Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.
В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.
Строение вакуоли
Пластиды
Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.
Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.
Строение хлоропласта
Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.
Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.
Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.
Строение лейкопласта
Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.
Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.
Строение хромопласта
Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.
Митохондрии
Митохондрии — органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного.
Строение митохондрии
Митохондрии имеют двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты — трубочки в растительных клетках. Пространство внутри митохондрии заполнено полужидким содержимым (матриксом), куда входят ферменты, белки, липиды, соли кальция и магния, витамины, а также РНК, ДНК и рибосомы. Ферментативный комплекс митохондрий ускоряет работу сложного и взаимосвязанного механизма биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ. В этих органеллах осуществляется обеспечение клеток энергией — преобразование энергии химических связей питательных веществ в макроэргиеские связи АТФ в процессе клеточного дыхания. Именно в митохондриях происходит ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению.
Эндоплазматическая сеть
Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.
Строение эндоплазматической сети
Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.
Рибосомы
Рибосомы — немембранные клеточные органоиды. Каждая рибосома состоит из двух не одинаковых по размеру частичек и может делиться на два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому.
Строение рибосомы
Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы.
- (от греч. plastos вылепленный) цитоплазматические органоиды растительных клеток. Нередко содержат пигменты, обусловливающие окраску пластиды. У высших растений зеленые пластиды хлоропласты, бесцветные лейкопласты, различно окрашенные хромопласты; … Большой Энциклопедический словарь
- (греч. plastides создающие, образующие, от plastos вылепленный, оформленный), органоиды эукариотной растит, клетки. Хорошо различимы в световой микроскоп. Каждая П. ограничена двумя элементарными мембранами; для многих характерна б. или м.… … Биологический энциклопедический словарь
ПЛАСТИДЫ, БИОПЛАСТЫ или ЛЕЙЦИТЫ Морфологическая составная часть растительных клеток, состоящ. из значительного количества телец различной величины и формы, лежащ. около ядра. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н … Словарь иностранных слов русского языка
Пластиды - * пластыда * plastids специфические самореплицирующиеся органеллы (см.), локализованные в цитоплазме эукариотических клеток растений. В зависимости от способности связывать пигменты и функциональных особенностей П. делятся на бесцветные… … Генетика. Энциклопедический словарь
- (от греч. plastós вылепленный), цитоплазматические органеллы растительных клеток. Нередко содержат пигменты, обусловливающие окраску пластидов. У высших растений зелёные пластиды хлоропласты, бесцветные лейкопласты, различно окрашенные … … Энциклопедический словарь
- (греч. plástides создающие, образующие, от plastós вылепленный, оформленный) внутриклеточные органеллы цитоплазмы автотрофных растений, содержащие пигменты и осуществляющие синтез органических веществ. У высших растений различают 3 типа П … Большая советская энциклопедия
пластиды - plastidės statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Bespalviai arba spalvoti organoidai, esantys autotrofinių augalų citoplazmoje ir atliekantys organinių medžiagų (krakmolo, riebalų ar baltymų) sintezę. Pagal pigmentacijos ir funkcijos… … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas
Иначе лейциты морфологическая составная часть растительных клеток. Кроме плазмы и ядра, последние обыкновенно (исключение составляют лишь грибы) содержат еще более или менее значительное количество телец различной величины и формы, лежащих в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
- (от греч. plastоs вылепленный), цитоплазматич. органеллы растит. клеток. Нередко содержат пигменты, обусловливающие окраску П. У высш. р ний зелёные П. хлоропласты, бесцветные лейкопласты, различно окрашенные хромопласты; у большинства водорослей … Естествознание. Энциклопедический словарь
пластиды - бесцветные или окрашенные двумембранные органеллы клетки, имеющие собственную ДНК и рибосомы, а также выраженную в той или иной степени систему тилакоидов. Способны к размножению путем деления пополам. Выполняют разные функции. В клетках высших… … Анатомия и морфология растений
