Структура клеточной стенки растений

Клеточная стенка

Структура клеточной стенки растений

В отличие от животных и многих простейших, у растений, бактерий и грибов, почти все клетки имеют стенку, лежащую кнаружи от цитоплазматической мембраны и обладающую повышенной прочностью. Основная функция данной структуры — опора и защита.

Клеточные стенки (или клеточные оболочки) строятся из веществ, синтезируемых самими клетками. Их химический состав различен у растений, грибов и прокариот. Кроме того, даже у одного растения у различных клеток состав стенок несколько различен.

Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза.

Основу бактериальных клеточных стенок составляет вещество муреин (относится к пептидогликанам). У грамположительных бактерий в состав оболочки входят различные кислоты, а сама оболочка плотно прилегает к цитоплазматической мембране.

У грамотрицательных бактерий оболочка более тонкая и не прилегает к мембране. Между мембраной и оболочкой образуется периплазматическое пространство.

Снаружи клеточная оболочка грамотрицательных прокариот окружена внешней мембраной, составленной из липополисахарида.

У грибов основным веществом клеточных стенок является хитин, а не целлюлоза.

Состав клеточной стенки растений

У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка.

Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность.

Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой.

Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки.

[attention type=yellow]

Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков). Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы.

[/attention]

Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость.

В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов.

Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних.

Клетки мезофилла листа (а также некоторые другие) на протяжении всей своей жизни имеют только первичную стенку. У большинства же клеток на первичную оболочку с внутренней стороны отлагается вторичная стенка, составленная из дополнительных слоев целлюлозы. Обычно в это время клетка уже дифференцирована и не растет (исключение составляют, например, клетки колленхимы).

В каждом отдельном слое вторичного утолщения микрофибриллы целлюлозы располагаются под одним углом (параллельно друг другу). Однако разные слои имеют разный угол, что обеспечивает большую прочность.

Часть клеток растений одревесневают (трахеальные элементы ксилемы, склеренхима и др.). В основе этого процесса лежит интенсивная лигнификация стенок (в небольших количествах лигнин есть во всех оболочках).

[attention type=red]

Лигнин не является полисахаридом, а представляет собой сложное полимерное вещество. Отложения лигнина могут иметь различную форму (сплошную, кольцевую, спиральную, сетчатую). Он скрепляет целлюлозу, не дает ей смещаться.

[/attention]

Лигнин не только обеспечивает прочность, но и дает дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических факторов.

Функции клеточной стенки

Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору. Это функция клеточной стенки аналогична одной из функций скелета животных. Однако она не единственная.

Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой.

Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон).

Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт.

Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию.

Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов.

У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Источник: https://biology.su/cytology/cell-wall

Урок 2: Клеточное строение растений

Структура клеточной стенки растений

План урока:

Какие бывают клетки у растений?

Кто первым увидел клетку? Увеличительные приборы

Какие бывают увеличительные приборы?

Как устроена клетка растений?

Растения – клеточные организмы

Когда мы сравнивали растения с другими царствами живой природы, то выяснили, что они тоже состоят из клеток. Чтобы понимать, как живёт растение, важно познакомиться со строением этой его составной части. Наука о клетках называется цитологией. Сегодня мы тоже станем настоящими цитологами.

Какие бывают клетки у растений?

Мельчайшие растения – одноклеточные водоросли состоят из одной клетки. Их форма может быть очень разной – амёбоидной, веретёновидной, овальной, шарообразной, звездчатой. Она в виде гирьки, кустика с веером, диска, треугольников, бус – у одиночных и колониальных диатомовых водорослей, которые сверху прикрыты панцирем из диоксида кремния.

Диатомовые водоросли Источник 

Большинство многоклеточных зелёных, бурых или красных водорослей, построены из одинаковых клеток, а самые крупные растения состоят из миллиардов таких ячеек, каждая из которых выполняет свою функцию и поэтому отличается друг от друга. Сравнение клеток растений можно провести, наблюдая их самостоятельно. Сложно представить, сколько их находится в одном дереве, если только его лист содержит примерно 20 000 000 штук.

А теперь сложное научное определение: клетка – это система, а это значит, что она состоит из более мелких, но взаимосвязанных частей. Этими частями являются её детали, построенные из биополимеров – нуклеиновых кислот и белков, которые совместно поддерживают энергетические и метаболические процессы всего организма в целом.

Кто первым увидел клетку? Увеличительные приборы

Большинство клеток нельзя увидеть невооружённым глазом. Только после изобретения увеличительных приборов люди узнали, что всё живое сделано из них, а клетка появляется из другой (материнской) клетки.

  • Оптический (световой) микроскоп изобрели в 16 веке. По одной версии в 1591 году его придумали отец и сын Янсены. По другой – немого раньше в 1538 г. итальянский врач Франкастро впервые скомбинировал две линзы так, что получилось небольшое увеличение.
  • Галилео Галилей в 1609 г собрал прибор с вогнутой и выпуклой линзой.
  • Английский учёный Роберт Гук в 1665 году приспособил ранее изобретённый окуляр к микроскопу и получил 30-кратное увеличение, он описал строение некоторых растительных тканей, в частности пробки коры дуба. Эта ткань состояла из маленьких ячеек, разделённых перегородками. Это были мёртвые клетки, но Роберт Гук их увидел первым и дал им название «клетки». Но слово в современном его значении стали употреблять только 150 лет спустя.

Микроскоп Роберта Гука Источник 

А А. Левенгук в 1675 г обнаружил протисты, используя микроскоп с одной хорошо отшлифованной линзой, увеличивающей объект в 100 и 300 раз.

  • В 1838 г. немецкий ботаник Матиас Шлейден пришёл к выводу, что все растительные ткани имеют клеточное строение.

Разнообразие растительных клеток. Источник

Какие бывают увеличительные приборы?

О свойствах отполированного двояковыпуклого стекла знали ещё в Древней Греции. Поместив его в оправу, люди получили первый увеличительный прибор – лупу. Она даёт увеличение в 2-30 раз. Но большинство клеток можно увидеть только при большем разрешении. Они очень малы и при описании их величины применяют микрометры и нанометры.

Единицы измерения, используемые в микроскопии Источник 

Человеческий глаз имеет разрешение до 100 мкм. Чтобы рассмотреть более мелкие предметы, приходится применять увеличивающие приборы. Лучший световой микроскоп способен показать нам объекты размером до 0,2 мкм, т. е. 200 нм, увеличивая его в 500 раз. Сделать оптический микроскоп с большей разрешимостью технически невозможно. Увеличение школьного светового микроскопа не превышает 300 раз.

В 20 веке учёные придумали применять вместо видимого света (потока фотонов) – поток электронов. Согласно современным представлениям, фотон является частицей с волновыми свойствами, самая длинная волна у красного света, самая короткая – у фиолетового.

Электронный микроскоп разрешает увеличить предметы больше, чем оптический, в 400 раз, так как размер электрона значительно меньше размера фотона. Классический радиус электрона составляет примерно три миллионных нанометра, а наименьшая длина волны видимого света равна 380 нанометров.

Поток фотонов огибает мелкие частицы, размеры которых сравнимы с длиной световой волны, а электроны отражаются от них. Чтобы увидеть изображение, которое дает электронный микроскоп, его надо вывести на специальный экран. В современный электронный микроскоп можно увидеть частички размером в 0,5 нм.

[attention type=green]

Под ним рассматривают вирусы, мелкие части клетки. Существуют просвечивающие и сканирующие электронные микроскопы. Последний имеет больше преимуществ, им чаще пользуются микробиологи.

[/attention]

Сканирующий электронный микроскоп Источник

Как устроена клетка растений?

Размеры клетки растений колеблются от 10 до 100 мкм. Значит, их можно увидеть в световой микроскоп. Есть и гигантские клетки.

Например, хорошо видны невооружённым глазом волокна апельсина, а это всего одна клетка. Семена хлопчатника имеют волоски, состоящие из одной клетки, их длина равна 5 см.

У китайской крапивы волокна ещё длиннее – до 55 см. Но их ширина намного меньше, всего от 50 до 100 мкм.

По форме у многоклеточных организмов, в том числе и у растений, бывают паренхимные (примерно одинаковые при измерении во всех направлениях) и прозенхимные (вытянутые) клетки.

У всех клеток есть 2 компонента: плазмалемма (цитоплазматическая мембрана) и протопласт (живая часть). Клетки делятся на доядерные (прокариотические) и ядерные (эукариотические).

Мы говорим про клетку растений, она эукариотическая (с ядром). Протопласт ядерных клеток делят на цитоплазму и ядро.

Цитоплазму подразделяют на цитоплазматический матрекс, называемый гиалоплазмой (цитозолем) и органоиды (органеллы), как органы у человека, выполняющие каждый свою работу (функцию). Органеллы бывают немембранные, одномембранные и двумембранные.

Строение клетки растения Источник 

[attention type=yellow]

В живой клетке растений цитоплазма постоянно движется. Этот процесс называется током цитоплазмы (циклозом). Течение перемещает все органоиды клетки, капли и кристаллы гиалоплазмы.

[/attention]

В процессе жизни протопласт выделяет разнообразные нужные клетке растений вещества. Они либо сохраняются внутри – в гиалоплазме, в вакуоли, либо становятся частью клеточной стенки. Простейшие из этих веществ: липиды, углеводы и белки.

Среди углеводов известными являются крахмал, глюкоза и сахароза. Секретируемый протопластом воск – это липид, его растения вырабатывают для создания защитного слоя – кутикулы, препятствующего потере влаги в пустынях.

А у хищного непентиса воск служит веществом-ловушкой, в котором попавшие внутрь растения животные застревают, не имея возможности спастись.

Хищное растение непентис (лат. Nepenthes). Источник 

Вторичные метаболиты протопласта, или группа защитных веществ: танины, алкалоиды и др.

, выполняют разные задачи, главной из которых является защита от съедания растений животными, проникновения болезнетворных микробов.

Например, стрекательные клетки крапивы производят муравьиную кислоту, которая впрыскивается в кожу прикоснувшегося к растению человека или животного, вызывая у них жгучую боль.

Стрекательными называют клетки, которые при раздражении впрыскивают в тело жертвы какие либо вещества: парализующие или раздражающие. У гидры они содержат нечто походе на гарпун или жёсткую нить, у крапивы это просто «ампулы» с жидкостью, отламывающиеся при прикосновении.

Стрекательная клетка крапивы Источник 

Теперь рассмотрим особенности строения растительной клетки более подробно. Сходство клеток растений выражается в наличии этих частей.

  • Клеточная стенка – это прочная углеводная оболочка, расположенная снаружи, за пределами плазмолеммы, она непосредственно контактирует с окружающей средой и другими клетками. У растений она состоит в основном из клетчатки (целлюлозы), образуемой протопластом, проходящей через мембрану и откладывающейся снаружи. Клеточная стенка растений прочная, но растяжимая. Всё благодаря её строению. Пока она контактирует с живой частью клетки, она растёт. Она придаёт клетке форму и сопротивляется давлению растущей вакуоли, делает её прочной, участвует в проведении полезных и задерживании вредных веществ. Через поры (отверстия) в клеточной стенке проходят цитоплазматические тяжи (плазмодесмы) при помощи которых клетка сообщается с другими клетками.
  • Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма) – тонкая (4-10 нм) эластичная плёнка, расположенная под клеточной стенкой, покрывающая внутреннюю часть клетки и контактирующая с цитоплазмой. Её толщину можно сравнить со скорлупой яйца по сравнению с белком и желтком в нём. Выполняет транспортную, барьерную и рецепторную функции. её работа – пропускать нужные вещества в клетку, задерживать вредные и лишние снаружи. Но она трудится сразу на нескольких работах – в ней строятся внеклеточные структуры и через неё проходит транспортные каналы из клетки.
  • Гиалоплазма (цитозоль) – это полужидкая (гелеобразная) часть протопласта, основная функция которой – обеспечение обмена веществ клетки. Она объединяет все её части и помогает им взаимодействовать. На 90-95% цитозоль состоит из воды. Остальная часть – несмешивающиеся между собой органические и минеральные включения.
  • Рибосомы – самые мелкие органеллы клетки, увидеть которые можно только под электронным микроскопом, в них происходит сборка белков. Они лежат на цитоплазматической сети (сложный органоид, который изучают в старших классах) или внутри гиалоплазмы.
  • Цитоскелет – система трубочек, проходящих сквозь всю клетку. Они поддерживают её форму и служат местом транспорта веществ.
  • Ядро и хромосомы. В них хранится наследственная информация. Ядро как мозг животного руководит всеми процессами в клетке растений и не только. Мало влияет оно только на митохондрии и пластиды. Ядра бывают круглой или овальной формы, их размер колеблется от 2 до 500 мкм. При правильном окрашивании клетки они видны под световым микроскопом. В молодых клетках ядро расположено в центре, в старых оно отталкивается вакуолью к плазмалемме.
  • Пластиды, но по большей мере их разновидность хлоропласты – органеллы, функцией которых является превращение тепловой солнечной энергии в энергию химических связей АТФ и производство органических веществ в процессе фотосинтеза. Пластиды имеют клетки растений, некоторых бактерий и протист. Они образуются из пропластид (крошечных бесцветных телец), появляющихся в делящихся клетках побегов и корней. Без солнечного света они так и остаются бесцветными и называются этиопластами. На свету пропластиды становятся хлоропластами – пластидами, в которых преобладает хлорофилл (зелёный пигмент). Есть и другие виды пластид – лейкопласты (бесцветные) и хромопласты (оранжевые, красные или жёлтые). Все эти типы пластид могут «превращаться» друг в друга при изменении концентрации красителя (пигмента). Это крупные органеллы, у высших растений они равны 4-10 мкм, поэтому в оптический микроскоп их легко можно увидеть. У высших растений хлоропласты по форме напоминают линзу, лейкопласты и хромопласты бывают разными. У водорослей они разнообразные по форме, очень большие и называются по-другому – хроматофорами.

Форма хроматофор водорослей. Источник 

  • Вакуолярная система – это цитоплазматическая сеть, вакуоли и аппарат Гольджи. Вместе они обеспечивают синтез, хранение и транспорт клеточных мембран и белков. Сейчас нам важно рассмотреть только одну часть этой системы – центральную вакуоль, остальные органеллы вы будете учить в старших классах. У растений вакуоль в клетке играет очень важную роль. Это одномембранный пузырёк, заполненный клеточным соком. В молодой клетке существует много мелких вакуолей. С возрастом они наполняются веществами и сливаются вместе, образуя крупный пузырёк. Функции вакуоли: участие в солевом и водном обмене клетки, запасание питательных веществ и обеспечение объёма клетки при помощи тургорного давления. Крупные вакуоли арбуза, яблока, томата легко можно рассмотреть под световым микроскопом.

Вакуоли в клетках яблока и картофеля. Источник 

  • Митохондрии – есть во всех ядерных (эукариотических) клетках. В них производится АТФ, но совсем другим путём, нежели в пластидах. Они мелкие, не более 1 мкм, эллиптические или округлые. Это полусамостоятельные органеллы клетки, ранее бывшие клетками бактерий, которые каким-то способом оказались внутри другой более крупной клетки и стали её частью. Но они по прежнему появляются только путём деления материнского органоида, а если организму при половом размножении не досталась ни одна митохондрия, то она и не появится в ней никак. В них есть своя ДНК, рибосомы и синтезируются свои белки.
  • Органоиды движения – образования, напоминающие волоски – реснички, жгутики, ундулиподии, служащие для передвижения клеток. При помощи жгутика двигается одноклеточная водоросль хламидомонада, мужские половые клетки мхов и папоротников. Ундулиподии – органоиды движения многих водорослей, чаще на одноклеточной стадии их жизненного цикла. У высших растений ими снабжены мужские половые клетки.

Отличие клеток растений от клеток других живых организмов Источник 

В школе для того, чтобы понять, как устроены клетки, чаще всего рассматривают под микроскопом плёнку луковицы. Окрасив эту тонкую ткань, ты сможешь увидеть в клетке в световой микроскоп лейкопласты, ядро, цитоплазму и оболочку. Изучи инструкцию и сделай лабораторную работу самостоятельно. Не забудь сначала прочитать правила обращения с микроскопом.

Как рассмотреть клетки лука под микроскопом. Источник 

Источник: https://100urokov.ru/predmety/urok-3-kletochnoe-stroenie-rastenij

Особенности строения растительных клеток – Биология

Структура клеточной стенки растений

Растения, как и все живые организмы, имеют клеточное строение. Они могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Клетка одноклеточного растения представляет собой  целый организм и  выполняет все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности.

Чаще всего оно имеет форму близкую к шаровидной или яйцевидной. Клетки многоклеточных растений очень разнообразны. Они отличаются друг от друга формой, строением, размерами. Это связано с тем, что в многоклеточном организме клетки выполняют различные функции.

Многообразие растительных клеток возникает в результате дифференциации однородных клеток зародыша. Размеры клеток большинства растений колеблются в переделах 10-1000 мкм. Форма клеток многоклеточных организмов может быть округлой, эллипсовидной, кубической, цилиндрической, звездчатой и т.д.

Все многообразие форм прастительных клеток можно свести к двум основным типам:

·         паренхимные клетки — клетки, имеющие форму изодиаметрического многогранника, то есть их размеры во всех трех измерениях приблизительно одинаковы;

·         прозенхимные клетки — сильно вытянутые клетки, длина которых превышает их ширину и толщину в 5 и более раз (например, волокна льна имеют длину 0,2-4 см, а толщина не превышает 100мкм.

Несмотря на разнообразие, клетки растений имеют общий план строения. Растительная клетка имеет все органоиды, свойственные другим эукариотическим организмам (животные, грибы): ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи и т.д. Вместе с тем, она отличается от них наличием:

·         прочной клеточной стенки;

·         пластид;

·         развитой системы постоянно существующих вакуолей.

Кроме того, в клетках большинства высших растений отсутствует клеточный центр с центриолями.

Общий план строения эукариотической клетки рассматривается в разделе “Общая биология” В этой главе мы остановимся только на отличительных особенностях строения растительной клетки.

 Клеточная стенка

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, поверх которой располагается, как правило, толстая клеточная стенка, отсутствующая у животных клеток.

[attention type=red]

Основным компонентом клеточной стенки является целлюлоза (клетчатка). Молекулы целлюлозы собраны в пучки — фибриллы, образующие каркас клеточной стенки.

[/attention]

Промежутки между фибриллами заполнены матриксом, в состав которого входят другие полисахариды — гемицеллюлозы, пектины и гликопротеины.

Помимо полисахаридов, в клеточной стенке можно обнаружить и неуглеводные компоненты — лигнин, воска, кутин и суберин.

Функции клеточной стенки:

·         придает клетке определенную форму и прочность;

·         защищает живое содержимое клетки;

·         играет определенную роль в поглощении, транспорте и выделении веществ;

·         служит местом накопления некоторых запасных веществ.

Плазмодесмы

Плазмодесмы — цитоплазматические тяжи, соединяющие содержимое соседних клеток. Они проходят через клеточную стенку.

Плазмодесмы представляют собой узкие каналы, выстланные плазматической мембраной. В нем располагается десмотрубочка — цилиндрическая трубочка меньшего диаметра, сообщающаяся с ЭПР обеих соседних клеток. Чаще всего плазмодесмы формируются во время клеточного деления.

Пластиды

Двумембранные органеллы, характерные для растительных клеток. Совокупность всех пластид клетки называется пластидом.

Образование пластид происходит из пропластид — мелких телец, находящихся в меристематических клетках корней и побегов. По форме пропластиды напоминают митохондрии, отличаясь лишь большими размерами.

Снаружи они покрыты двойной цитоплазматической мембраной. В пластидах различают более или менее развитую мембранную систему (часто это одиночные тилакоиды, расположенные без определенной ориентации; иногда — трубочки или пузырьки) и внутреннее содержимое, представленное гомогенным веществом — строму.

Различают три основных типа пластид:

·         лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений;

·         хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цвета;

·         хлоропласты — зеленые пластиды.

Поскольку пластиды имеют общее происхождение, между ними возможны взаимопревращения.

Наиболее часто происходит превращение лейкопластов в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету) обратный процесс происходит в темноте.

При пожелтении листьев и покраснении плодов хлоропласты превращаются в хромопласты. Считают невозможным только превращение хромопластов в лейкопласты или хлоропласты.

Хлоропласты

Основная функция хлоропластов — фотосинтез, т.е. в хлоропластах на свету осуществляется синтез органических веществ из неорганических за счет преобразования солнечной энергии в энергию молекул АТФ.

Хлоропласты высших растений имеют размеры 5-10 мкм и по форме напоминают двояковыпуклую линзу. Хлоропласты — двумембранные органоиды (рис. 2). Наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет складчатую структуру.

В результате образования выпячиваний внутренней мембраны, возникает система основных структурных элементов хлоропласта — тилакоидов. Различают:

·         тилакоиды гран, имеющие вид уплощенных мешочков, уложенных в стопки — граны;

·         тилакоиды стромы, имеющие вид уплощенных канальцев и связывающие граны между собой.

[attention type=green]

Молекулы хлорофилла входят в состав мембран тилакоидов гран, где они собраны в группы — квантосомы. Тилакоиды гран связаны друг с другом таким образом, что их полости оказываются непрерывными.

[/attention]

В каждом хлоропласте находится в среднем 40-60 гран, расположенных в шахматном порядке. Этим обеспечивается максимальная освещенность каждой граны. Каждая грана содержит ферменты, участвующие в синтезе АТФ.

Внутренняя среда хлоропласта — строма — содержит ДНК и рибосомы, благодаря чему хлоропласт способен к автономному делению, как и митохондрии.

На рибосомах происходит синтез белков мембран тилакоидов (в том числе и ферментов, осуществляющих световые реакции фотосинтеза). Белки стромы и липиды мембран имеют внепластидное происхождение.

Среди белков стромы особое значение имеют белки-ферменты, синтезирующие органические вещества с использованием энергии АТФ.

Лейкопласты

Бесцветные, обычно мелкие пластиды. Встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света — корнях, корневищах, клубнях, семенах. Форма разнообразна — шаровидная, эллипсовидная, гантелевидная, чашевидная и т.д.

Тилакоиды развиты слабо. Имеют ДНК, рибосомы, а также ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ. Основная функция — синтез и накопление запасных продуктов (в первую очередь крахмала, реже — белков и липидов).

Хромопласты

Встречаются в клетках лепестков многих растений, зрелых плодов, реже — корнеплодов, а также в осенних листьях. Содержат пигменты, относящиеся к группе каротиноидов, придающие им красную, желтую и оранжевую окраску. Внутренняя мембранная система отсутствует или представлена одиночными тилакоидами.

Значение в обмене веществ до конца не выяснено. По-видимому, большинство из них представляют собой стареющие пластиды. Косвенное биологическое значение состоит в том, что они обусловливают яркую окраску цветков и плодов, привлекающую насекомых-опылителей и других животных для распространения плодов.

Вакуоли

Вакуоли представляют собой полости, заполненные клеточным соком и отграниченные от цитоплазмы мембраной, которую называют тонопластом.

На долю вакуолей в растительной клетке приходится до 90% ее объема. Причем, вакуоли являются постоянными компонентами растительных клеток в отличие от животных, в которых могут возникать временные вакуоли.

Вакуоли развиваются из цистерн ЭПР. В их образовании принимает участие и аппарат Гольджи, в котором упаковываются продукты обмена веществ и затем в виде пузырьков транспортируются в вакуоль.

Молодые клетки, как правило, содержат большое количество мелких вакуолей, которые, постепенно сливаясь, образуют одну большую, занимающую практически всю полость клетки. При этом цитоплазма с органоидами и ядро оказываются оттесненными к цитоплазматической мембране, то есть занимают пристенное положение.

Клеточный сок, содержащийся в вакуолях, представляет собой слабоконцентрированный водный раствор органических и неорганических веществ, образующих истинные и коллоидные растворы.

[attention type=yellow]

В вакуолях происходит накопление как запасных веществ, так и конечных продуктов обмена веществ.

[/attention]

Кроме того, в вакуолях часто содержатся особые пигменты из группы антоцианов, придающие растительным клеткам голубую, фиолетовую, пурпурную, темно-красную и пунцовую окраску.

Функции вакуолей:

·         накапливают питательные вещества;

·         изолируют конечные продукты обмена веществ;

·         поддерживают тургорное давление;

·         регулируют водно-солевой обмен;

·         способствуют растяжению и росту клеток;

·         окрашивают определенные части растений, привлекая опылителей и распространителей плодов и семян;

·         могут выполнять функцию лизосом.

Источник: https://www.sites.google.com/site/biologia00004/osobennosti-stroenia-rastitelnyh-kletok

Зачем нужна клеточная стенка?

Клеточная стенка выполняет несколько функций, включая поддержание структуры и формы клетки. Стена жесткая, поэтому она защищает клетку и ее содержимое.

Например, клеточная стенка может препятствовать проникновению патогенных микроорганизмов, таких как вирусы растений. В дополнение к механической опоре стена выступает в качестве каркаса, который может препятствовать слишком быстрому расширению или росту клетки. Белки, целлюлозные волокна, полисахариды и другие структурные компоненты помогают стенке поддерживать форму клетки.

Она также играет важную роль в транспорте. Поскольку стенка представляет собой полупроницаемую мембрану, она позволяет проходить определенным веществам, таким как белки. Это позволяет стене регулировать диффузию в клетке и контролировать, что входит или выходит.

Кроме того, полупроницаемая мембрана помогает связи между клетками, позволяя сигнальным молекулам проходить через поры.

Из чего состоит клеточная стенка?

Клеточная стенка растения состоит в основном из углеводов, таких как пектины, целлюлоза и гемицеллюлоза. Она также содержит структурные белки в меньших количествах и некоторые минералы, такие как кремний. Все эти компоненты являются жизненно важными частями клеточной стенки.

Целлюлоза представляет собой сложный углевод и состоит из тысяч мономеров глюкозы, которые образуют длинные цепи. Эти цепи собираются вместе и образуют целлюлозные микрофибриллы диаметром несколько нанометров. Микрофибриллы помогают контролировать рост клетки, ограничивая или допуская ее расширение.

Тургорное давление клетки

Одна из главных причин наличия стенки в растительной клетке заключается в том, что она может противостоять тургорному давлению, и именно здесь целлюлоза играет решающую роль.

Тургорское давление — это сила, создаваемая выталкивающей внутренней частью ячейки.

[attention type=red]

Микрофибриллы целлюлозы образуют матрицу с белками, гемицеллюлозами и пектинами, чтобы обеспечить прочную основу, которая может противостоять тургорному давлению.

[/attention]

И гемицеллюлозы, и пектины являются разветвленными полисахаридами. Гемицеллюлозы имеют водородные связи, соединяющие их с микрофибриллами целлюлозы, в то время как пектины удерживают молекулы воды, образуя гель. Гемицеллюлозы увеличивают прочность матрицы, а пектины помогают предотвратить сжатие.

Белки в клеточной стенке

Белки в клеточной стенке выполняют разные функции. Некоторые из них обеспечивают структурную поддержку. Другие ферменты, которые являются типом белка, который может ускорить химические реакции.

Эти ферменты помогают формированию и нормальных изменений, которые происходят для поддержания клеточной стенки завода. Они также играют роль в созревании плодов и изменении цвета листьев.

Вещества клеточной стенки

Эукариотические организмы, такие как водоросли, грибы и высшие растения, имеют многослойные клеточные стенки, состоящие в основном из целлюлозы или хитина.

Целлюлоза и хитин являются полисахаридами, то есть они состоят из множества связанных молекул сахара.

Целлюлоза представляет собой полимер из глюкозы, который содержит только углерод, водород и кислород, в то время как хитин представляет собой полимер из N-ацетилглюкозамина, сахар, который содержит азот также.

Как целлюлоза, так и хитин являются линейными неразветвленными полимерами соответствующих сахаров, и несколько десятков этих полимеров собраны в большие кристаллоподобные кабели, называемые микрофибриллами, которые наматываются на клетки.

Целлюлоза клеточной стенки

Целлюлоза состоит из нескольких тысяч молекул глюкозы , соединенных друг с другом.

Химические связи между отдельными субъединицами глюкозы дают каждой молекуле целлюлозы плоскую лентообразную структуру, которая позволяет соседним молекулам латерально объединяться в микрофибриллы длиной от двух до семи микрометров. Целлюлозные волокна синтезируются ферментами, плавающими в клеточной мембране.и расположены в конфигурации розетки.

Кажется, что каждая розетка способна «закрутить» микрофибриллу в клеточную стенку.

Во время этого процесса, когда новые субъединицы глюкозы добавляются к растущему концу фибрилл, розетка проталкивается вокруг клетки на поверхности клеточной мембраны, и ее целлюлозная фибрилла оборачивается вокруг протопласта. Таким образом, каждая растительная клетка может рассматриваться как составляющая свой собственный целлюлозно-фибрильный кокон.

Целлюлоза состоит из молекул глюкозы, соединенных между собой.

В отличие от других компонентов клеточной стенки, которые синтезируются в организме Гольджи (органелле, которая производит, сортирует и транспортирует различные макромолекулы внутри клетки), целлюлоза синтезируется на поверхности клетки растения. В плазматическую мембрану растения встроен фермент, называемый синтетазой целлюлозы, который синтезирует целлюлозу.

[attention type=green]

Когда целлюлоза синтезируется, она самопроизвольно образует микрофибриллы, которые осаждаются на поверхности клетки.

[/attention]

Поскольку фермент синтетазы целлюлозы находится в плазматической мембране, новые целлюлозные микрофибриллы откладываются под более старые целлюлозные микрофибриллы.

Таким образом, самые старые целлюлозные микрофибриллы находятся на внешней стороне стенки, в то время как более новые микрофибриллы находятся на внутренней стороне стенки.

Функции клеточной стенки

Клеточные стенки обеспечивают жесткость и защиту. Для многоклеточных организмов клеточная стенка также связывает разные клетки вместе. Растения используют клеточную стенку как часть своей системы для поддержания формы и жесткости.

Она придает растению актуальную форму, действует как привратник, потому что она определяет, что может входить и выходить из ячейки, чтобы обеспечить защиту. Это похоже на внешние кирпичи замка, только, в этом замке есть отверстия. Эти отверстия делают клетку уязвимой, но они важны для ее функционирования.

Красное дерево и одуванчик имеют клеточные стенки снаружи всех своих клеток. Клеточные стенки предназначены для того, чтобы дать растениям форму и поддержку; однако клеточные стенки действуют и конструируются немного по-другому, чтобы удовлетворить потребности конкретного растения.

Например, 100-футовому дереву красного дерева нужна очень прочная и жесткая клеточная стенка растения, чтобы оно могло вырасти до своей большой высоты и не упасть на ветру. С другой стороны, маленький желтый одуванчик в поле должен иметь большую пластичность, чтобы он мог сгибаться, а не ломаться, когда ветер дует.

Вы когда-нибудь забывали поливать цветы? Возможно, они не смогут говорить, но они дадут вам знать, когда захотят пить, и начнут опускаться.

Их форма по-прежнему поддерживается клеточной стенкой, так что, как только вы поливаете растение, оно может снова подняться.

С другой стороны, если вы слишком много дали им воды, клеточная стенка также предотвращает перенасыщение водой, она защищает клетку от чрезмерного расширения.

[attention type=yellow]

Клеточная стенка защищает растение и клетки от многих насекомых и патогенных микроорганизмов, которые могут нанести вред растению, но клеточная стенка имеет свои уязвимые участки. По всей клеточной стенке есть отверстия, называемые плазмодесмами.

[/attention]

Это отверстия, которые позволяют питательным веществам проникать в клетку, а также отходам, выходящим из клетки. Эти маленькие отверстия могут вызвать потерю клеткой воды, и именно тогда растение начнет опускаться.

Но как только растение сможет выпить, оно вернется к своей правильной форме.

Структура растительной клеточной стенки

Стенки растительных клеток представляют собой трехслойные структуры со средней пластинкой, первичной клеточной стенкой и вторичной клеточной стенкой.

Средняя пластинка является самым внешним слоем и помогает в межклеточных соединениях, удерживая соседние клетки вместе (другими словами, она располагается между клеточными стенками двух клеток и удерживает их вместе; именно поэтому она называется средней пластинкой, хотя это самый внешний слой).

Средняя пластинка действует как клей или цемент для растительных клеток, потому что она содержит пектины. Во время деления клетки формируется первая средняя пластинка.

Первичная клеточная стенка

Развивается когда клетка растет, поэтому она имеет тенденцию быть тонкой и гибкой. Она образуется между средней пластинкой и плазматической мембраной.

Она состоит из целлюлозных микрофибрилл с гемицеллюлозами и пектинами. Этот слой позволяет клетке расти со временем, но не слишком ограничивает рост клетки.

Вторичная клеточная стенка

Более толстая и более жесткая, поэтому она обеспечивает большую защиту растения. Она существует между первичной стенкой и плазматической мембраной. Часто первичная стенка фактически помогает создать эту вторичную стенку после того, как клетка заканчивает расти.

Вторичные клеточные стенки состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Лигнин является полимером ароматического спирта, который обеспечивает дополнительную поддержку растения. Это помогает защитить растение от нападений насекомых или патогенных микроорганизмов. Лигнин также помогает с водным транспортом в клетках.

Разница между первичными и вторичными клеточными стенками в растениях

Когда вы сравниваете состав и толщину первичных и вторичных клеточных стенок у растений, легко увидеть различия.

Во-первых, первичные стенки содержат одинаковое количество целлюлозы, пектинов и гемицеллюлоз. Однако вторичные стенки не содержат пектина и содержат больше клетчатки. Во-вторых, целлюлозные микрофибриллы в стенках первичных клеток выглядят случайными, но они организованы во вторичные стенки.

Хотя ученые обнаружили много аспектов функционирования клеточных стенок у растений, некоторые области все еще нуждаются в дополнительных исследованиях.

Например, они все еще узнают больше о фактических генах, вовлеченных в биосинтез клеточной стенки. Исследователи считают, что в этом процессе принимают участие около 2000 генов. Другая важная область исследования — как генная регуляция работает в клетках растений и как она влияет на стенку.

Клеточная стенка грибов

Клеточные стенки грибов содержат хитин, который является производным глюкозы, похожим по структуре на целлюлозу. Слои хитина очень жесткие; хитин — это та же молекула, которая содержится в жестких экзоскелетах животных, таких как насекомые и ракообразные.

Глюканы, которые являются другими полимерами глюкозы, также обнаруживаются в клеточной стенке гриба вместе с липидами и белками. У грибов есть белки, названные гидрофобинами в их клеточных стенках.

[attention type=red]

Обнаруженные только в грибах, гидрофобины придают клеткам силу, помогают им прилипать к поверхности и помогают контролировать движение воды в клетки.

[/attention]

У грибов клеточная стенка является наиболее внешним слоем и окружает клеточную мембрану.

Клеточная стенка бактерий

Бактериальная стенка имеет пептидогликаны.

Пептидогликан или мурейн — это уникальная молекула, которая состоит из сахаров и аминокислот в сетчатом слое и помогает клетке сохранять свою форму и структуру.

Клеточная стенка у бактерий существует вне плазматической мембраны. Стена не только помогает настроить форму ячейки, но также помогает предотвратить разрыв ячейки и разлив всего ее содержимого.

Источник: https://karatu.ru/kletochnaya-stenka/

Сам себе врач
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: