Производные протопласта

1.Физиологически активные вещества – витамины, ферменты, фито- гормоны, фитонциды.

2. Клеточная оболочка.

3. Продукты обмена веществ – включения в оформленном виде (кри- сталлы, крахмальные зерна, алейроновые зерна и др.) и включения, раство- ренные в клеточном соке и цитоплазме.

Растительная клетка отличается от животной характерными особен- ностями: наличием целлюлозной клеточной оболочки, пластид, вакуолей, формой и составом запасных питательных веществ.

Размеры клеток у растений неодинаковы. Наряду с одноклеточными организмами (диаметр клетки от 0,5 до 10 микрон) существуют клетки ги- ганты (клетки лубяных волокон достигают до 40-50 мм). Форма клеток очень разнообразна.

Одноклеточные водоросли и бактерии могут быть спиральной, круг- лой, овальной, палочковидной формы. У многоклеточных организмов фор- ма клетки бывает кубической, призматической, цилиндрической и др. Для унификации используют термины ―паренхимная‖ клетка – клетка овально– округлой формы и ―прозенхимная‖ – клетка веретеновидной формы.

Структура протопласта

Протопласт - живое содержимое клетки, представленное сложной си- стемой органоидов, взаимодействие которых обусловливает ее жизненный процесс. В состав протопласта входит цитоплазма и одно или несколько ядер. По химическому составу протопласт содержит белки (до 20%), жиры (до 3%), углеводы, минеральные вещества (до 1%) и до 75- 85% воды. Бел- ки могут быть связаны с другими органическими соединениями и образо- вывать сложные соединения – протеиды: нуклеопротеиды, липопротеиды, гликопротеиды и т.д. Все метаболические процессы идут при участии био- логических катализаторов - ферментов.

Мезоплазма состоит из гиалоплазмы, в которой размещены органои- ды клетки. Гиалоплазма неоднородна, она состоит из системы трубочек и канальцев, обеспечивающих взаимосвязь органоидов клетки. Гиалоплаз- ма – основное вещество клетки, масса ее зависит от уровня развития клет- ки, в молодой клетке она заполняет все пространство, в старой объем ее уменьшается и представляет собой тонкую пленку. Центральная часть

клетки заполнена вакуолью.

Гиалоплазма - многофазная гидрофильная коллоидная система, обла- дающая такими свойствами, как: обратимость коагуляции, гидрофильность коллоидов, набухание и др.

Мембранная организация цитоплазмы - основа в регуляции обмена веществ. Биомембраны - это пленки толщиной 4-40 нм. Они состоят из двойного слоя липидных (в основном фосфолипиды) молекул (толщина 10 нм). В биомембраны вкраплены белковые молекулы, в основном это мо- лекулы ферментов. Биомембраны обладают избирательной проницаемо- стью (легче проходят вещества, растворимые в липидах).

Биомембраны - живые компоненты клетки, из них построены внут- ренние и внешние структуры органоидов, они обособляют протопласт и ре- гулируют внутриклеточные обменные процессы.

Цитоплазма постоянно находится в движении. Интенсивность его за- висит от температуры, влажности, освещения и др.

Пластиды

Пластиды присущи только автотрофам. Автотрофы это организмы, способные синтезировать необходимые им органические питательные ве- щества из неорганических. Почти все растения – автотрофы.

Пластиды по содержанию пигментов и функциям делятся на три группы: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты бывают по форме округлыми, овальными, дископодоб- ными. Они содержат хлорофилл - пигмент зеленого цвета, который обу- словливает зеленую окраску растений. Размеры хлоропластов 4-24 мкм. В клетке содержится от 15 до 50 хлоропластов.

Хлоропласт имеет наружную и внутреннюю биомембраны, окружа- ющие центральную область - строму, в которой находится множество рас- творимых ферментов. Хлоропласт имеет третью биомембрану - тилакоид- ную, которая отделяет строму от тилакоидного пространства. В тилакоид- нойбиомембране находятся все энергетические системы хлоропласта. Ти- лакоиднаябиомембрана формирует группу уплощенных дисковидных ме- шочков - тилакоидов, содержащих хлорофилл. Граны - стопки тилакоидов. Хлорофилл покрывает тилакоиды мономолекулярным слоем, находящимся в комплексной связи с липидами. Граны связаны между собой межгранны- митилакоидами (рис. 2) в единую систему. В хлоропластах идет процесс фотосинтеза.

Рис. 2. Хлоропласт в клетках мезофилла листа кукурузы Хлоропласты обладают полноценной генетической системой, онисо-

держат ДНК, РНК и рибосомы.

Симбиотическая гипотеза предполагает, что первые растительные клетки возникли в процессе эволюции в результате симбиоза эукариотиче- ских клеток и цианобактерий (будущих хлоропластов).

Хромопласты - двумембранные органоиды, содержат в своих стро- мах каротиноиды (их известно около 60) и придают окраску лепесткам, плодам, старым листьям (каротин - розово-красного цвета, ксантофилл - желтого). Каротиноиды участвуют в процессе фотосинтеза, окислительно- восстановительных процессах. Форма хромопластов разнообразна – палоч- ковидная, округлая и пр.

Лейкопласты – бесцветные пластиды, округлой формы. Встречаются в листьях, корневищах, молодых стеблях. В них глюкоза превращается в крахмал, синтезируются белки и жиры и запасаются питательные вещества: амилопласты - запасники крахмала, протеинопласты содержат белок, олео- пласты – жиры. Размножаются пластиды простым делением. В амилопла- стах образуются крахмальные зерна. Они имеют разнообразную форму, размеры и внутреннюю структуру (рис. 3)

Рис. 3. Крахмальные зерна: А- овса; Б- картофеля; В – молочая;

Г – в клетках черешка герани; Д - фасоли; Е - кукурузы; Ж – пшеницы

Вакуоли

Присущи только растительным клеткам, они имеют форму капель, наполнены клеточным соком, в котором растворены углеводы, гликозиды, органические кислоты, соли, пигменты, образовавшиеся в процессе метабо- лизма. Каждая вакуоль ограничена тонопластом, через который идет обмен веществ. В старых клетках вакуоль занимает всю центральную часть клет- ки. Клеточный сок – содержимое вакуолей. Это водный раствор углеводов

(глюкоза, фруктоза, сахароза, инулин и пр.), органических кислот (лимон- ная, винная, щавелевая и др.), солей органических и минеральных кислот, пигментов и других веществ. Твердые включения чаще всего представлены кристаллами щавелевокислого кальция – одиночными кристаллами, друза- ми и рафидами (рис. 4).

Рис. 4. Кристаллы и скопления минеральных солей в клетках: А-цистолит в клетке эпидермы листа инжира; Б- рафиды в клетках листа традесканции;

В – друзы в клетках палисадной ткани листа инжира; Г – друзы

и одиночные кристаллы в клетках черешка бегонии; Д – одиночные кристаллы в клетках эпидермы чешуи луковицы лука

Клеточная оболочка

Клеточные оболочки имеют все растения. Формируются они за счет протопласта. Основную роль в их построении играет аппарат Гольджи и плазмалемма. Первичная клеточная оболочка состоит из пектина и целлю- лозы. После окончания роста клетки на внутреннюю сторону первичной оболочки откладывается вторичная оболочка. В процессе жизнедеятельно- сти клетки, особенно при выполнении ею специальной функции, происхо- дят видоизменения клеточной оболочки. Одревеснение (лигнификация) – это процесс пропитывания клеточной оболочки углеводом лигнином, при- дающим ей твердость и хрупкость. При опробковении (суберинизации) происходит пропитывание оболочки суберином – жироподобным веще- ством. Живое содержимое клетки при этом отмирает, а весь комплекс кле- ток становится непроницаемым для воды, газа и пр. Кутинизация заключа- ется в пропитывании клеточной оболочки жироподобным веществом кути- ном. При этом на поверхности эпидермы откладывается прозрачная пленка

– кутикула. Минерализация основана на способности некоторых растений (осок, злаков) накапливать в клеточных оболочках эпидермы минеральные вещества – кремнезем и углекислый кальций. Ослизнение связано с образо-

ванием в стенках клеток слизи и камеди. В водной среде эти вещества набухают и разжижаются.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА