Учение о клетке

Хлоропласта отделены от цитоплазмы двумембранной оболочкой, которая обладает избирательной  проницаемостью и регулирует обмен  веществ между цитоплазмой и  хлоропластом (рис. 6). Тело хлоропласта состоит из бесцветной гидрофильной белково-липоидной стромы (матрикса). Строма пронизана системой параллельно расположенных плоских мешков, образованных из внутренней мембраны оболочки хлоропласта. Их называют ламеллами или тилакоидами. Тилакоиды диаметром около 0,3 мкм, довольно плотно прилегая друг к другу, образуют стопки, называемые гра-нами. Крупные ламеллы, пронизывающие строму, связывают граны в единую систему.

Мембраны  тилакоидов,  формирующих   граны,  каются от элементарных мембран. Они остоят   из наружного слоя, образованного молекулами белка, за которыми идет слой хлорофилла, далее липидный слой с каротиноидами и затем вновь слой белка. Рядом лежащая мембрана представляет собой зеркальное отображение вышеописанной.

 

Помимо системы тилакоидов в строме хлоропластов находятся  рибосомы, крахмальные зерна, структуры липидной природы (пла-стоглобулы) и молекулы ДНК.

Хромопласты. Содержат пигменты группы каротиноидов, придающие им оранжевую и красную окраску. Они разнообразны по форме: дисковидные, шаровидные, палочковидные и др. Это связано с тем, что каротиноиды легко кристаллизуются и форма кристаллов определяет форму хромопластов. Снаружи хромопласты, как и другие пластиды, имеют оболочку из двух мембран. Строма пронизана слаборазвитой внутренней мембранной системой. Внутриклеточная функция хромопластов пока остается неясной. Участие этих пластид в окраске лепестков имеет косвенное значение в привлечении насекомых-опылителей. Яркие плоды, окрашенные каротиноидами (боярышник, ландыш, рябина), хорошо поедаются птицами и животными — распространителями плодов и семян.

В процессе индивидуального  развития почти все типы пластид  могут превращаться друг в друга.

Пример превращения  хлоропластов в хромопласты —  изменение пластид при осеннем пожелтении листьев или при созревании плодов некоторых растений (томаты, рябина и др.). В хромопласты могут превращаться и лейкопласты.

Продукты жизнедеятельности. В отличие от органелл в цитопазме  имеются образования, которые принадлежат к числу непостоянных клеточных структур, так как они периодически синтезируются и расходуются. Их называют включениями. К ним относятся продукты обмена и запаса питательных веществ в оформленном виде — зерна, глыбки, гранулы, кристаллы и вещества, растворимые в клеточном соке.

  В растительных  клетках продуктом жизнедеятельности  цитоплазмы является также целлюлозная стенка.

Физиологически активные вещества. К ним относятся ферменты, витамины, гормоны, фитогормоны и фитонциды, они находятся в растворенном виде в гиалоплазме и выделяются клеткой в окружающую среду.

Фитогормоны. Это регуляторы роста растений. К ним, например, относятся ауксины и гиббереллины. Ауксины синтезируются в клетках образовательных тканей. Под их влиянием ускоряются рост и регенерация органов, например корнеобразование при вегетативном размножении. Гиббереллины — самые сильные активаторы роста стебля, поэтому их широко используют с целью получения высокорослых продуктивных кормовых и технических растений для повышения урожайности сель-скохозяйственных культур.

Фитонциды. Сюда относят вещества различной химической природы (альдегиды, гликозиды, синильную кислоту и др.), которые служат для защиты растений, так как убивают или оказывают повреждающее действие на другие организмы (чаще болезнетворные микроорганизмы и простейшие). Фитонцидами богаты чеснок, лук, черемуха, миндаль, эвкалипт, большинство хвойных. Установлено, например, что фитонцид лимона убивает дизентерийную палочку.

Углеводы. Из полисахаридов в клетках растений наиболее часто встречается крахмал, а в клетках животных — гликоген. Зерна запасного крахмала формируются в лейкопластах. Много крахмала в клубнях картофеля, зерновках хлебных злаков. Гликоген накапливается в печени и мышцах животных. В клеточном соке растений, особенно в запасающих органах (плодах, корнеплодах, корневищах и т.д.), находятся растворимые в воде углеводы — глюкоза, фруктоза, сахароза.

Белки. Много белков в яйцеклетках животных. У растений запасные белки сосредоточены в клеточном соке вакуолей. При высыхании вакуолей они кристаллизируются в виде белковых (алейроновых) зерен, которые используются зародышем при прорастании семени.

Жиры. Запасные жиры в виде капель накапливаются в цитоплазме клеток. Много жира в жировых клетках соединительной ткани животных, в семенах и плодах растений (арахис, клещевина, грецкий орех, подсолнечник и др.).

Алкалоиды — сложные органические вещества, относящиеся к азотистым основаниям. Они широко используются человеком. Одни из них входят в состав пищевых продуктов (теин в чае, теобромин в шоколаде, какао), другие имеют важное медицинское значение (хинин, кодеин, кофеин и др.), третьи ядовиты (анабазин, никотин) и их применяют в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур.

Органические кислоты. Наиболее часто в клеточном соке встречаются щавелевая, яблочная, винная и лимонная кислоты. Щавелевая кислота  находится в плодах томатов, побегах щавеля; яблочная — в плодах яблони, малины, рябины; винная — в плодах винограда, шелковицы, томатов; лимонная — в плодах цитрусовых.

Клеточный сок содержит также разнообразные минеральные  соли органических и неорганических кислот. Накапливаясь в значительном количестве, они выпадают в осадок в виде кристаллов различной формы. У растений наиболее часто образуются многогранные кристаллы щавелевокислого кальция.

Целлюлозная клеточная  стенка. Этот важнейший компонент, присущий только растительным клеткам, также является продуктом жизнедеятельности органелл. В процессе развития клеток в зависимости от выполнения ими разных функций происходят следующие видоизменения клеточной стенки.

1. Одревеснение. Клеточная  стенка пропитывается лигнином, что повышает ее прочность  (большинство клеток древесины, косточки плодов сливы, вишни, персика, абрикоса, грецкого ореха и др.).

 

2. Опробковение. Связано с проникновением в стенку химически стойкого жироподобного вещества — суберина. При полном опробковении живое содержимое клетки отмирает (клетки пробки, выполняющей защитную функцию).

3. Кутинизация. Заключается  в наслаивании на стенку тоже  жироподобного вещества — кутина. Наиболее обильно он выделяется на наружной поверхности стенок клеток кожицы. Кутинизация предохраняет органы растения от избыточного испарения.

4. Минерализация. Связана  с накоплением в стенке минеральных  веществ, особенно кремнезема и углекислого кальция. В результате органы растений приобретают большую прочность и менее повреждаются насекомыми и травоядными животными. Часто минерализуются стенки клеток стеблей и листьев осок, злаков, некоторых овощных растений. Отличия растительной клетки от животной в основном сводятся к следующему:

1. Наряду с наружной цитоплазматической мембраной, окружающей как животную, так и растительную клетки, клетка растения имеет  ещё толстую клеточную стенку, состоящую из целлюлозы. У клеток разных тканей растений эти стенки часто видоизменяются. В них есть поры, через которые каналы эндоплазматической сети соседних клеток соединяются друг с другом.
2. Только клетке растений свойственны такие специфические органеллы, как пластиды.

3. Для клеток растений  характерна хорошо развитая система вакуолей, в значительной степени обусловливающая их осмотические свойства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

 

 

1.   Азимов А. Краткая история биологии. М., 2007.  
2.   Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М., 2010.  
3.   Либберт Э. Общая биология. М., 1978 Льоцци М. История физики. М., 2011.  
4.   Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М., 2000.  
5.   Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М., 2013.