Содержание

25. Что такое включения? Какова их роль в клетке? Классификация включений.

Включения цитоплазмы — это необязательные компоненты клетки, появляющиеся и исчезающие в зависимости от интенсивности и характера обмена веществ в клетке и от условий существования организма. Включения имеют вид зерен, глыбок, капель, вакуолей, гранул различной величины и формы. Их химическая природа очень разнообразна. В зависимости от функционального назначения включения объединяют в группы:

Среди трофических включений (запасных питательных веществ) важную роль играют жиры и углеводы. Белки как трофические включения используются лишь в редких случаях (в яйцеклетках в виде желточных зерен).

Пигментные включения придают клеткам и тканям определенную окраску.

Секреты и инкреты накапливаются в железистых клетках, так как являются специфическими продуктами их функциональной активности.

Экскреты — конечные продукты жизнедеятельности клетки, подлежащие удалению из нее.

26. Происхождение эук. Клетки. Эндосимбиотическая теория происхождения ряда органоидов клетки.

Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотеза происхождения эукариотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот, способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрии, которые произошли путем изменений симбионтов — аэробных бактерий, проникших в клетку-хозяина и сосуществовавших с ней.

Согласно инвагинационной гипотезе, предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот (рис. 1.4). Внутри такой клетки-хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран.

27. Строение и функции хромосом.

Хромосомы — это основные структурные элементы клеточного ядра, являющиеся носителями генов, в которых закодирована наследственная информация. Обладая способностью к самовоспроизведению, хромосомы обеспечивают генетическую связь поколений.Средние длины метафазных хромосом человека лежат в пределах 1,5—10 микрон. Химической основой строения хромосом являются нуклеопротеиды — комплексы нуклеиновых кислот (см.) с основными белками — гистонами и протаминами.

Хромосомы выполняют функцию основного генетического аппарата клетки. В них в линейном порядке расположены гены, каждый из которых занимает строго определенное место, называемое локусом. Альтернативные формы гена (т. е. различные его состояния), занимающие один и тот же локус, называются аллелями (от греч. allelon — взаимно другой, иной). Любая хромосома содержит только единственный аллель в данном локусе, несмотря на то, что в популяции могут существовать два, три и более аллелей одного гена.

studfiles.net

Что такое клеточные включения? Клеточные включения: типы, строение и функции

Образование 6 января 2016

Помимо органоидов, в клетках присутствуют клеточные включения. Они могут содержаться не только в цитоплазме, но и в некоторых органоидах, таких как митохондрии и пластиды.

Что такое клеточные включения?

Это образования, которые не носят постоянный характер. В отличии от органоидов, они не такие стабильные. Кроме того, они имеют намного более простую структуру и выполняют пассивные функции, такие как, например, резервная.

Как они построены?

Большинство из них обладает каплеобразной формой, однако некоторые могут быть и другими, например, похожими на кляксу. Что касается размеров, то он может варьироваться. Клеточные включения могут быть как меньше органоидов, так и такими же по размеру или даже больше.

Состоят они в основном из одного конкретного вещества, в большинстве случаев органического. Это может быть как жир, так и углевод или белок.

Классификация

В зависимости от того, откуда берется вещество, из которого они состоят, существуют следующие типы клеточных включений:

  • экзогенные;
  • эндогенные;
  • вирусные.

Экзогенные клеточные включения построены из химических соединений, которые поступили в клетку извне. Те же, которые сформированы из веществ, вырабатываемых самой клеткой, называются эндогенными. Вирусные включения хоть и синтезируются самой клеткой, однако это происходит в результате попадания в нее ДНК вируса. Клетка просто принимает ее за свою ДНК и синтезирует из нее белок вируса.

В зависимости от функций, которые выполняют клеточные включения, они делятся на пигментные, секреторные и трофические.

Далее включения делятся на виды в зависимости от конкретных химических соединений, из которых они состоят.

Клеточные включения: функции

Они могут обладать тремя функциями. Рассмотрим их в таблице

Клеточные включенияФункции
ТрофическиеРезервная. В виде таких включений организм запасает питательные вещества. Их клетка может использовать в экстренных случаях. Содержатся во многих клетках организма.
ПигметныеСформированы из пигментов — веществ яркого цвета. Они обеспечивают клетке определенную окраску. Содержатся только в некоторых клетках организма.
СекреторныеОни построены из ферментов. Присутствуют они только в специализированных клетках. Например, в клетках поджелудочной железы.

Это все функции непостоянных образований в клетке.

Включения животных клеток

В цитоплазме животного содержатся как трофические, так и пигметные включения. В некоторых клетках присутствуют и секреторные.

Трофическими в клетках животных являются включения гликогена. Они обладают формой гранулы размером около 70 нм.

Гликоген является основным резервным веществом животного. В виде данного вещества организм запасает глюкозу. Существует два гормона, которые регулируют обмен глюкозы и глюкогена: инсулин и глюкагон. Они оба вырабатываются поджелудочной железой. Инсулин отвечает за формирование гликогена из глюкозы, а глюкагон, наоборот, участвует в синтезе глюкозы.

Больше всего включений гликогена находится в клетках печени. Также они в большом количестве присутствуют в составе мышц, в том числе и сердечной. Гликогеновые включения клеток печени имеют форму гранул размером около 70 нм. Они собираются в небольшие гроздья. Гликогеновые включения миоцитов (мышечных клеток) обладают округлой формой. Они одиночные, размером чуть больше рибосом.

Также для животных клеток характерны липидные включения. Это тоже трофические включения, благодаря которым организм может получить энергию в экстренном случае. Они состоят из жиров и имеют каплевидную форму. В основном такие включения содержатся в клетках жировой соединительной ткани — липоцитах. Существует два вида жировой ткани: белая и бурая. Липоциты белой содержат одну большую каплю жира, клетки бурой — многочисленные мелкие.

Что касается пигментных включений, то для животных клеток характерны те, которые состоят из меланина. Благодаря этому веществу радужка глаза, кожа и другие части организма имеют определенную окраску. Чем больше в клетках меланиновых включений, тем темнее то, что из этих клеток состоит.

Еще один пигмент, который может содержаться в клетках животных, — липофусцин. Это вещество желто-коричневого цвета. Оно накапливается в сердечной мышце и печени по мере старения органов.

Включения растительных клеток

Клеточные включения, строение и функции которых мы рассматриваем, содержатся и в клетках растений.

Главными трофическими включениями в этих организмах являются зерна крахмала. В их виде растения запасают глюкозу. Обычно включения крахмала обладают линзовидной, сферической или яйцевидной формой. Их размер может колебаться в зависимости от вида растения и от органа, в клетках которого они содержатся. Он может составлять от 2 до 100 мкм.

Липидные включения также характерны для растительных клеток. Они являются вторыми по распространенности трофическими включениями. Они обладают сферической формой и тонкой мембраной. Их иногда называют сферосомами.

Белковые включения присутствуют только в растительных клетках, для животных они не характерны. Они состоят из простых белков — протеинов. Белковые включения бывают двух видов: алейроновые зерна и белковые тельца. Алейроновые зерна могут содержать либо кристаллы, либо просто аморфный белок. Так, первые называют сложными, а вторые — простыми. Простые алейроновые зерна, которые состоят из аморфного белка, встречаются реже.

Что касается пигметных включений, то для растений характерны пластоглобулы. В них накапливаются каротиноиды. Такие включения характерны для пластид.

Клеточные включения, строение и функции которых мы рассматриваем, в большинстве своем состоят из органических химических соединений, однако в растительных клетках есть и такие, которые сформированы из неорганических веществ. Это кристаллы оксалата кальция.

Они присутствуют только в вакуолях клетки. Эти кристаллы могут быть самой разнообразной формы, и зачастую она индивидуальна для определенных видов растений.

Источник: fb.ru

monateka.com

Лекция № 7. Клеточные структуры: митохондрии, пластиды, органоиды движения, включения. Ядро - Лекции по биологии - Студентам - Каталог файлов

Клеточные структуры: митохондрии, пластиды, органоиды движения, включения. Ядро

Клеточные органеллы, их строение и функции

Органеллы

Строение

Функции

Митохондрии

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует различной формы выросты – кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК.

Универсальная органелла является дыхательным и энергетическим центром. В процессе кислородного (окислительного) этапа в матриксе с помощью ферментов происходит расщепление органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез АТФ на (кристах).

Лейкопласты

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внутренняя мембрана образует 2–3 выроста. Форма – округлая. Бесцветны.

Характерны для растительных клеток. Служат местом отложения запасных питательных веществ, главным образом крахмальных зерен. На свету их строение усложняется, и они преобразуются в хлоропласты. Образуются из пропластид.

Хлоропласты

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя мембрана образует систему двухслойных пластин – тилакоидов стромы и тилакоидов гран. В мембранах тилакоидов гран между слоями молекул белков и липидов сосредоточены пигменты – хлорофилл и каротиноиды. В белково-липидном матриксе находятся собственные рибосомы, ДНК, РНК.

Характерны для растительных клеток органеллы фотосинтеза, способные создавать из неорганических веществ (CO2 и h3O) при наличии световой энергии и пигмента хлорофилла органические вещества – углеводы и свободный кислород. Синтез собственных белков. Могут образовываться из пластид или лейкопластов, а осенью перейти в хлоропласты (красные и оранжевые плоды, красные и желтые листья).

Хромопласты

Микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Собственно хромопласты имеют шаровидную форму, а образовавшиеся из хлоропластов, принимают форму кристаллов каратинондов, типичную для данного вида растения. Окраска красная, оранжевая, желтая.

Характерны для растительных клеток. Придают лепесткам цветков окраску, привлекательную для насекомых-опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах отделяющихся от растений, содержатся кристаллические каротиноиды ?– конечные продукты обмена.

Клеточный центр

Ультрамикроскопическая органелла немембранного строения. Состоит из двух центриолей. Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг другу.

Принимает участие в делении клеток животных и низших растений. В начале деления (в профазе) центриоли расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. В анафазе эти нити притягивают хроматиды к полюсам. После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках. Удваиваются и образуют клеточный центр.

Клеточные включения (непостоянные структуры)

Плотные в виде гранул включения, имеющие мембрану (например, вакуоли).

Содержат запасные питательные вещества.

Органоиды движения

Реснички – многочисленные цитоплазмические выросты на поверхности мембраны.

Удаление частичек пыли (реснитчатые эпителии верхних дыхательных путей), передвижение (одноклеточные организмы).

Жгутики – единичные цитоплазматические выросты на поверхности клетки.

Передвижение (сперматозоиды, зооспоры, одноклеточные организмы).

Ложные ножки (псевдоподии) – амебовидные выступы цитоплазмы.

Образуются у животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения.

Миофибриллы – тонкие нити до 1 см. длиной и больше.

Служат для сокращения мышечных волокон, вдоль которых они расположены.

Цитоплазма, осуществляющая струйчатое и круговое движение.

Перемещение органелл клетки по отношению к источнику света (при фотосинтезе), тепла, химического раздражителя.

 Схема состав и функции клеточных включений

Фагоцитоз – захват плазматической мембраной твёрдых частиц и втягивание их внутрь.

Плазматическая мембрана образует впячивание в виде тонкого канальца, в который попадает жидкость с растворёнными в ней веществами. Этот способ называют пиноцитозом.

Ядро

Все организмы, имеющие клеточное строение без оформленного ядра называются прокариотами. Все организмы, имеющие клеточное строение с ядром называются эукариотами.

 Ядерные структуры, их строение и функции

Структуры

Строение

Функции

Ядерная оболочка

Двухслойная пористая. Наружная мембрана переходит в мембраны ЭС. Свойственна всем клеткам животных и растений, кроме бактерий и сине-зеленых, которые не имеют ядра.

Отделяет ядро от цитоплазмы. Регулирует транспорт веществ из ядра в цитоплазму (РНК и субъединицы рибосом) и из цитоплазмы в ядро (белки, жир, углеводы, АТФ, вода, ионы).

Хромосомы (хроматин)

В интерфазной клетке хроматин имеет вид мелкозернистых нитевидных структур, состоящих из молекул ДНК и белковой обкладки. В делящихся клетках хроматиновые структуры спирализуются и образуют хромосомы. Хромосома состоит из двух хроматид, и после деления ядра становится однохроматидной. К началу следующего деления у каждой хромосомы достраивается вторая хроматида. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины. У ядрышковых хромосом есть вторичная перетяжка.

Хроматиновые структуры – носители ДНК. ДНК состоит из участков – генов, несущих наследственную информацию и передающихся от предков к потомкам через половые клетки. Совокупность хромосом, а, следовательно, и генов половых клеток родителей передается детям, что обеспечивает устойчивость признаков, характерных для данной популяции, вида. В хромосомах синтезируется ДНК, РНК, что служит необходимым фактором передачи наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка.

Ядрышко

Шаровидное тело, напоминающее клубок нити. Состоит из белка и РНК. Образуется на вторичной перетяжке ядрышковой хромосомы. При делении клеток распадается.

Формирование половинок рибосом из рРНК и белка. Половинки (субъединицы) рибосом через поры в ядерной оболочке выходят в цитоплазму и объединяются в рибосомы.

Ядерный сок (кариолимфа)

Полужидкое вещество, представляющее коллоидный раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, минеральных солей. Реакция кислая.

Участвует в транспорте веществ и ядерных структур, заполняет пространство между ядерными структурами; во время деления клеток смешивается с цитоплазмой.

 Схема строения ядра клетки

Функции ядра клетки:

  • регуляция процессов обмена веществ в клетке;
  • хранение наследственной информации и ее воспроизводство;
  • синтез РНК;
  • сборка рибосом.

Выводы по лекции

  1. В митохондриях происходит расщепление органических веществ с освобождением энергии, которая идет на синтез АТФ.
  2. Важную роль играют пластиды в обеспечении процессов жизнедеятельности растительной клетки.
  3. К органоидам движения относят клеточные структуры: реснички, жгутики, миофибриллы.
  4. Все клеточные организмы делятся на прокариоты (безъядерные) и эукариоты (с ядром).
  5. Ядро представляет собой структурный и функциональный центр, координирующий ее обмен веществ, руководящий процессами самовоспроизведения и хранения наследственной информации.

Вопросы для самоконтроля

  1. Почему митохондрии образно называют "силовыми станциями" клетки?
  2. Какие структуры клетки способствуют ее движению?
  3. Что относится к клеточным включениям? Какова их роль?
  4. Каковы функции ядра в клетке?

Самостоятельная работа

Темы рефератов, докладов:

  1. Исторический очерк. "Изучение строения клетки".
  2. Выдающийся биолог Р. Гук.
  3. Выдающийся биолог А. Левенгук.
  4. Выдающиеся биологи Т. Шванн и М. Шлейден.
  5. Выдающийся биолог Р. Вирхов.

 

lidijavk.ucoz.ru

Что такое клеточные включения? Клеточные включения: типы, строение и функции

Помимо органоидов, в клетках присутствуют клеточные включения. Они могут содержаться не только в цитоплазме, но и в некоторых органоидах, таких как митохондрии и пластиды.

Это образования, которые не носят постоянный характер. В отличии от органоидов, они не такие стабильные. Кроме того, они имеют намного более простую структуру и выполняют пассивные функции, такие как, например, резервная.

Большинство из них обладает каплеобразной формой, однако некоторые могут быть и другими, например, похожими на кляксу. Что касается размеров, то он может варьироваться. Клеточные включения могут быть как меньше органоидов, так и такими же по размеру или даже больше.


Классификация

В зависимости от того, откуда берется вещество, из которого они состоят, существуют следующие типы клеточных включений:

  • экзогенные;
  • эндогенные;
  • вирусные.

Экзогенные клеточные включения построены из химических соединений, которые поступили в клетку извне. Те же, которые сформированы из веществ, вырабатываемых самой клеткой, называются эндогенными. Вирусные включения хоть и синтезируются самой клеткой, однако это происходит в результате попадания в нее ДНК вируса. Клетка просто принимает ее за свою ДНК и синтезирует из нее белок вируса.

В зависимости от функций, которые выполняют клеточные включения, они делятся на пигментные, секреторные и трофические.

Далее включения делятся на виды в зависимости от конкретных химических соединений, из которых они состоят.

Клеточные включения: функции

Они могут обладать тремя функциями. Рассмотрим их в таблице

Клеточные включенияФункции
ТрофическиеРезервная. В виде таких включений организм запасает питательные вещества. Их клетка может использовать в экстренных случаях. Содержатся во многих клетках организма.
ПигметныеСформированы из пигментов — веществ яркого цвета. Они обеспечивают клетке определенную окраску. Содержатся только в некоторых клетках организма.
СекреторныеОни построены из ферментов. Присутствуют они только в специализированных клетках. Например, в клетках поджелудочной железы.

Это все функции непостоянных образований в клетке.

Включения животных клеток

В цитоплазме животного содержатся как трофические, так и пигметные включения. В некоторых клетках присутствуют и секреторные.

Трофическими в клетках животных являются включения гликогена. Они обладают формой гранулы размером около 70 нм.

Гликоген является основным резервным веществом животного. В виде данного вещества организм запасает глюкозу. Существует два гормона, которые регулируют обмен глюкозы и глюкогена: инсулин и глюкагон. Они оба вырабатываются поджелудочной железой. Инсулин отвечает за формирование гликогена из глюкозы, а глюкагон, наоборот, участвует в синтезе глюкозы.

Больше всего включений гликогена находится в клетках печени. Также они в большом количестве присутствуют в составе мышц, в том числе и сердечной. Гликогеновые включения клеток печени имеют форму гранул размером около 70 нм. Они собираются в небольшие гроздья. Гликогеновые включения миоцитов (мышечных клеток) обладают округлой формой. Они одиночные, размером чуть больше рибосом.

Также для животных клеток характерны липидные включения. Это тоже трофические включения, благодаря которым организм может получить энергию в экстренном случае. Они состоят из жиров и имеют каплевидную форму. В основном такие включения содержатся в клетках жировой соединительной ткани — липоцитах. Существует два вида жировой ткани: белая и бурая. Липоциты белой содержат одну большую каплю жира, клетки бурой — многочисленные мелкие.

Что касается пигментных включений, то для животных клеток характерны те, которые состоят из меланина. Благодаря этому веществу радужка глаза, кожа и другие части организма имеют определенную окраску. Чем больше в клетках меланиновых включений, тем темнее то, что из этих клеток состоит.

Еще один пигмент, который может содержаться в клетках животных, — липофусцин. Это вещество желто-коричневого цвета. Оно накапливается в сердечной мышце и печени по мере старения органов.

Включения растительных клеток

Клеточные включения, строение и функции которых мы рассматриваем, содержатся и в клетках растений.

Главными трофическими включениями в этих организмах являются зерна крахмала. В их виде растения запасают глюкозу. Обычно включения крахмала обладают линзовидной, сферической или яйцевидной формой. Их размер может колебаться в зависимости от вида растения и от органа, в клетках которого они содержатся. Он может составлять от 2 до 100 мкм.

Липидные включения также характерны для растительных клеток. Они являются вторыми по распространенности трофическими включениями. Они обладают сферической формой и тонкой мембраной. Их иногда называют сферосомами.

Белковые включения присутствуют только в растительных клетках, для животных они не характерны. Они состоят из простых белков — протеинов. Белковые включения бывают двух видов: алейроновые зерна и белковые тельца. Алейроновые зерна могут содержать либо кристаллы, либо просто аморфный белок. Так, первые называют сложными, а вторые — простыми. Простые алейроновые зерна, которые состоят из аморфного белка, встречаются реже.

Что касается пигметных включений, то для растений характерны пластоглобулы. В них накапливаются каротиноиды. Такие включения характерны для пластид.

Клеточные включения, строение и функции которых мы рассматриваем, в большинстве своем состоят из органических химических соединений, однако в растительных клетках есть и такие, которые сформированы из неорганических веществ. Это кристаллы оксалата кальция.

Они присутствуют только в вакуолях клетки. Эти кристаллы могут быть самой разнообразной формы, и зачастую она индивидуальна для определенных видов растений.

autogear.ru

Клеточные включения

Клеточные включения

Помимо мембранных и немембранных органелл в клетках могут быть клеточные включения, представляющие собой непостоянные образования, то возникающие, то исчезающие в процессе жизнедеятельности клетки. Основное место локализации включений - цитоплазма, но иногда они встречаются и в ядре.

По характеру все включения - это продукты клеточного метаболизма. Они накапливаются главным образом в форме гранул, капель и кристаллов. Химический состав включений очень разнообразен.

Липоиды обычно откладываются в клетке в виде мелких капель. Большое количество жировых капель встречается в цитоплазме ряда простейших, например инфузорий. У млекопитающих жировые капли находятся в специализированных жировых клетках, в соединительной ткани. Часто значительное количество жировых включений откладывается в результате патологических процессов, например при жировом перерождении печени. Капли жира встречаются в клетках практически всех растительных тканей, очень много жира содержится в семенах некоторых растений.

Включения полисахаридов имеют чаще всего формулу гранул разнообразных размеров. У многоклеточных животных и простейших в цитоплазме клеток встречаются отложения гликогена . Гранулы гликогена хорошо видны в световом микроскопе. Особенно велики скопления гликогена в цитоплазме поперечнополосатых мышечных волокон и в клетках печени, в нейронах. В клетках растений из полисахаридов наиболее часто откладывается крахмал. Он имеет вид гранул различной формы и размеров, причем форма крахмальных гранул специфична для каждого вида растений и для определенных тканей. Отложениями крахмала богата цитоплазма клубней картофеля, зерен злаков; каждая крахмальная гранула состоит их отдельных слоев, а каждый слой, в свою очередь, включает радиально расположенные кристаллы, почти невидимые в световой микроскоп.

Белковые включения встречаются реже, чем жировые и углеводные. Белковыми гранулами богата цитоплазма яйцеклеток, где они имеют форму пластинок, шариков, дисков, палочек. Белковые включения встречаются в цитоплазме клеток печени, клеток простейших и многих других животных.

К клеточным включениям относятся некоторые пигменты, например распространенный в тканях желтый и коричневый пигмент липофусцин , круглые гранулы которого накапливаются в процессе жизнедеятельности клеток, особенно по мере их старения. Сюда же относятся пигменты желтого и красного цвета - липохромы . Они накапливаются в виде мелких капель в клетках коркового вещества надпочечников и в некоторых клетках яичников. Пигмент ретинин входит в состав зрительного пурпура сетчатки глаза. Присутствие некоторых пигментов связано с выполнением этими клетками особых функций. Примерами могут служить красный дыхательный пигмент гемоглобин в эритроцитах крови или пигмент меланин в клетках меланофорах покровных тканей животных.

В качестве включений во многих животных клетках присутствуют гранулы секрета, вырабатываемого в клетках разных типов, в первую очередь в железистых. Секреторные включения могут быть белками, сахаридами, липопротеидами и т. д. См. Включения растительной клетки

Ссылки:

medbiol.ru

Строение растительной клетки (клеточная стенка и клеточные включения: запасные и экскреторные вещества).

Поделись с друзьями

1.    Строение растительной клетки. 2. Клеточная стенка, ее строение и функции.

3. Роль вакуоли в растительной клетке.

4. Протопласт, его основные хим. компоненты и продукты жизнедеятельности.

5. Клеточные включения, их многообразие и значение для процессов жизнедеятельности клетки растений.

6. Сравнительный анализ строения растительной клетки с клетками животных и грибов.      

Клеточная стенка, её строение и функции.

Клеточная стенка – это достаточно плотная структура углеводной природы. Основу клеточной стенки составляют молекулы целлюлозы, или клетчатки. Молекулы целлюлозы собраны в группы, или микрофибриллы. В свою очередь микрофибриллы собираются вместе и закручиваются друг вокруг друга с образованием фиброцеллюлозы. Этот процесс обеспечивает высокую прочность. В клеточной стенке фиброцеллюлозы располагаются под разными углами друг к другу. В результате формируется та или иная текстура клеточной стенки, обеспечивающая прочность разной степени.

Между молекулами целлюлозы располагаются молекулы гемицеллюлозы и пектиновые вещества. Эти компоненты придают клеточной стенке эластичность, т. к. эти вещества могут набухать в воде (клеточная стенка может накопить до 30% влаги). Тем не менее, гемицеллюлоза почти не препятствует росту клетки. Пектины склеивают стенки соседних клеток, а также они вместе с гемицеллюлозой соединяют микрофибриллы в фибриллы.

В качестве дополнительных образований на поверхности клеточной стенки располагаются гликопротеиды, которые выполняют функцию распознавания и защиты от инфекций.

Клеточная стенка прозрачна и хорошо пропускает солнечный свет. Через неё легко проникает вода и низкомолекулярные вещества, но для высокомолекулярных веществ она полностью или частично непроницаема.

Клеточная стенка является продуктом жизнедеятельности протопласта. При отмирании протопласта стенка сохраняется, и мёртвая клетка может продолжать выполнять функции проведения воды или играть роль механической опоры.

Рост клеточной стенки

В ходе онтогенеза у клетки формируется как первичная, так и вторичная клеточная стенка. Они возникают в разное время и отличаются по химическому составу.

Первичная стенка формируется ещё в период деления клетки. При делении меристемы сначала образуется срединная пластинка, состоящая главным образом из пектина. Протопласт каждой дочерней клетки откладывает со своей стороны на срединную пластинку собственно первичную оболочку, состоящую преимущественно из пектина и гемицеллюлоз. При этом клетка растёт, растягиваясь под влиянием тургорного давления, а новые порции гемицеллюлоз внедряются в растягивающуюся оболочку. Благодаря большому содержанию пектиновых веществ и гемицеллюлоз первичная клеточная стенка очень эластична.

Вторичная стенка формируется после процесса растяжения клетки. Эта стенка является продуктом жизнедеятельности протопласта, она как бы накладывается изнутри на первичную клеточную стенку. Вторичная клеточная стенка содержит больше целлюлозы, и она гораздо прочнее первичной. В клетках древесины и механической ткани вторичная клеточная стенка пропитывается лигнином (вещество фенольной природы), который придаёт её дополнительную прочность.

Содержание лигнина в стенках некоторых видов клеток может достигать 30%. Стенки некоторых типов клеток могут включать слои липидов: воска, кутина и суберина. Кутин и воск обычно покрывают наружные стенки клеток эпидермы. Кутин создаёт на поверхности растения слой кутикулы, непроницаемый для воды, воздуха и газов.

 Процесс лигнификации (одревеснения) лишает клеточную стенку способности проводить воду, поэтому протопласт в такой клетке отмирает. Вторичная стенка в отличие от первичной откладывается не сплошным слоем, а в виде колец, спирали, сетки. В результате на первичной клеточной стенке остаются участки незаполненные вторичной клеточной стенкой. Эти участки называются порами.

В стенках соседних клеток, одна против другой образуются поры. Чаще всего они закладываются в месте нахождения первичных поровых полей. Поры – это отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяет лишь первичная оболочка и срединная пластинка. Участки первичной оболочки и срединную пластинку, разделяющие соседствующие поры смежных клеток, называют поровой мембраной или замыкающей плёнкой поры. Эту плёнку пронизывают плазмодесменные канальцы, но сквозного отверстия в порах обычно не образуется.

   Содержимое соседних клеток связано друг с другом через специальные плазматические тяжи – плазмодесмы, которые располагаются в плазмодесменных канальцах поровой мембраны.

Каждая пора имеет поровую камеру. В тех случаях, когда откладывается мощная вторичная оболочка, камеры превращаются в узкие поровые каналы. В клетках паренхимных и механических тканей вторичная оболочка обычно резко прерывается у краёв камеры или порового канала, диаметр которых благодаря этому почти не изменяется по всей толщине вторичной оболочки. Поры такого типа называются простыми, а комбинация двух простых пор – простой парой пор.

  В сосудах и трахеидах вторичная оболочка нередко нависает над камерой в виде свода, зрительно образуя окаймление. Такие поры получили название окаймлённых, или окаймлённой парой пор. Поровая камера, ограниченная окаймлением, открывается в полость клетки через отверстие в окаймлении – апертуру поры.

Через первичную клеточную стенку из одной клетки в другую проходят плазмодесмы – тонкие тяжи цитоплазмы, покрытые плазмолеммой. Благодаря плазмодесмам соседние клетки находятся в постоянном контакте и обмениваются веществами. Плазмодесмы связывают живые клетки растения в единую систему, называемую симпласт.

Функции клеточной стенки:

1.    поддержание формы клетки

2.    участвуют в осмотическом поглощении воды клетками. При этом развивается противодавление, препятствующее разрыву тонопласта под напором внутреннего гидростатического давления, которое развивается в вакуолях

3.    является ионообменником и благодаря этому в ней может проходить временное накопление минеральных ионов

4.    содержит определённый запас воды. Эта вода может перемещаться из клеток одной ткани в клетки другой ткани. Система клеточных стенок соседних клеток получила название апопласт.

Роль вакуоли в растительной клетке.

Вакуоль – центральный компартмент взрослой клетки, занимающий 80-90% её объёма. Мембрана, отделяющая вакуоль от протопласта – тонопласт. Внутри вакуоли располагается клеточный сок, представляющий собой слабокислый (рН = 3-5) истинный раствор органических и минеральных веществ. Часто в клеточном соке накапливаются вещества вторичного метаболизма (антоцианы, алкалоиды, таннины).

В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90 % объёма клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя.

Функции вакуолей:

1.    поддержание формы клетки. Благодаря насыщению водой в вакуоли развивается гидростатическое давление, которое обеспечивает напряжение или тургоресцентное состояние клетки.

2.    участие в осмотических процессах. Благодаря наличию растворённых осмотически активных веществ в вакуоли развивается осмотическое давление, которое обеспечивает поступление воды извне.

3.    накопление веществ, временно выведенных из обменных процессов протопласта. Это запасные белки, соли органических кислот. Однако эти вещества могут повторно использоваться клеткой.

4.    накопление токсичных продуктов метаболизма клетки и ксенобиотиков.

 Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные клетке вещества. Это делают специальные небольшие вакуоли, содержащие соответствующие ферменты (лизосомные вакуоли).

 5. Регуляция водно-солевого обмена клетки

Протопласт растительных клеток построен по мембранному принципу. Наружная часть протопласта – плазмалемма. Внутри располагаются мембранные органоиды, благодаря этому значительно повышается эффективность различных процессов.

Протопласт: основные химические компоненты и продукты метаболизма.

Протопласт – активное живое содержимое клетки. Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма, меньшую по массе – ядро. От вакуоли протопласт отграничен тонопластом (биологическая мембрана), от клеточной стенки – другой мембраной – плазмалеммой. В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма.

Протопласт представляет собой многофазную коллоидную систему, где отдельные его части могут находиться в разном физическом состоянии. Обычно это гидрозоль, где дисперсной средой является вода (90-95% протопласта), а дисперсной фазой – органические вещества. Иногда, например, в покоящихся семенах, протопласт находится в состоянии геля, но при прорастании легко переходит в состояние гидрозоля. Таким образом, гель и гидрозоль взаимообратимы.

 В живой растительной клетки содержимое находится в постоянном движении (вращательном, струйном и др.) – циклозе. Основное назначение циклоза неизвестно, хотя считается, что он обеспечивает лучшую транспортировку веществ и способствует аэрации клетки.

Основными веществами, находящимися в протопласте, являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы. Среди моносахаридов по характеру карбонильной группы различают альдозы (содержат альдегидную группу) и кетозы (содержат кетонную группу), а по числу углеродных атомов – триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. В природе наиболее распространены пентозы и гексозы. Моносахариды отличаются высокой реакционной способностью и нередко образуют химические соединения с самыми различными компонентами протопласта. При этом образуются сложные вещества – гликозиды. Все эти вещества образуются в самой клетке в процессе фотосинтеза.

 Кроме того, в растительной клетке содержатся от 2 до 6% неорганических веществ (в виде солей), витамины, контролирующие метаболизм клетки и фитогормоны – физиологически активные вещества, регулирующие процессы роста и развития.

Продукты жизнедеятельности протопласта

Общее название этих веществ – эргастические вещества. Они образуются непосредственно в протопласте и отчасти сохраняются в нём в растворённом виде, либо в форме включений. В значительно большем количестве эргастические вещества концентрируются вне протопласта, образуя клеточную стенку. Другая часть накапливается в клеточном соке вакуолей в виде растворов или откладывается в цитоплазме в виде разного рода включений.

 

 Главнейшие оргастические вещества: простые белки, некоторые углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал, инулин), а также целлюлоза, запасные жиры и жироподобные вещества – всё это соединения первичного метаболизма. Продукты вторичного метаболизма – таннины, полифенольные соединения, алкалоиды, изопренпроизводные, оксалат кальция и др. Продукты вторичного метаболизма нередко образуют гликозиды, которые обладают повышенной способностью проникать через биологические мембраны.

 Следует отметить, что такие продукты вторичного метаболизма как таннины, полифенольные соединения, дубильные вещества, алкалоиды используются для получения лекарственных средств.

Включения: многообразие и значение для жизнедеятельности клетки.

Это отложения веществ, временно выведенных из обмена или конечные продукты метаболизма клетки. Располагаются включения в гиалоплазме, органоидах или вакуоли.

Очень часто в виде включений откладываются запасные питательные вещества. Главнейшее из них крахмал. Первичный (ассимиляционный) крахмал образуется только в хлоропластах. Ночью, когда фотосинтез прекращается, первичный крахмал расщепляется до сахаров и транспортируется в другие органы растения. В клубнях, луковицах, корневищах и др. запасающих тканях в амилопластах часть сахаров откладывается в виде зерён вторичного крахмала.

Если имеется один центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то образуется простое зерно, если два и более, то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно формируется в тех случаях, когда крахмал вначале откладывается вокруг нескольких точек, а затем после соприкосновения простых зёрен вокруг них возникают общие слои. Расположение слоёв может быть концентрическим и эксцентрическим.

Липидные капли обычно откладываются гиалоплазме и встречаются практически во всех клетках растения. Это основной тип запасных питательных веществ многих растений и водорослей.

Белки запасаются в виде протеинов (протеины – простые белки, протеиды – сложные белки) и обнаруживаются в ядре или гиалоплазме в виде кристаллоподобных структур. Гораздо чаще белки запасаются в вакуолях и выпадают в осадок при потере влаги в процессе созревания семян в виде алейроновых зёрен. Если структура зерен не видна, их называют простыми. В зерне могут обнаруживаться кристаллоподобные структуры (кристаллоиды) и блестящие округлые тельца – глобоиды. Зёрна, содержащие кристаллоиды и глобоиды, называются сложными.

 Конечные продукты метаболизма накапливаются исключительно в вакуолях в виде оксалатов и карбонатов кальция. Много их накапливается к коре и листьях, с которыми они и удаляются из организма. Форма этих включений разнообразна: одиночные многогранники, палочковидные кристаллы (стилоиды), пучки игольчатых кристаллов (рафиды), сростки кристаллов (друзы), кристаллический песок.

Цистолиты, характерные для растений семейства тутовые и крапивные близки к кристаллическим включениям. Состоят они из карбоната кальция или кремнезёма. Они располагаются в виде гроздей на выступах клеточной стенки, вдающейся внутрь клетки

Сравнительный анализ строения растительной клетки с клетками животных и грибов.

Животная клетка:

1.      не имеет клеточной стенки

2.      не имеет пластид

3.      не имеет вакуолей с клеточным соком

4.      имеет центриоли

5.      запасное питательное вещество – гликоген

Грибная клетка:

1.    не имеет пластид

2.    запасное питательное вещество – гликоген

3.    основой клеточной стенки является хитин

Основные физиологические процессы, которые отличают метаболизм растительных клеток следующие.

1)  Процесс фотосинтеза.

Он происходит в хлоропластах. Хлоропласт имеет две мембраны: внутренняя, или гранальная, состоит из уплощённых тилакоидов и ламел. На них располагаются молекулы фотосинтезирующих пигментов (у высших растений это хлорофилл и каротиноиды) и ферменты световой фазы фотосинтеза. В строме имеются ДНК, рибосомы, ферменты темновой фазы фотосинтеза и ферменты, связанные с синтезом белка, а также первичный крахмал. Полуавтономный органоид.

Х л о р о п л а с т ы (4-6 мкм) имеют овальную форму и зелёный цвет. В каж­дой клетке содержится 20-40 хлоропластов. Они ограничены двумя мембранами: наружной (гладкой) и внутренней, образующей множество складок. Из этих складок формируются структурные единицы хлороплас­тов – тилакоиды. Это мешочки, ограниченные однослойной мембраной. В мембране тилакоида находится зелёный пигмент – хлорофилл, а так­же ферменты, принимающие участие в световой фазе фотосинтеза. Тилакоиды собраны в группы наподобие стопок монет – граны. Cсоседние граны соединены более длинными мембранными структурами – ламеллами. Располагаются граны перпендикулярно поверхности хлоропласта, число гран в хлоропластах колеблется от 20 до 200. Пространство между гранами заполнено бесцветным матриксом, в кото­ром содержатся ферменты, участвующие в реакциях темновой фазы фотосинтеза.

Хлоропласты внутри клетки могут двигаться пассивно, увлекаемые током цитоплазмы, либо активно перемещаться с места на место. К ярким лучам солнца они поворачиваются ребром, а при слабом освещении поворачива­ются к свету своей большей поверхностью. Этим достигаются наиболее благоприятные для фото­синтеза условия освещения.

Как и митохондрии, хлоропласты содержат рибосомы и собственную ДНК. Благодаря этому хлоропласты могут делиться независимо от ядра и играют определённую роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность). Хлоропласты образуются из лейкопластов, что можно наблюдать на клубнях картофеля: вы­ступающие из почвы участки клубня зеленеют.

Лейкопласты – гранальная система слабо развита, в ней накапливается вторичный крахмал. Лейкопласты располагаются в клетках и тканях, не подвергающихся воздействию солнечных лучей (корень, внутренняя часть стебля). Однако под влиянием солнечных лучей лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.

 

В этом случае начинается активная достройка внутренних мембран (полностью формируется гранальная система), биосинтез хлорофилла и каротиноидов.

 

Хромопласты. Содержат слаборазвитую или деградирующую гранальную структуру, в мембраны которой встроены каротиноиды. В конце онтогенеза листьев хлоропласты начинают деградировать, в них быстро разрушается хлорофилл, и становится заметной жёлтая окраска (хлоропласты превращаются в хромопласты).

2)       осмотическое поступление воды в растительную клетку.

Этот процесс связан с наличием вакуоли и клеточной стенки. В вакуоли развивается определённое осмотическое давление, т. е. сила, связанная с наличием растворённых веществ. Вместе с тем в вакуоли возникает гидростатическое давление, которое вызвано наличием воды. Совокупность этих двух давлений формирует сосущую силу клетки, которая обеспечивает поступление в неё воды. В клеточной стенке развивается противодавление, препятствующее разрыву протопласта от насыщенности водой. Клеточная стенка обеспечивает прекращение поступления воды.

3)      образование веществ вторичного метаболизма (на основе продуктов фотосинтеза). Многие из этих веществ образуются самопроизвольно без затраты энергии. Большинство этих веществ защищает растение от других организмов и инфекции.

4)      рост растений происходит не только за счёт синтеза новых веществ и построения клеточных структур, но и путём растяжения клеток.

Растительная клетка – это уникальная живая система, открытая, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся.

students-library.com

10.Немембранные органоиды клетки. Строение и функции. Клеточные включения

Рибосомы относят к немембранным органеллам клетки. На рибосомах осуществляется соединение аминокислотных остатков в полипептидные цепочки (синтез белка). Рибосомы очень малы и многочисленны.

Каждая рибосома состоит из двух частей: малой и большой субъединиц. В первую входят молекулы белка и одна молекула рибосомальной РНК (р–РНК), во вторую - белки и три молекулы р–РНК (рис. 38). Белок и р–РНК по массе в равных количествах участвуют в образовании рибосом. Р–РНК синтезируется в ядрышке.

Рибосомы могут свободно находиться в цитоплазме или быть связанными с эндоплазматической сетью, входя в состав шероховатой ЭПС Белки, образовавшиеся на рибосомах, соединенных с мембраной ЭПС, обычно поступают в цистерны ЭПС. Белки, синтезируемые на свободных рибосомах, остаются в гиалоплазме. Например, на свободных рибосомах синтезируется гемоглобин в эритроцитах.

В митохондриях, пластидах и клетках прокариот также присутствуют рибосомы.

Микротрубочки и микрофиламенты

Микротрубочки – тончайшие трубочки диаметром 24 нм, стенки которых обра-зованы белком тубулином. Глобулярные субъединицы этого белка располагаются по спирали.

Микротрубочки определяют направление перемещения внутриклеточных компонентов, в том числе расхождение хромосом к полюсам клетки при делении ядра. Они участвуют в образовании «цитоскелета».

Микрофиламенты – тонкие белковые нити диаметром 6 нм, состоят из белка актина, близкого тому, который содержится в мышцах. Эти нити, как и микротрубочки, являются элементами «цитоскелета». Они образуют кортикальный слой под плазматической мембраной.

Клеточный центр

Клеточный центр располагается около ядра и состоит из парных центриолей и центросферы .

Центриоли характерны для животных клеток, их нет у высших растений, низших грибов и некоторых простейших. Центриоли окружены зоной более светлой цитоплазмы, от которой радиально отходят тонкие фибриллы (центросферы).

Перед делением ядра в синтетическом периоде центриоли удваиваются. В начале митоза к полюсам клетки направляются по две центриоли. Они принимают участие в формировании веретена деления, состоящего из микротрубочек.

Центриоли участвуют в организации цитоплазматических микротрубочек.

Базальные тельца

Базальные тельца лежат в цитоплазме в основании ресничек и жгутиков и служат для них опорой. Каждое базальное тельце представляет собой цилиндр, образованный девятью триплетами микротрубочек (9+0).

Базальные тельца способны восстанавливать реснички и жгутики после их потери.

Реснички и жгутики можно отнести к органеллам специального назначения. Они встречаются в клетках ресничного эпителия, в сперматозоидах, у простейших, у зооспор водорослей, мхов и т.д.

К органеллам специального назначения относят также миофибриллы мышечных волокон, нейрофибриллы - нервных клеток.

Включения

В цитоплазме клеток присутствуют включения - непостоянные компоненты, выполняющие функцию запаса питательных веществ (капли жира, глыбки гликогена), различных секретов, подготовленных к выведению из клетки. К включениям относят некоторые пигменты (гемоглобин, липофуцин) и другие.

studfiles.net

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *