Растительной клетки – Строение растительной клетки и ее функции, особенности под микроскопом клетки растения

Строение растительной клетки

Клетка – это мельчайшая структурно-функциональная единица живого организма. Каждая клетка осуществляет функции, от которых зависит ее жизнь: поглощает вещества и энергию, избавляется от отходов жизнедеятельности, использует энергию для построения сложных структур из более простых веществ, растет, размножается. Кроме того она выполняет отдельные специализированные функции в качестве вклада в общую жизнедеятельность многоклеточного организма. Все высшие растения относятся к надцарству эукариотов (содержащих ядра) и имеют общий план строения клеток. Растительная клетка состоит из клеточной оболочки, включающей клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану и протопласта, состоящего из цитоплазмы и ядра.

Клеточная оболочка

Клеточная стенка

Клеточная стенка бывает только у растительных клеток, бактерий и грибов, но у растений состоит преимущественно из целлюлозы. Придает клетке форму, определяя рамки ее роста, обеспечивает структурную и механическую поддержку, тургор (напряженное состояние оболочек), защиту от внешних факторов, запасает питательные вещества.

Клеточная стенка пористая, чтобы пропускать воду и другие малые молекулы, жесткая, чтобы придавать телу растения определенную структуру и обеспечивать ему опору и гибкая, чтобы растение под напором ветра гнулось, но не ломалось.

Строение клеточной стенки

Цитоплазматическая мембрана

Тонкой, гибкой и эластичной пленкой покрывает всю клетку, отделяя ее от внешней среды. Через нее осуществляется перенос веществ из клетки в клетку, обмен веществами со средой. Состоит в основном из белков и липидов, обладает избирательной проницательностью. Вода проходит сквозь клеточную мембрану совершенно свободно путем осмоса.

Полярным молекулам и ионам мембранные белки помогают перемещаться в обоих направлениях. Крупные частицы поглощаются клеткой путем фагоцитоза: мембрана окружает их, захватывает в вакуоли, содержащие клеточный сок и перемещает в клетку

. Для выведения веществ наружу клетки используют обратный процесс – экзоцитоз.

Наружная цитоплазматическая мембрана

Протопласт

Цитоплазма

Содержит воду, различные соли и органические соединения, структурные компоненты – органеллы. Находится в постоянном движении,  объединяет все клеточные структуры и способствует их взаимодействию друг с другом.  В цитоплазме расположены все органоиды клетки:

• Вакуоль – полость, содержащая клеточный сок, занимающая большую часть растительной клетки (до 90%), отделенная от цитоплазмы тонкопластом. Поддерживает тургорное давление, накапливает молекулы питательных веществ, соли и другие соединения,  красные, синие и пурпурные пигменты, отходы жизнедеятельности. В ядовитых растениях здесь хранятся цианиды, не причиняя вреда растению.
• Пластиды – органеллы, окруженные двойной мембраной, отделяющей их от цитоплазмы. Из пластид наиболее широко распространены хлоропласты – структуры, от которых зависит зеленая окраска многих растительных клеток. В хлоропластах находится зеленый пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Во многих растениях присутствуют другие типы пластид с красными, желтыми и оранжевыми пигментами — хромопласты, именно они придают цветам, плодам и осенним листьям соответствующую окраску. В бесцветных пластидах лейкопластах синтезируется крахмал, образуются липиды и белки, их особенно много в клубнях, корнях и семенах. На свету лейкопласты превращаются в хлоропласты.
• Митохондрии – состоят из наружной и внутренней мембран, создают большую часть клеточного запаса энергии в форме молекул АТФ(аденозинтрифосфорной кислоты.
• Рибосомы – состоят из большой и малой субчастиц, в них происходит синтез белка;
• Эндопламатическая сеть
  (ретикулум) – сложная трехмерная система мембран, состоящая из цистерн, каналов, трубочек и пузырьков. Из ретикулума образуются вакуоли, он делит клетку на компартменты (ячейки), на поверхности его мембран протекают многие химические реакции
• Аппарат Гольджи — участвует в образовании клеточных оболочек, представляет собой стопку мембранных мешочков, в которые упаковываются белки и прочие материалы для выведения из клетки.

Клеточное ядро

Ядро – самая заметная органелла клетки, которая обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции. В ядре находится ДНК – генетический материал клетки, объединенный с большим количеством белка в структуры, называемые хромосомами. Оно окружено ядерной мембраной, в которой имеются крупные поры. Участок ядра, где происходит образование субчастиц рибосом, называется ядрышком.

Все в живой клетке пребывает в непрерывном движении. Для ее разнообразной двигательной активности необходимы два типа структур – микротрубочки, образующие внутренний каркас и микрофиламенты, представляющие собой белковые волокна. Перемещение клеток в жидкой среде и создание тока жидкости у своей поверхности осуществляется с помощью ресничек и жгутиков – тонких выростов, содержащих микротрубочки.

Сравнение строения растительных и животных клеток

	Растительная клетка	Животная клетка
Максимальный размер	100 мкм	30 мкм
Форма	Плазматическая или кубическая	Разнообразная
Центриоли	Отсутствуют	Есть
Положение ядра	Периферическое	Центральное
Пластиды	Хлоропласты, хромопласты и лейкопласты	Отсутствуют
Вакуоли	Крупные	Мелкие
Запасные питательные вещества	Крахмал, белок, масла, соли	Белки, жиры, углевод гликоген
Способ питания	Автотрофный – потребление неорганических соединений и создание из них углеводов с помощью солнечной или химической энергии	Гетеротрофный – с использованием готовых органических соединений
Фотосинтез	Есть	Отсутствует
Клеточное деление	Дополнительная фаза митоза — препрофаза	Митоз – деление ядра, приводящее к образованию двух дочерних ядер с таким же набором хромосом
Синтез АТФ	В митохондриях и хлоропластах	Только в митохондриях

Сходства строения растительной и животной клетки

У растительной и животной клетки имеются следующие общие признаки:

• Универсальное мембранное строение;
• Единые структурные системы – цитоплазма и ядро;
• Одинаковый химический состав;
• Сходные процессы обмена веществ и энергии;
• Сходный процесс деления клеток;
• Единый принцип наследственного кода;

animals-mf.ru

Растительная клетка — элементарная биологическая система растений

Растительная клетка представляет собой элементарную единицу живого организма — растения. Она содержит компоненты, которые присущи всем эукариотическим организмам: ядро, цитоплазму, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическую сеть, рибосомы и лизосомы, микротрубочки. Однако клетка растения имеет отличия — это наличие пластид, вакуоли и целлюлозной стенки.

Объединяет все органеллы между собой и участвует в обмене веществ особая полужидкая среда элементарной живой единицы (клетки) — цитоплазма. Строение цитоплазмы довольно сложное. Она представляет собой многокомпонентный коллоидный раствор, который может переходить из золя в гель. При этом вся клетка пронизана белковыми нитями, образующими цитоскелет структурной единицы. В ее состав входит вода, на долю которой приходится от 60 до 90% всей массы, белки (10-20%) и липиды (до 23%), а также органические и неорганические вещества. Роль цитоплазмы в жизни клетки очень велика:

• она является средой, в которой протекают химические реакции;
• принимает активное участие в метаболизме;
• поддерживает тургор и терморегуляцию;
• выполняет опорную функцию, помогает клетке сохранять форму.

Влияние на полужидкую среду клетки оказывают и внешние факторы – температура, свет, состав воздуха, количество воды. Все это прямо воздействует на движение цитоплазмы, в котором она постоянно пребывает. За счет перемещения коллоидного раствора с питательными веществами (кислородом, АТФ и т.д.) элементарная единица живого организма существует. Жизнедеятельность клетки осуществляется совокупностью физиологических процессов. Питание структурной единицы живого организма происходит в процессе биохимических реакций, в результате чего неорганические вещества преобразуются в органические. Дышит растительная клетка кислородом, образующимся в ходе окисления сложных веществ — углеводов, липидов, аминокислот. Одновременно при дыхании происходит синтез и высвобождение энергии, необходимой для поддержания жизни. Растительная клетка растет путем растяжения целлюлозной стенки и увеличения объема цитоплазмы и вакуоли.

В совокупности все эти процессы жизнедеятельности принимают участие в метаболизме, основная суть которого — образование новых продуктов, их разложение на более мелкие составляющие, выведение из клетки продуктов распада либо отложение в виде резервных веществ. Выделение ненужных звеньев происходит через клеточную стенку, а перемещение, сбор (образование) новых структур осуществляется за счет движения цитоплазмы.

Важным свойством клеток является способность их размножаться путем деления. Итог этого процесса — образование двух дочерних структурных единиц живого организма, которые имеют набор хромосом, идентичный материнской.

Таким образом, растительная клетка является мельчайшей живой структурой организма, она питается, дышит, реагирует на раздражители, растет, размножается, а цитоплазма и погруженные в нее органеллы принимают участие в обмене веществ.

fb.ru

Строение растительной клетки | Биология

Клетки различных органов и тканей высших растений отличаются между собой по форме, размеру, окраске, внутреннему строению. Однако для клеток растений характерен ряд особенностей, отличающих их от клеток других групп организмов.

Если рассматривать под световым микроскопом препарат кожицы чешуи лука, то можно легко увидеть клетки, которые плотно прилегают друг к другу. Хотя оболочки этих клеток достаточно прочные, они в то же время прозрачные. Клеточная оболочка имеет поры. Под микроскопом они выглядят как более тонкие участки клеточной оболочки.

Под клеточной оболочкой находится цитоплазматическая мембрана.

Под мембраной находится цитоплазма, которая представляет собой вязкую жидкость, обычно бесцветную. Цитоплазма в живых клетках постоянно движется, в ней происходит множество химических реакций. О движении цитоплазмы можно судить по перемещению содержащихся в ней органелл и включений, которые могут быть видны в световой микроскоп. Неблагоприятные условия окружающей среды (например, слишком высокая или низкая температура) могут привести к разрушению цитоплазмы и, как следствие, гибели клетки.

Цитоплазмы соседних клеток обычно соединены между собой нитями цитоплазмы, проходящими через клеточные оболочки.

В цитоплазме находится клеточное ядро. Оно представляет собой более плотное тельце и занимает небольшую часть клетки. Внутри ядра находится ядрышко и хромосомы. Увидеть все особенности строения клеточного ядра растений можно только с помощью электронного микроскопа.

Ядро играет важную роль при делении клетки. Перед делением оно становится больше, а хромосомы скручиваются и становятся хорошо заметными в микроскоп. В хромосомах содержится наследственная информация об организме. В процессе деления хромосомы удваиваются, и каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, который был в материнской клетке до начала процесса деления. Благодаря делению клеток в образовательных тканях и их последующему росту происходит рост всего растения.

Основной объем большинства растительных клеток занимают вакуоли. У взрослых и старых клеток вакуоли сливаются в одну большую центральную вакуоль. В вакуолях содержится клеточный сок, представляющий собой раствор различных органических и неорганических соединений. Много в клеточном соке сахаров, пигментов. Различные пигменты придают клеткам синеватую, красноватую и другие окраски.

Когда центральная вакуоль становится очень большой и занимает почти весь объем растительной клетки, то цитоплазма и содержащиеся в ней органеллы оттесняются к оболочке.

Много клеточного сока содержится в тканях сочных плодов, других мягких и объемных частях растений. То, что мы называем соками различных плодов, как раз и является клеточным соком вакуолей клеток.

Особенностью строения растительной клетки является наличие в ней пластид. Таких органелл нет клетках животных. Пластиды можно увидеть даже в световой микроскоп.

Существует три типа пластид: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Хлоропласты имеют зеленый цвет из-за наличия в них пигмента хлорофилла. Благодаря ему в растениях может протекать процесс фотосинтеза, в результате которого из неорганических веществ синтезируются органические.

Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды. Обычно они содержат запас питательных веществ.

Хромопласты могут иметь разный цвет в зависимости от того, какие пигменты в них содержатся. Благодаря хромопластам осенью листва деревьев окрашивается в разный цвет.

В тканях растений клетки соединены между собой межклеточным веществом. Однако в некоторых местах межклеточного вещества может не быть. В таком случае образуются межклетники, содержащие воздух. Это способствует газообмену между клеткой и окружающей средой.

biology.su

Клетка растения. Особенности клеток растений

Тела живых организмов могут представлять собой одну-единственную клетку, их группу или огромное скопление, насчитывающее миллиарды таких элементарных структур. К последним относится большинство высших растений. Изучением клетки — основного элемента строения и функций живых организмов — занимается цитология. Этот раздел биологии начал бурно развиваться после открытия электронного микроскопа, совершенствования хроматографии и других методов биохимии. Рассмотрим главные признаки, а также особенности, по которым клетка растения отличается от мельчайших структурных единиц строения бактерий, грибов и животных.

Открытие клетки Р. Гуком

Теория о крошечных элементах строения всего живого прошла путь развития, измеряемый сотнями лет. Строение оболочки клетки растений впервые увидел в свой микроскоп британский ученый Р. Гук. Общие положения клеточной гипотезы сформулировали Шлейден и Шванн, до этого похожие выводы делали и другие исследователи.

Англичанин Р. Гук рассмотрел в микроскоп срез пробки дуба и представил результаты на заседании Королевского общества в Лондоне 13 апреля 1663 года (по другим данным, событие произошло в 1665 году). Оказалось, что кора дерева состоит из крохотных ячеек, названных Гуком «клетками». Стенки этих камер, образующих узор в виде пчелиных сот, ученый считал живым веществом, а полость признал безжизненной, вспомогательной структурой. В дальнейшем было доказано, что внутри клетки растений и животных содержат субстанцию, без которой невозможно их существование, да и деятельность всего организма.

Клеточная теория

Важное открытие Р. Гука получило развитие в работах других ученых, изучавших строение клеток животных и растений. Схожие элементы строения наблюдали ученые на микроскопических срезах многоклеточных грибов. Было установлено, что структурные единицы живых организмов обладают способностью к делению. На основании исследований представители биологической науки Германии М. Шлейден и Т. Шванн сформулировали гипотезу, ставшую впоследствии клеточной теорией.

Сравнение клеток растений и животных с бактериями, водорослями и грибами позволило немецким исследователям прийти к следующему выводу: обнаруженные Р. Гуком «камеры» — это элементарные структурные единицы, а идущие в них процессы лежат в основе жизнедеятельности большинства организмов на Земле. Важное дополнение внес Р. Вирхов в 1855 году, отметив, что деление клеток — единственный путь их размножения. Теория Шлейдена-Шванна с уточнениями стала общепризнанной в биологии.

Клетка — мельчайший элемент строения и жизнедеятельности растений

Согласно теоретическим положениям Шлейдена и Шванна, органический мир един, что доказывает схожее микроскопическое строение животных и растений. Кроме этих двух царств, клеточное существование характерно для грибов, бактерий, а у вирусов отсутствует. Рост и развитие живых организмов обеспечивается благодаря возникновению новых клеток в процессе деления уже существующих.

Многоклеточный организм — не просто скопление структурных элементов. Маленькие единицы строения взаимодействуют между собой, образуя ткани и органы. Одноклеточные организмы живут изолированно, что не мешает им создавать колонии. Главные признаки клетки:

• способность к самостоятельному существованию;
• собственный обмен веществ;
• самовоспроизведение;
• развитие.

В эволюции жизни одним из важнейших этапов стало отделение ядра от цитоплазмы при помощи защитной мембраны. Связь сохранилась, ведь отдельно эти структуры не могут существовать. В настоящее время выделяют два надцарства — безъядерных и ядерных организмов. Вторую группу образуют растения, грибы и животные, изучением которых занимаются соответствующие разделы науки и в целом биология. Клетка растения обладает ядром, цитоплазмой и органоидами, речь о которых пойдет ниже.

Разнообразие клеток растений

На изломе спелого арбуза, яблока или картофеля можно заметить невооруженным глазом структурные «ячейки», заполненные жидкостью. Это клетки паренхимы плодов, имеющие диаметр до 1 мм. Лубяные волокна — вытянутые структуры, длина которых значительно превышает ширину. Например, клетка растения, которое называется хлопчатник, достигает в длину 65 мм. Волокна луба льна и конопли имеют линейные размеры, составляющие 40–60 мм. Типичные клетки намного меньше —20–50 мкм. Рассмотреть такие крохотные структурные элементы можно только под микроскопом. Особенности мельчайших единиц строения растительного организма проявляются не только в различиях по форме и размерам, но и в выполняемых функциях в составе тканей.

Клетка растения: основные черты строения

Ядро и цитоплазма тесно взаимосвязаны и взаимодействуют между собой, что подтверждают исследования ученых. Это главные части эукариотической клетки, от них зависят все остальные элементы строения. Ядро служит для накопления и передачи генетической информации, необходимой для синтеза белка.

Британский ученый Р. Броун в 1831 году впервые заметил в клетке растения семейства орхидных особое тельце (нуклеус). Это было ядро, окруженное полужидкой цитоплазмой. Название этой субстанции означает в дословном переводе с греческого «первичная масса клетки». Она может быть более жидкой или вязкой, но обязательно покрыта мембраной. Наружная оболочка клетки состоит в основном из целлюлозы, лигнина, воска. Один из признаков, отличающих клетки растений и животных, — наличие этой прочной целлюлозной стенки.

Строение цитоплазмы

Внутренняя часть растительной клетки заполнена гиалоплазмой с взвешенными в ней мельчайшими гранулами. Ближе к оболочке так называемая эндоплазма переходит в более вязкую экзоплазму. Именно эти субстанции, которыми заполнена клетка растения, служат местом протекания биохимических реакций и транспорта соединений, размещения органоидов и включений.

Примерно 70–85 % цитоплазмы составляет вода, 10–20 % приходится на белки, другие химические компоненты — углеводы, липиды, минеральные соединения. Клетки растений имеют цитоплазму, в которой среди конечных продуктов синтеза присутствуют биорегуляторы функций и запасные вещества (витамины, ферменты, масла, крахмал).

Ядро

Сравнение клеток растений и животных показывает, что они имеют сходное строение ядра, находящегося в цитоплазме и занимающего до 20 % ее объема. Англичанин Р. Броун, впервые рассмотревший под микроскопом этот важнейший и постоянный компонент всех эукариотов, дал ему название от латинского слова nucleus. Внешний вид ядер обычно коррелирует с формой и размерами клеток, но иногда отличается от них. Обязательные элементы строения — мембрана, кариолимфа, ядрышко и хроматин.

В мембране, отделяющей ядро от цитоплазмы, имеются поры. Через них вещества поступают из ядра в цитоплазму и обратно. Кариолимфа представляет собой жидкое или вязкое ядерное содержимое с участками хроматина. Ядрышко содержит рибонуклеиновую кислоту (РНК), проникающую в рибосомы цитоплазмы для участия в синтезе белка. Другая нуклеиновая кислота — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) — также присутствует в больших количествах. ДНК и РНК впервые были обнаружены в животных клетках в 1869 году, впоследствии найдены в растениях. Ядро — это «центр управления» внутриклеточными процессами, место хранения информации о наследственных признаках всего организма.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Строение клеток животных и растений имеет значительное сходство. Обязательно присутствуют в цитоплазме внутренние канальцы, заполненные разными по происхождению и составу веществами. Гранулярная разновидность ЭПС отличается от агранулярного типа наличием рибосом на поверхности мембран. Первая участвует в синтезе белков, вторая играет роль в образовании углеводов и липидов. Как установили исследователи, каналы не только пронизывают цитоплазму, они связаны с каждым органоидом живой клетки. Поэтому значение ЭПС оценивают очень высоко как участника метаболизма, системы связи с окружающей средой.

Рибосомы

Строение клетки растений или животных трудно представить без этих мелких частиц. Рибосомы очень малы, увидеть их можно только в электронный микроскоп. В составе телец преобладают белки и молекулы рибонуклеиновых кислот, есть незначительное количество ионов кальция и магния. Практически все количество РНК клетки сосредоточено в рибосомах, они обеспечивают белковый синтез, «собирая» протеины из аминокислот. Затем белки поступают в каналы ЭПС и разносятся сетью по всей клетке, проникают в ядро.

Митохондрии

Эти органоиды клетки считают ее энергетическими станциями, они видны при увеличении в обычный световой микроскоп. Количество митохондрий варьируется в очень широких пределах, их может насчитываться единицы или тысячи. Строение органоида не отличается большой сложностью, есть две мембраны и матрикс внутри. Митохондрии состоят из белка липидов, ДНК и РНК, отвечают за биосинтез АТФ — аденозинтрифосфорной кислоты. Для этого вещества клетки растений или животного характерно присутствие трех фосфатов. Отщепление каждого из них дает энергию, необходимую для всех процессов жизнедеятельности в самой клетке и во всем организме. Наоборот, присоединение остатков фосфорной кислоты дает возможность запасать энергию и переносить в таком виде по всей клетке.

Рассмотрите на представленном ниже рисунке органоиды клетки и назовите те, что вам уже известны. Обратите внимание на крупный пузырек (вакуоль) и зеленые пластиды (хлоропласты). Речь о них пойдет дельше.

Комплекс Гольджи

Сложный клеточный органоид состоит из гранул, мембран и вакуолей. Комплекс был открыт в 1898 году и получил название в честь итальянского биолога. Особенности клеток растений заключаются в равномерном распространении частиц Гольджи по всей цитоплазме. Ученые считают, что комплекс необходим для регулирования содержания воды и продуктов жизнедеятельности, удаления избытков веществ.

Пластиды

Только клетки тканей растений содержат органоиды зеленого цвета. Кроме того, есть бесцветные, желтые и оранжевые пластиды. На их строении и функциях отражается вид питания растения, причем они способны менять цвет за счет химических реакций. Основные типы пластид:

• оранжевые и желтые хромопласты, образованные каротином и ксантофиллом;
• хлоропласты, содержащие зерна хлорофилла, — пигмента зеленого цвета;
• лейкопласты — бесцветные пластиды.

Строение клетки растений связано с идущими в ней химическими реакциями синтеза органического вещества из углекислого газа и воды с использованием световой энергии. Название этого удивительного и очень сложного процесса — фотосинтез. Осуществляются реакции благодаря хлорофиллу, именно это вещество способно улавливать энергию луча света. Наличием зеленого пигмента объясняется характерный цвет листьев, травянистых стеблей, незрелых плодов. Хлорофилл по строению похож на гемоглобин крови животных и человека.

Красная, желтая и оранжевая окраска различных органов растений обусловлена присутствием в клетках хромопластов. Их основой является большая группа каротиноидов, выполняющих важную роль в метаболизме. Лейкопласты отвечают за синтез и накопление крахмала. Пластиды растут и размножаются в цитоплазме, вместе с ней передвигаются вдоль внутренней оболочки клетки растения. Они богаты ферментами, ионами, другими биологически активными соединениями.

Отличия в микроскопическом строении основных групп живых организмов

Большинство клеток напоминают крошечный мешочек, наполненный слизью, тельцами, гранулами и пузырьками. Часто присутствуют разные включения в виде твердых кристаллов минеральных веществ, капель масел, крахмальных зерен. Клетки тесно соприкасаются в составе тканей растений, жизнь в целом зависит от деятельности этих мельчайших единиц строения, образующих целое.

При многоклеточном строении существует специализация, которая выражается в разных физиологических задачах и функциях микроскопических структурных элементов. Они определяются в основном местоположением тканей в листьях, корне, стебле или генеративных органах растения.

Выделим основные элементы проведенного сравнения клетки растения с элементарными единицами строения других живых организмов:

1. Плотная оболочка, характерная только для растений, образована клетчаткой (целлюлозой). У грибов мембрана состоит из прочного хитина (особого белка).
2. Клетки растений и грибов отличаются по цвету благодаря наличию или отсутствию пластид. Такие тельца, как хлоропласты, хромопласты и лейкопласты, присутствуют только в растительной цитоплазме.
3. Есть органоид, который отличает животных, — это центриоль (клеточный центр).
4. Только в составе клетки растения присутствует крупная центральная вакуоль, заполненная жидким содержимым. Обычно этот клеточный сок окрашен пигментами в разные цвета.
5. Главное запасное соединение растительного организма — крахмал. Грибы и животные накапливают в своих клетках гликоген.

Среди водорослей известно много одиночных, свободно живущих клеток. К примеру, таким самостоятельным организмом является хламидомонада. Хотя растения отличаются от животных присутствием целлюлозной клеточной стенки, но половые клетки лишены такой плотной оболочки — это еще одно доказательство единства органического мира.

fb.ru

Жизнедеятельность растительной клетки | Kid-mama

У всех живых клеток наблюдаются общие свойства: питание, выделение. дыхание, обмен веществ, деление. В клетках идет постоянное расщепление одних веществ и синтез других. Синтезированные молекулы белков, жиров и углеводов идут на обновление внутренних структур клеток, которое происходит постоянно, пока клетка жива; используются для деления  и роста новых клеток. В свою очередь, ненужные вещества удаляются из клетки. Эти процессы называются пластическим обменом веществ, или ассимиляцией.

Существует также энергетический обмен, или диссимиляция, в результате которого происходит синтез и расщепление молекул АТФ на более простые молекулы. Выделяющаяся при этом энергия идет на нужды клетки. Молекулы АТФ, или аденозинтрифосфорной кислоты, единственный и универсальный источник энергии в клетке.

В клетке происходит постоянное движение цитоплазмы, благодаря которому различные вещества и энергия перемещаются туда, где они в данный момент необходимы.

Рассмотрим подробнее каждый из перечисленных процессов.

Питание растительной клетки

Растения — автотрофы, их клетки могут синтезировать органические вещества из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза. Фотосинтез  представляет собой ряд последовательных химических реакций, протекающих в хлоропластах. С помощью хлорофилла растение преобразует энергию солнечного света, из бедных энергией молекул углекислого газа  и воды  растение образует богатые энергией углеводы и кислород, а кроме того энергия запасается в виде  АТФ .

Фотосинтез

Часть кислорода используется для клеточного дыхания, но большая его часть выделяется в атмосферу. В темноте фотосинтез прекращается, и кислород не образуется. Поскольку клеточное дыхание продолжается и в темноте, растение ночью выделяет углекислый газ.

Кроме углекислого газа, кислорода и воды, клетке еще необходимы минеральные вещества. Минералы входят в состав ферментов, встраиваются в клеточную стенку и т.д. Растение получает минеральные вещества в растворенном виде из почвы или воды.

Дыхание растительной клетки

Клеточное дыхание, или диссимиляция, — это процесс окисления органических веществ, чаще всего глюкозы и др.   до углекислого газа и воды, в результате чего выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клетки. Окисление — это химическая реакция расщепления при участии кислорода. Таким образом, в результате клеточного дыхания растением потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Этот процесс происходит и днем, и ночью в митохондриях. Энергия, выделившаяся при окислении, запасается впрок в виде молекул АТФ и используется клеткой по мере надобности. Наиболее интенсивно процессы дыхания происходят в молодых и делящихся клетках. По своей сути клеточное дыхание является противоположностью фотосинтеза, за исключением того, что фотосинтез протекает только на свету, днем, а дыхание — как на свету, так и ночью, в темноте. Это демонстрирует следующая таблица:

№	Фотосинтез	Дыхание
1	Поглощение углекислого газа	Поглощение кислорода
2	Выделение кислорода	Выделение углекислого газа
3	Образование  органических веществ из углекислого газа и воды	Разложение  органических веществ на углекислый газ и воду
4	Поглощение из окружающей среды и расходование воды	Образование и выделение в окружающую среду воды
5	Поглощение  солнечной энергии и накопление ее в органических веществах и АТФ	Высвобождение энергии и накопление ее в виде АТФ
6	Происходит только на свету	Происходит непрерывно на свету и в темноте
7	Протекает в хлоропластах	Протекает в митохондриях
8	Происходит  в листьях и других зеленых частях растения	Протекает во всех клетках  растения

Выделение

Клетка может избавляться от ненужных или избыточных веществ различными способами — накапливать их в вакуолях, удалять их наружу или в межклеточное пространство с помощью секреторных пузырьков (везикул) и т.д. Выделение из клетки бывает  двух видов:

1. Экскреция — это пассивное выделение через мембрану по градиенту концентрации, оно идет без затрат энергии.
2. Секреция — активное выделение из клетки с затратой энергии.

Секреция в свою очередь может проходить тремя способами:

• мерокриновая — выделение отдельных молекул через клеточную мембрану с помощью специальных белков-переносчиков (эккриновая секреция), либо выделение секрета с помощью везикул, образующихся в Аппарате Гольджи, обычным способом — слиянием везикулы с клеточной оболочкой и раскрытием ее наружу (гранулокриновая секреция).
• апокриновая — когда вместе с секретом выделяется часть цитоплазмы, например, при разрыве секреторных волосков.
• голокриновая — когда разрушается клеточная мембрана, и секрет изливается наружу. Клетка при этом теряет свои структуры и превращается в секрет. Такой тип секреции имеют клетки корневого чехлика растений.

У растений для выделения образуются различные секреторные органы и приспособления . Выделяться могут не только токсичные и ненужные вещества, но и вещества, образующиеся растением специально для защиты от поедания животными, для привлечения насекомых-опылителей, для защиты от высыхания и т.д.

К таким образованиям относятся железистые волоски, например, у крапивы:

 Нектарники:

Гидатоды:

Млечники:

Поступление и выделение газов , а также испарение воды происходит через специальные образования — устьица, расположенные чаще на нижней стороне листа.

Размножение

Размножение растительной клетки происходит с помощью деления. Этапы процесса деления показаны на схеме:

Сначала происходит удвоение хромосом, они расходятся к полюсам клетки, а затем делится цитоплазма и клетка разделяется на две дочерние клетки.

За счет деления клеток, которое происходит постоянно, растение растет всю жизнь. Отсюда и название — РАСТение.

Однако рост отдельных частей растения может быть обусловлен и накоплением воды, питательных веществ или секрета в вакуолях и их растяжением:

kid-mama.ru

Растительная клетка

Для консервирования используют различные виды овощей, фруктов и ягод.

Все они обладают рядом свойств, характерных для сырья растительного происхождения. Вместе с тем имеются и существенные различия, зависящие от вида и сорта сырья, условий его выращивания, степени зрелости.

Растительная ткань состоит из клеток: паренхимных и прозенхимных.

Паренхимные клетки имеют округлую или многогранную форму. Размер таких клеток в любом сечении примерно одинаковый и большей частью колеблется от 10 до 60 мкм. Однако в клубнях и сочных плодах паренхимные клетки могут достигать и больших размеров — до 1 мм в сечении.

Прозенхимные клетки имеют удлиненную форму. Размеры их в поперечном сечении примерно такие же, как и паренхимных клеток, но длина иногда измеряется десятками миллиметров.

Ткань плодов и овощей состоит в основном из паренхимных клеток.

Прозенхимные клетки образуют преимущественно механические и проводящие ткани, свойственные стеблям растения.

Развившаяся клетка зрелых плодов состоит из тонкой эластичной оболочки, протопласта и вакуолей. В состав протопласта входят протоплазма, ядро и включения, к которым относятся пластиды, крахмальные зерна, растительные масла, а также кристаллы некоторых солей.

Оболочка клетки состоит из кристаллических частичек — мицелл — и имеет вид стекловидной прозрачной перепонки. Оболочка молодой клетки очень тонкая и образована целлюлозой. При дальнейшем развитии клетки оболочка увеличивается в размерах, в ней накапливаются протопектин, гемицеллюлозы, а иногда также кутин, суберин или лигнин. Нерастворимые в воде вещества, образующие оболочку, придают ей, а, следовательно, и клетке механическую прочность.

Кутин представляет собой воскообразное вещество, состоящее из смеси сложных эфиров высокомолекулярных одноатомных спиртов (например, октадецилового спирта — C₁₈H₃₇OH) и жирных кислот, в частности каприновой — CH₃(Ch3)₈COOH. Кутином покрыты внешние клетки кожицы некоторых плодов (яблоки, сливы) и клубней (картофель). Эти клетки образуют так называемую кутикулу, которая защищает сырье от действия микроорганизмов, а также от испарения влаги. Кутин менее эластичен, чем целлюлоза, и откладывается в виде неровных извилистых слоев, не имеющих прочной связи с остальными компонентами оболочки клетки.

Суберин — это жироподобное вещество, являющееся продуктом полимеризации насыщенных и ненасыщенных оксикислот жирного ряда. Суберин образует опробковевшую ткань, что наблюдается главным образом на корнях и стеблях. На плодах пропитанные суберином клетки появляются при заживлении механически поврежденной ткани. Суберин не пропускает ни воды, ни газов, и поэтому опробковевшие со всех сторон клетки отмирают.

Лигнин состоит из ароматических соединений, являющихся производными одно-, двух — и трехатомных фенолов. Он заполняет пустоты между мицеллами целлюлозы, образующими сетчатую структуру, вызывая одревеснение ткани. При этом жизненные функции клеток практически не нарушаются. Лигнин не увеличивает механической прочности клеток, но повышает их стойкость против микроорганизмов. Образование лигнина наблюдается преимущественно в проводящих и механических тканях растений.

Протоплазма представляет собой прозрачную студенистую массу, которая в молодой клетке заполняет все находящееся под оболочкой пространство. По мере созревания количество протоплазмы в клетке уменьшается. Вместо нее появляются и развиваются вакуоли с клеточным соком. В зрелой клетке протоплазма содержится в виде тонкого слоя, прилегающего непосредственно к оболочке, а также плазменных тяжей (нитей), пересекающих клетку в разных направлениях.

Химический состав протоплазмы непостоянный. В среднем она содержит 80% воды. Из остальных веществ большую часть (65%) составляют белки, которые, связывая часть воды, образуют структуру протоплазмы. Вода, связанная белками, называется гидратационной. Остальная вода находится в протоплазме в свободном состоянии.

Помимо белков, протоплазма содержит и другие азотистые вещества, в частности аминокислоты (1,5% к количеству сухих веществ), а также углеводы (до 12%), жиры и липоиды (до 12%). Кроме того, в протоплазме находятся: циклический ненасыщенный алкоголь холестерин — С₂₇H₄₅ОН; жироподобный фосфатид лецитин, содержащий остатки глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты и холина; соли органических кислот; фосфорная кислота. Большинство белков протоплазмы содержит фосфор.

По своей структуре протоплазма имеет зернистое строение и разделяется на три слоя: плазмолемму, мезоплазму и тонопласт. Плазмолеммой называется перепончатый наружный слой протоплазмы, примыкающий к оболочке клеток. Мезоплазма составляет основной центральный слой протоплазмы. Тонопласт — это внутренний слой протоплазмы, граничащий с вакуолями.

Протоплазма вместе с ядром и пластидами обеспечивает жизнедеятельность клетки и протекание таких процессов, как питание, рост и размножение клеток. В живой протоплазме непрерывно происходят процессы образования и разрушения химических веществ, в связи с чем живая ткань отличается изменчивостью.

Клеточное ядро располагается в протоплазме клеток и имеет важное значение для их размножения и развития. В частности, предполагают, что с ядром связано образование ферментов, играющих большую роль в жизнедеятельности тканей.

В паренхимных клетках ядро имеет шаровидную или эллипсовидную форму, а в прозенхимных — удлиненную. Иногда в клетке содержится несколько небольших ядер.

По химическому составу ядра сходны с протоплазмой, но отличаются большим содержанием нуклеопротеидов, а также органически связанного железа.

Пластиды представляют собой образования, находящиеся в протоплазме. Они имеют важное значение, так как богаты ферментами. Различают три вида пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

В растительной клетке может содержаться от 20 до 50 хлоропластов размером 4—6 мкм каждый. Находящиеся в хлоропластах хлорофилловые зерна округлой или многогранной формы придают им зеленую окраску. Хлорофилловые зерна расположены в хлоропластах неравномерно.

Помимо хлорофилла, в состав хлоропластов входит 58—75% воды, 10—20% белков, 7—15% липоидов, а также углеводы, минеральные и другие вещества. Хлорофилл в хлоропластах связан с белком химической или адсорбционной связью.

Хлоропласты играют важную роль в процессах фотосинтеза, при которых происходит новообразование органических веществ в растениях. В центре хлоропласта находится вакуоль, являющаяся местом, где синтезируется крахмал.

Хромопласты расположены в протоплазме клеток равномерно. Они содержат каротин и поэтому окрашены в оранжевый цвет. Хромопласты представляют собой пластинки, иглы или зерна неправильной формы. Их форма может служить признаком видового и сортового различия сырья.

Лейкопласты — это очень мелкие бесцветные пластиды шаровидной или продолговатой формы. Они содержатся главным образом в клубнях, корнях или семенах растений, концентрируясь возле клеточных ядер. Из лейкопластов у некоторых видов сырья (картофель) образуется крахмал, который является запасным питательным веществом растений.

В процессе созревания возможен переход одних видов пластид в другие. В частности, лейкопласты незрелых плодов могут превращаться в хлоропласты. Хлоропласта в свою очередь переходят в хромопласты.

Крахмальные зерна отлагаются в пластидах и имеют кристаллическое строение. Форма крахмальных зерен зависит от вида растений и от строения пластид. У бобовых культур крахмальные зерна имеют овальную форму.

Алейроновые зерна представляют собой запасные белковые вещества. Они имеют круглую форму и малые размеры. Особенно много алейроновых зерен откладывается в семенах бобовых культур, где они располагаются между крахмальными зернами. Алейроновыми зернами богаты также злаки.

Растительные масла служат запасным энергетическим материалом и откладываются главным образом в семенах растений.

Щавелевокислый кальций может отлагаться в растительной ткани в виде кристаллов различной формы. Иногда образуются скопления сросшихся кристаллов — так называемые друзы.

Вакуоли представляют собой полости, пространство которых ограничено слоем протоплазмы. В неразвитой клетке вакуоли отсутствуют. По мере созревания в клетке появляется большое количество мелких вакуолей, которые затем сливаются.

Вакуоли заполнены клеточным соком, представляющим собой водный раствор различных органических веществ: сахаров, белков, кислот и их солей, дубильных веществ, глюкозидов, водорастворимых витаминов. Клеточный сок плодов и овощей обладает большой пищевой ценностью. В зрелом сырье с развитыми клетками клеточного сока содержится больше, чем в недозрелом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Строение растительной клетки в деталях :: SYL.ru

Растительная клетка: строение в общих чертах

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица всего живого. Строение растительной клетки обладает рядом отличительных особенностей, хотя и имеет множество схожих черт с клетками организмов остальных эукариотических царств — грибов и животных. Как и клетки всех эукариот, растительные клетки обладают цитоплазмой с оформленным ядром. Кроме того, растения имеют клеточную оболочку, которой нет в животных клетках. Начнем именно с этого элемента строения.

Клеточная оболочка

Особенности строения растительной клетки следует начинать рассматривать с наличия у нее твердой клеточной стенки. Жесткая оболочка выполняет множество различных функций. Прежде всего, механическую: стенка позволяет клетке сохранять четкую форму, поддерживает ее и защищает цитоплазматическую мембрану от негативного воздействия давления, возникающего внутри клетки. Кроме того, клеточная оболочка позволяет соседним клеткам осуществлять различные взаимодействия, защищает содержимое клетки и задает направление ее роста. Благодаря твердой стенке клетка остается цельной при высоком осмотическом давлении. Клеточная оболочка состоит из целлюлозы, пектиновых соединений, гемицеллюлозы и структурных белков.

Цитоплазма

Строение растительной клетки — это прежде всего особенности строения ее цитоплазмы. Цитоплазма — сложная структура, разделяющаяся на гиалоплазму (цитозоль) и органоиды. Цитозоль представляет собой среду, в которую погружены органоиды, от нее зависит протекание внутриклеточных биохимических процессов. Цитоскелет, состоящий из микротрубочек и микрофиламентов, также определяют как часть гиалоплазмы. Он играет важнейшую роль в самых разнообразных процессах: делении клетки, транспорте веществ и др. В целом строение растительной клетки, а именно ее цитоплазмы, как было сказано выше, схоже со строением клеток организмов других царств, так что органоиды будут представлены весьма кратко. Рибосомы участвуют в синтезе белка. Цитоплазматическая мембрана выполняет множество различных функций, среди которых: отделение внутренней среды клетки от внешней, рецепторная функция, выборочная проводимость и многое другое. На ЭПР находятся различные соединения и рибосомы, в аппарате Гольджи накапливаются и выделяются важные для жизнедеятельности клетки вещества. Лизосомы и пероксисомы участвуют в выведении и разрушении ненужных клетке веществ. В митохондриях осуществляется синтез АТФ. Отличительные органоиды растительной клетки — центральная вакуоль и хлоропласты. Первая — полость, заполненная клеточным соком, окруженная мембраной и занимающая 90% объема клетки. Вторые позволяют осуществляться процессам фотосинтеза.

Ядро

В строение растительной клетки входит оформленное ядро. Оно имеет те же функции, что и ядра клеток всех эукариотов: это функции накопления и передачи наследственной информации. Органоид состоит из нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и различных белков. Стоит отметить, что встречаются растительные клетки с несколькими ядрами, хотя, как правило, растения одноядерны.

www.syl.ru