Строение растительной клетки. химический состав.

Подмембранные клеточные комплексы

Подмембранные комплексы клетки – микронити, микротрубочки, пеликула.

Цитоплазма всех клеток содержит внутренний цитоскелет, который состоит из микротрабекулярной системы, микротрубочек и микрофиламентов.

Микротрабекулярная система представляет сеть тонких фибрилл (микротрабекул) толщиной 2 – 3 нм, которые пересекают цитоплазму в различных направлениях и связывают все внутриклеточные компоненты: микротрубочки, органеллы и цитоплазматическую мембрану в единое целое.

Микротрабекулы состоят из различных белков, которые объединяются в сложные комплексы. В точках пересечения или в местах соединения концов трабекул располагаются рибосомы.

Система микротрабекул цитоплазма разделяется на две фазы: полимерную, богатую белками, и жидкую – в промежутках между трабекулами.

Микротрубочки есть во всех эукариотических клетках и представляют собой неразветвлённые полые цилиндры. Это очень тонкие структуры с внешним диаметром, не превышающим 30 нм, и с толщиной стенки 5 нм. Длина их может достигать нескольких микрометров. Цитоплазматические микротрубочки могут легко распадаться (разбираться) и собираться вновь. Микротрубочки образованы глобулярным белком тубулином (одна субъединица образована двумя молекулами белка).

Считают, что роль матрицы (организатора микротрубочек) при образовании микротрубочек могут играть центриоли, базальные тельца ресничек и жгутиков, а также особенные структуры хромосом в месте первичной перетяжки – кинетохоры (центромеры). Процесс происходит при наличии ионов магния, АТФ и в кислой среде. Распадение микротрубочек ускоряется с повышением концентрации ионов кальция и снижением температуры.

Микротрубочки вместе с трабекулярной системой выполняя опорную функцию в клетке придают ей определённую форму. С их участием так же образуется веретено деления и обеспечивается расхождение хромосом к полюсам клетки, они способствуют перемещению клеточных органелл: благодаря им последние направляются в нужное место.

Микрофиламенты представлены тонкими нитями, расположенными во всей цитоплазме клетки.

Замечание 3

Особенно густо расположены микрофилламенты в поверхностном слое цитоплазмы; в ложноножках подвижных клеток они формируют плотную сеть перекрещённых тонких нитей; пучки микрофиламентов присутствуют и в эпителиальных микроворсинках кишечника.

Микрофиламенты образованы белком актином, молекулы которого полимеризируются в длинную фибриллу, состоящую из двух, закрученных относительно друг друга, спиралей. В клетках содержится 10-15% актина от общего количества всех белков

В микрофиламентах можно найти нити ещё одного важного сократительного белка – миозина, хотя содержание его значительно меньше. Взаимодействие актина и миозина лежит в основе сокращения мышц. Актиновые микрофиламенты взаимодействуют с микротрубочками поверхностного слоя цитоплазмы и с плазмолеммой, что обеспечивает двигательную активность цитоплазмы

Также считают, что они участвуют в образовании перетяжки во время деления клеток, в эндоцитозе и обеспечении амебоидного движения

Актиновые микрофиламенты взаимодействуют с микротрубочками поверхностного слоя цитоплазмы и с плазмолеммой, что обеспечивает двигательную активность цитоплазмы. Также считают, что они участвуют в образовании перетяжки во время деления клеток, в эндоцитозе и обеспечении амебоидного движения.

К подмембранным компонентам относится также пеликула, которая представляет уплотнённый внешний слой цитоплазмы многих простейших (эвглены, инфузорий и т. п.). Пеликула обеспечивает относительное постоянство формы клетки и придаёт прочности поверхностному аппарату.

Клетки растений

Растительные клетки во многом напоминают другие эукариотические клетки. Например, они заключены в плазматическую мембрану и имеют ядро и другие мембраносвязанные органеллы. Типичная растительная клетка представлена диаграммой на рисунки ниже.

Схема строения клетки растений

Структуры, которые есть в растительных клетках, но нет в клетках животных, включают большую центральную вакуоль, клеточную стенку и пластиды, такие как хлоропласты.

Большая центральная вакуоль окружена собственной мембраной и содержит воду и растворенные вещества. Ее основная роль заключается в поддержании давления на внутреннюю часть клеточной стенки, придавая клетке форму и помогая поддерживать растение.
Клеточная стенка расположена вне клеточной мембраны. Она состоит в основном из целлюлозы и может также содержать лигнин, что придает ей жесткости. Клеточная стенка формирует, поддерживает и защищает клетку. Она предотвращает поглощение клеткой слишком большого количества воды и ее разрыв, а также защищает от больших молекул вне клетки.
Пластиды – это мембраносвязанные органеллы с собственной ДНК. Примерами являются хлоропласты и хромопласты. Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл и осуществляют фотосинтез. Хромопласты производят и хранят другие пигменты. Они придают лепесткам цветов их яркие цвета.

Типы растительных клеток

У большинства растений есть три основных типа клеток. Эти клетки составляют основные ткани, с которыми мы ознакомимся ниже. Различные виды растительных клеток отличаются по своей структуре и функциям.

Таблица. Особенности основных клеток растений

Тип	Структура	Функции	Где встречаются?
Паренхима	кубическая формасвободно упакованныетонкостенныеотносительно неспециализированныесодержат хлоропласты	фотосинтезклеточное дыханиеместо для хранения пищи	Заполняют внутреннее пространство растительных органов между другими типами тканей: клубни, корнеплоды, корни, плоды, луковицы, семена, стебли и листья
Колленхима	вытянутая или округлая форманеравномерно утолщенные стенки	поддержкасопротивление ветру	Черешки, растущие части стебля, листовые жилки и плодоножки
Склеренхима	очень толстые клеточные стенки, содержащие лигнин	поддержкапрочность	Присутствуют во всех органах почти всех наземных растений

Размножение пластид

Размножаются пластиды путем деления развитых органоидов.

В образовательных тканях разделение органелл и клеток связано, в связи с этим численность пластид в материнских и дочерних клетках почти одинакова.

Процесс размножения схож с делением прокариотических клеток, то есть происходит сжатие в центральной части, затем возникает перетяжка между новыми образованиями и потом полное разделение. В основном делятся следующие органеллы:

этиопласты;
молодые хлоропласты;
пропластиды.

В основном цветы во время процесса размножения приобретают материнские характеристики растения, так как мужские клетки часто деградируют в период развития гаметофита или двойного оплодотворения. У отдельных растений были обнаружены признаки наследования от обоих родителей, бывают и исключения в виде экземпляров с отцовскими типичными чертами.

Существенные различия с клетками животных

Структурно клетки растений и животных очень похожи, потому что оба являются эукариотическими клетками.

Оба содержат органеллы, прикрепленные к мембране, такие как ядро, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, и это лишь некоторые из них..

Как животные, так и растительные клетки имеют большое сходство в функционировании этих органелл.

Однако те немногие различия, которые существуют между растениями и животными, очень значительны и отражают разницу в функциях каждой клетки..

размер

В большинстве случаев растительные клетки крупнее животных. Размер клетки растительной клетки колеблется от 10 до 100 микрометров, а размер клетки животного — от 10 до 30 микрометров..

Помимо размера, основные различия между растительными и животными клетками обнаруживаются в некоторых дополнительных структурах, присутствующих в первых. Это хлоропласты, клеточная стенка и вакуоли.

хлоропласты

В клетках животных митохондрии производят большую часть энергии, необходимой организму для его процессов. С другой стороны, хлоропласты в клетках растений ответственны за эту миссию.

Это довольно крупные структуры с двойными мембранами (шириной около 5 микрометров), которые содержат вещество хлорофилла. Как уже упоминалось ранее, это вещество участвует в фотосинтезе.

Хлоропласты осуществляют преобразование энергии посредством сложного набора реакций, аналогичных тем, которые выполняются митохондриями у животных..

Двойная мембрана хлоропластов также похожа на мембрану митохондрий. Внутренняя мембрана охватывает область, называемую стома, которая похожа на матрицу в митохондриях..

Эта стома содержит ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту), РНК (рибонуклеиновую кислоту), рибосомальные и различные ферменты. Также хлоропласты содержат третью мембрану, которой нет в митохондриях.

Клеточная стенка

Другим структурным отличием является наличие жесткой клеточной стенки, которая окружает клеточную мембрану. Эта стенка может иметь толщину от 0,1 до 10 микрон и состоит из жиров и сахаров..

вакуоли

Вакуоли — это органеллы, встречающиеся только в растительных клетках. Вакуоли могут занимать до 90% объема клетки и иметь одну мембрану.

Его основная функция заключается в заполнении пространства в ячейке, но также может выполнять функции пищеварения. Вакуоли содержат ряд ферментов, которые выполняют, среди прочего, функции хранения питательных веществ..

Типы растительных клеток

Существует пять типов растительных клеток, каждый с различными функциями:

Клетки паренхимы являются большинством клеток в растении. Они обнаруживаются в листьях и осуществляют фотосинтез и клеточное дыхание наряду с другими метаболическими процессами. Они также хранят вещества, такие как крахмалы и белки, и играют роль в заживлении ран растений.
Клетки колленхимы оказывать поддержку растущим частям растения. Они вытянуты, имеют толстые клеточные стенки и могут расти и изменять форму по мере роста растения.
Клетки склеренхимы являются твердыми клетками, которые являются основными опорными клетками в областях растения, которые перестали расти. Клетки склеренхимы мертвы и имеют очень толстые клеточные стенки.
ксилема ячейки транспортировать в основном воду и немного питательных веществ по всему растению, от корней до стебля и листьев.
флоэма ячейки транспортировать питательные вещества, сделанные во время фотосинтеза, во все части растения. Они транспортируют сок, который является водянистым решение с высоким содержанием сахара.

Функции растительной клетки

Растительные клетки являются основным строительным блоком жизни растений, и они выполняют все функции, необходимые для выживания. Фотосинтез, производство пищи из энергии света, углекислого газа и воды, происходит в хлоропластах клетки. Молекула энергии аденозинтрифосфат (АТФ) производится через клеточное дыхание в митохондриях.

Как все многоклеточный организмов, каждая клетка в пределах организм имеет свою уникальную роль. Некоторые растительные клетки функционируют исключительно в производстве глюкозы, в то время как другие необходимы для доставки питательных веществ и воды в различные части клетки. Прочитайте следующий раздел, чтобы узнать больше о различных типах ячеек и их функциях.

Особенности растительного организма

Сравнение растений с другими организмами позволило выявить следующие особенности:

в отличие от других живых организмов, растения имеют вакуоль, заполненную клеточным соком;
клеточная стенка по своему составу отличается от грибного хитина и стенок бактерий. В её состав входит целлюлоза, пектин и лигнин;
связь между клетками осуществляется при помощи специальных цитоплазматических мостиков – плазмодесм;
пластиды имеются только в растительном организме. Помимо хлоропластов это могут быть лейкопласты, которые делятся на два вида: одни из них запасают жиры, другие – крахмал. А также хромопласты, которые окрашены в желто-красные цвета за счет пигментов;
в отличие от животного организма, у клеток высших растений нет центриолей (но они есть у водорослей).

Что мы узнали?

Будучи самой маленькой частью всего организма, клетка может существовать самостоятельно у одноклеточных водорослей. Именно клетки обеспечивают работу отдельных органов и всего организма. Отличительными компонентами растительных клеток являются: клеточная стенка из целлюлозы, наличие пластид и вакуолей с клеточным соком. Каждый органоид имеет свои функции, без выполнения которых невозможно функционирование всего организма в целом.

/10

Вопрос 1 из 10

Строение и функции хромопластов

Хромопласты относятся к одному из трех видов пластид высших растений. Это небольших размеров, внутриклеточные органеллы.

Хромопласты имеют различный окрас: желтый, красный, коричневый. Они придают характерный цвет созревшим плодам, цветкам, осенней листве. Это необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые питаются плодами и разносят семена на дальние расстояния.

Строение хромопласта

Структура хромопласта похожа на другие пластиды. Их двух оболочек внутренняя развита слабо, иногда вовсе отсутствует. В ограниченном пространстве расположена белковая строма, ДНК и пигментные вещества (каротиноиды).

Форма хромопластов очень разнообразна: овальная, многоугольная, игольчатая, серповидная.

Роль хромопластов в жизни растительной клетки до конца не выяснена. Исследователи предполагают, что пигментные вещества играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, необходимы для размножения и физиологичного развития клетки.

Основные характеристики

Как и все другие живые организмы, растения состоят из клеток. Эти полуавтономные единицы состоят из протопластов, окруженных специальным слоем липидов и белков, называемых плазматической мембраной.

Все растительные клетки являются эукариотами, поскольку их генетический материал содержится в ядре внутри клетки. Эти клетки имеют жесткие клеточные стенки вне плазматической мембраны.

В дополнение к своему ядру, растительные клетки содержат много других небольших структур, которые специализируются для определенных функций.

Многие из этих структур заключены в мембрану и известны как органеллы (маленькие органы).

Вакуоли

Вакуоль – это большая органелла, которая часто занимает центральную часть клетки.

Это своеобразный резервуар из мембраны. А внутри содержится клеточный сок, который состоит из воды, углеводов, органических кислот и минеральных солей.

Вакуоль служит для того, чтобы накапливать запасные питательные вещества. В ней также могут собираться уже ненужные клетке продукты ее жизнедеятельности.

В молодой клетке образуются мелкие вакуоли, но по мере роста, эти вакуоли сливаются друг с другом и превращаются в одну крупную. И чем больше становится вакуоль, тем больше становится растительная клетка.

{"questions":,"answer":}}}]}

Виды пластид, какого цвета могут быть

Бесцветные пластиды, лейкопласты

Лейкопласты — это органоиды, которые содержатся в спрятанных от света частях растений, то есть в корнях, клубнях, плодах, семенах.

Лейкопласты являются преимущественно бесцветными, то есть не имеют пигмента. Отличаются шаровидной формой, и основная их функция — это накопление питательных веществ. Это накопление происходит за счет синтеза более сложных соединений.

По признаку накапливаемого вещества лейкопласты могут подразделяться на следующие разновидности:

амилопласты — содержат крахмал
липидопласты — накапливают жиры;
протеинопласты — откладывают белки;
олеопласты — в состав входят масла.

При определенных условиях могут быть преобразованы в хролопласты и хромопласты.

Хлоропласты (зеленого цвета)

Хлоропласты — это двухмембранные органоиды, основной функцией которых является фотосинтез.

Хлоропласты окрашены в зеленый цвет за счет особого пигмента — хлорофилла. Имеют овальную форму, однако могут быть также спиралевидными, лопастными или эллипсоидными. Основной функцией является осуществление фотосинтеза. Возможен переход в хромопласты.

Деление хлоропластов более активно, чем у других пластид.

Хромопласты (желтого, красного и других цветов)

Хромопласты — это органеллы, у которых отсутствует внутримембранная система.

Хромопласты могут быть желтого, красного и оранжевого цвета. Этого они добиваются за счет пигмента — каротиноидов, которые можно встретить также и в хлоропластах, но там они не играют особой роли из-за присутствия хлорофилла.

Каротиноиды определяют форму этой разновидности пластид:

трубчатая;
кубическая;
кристаллообразная.

Функция хромопластов сегодня не ясна до конца. Биологи склоняются к тому, что благодаря пигменту хромопласты придают цветку или плоду яркий цвет, который привлекает насекомых и птиц, необходимых для размножения.

Органеллы клетки

Более понятно будет строение клетки и сложность этого базового компонента, если детально разобраться во всех элементах ее структуры.

Ядро

Ядро — это самая значительная часть зеленых организмов. Именно на него возлагается вся ответственность за любые процессы, происходящие внутри ячейки. Уникальная роль этой органеллы в том, что посредством нее передается наследственная информация.
Привычно одна ячейка имеет только одно ядро, хотя были зафиксированы и клетки, в которых насчитывалось несколько ядер. Диаметр этого компонента варьируется в пределах 5-20 мкм. По форме центральный элемент может быть сферическим, дисковидным, удлиненным. Внешняя поверхность вскрыта ядерной оболочкой, которая отграничивает эту органеллу от других. Ее , пектин, лигнин и белки. Нет стабильности и в отношении расположения ядра внутри. В молодой клетке эта органелла находится ближе к центру. По мере взросления смещается к стенкам, и ядро замещается вакуолью.Химическая основа ядра — комбинация белков и нуклеиновых кислот. Обмен веществ осуществляется посредством тонопласта — тонкой пленочной мембраны. Остальное внутреннее пространство клетки вокруг ядра заполнено цитоплазмой — бесцветным веществом высокой степени вязкости. В ней же содержатся и остальные органоиды.

Аппарат Гольджи

накопления и выведения ненужных веществ. Форма его может быть различной — палочковой, дисковой или в виде зернышка.
Рис. 2 Лизосомы

Лизосомы

Лизосомы — это органоиды, которые не являются самостоятельными компонентами клеток. Они продуцируются в процессе функционирования комплекса Гольджи и эндоплазматической сети. Под микроскопом можно их легко узнать, так как это — пузырьки, различия между которыми заключаются только в размерах. Внутри пузырьков могут присутствовать различные компоненты — липазы, нуклеазы, протеазы.Главная функция этих клеточных включений — расщепление и преобразование поступивших в ячейку питательных элементов и их выведение. Таким образом, можно отметить сходство характеристики с основным назначением самостоятельной органеллы — комплекса Гольджи.

Микротрубочки

фибриллярной структуры прямолинейной формы, диаметром около 24 нм и с толщиной стенок не более 5 нм. По своему назначению они имеют сходство с мембраной, но размеры их меньше, и они могут формировать довольно сложные образования, к примеру, веретено деления ячейки для репродуктивной деятельности.Присутствуют микротрубочки в составе более сложных органоидов — центриолей и базальных телец, а также из них складывается структура ресничек и жгутиков.

Вакуоль

Вакуоль — это внутренняя полость клетки, наполненная соком. Ее размеры увеличиваются по мере развития растения, и, соответственно, роста клетки. Основу химического состава вакуоли представляют минеральные соли и органические вещества, сахара, белки, ферменты и пигменты.

Пластиды

Пластиды — это мелкие элементы клетки. Различают и те, что имеют в своем химическом составе различные пигменты. Самые узнаваемые — зеленые, которые принимают непосредственное участие в процессе фотосинтеза.

Хлоропласты

Этикомпоненты клетки имеют очень высокую чувствительность к свету за счет пигментов хлорофиллов. Как раз на них и приходится реакция фотосинтеза.

Хромопласты

В составе хромопластов присутствуют металлические соли и пигменты. Благодаря именно этим органеллам листва растений, их соцветия и плоды имеют ту или иную окраску.
Рис. 3 Строение митохондрии

Митохондрии

Благодаря митохондриям клетки, а соответственно и растения, способны дышать и развиваться. Эти органоиды также принимают активное участие в обмене веществ и образовании АТФ.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Впервые этот органоид был обнаружен в 1945 г., когда К. Портер проводил свои исследования клеток с помощью электронного микроскопа. Это — полноценная система полостей и канальцев с хорошо развитым разветвлением. За счет наличия такого комплекса во много раз увеличивается полезная внутренняя поверхность клетки, что обеспечивает стабильному протеканию всех процессов, необходимых для жизни растения.Также к основному назначению ЭПС относят такие функции:

синтезирование белковых соединений;
транспортировка белков;
синтез полисахаридов и жиров.

Несмотря на свои мелкие размеры, растительная клетка представляет собой довольно сложный организм. И именно она и является базовой основой всех биологических организмов, обеспечивая их рост за счет своего деления.

Отличие пластид от митохондрий.

Митохондрии — органеллы, участвующие в выработке энергии в клетке. Из-за этого им часто дают определение – электростанция клетки. Данная органелла имеется во всех эукариотических клетках. Форма митохондрии обычно сферическая. Размеры могут достигать от 1 мкм до 70 мкм.

Митохондрии содержат в себе кристы и матрикс. Кристы представляют из себя складки внутренней мембраны митохондрий. Они придают мембране особую измятую форму, обеспечивающую увеличение площади поверхности. Это увеличивает эффективность производства аденозинтрифосфата (АТФ), который является основным источником энергии для клеток. В матриксе содержится митохондриальная ДНК, РНК и собственный белоксинтезирующий аппарат митохондрии.

Выделяются следующие функции митохондрий:

участие в клеточном дыхании;
снабжение клетки энергией;
хранение кальция;
участие в процессе термогенеза.

В соответствии с выполняемыми функциями и размерами, можно отметить следующие различия двух органелл (соответственно митохондрий от пластид):

митохондрии принимают участие в клеточном дыхании, в то время как пластиды участвуют в процессе фотосинтеза;
митохондрии являются органеллами, вырабатывающими энергию – пластиды хранителями пищи (хранят глюкозу в виде крахмала);
митохондрии находятся во всех эукариотических клетках, но пластиды – только в клетках растений;
внутренняя мембрана митохондрий выглядит в виде складок, называются они кристами, а у пластид не выявлено складок;
митохондрии меньше размером;
митохондрии не имеют пигменты.

Не смотря на имеющиеся различия, среди перечисленных выше органелл, каждая из них, в соответствие с выполняемыми функциями играет большую роль в важных процессах, протекающих в клетках. Стоит выделить, что наличие пластид является отличительной особенностью растительной клетки. Их главная задача заключается в поддержании функционирования автотрофных клеток растений.

Какие бывают увеличительные приборы?

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

Единицы измерения, используемые в микроскопии

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

В 20 веке учёные придумали применять вместо видимого света (потока фотонов) – поток электронов. Согласно современным представлениям, фотон является частицей с волновыми свойствами, самая длинная волна у красного света, самая короткая – у фиолетового. Электронный микроскоп разрешает увеличить предметы больше, чем оптический, в 400 раз, так как размер электрона значительно меньше размера фотона. Классический радиус электрона составляет примерно три миллионных нанометра, а наименьшая длина волны видимого света равна 380 нанометров. Поток фотонов огибает мелкие частицы, размеры которых сравнимы с длиной световой волны, а электроны отражаются от них. Чтобы увидеть изображение, которое дает электронный микроскоп, его надо вывести на специальный экран. В современный электронный микроскоп можно увидеть частички размером в 0,5 нм. Под ним рассматривают вирусы, мелкие части клетки. Существуют просвечивающие и сканирующие электронные микроскопы. Последний имеет больше преимуществ, им чаще пользуются микробиологи.

Сканирующий электронный микроскоп