Структурные отличия
1. У растений у клеток есть твердая целлюлозная оболочка, расположенная
над мембраной, у животных ее нет (т.к. у растений большая наружная
поверхность клеток нужна для фотосинтеза).
2. Для клеток растений характерны крупные вакуоли (т.к. слабо развита
выделительная система).
3. В клетках растений есть пластиды (т.к. растения автотрофы
фотосинтетики).
4. В клетках растений (за исключением некоторых водорослей) нет
оформленного клеточного центра, у животных - есть.
Функциональные отличия
1. Способ питания: растительная клетка - автотрофный, животная –
гетеротрофный.
2. У растений основное запасное вещество - крахмал (у животных - гликоген).
3. Клетки растений как правило более обводнены (содержат
до 90% воды), чем клетки животных.
4. Синтез веществ резко преобладает над их распадом, поэтому растения
могут накапливать громадную биомассу и способны к неограниченному росту.
3. Структура ядра и его функции. Ядро является особой по своей важности органеллой клетки, центром управления обменом веществ, а также местом хранения и воспроизводства наследственной информации. Форма ядер разнообразна и обычно соответствует форме клетки. Так, в паренхимных клетках ядра округлые, в прозенхимных - обычно вытянутые. Гораздо реже ядра могут быть сложного строения, состоять из нескольких долей или лопастей, или даже иметь ветвистые выросты. Чаще всего клетка содержит одно ядро, но у некоторых растений клетки могут быть многоядерными. В составе ядра принято различать: а) ядерную оболочку – кариолемму, б) ядерный сок - кариоплазму, в) одно или два круглых ядрышка, г) хромосомы.
Основную массу сухого вещества ядра составляют белки (70-96%) и нуклеиновые кислоты, кроме того, здесь же содержатся все вещества, характерные для цитоплазмы.
Оболочка ядра двойная и состоит из наружной и внутренней мембран, имеющих строение, подобное мембранам цитоплазмы. Наружная мембрана связана обыкновенно с каналами эдоплазматической сети в цитоплазме. Между двумя мембранами оболочки имеется пространство, превышающее по ширине толщину мембран. Оболочка ядра имеет многочисленные поры, диаметр которых относительно велик и достигает 0,02-0,03 мкм. Благодаря порам кариоплазма и цитоплазма непосредственно взаимодействуют.
Ядерный сок (кариоплазма), по вязкости близкий к мезоплазме клетки, имеет несколько повышенную кислотность. В ядерном соке содержатся белки и рибонуклеиновые кислоты (РНК), а также ферменты, участвующие в образовании нуклеиновых кислот.
Ядрышко - обязательная структура ядра, не находящегося в состоянии деления. Ядрышко крупнее в молодых клетках, активно образующих белок. Есть основание считать, что основная функция ядрышка связана с новообразованием рибосом, которые затем поступают в цитоплазму.
В отличие от ядрышка хромосомы, как правило, видны только в делящихся клетках. Число и форма хромосом постоянны для всех клеток данного организма и для вида в целом. Поскольку растение образуется из зиготы после слияния женской и мужской половых клеток, число хромосом их суммируется и считается диплоидным, обозначается как 2n. В то же время число хромосом половых клеток одинарное, гаплоидное – n.
Рис. 1 Схема строения растительной клетки
1 – ядро; 2 – ядерная оболочка (две мембраны - внутренняя и внешняя – и перинуклеарное пространство); 3 – ядерная пора; 4 – ядрышко (гранулярный и фибриллярный компоненты); 5 – хроматин (конденсированный и диффузный); 6 - ядерный сок; 7 – клеточная стенка; 8 – плазмалемма; 9 - плазмодесмы; 10 – эндоплазматическая агранулярная сеть; 11 - эндоплазматическая гранулярная сеть; 12 – митохондрия; 13 - свободные рибосомы; 14 – лизосома; 15 – хлоропласт; 16 – диктиосома аппарата Гольджи; 17 – гиалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуоль с клеточным соком.
Ядро является, прежде всего, хранителем наследственной информации, а также основным регулятором деления клеток и синтеза белка. Синтез белка осуществляется в рибосомах вне ядра, но под его непосредственным контролем.
4. Эргастические вещества растительной клетки.
Все вещества клетки можно разделить на 2 группы: конституционные и эргастические вещества.
Конституционные вещества входят в состав клеточных структур и участвуют в обмене веществ.
Эргастические вещества(включения, неактивные вещества) – это вещества временно или постоянно выведенные из обмена веществ и находящиеся в клетке в неактивном состоянии.
Эргастические вещества (включения)
Запасные вещества конечные продукты
обмена (шлаки)
крахмал (в виде крахмальных зёрен)
масла (в виде липидных капель) кристаллы
запасные белки (обычно в виде алейроновых зёрен) солей
Запасные вещества
1. Основное запасное вещество растений – крахмал – самое характерное, самое распространенное вещество, специфическое для растений. Это радиально разветвлённый углевод-полисахарид, имеющий формулу (С6Н10О5)n.
Крахмал откладывается в виде крахмальных зерен в строме пластид (чаще лейкопластов) вокруг центра кристаллизации (образовательного центра, центра слоистости) слоями. Различают простые крахмальные зерна (один центр слоистости) (картофель, пшеница) и сложные крахмальные зерна (2, 3 и более центров слоистости) (рис, овес, гречка). Крахмальное зерно состоит из двух компонентов: амилазы (растворимой части зерна, благодаря которой йод окрашивает крахмал в синий цвет) и амилопектина (нерастворимой части), который только набухает в воде. По свойствам крахмальные зёрна – это сферокристаллы. Слоистость видна потому, что разные слои зерна содержат разное количество воды.
Т.о., крахмал образуется только в пластидах, в их строме и в строме же запасается.
По месту локализации различают несколько типов крахмала.
1) Ассимиляционный (первичный) крахмал – образуется на свету в хлоропластах. Образование твёрдого вещества – крахмала из образующейся при фотосинтезе глюкозы предотвращает вредное повышение осмотического давления внутри хлоропласта. Ночью, когда фотосинтез прекращается, первичный крахмал гидролизуется до сахарозы и моносахаров и транспортируется в лейкопласты –амилопласты, где и откладывается как:
2) Запасной (вторичны й) крахмал – зёрна более крупные, могут занимать весь лейкопласт.
Часть вторичного крахмала называется оберегаемый крахмал - это НЗ растения, тратится только в самых крайних случаях.
Крахмальные зёрна довольно мелкие. Их форма строго постоянна для каждого вида растений. Поэтому по ним можно определить из каких растенйи приготовлена мука, отруби и т.д..
Крахмал встречается во всех органах растений. Он легко образуется и легко растворяется (в этом его большой +).
Крахмал очень важен для человека, так как наша основная пища - углеводная. Много крахмала в зерновках злаков, в семенах бобовых и гречишных. Он накапливается во всех органах, но наиболее им богаты семена, подземные клубни, корневища, паренхима проводящих тканей корня и стебля.
2. Масла (Липидные капли)
Жирные маслаЭфирные масла
А) Жирные масла сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Основная функции – запасающая. Это вторая после крахмала форма запасных веществ.
Преимущества перед крахмалом: занимая меньший объем, дают больше энергии (находятся в виде капель).
Недостатки: менее растворимы, чем крахмал и труднее расщепляются.
Жирные масла чаще всего находятся в гиалоплазме в виде липидных капель, иногда образуя большие скопления. Реже – откладываются в лейкопластах – олеопластах.
Жирные масла встречаются во всех органах растений, но чаще всего в семенах, плодах и древесинной паренхиме у древесных растений (дуб, береза).
Значение для человека: очень велико, так как усваиваются легче, чем животные жиры.
Важнейшие масличные культуры: подсолнечник (акад. Пустовойт создал сорта, содержащие до 55% масла в семенах) подсолнечное масло;
Кукуруза кукурузное масло;
Горчица горчичное масло;
Рапс рапсовое масло;
Лён льняное масло;
Тунг тунговое масло;
Клещевина касторовое масло.
Б) Эфирные масла – очень летучи и ароматны, встречаются специализированных клетках выделительных тканей (желёзки, железистые волоски, вместилища и т.д.).
Функции: 1) предохраняют растения отперегрева и переохлаждения (при испарении); 2) есть эфирные масла, убивающие бактерий и других микроорганизмов – фитонциды. Фитонциды обычно выделяются листьями растений (тополь, черёмуха, сосна).
Значение для человека:
1) используются в парфюмерии (розовое масло получают из лепестков казанлыкской розы; лавандовое масло, гераниевое масло и др.);
2) в медицине (ментоловое масло (мята), шалфеевое масло (шалфей), тимоловое масло (тимьян), эвкалиптовое масло (эвкалипт), пихтовое масло (пихта) и др.).
3. Белки.
В клетке различают 2 типа белков:
1) структурные белки – активные, входят в состав мембран гиалоплазмы, органоидов, участвуют в обменных процессах и определяют свойства органоидов и клеток в целом. При избытке часть белков может выводиться из обмена веществ и становиться запасными белками.
2) Запасные белки
Аморфные (бесструктурные, Кристаллические
накапливаются в гиалоплазме, (мелкие кристаллы в обезвоженных
иногда в вакуолях) вакуолях – алейроновые зёрна)
Алейроновые зёрна чаще всего образуются в запасающих клетках сухих семян (например, бобовые, злаки).
Конечные продукты обмена (шлаки).
Конечные продукты обмена веществ откладываются чаще всего в вакуолях, где нейтрализуются и не отравляют протопласт. Много их скапливается в старых листьях, которые растение периодически сбрасывает, а также в мёртвых клетках корки, где они не мешают растению.
Шлаки – это кристаллы минеральных солей. Наиболее обычны:
1) оксалат кальция (щавелевокислый кальций) – откладывается в вакуолях в виде кристаллов различной формы. Могут быть одиночные кристаллы – монокристаллы, сростки кристаллов – друзы, стопки игольчатых кристаллов – рафиды, очень мелкие многочисленные кристаллы – кристаллический песок.
2) карбонат кальция (СаСО3) – откладывается на внутренней части оболочки, на выростах внутренних стенок (цистолиты) оболочки, придаёт клетке прочность.
3) кремнезём (SiO2) - откладывается в оболочках клеток (хвощи, бамбук, осоки), обеспечивает прочность оболочки (но в то же время хрупкость).
Обычно – шлаки – это конечные продукты обмена, но иногда, при нехватке солей в клетке, кристаллы могут растворяться и минеральные вещества опять вовлекаются в обмен веществ.
Используемая литература:
Андреева И. И., Родман Л.С. Ботаника: учеб. пособие. - М.: КолосС, 2005. - 517 с.
Серебрякова Т.И., Воронин Н.С., Еленевский А.Г. и др.. Ботаника с основами фитоценологии: анатомия и морфология растений: учебник. - М.: Академкнига, 2007. - 543 с.
Яковлев Г.П., Челомбитько В.А., Дорофеев В.И. Ботаника: учебник. - Спб: СпецЛит, 2008 г. – 687 с.