Строение растит.клетки. Отличительные признаки растит.клетки. Форма и величина клетки. Цитоплазма. Хим.состав. Физич.свойства цитоплазмы. Вакуоль. Клеточный сок, его состав, роль вакуолей в жизнидеят.клетки.
Клетка – структурная и функциональная единица живого. Клетка обладает чрезвычайно сложной структурной организацией и представляет собой систему, дифференцированную на отдельные органеллы. В растительной клетке следует различать клеточную оболочку и содержимое-протопласт. Кроме того, для взрослой растит клетки характерно наличие вакуоли(полости, заполненной клеточным соком)Протопласт состоит из ядра, цитоплазмы и включенных в нее крупных органелл: пластид, митохондрий. В свою очередь цитоплазма представляет собой сложную систему с многочисленными мембранными структурами аппарат Гольджи, эндоплазматич. ретикулум, лизосомы, и немембранными структурами—микротрубочки, рибосомы и др. Все указанные органеллы погружены в матрикс цитоплазмы — гиалоплазму, или основную плазму. Размеры клеток и отдельных органелл приблизительно следующие: клетка 10 мкм, ядро 5—30 мкм, хлоропласт 2—6 мкм, митохондрии 0,5—5 мкм, рибосомы 25 нм. Раст.клетка имеет клеточную оболочку, вакуоли, хлоропласты этих органоидов нет в животной клетке. Главные отличительные особенности растительной клетки от животной в том, что оболочка растительной намного прочнее, так как состоит из целлюлозы. В растительной клетке может быть только одно ядро, а в животной бывает несколько, в растительной клетке запасными веществами служат крахмал и жиры, а в животной - гликоген и жиры. Цитоплазма — обязательная часть живой клетки, где происходят все процессы клеточного обмена, кроме синтеза нуклеиновых кислот, совершающегося в ядре. Основу цитоплазмы составляет ее матрикс, или гиалоплазма. Гиалоплазма – является желеподобным веществом. В ней локализуются и функционируют все органоиды клетки. Состоит из воды, белков, углеводов, нукл кислот, липидов, неорг.веществ. Одно из основных свойств цитоплазмы живой клетки – способность к движению. Важнейшие условия движения цитоплазмы- тело и кислород. 2.избирательная проницаемость; это значит, что она проницаема для воды и в меньшей степени – для растворенных в ней веществ. Вакуоли(полости, заполненной клеточным соком). Вакуоли образуются из пузыревидных расширений эндоплазматической сети или из пузырьков комплекса Гольджи. К.С-содержимое вакуолей. Клеточный сок играет чрезвычайно важную роль в жизни растительных организмов. К. с. состоит из воды и различных веществ, часто в виде коллоидного раствора. В молодых клетках К. с. меньше, чем в старых. Состав К. с. специфичен для семейства и даже для вида растений, зависит от условий произрастания, возраста растения и его отдельных клеток. В К. с. содержатся углеводы глюкоза, фруктоза, сахароза(виноград, яблоня, груша, сахарная свёкла), инулин (георгина, топинамбур), пектины (цитрусовые, смородина, яблоня), а также гликозиды (гесперидин, амигдалин и др.) дубильные вещества, ряд аминокислот (например, лейцин, тирозин), алкалоиды (никотин, анабазин, кофеин и др.), органические кислоты (щавелевая, лимонная, яблочная) и неорганические кислоты. Окраска К. с. определяется пигментами:синяя, фиолетовая и красная — антоцианами, жёлтая — антохлором, бурая антофеином и т.д. К. с. обусловливает осмотичные свойства и Тургор клеток и, следовательно, упругость тканей и органов растений, служит вместилищем воды и различных веществ, участвующих в обмене веществ клетки, и местом отложения конечных продуктов обмена.
Органоиды клетки, их структура и функции. Пластиды: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты, их структура и функции. Ядро, его структура и функции, форма и размеры. Деление клетки: амитоз, митоз, мейоз. Их биологическая сущность.
Органоиды клетки - постоянные клеточные структуры, клеточные органы, обеспечивающие выполнение специфических функций в процессе жизнедеятельности клетки - хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деление, движение и др.?
Цитоплазма- Внутренняя среда клетки, в которой находится ядро и другие органоиды. Имеет полужидкую, мелкозернистую структуру. Выполняет транспортную функцию. Регулирует скорость протекания обменных биохимических процессов. Обеспечивает взаимодействие органоидов. Рибосомы- Мелкие органоиды сферической или эллипсоидной формы диаметром от 15 до 30 нанометров. Обеспечивают процесс синтеза молекул белка, их сборку из аминокислот. Митохондрии- Органоиды, имеющие самую разнообразную форму – от сферической до нитевидной. Внутри митохондрий имеются складки от 0,2 до 0,7 мкм. Внешняя оболочка митохондрий имеет двухмембранную структуру. Наружная мембрана гладкая, а на внутренней имеются выросты крестообразной формы с дыхательными ферментами. Ферменты на мембранах обеспечивают синтез АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).Энергетическая функция. Митохондрии обеспечивают поставки энергии в клетку за счет высвобождения ее при распаде АТФ. Эндоплазматическая сеть (ЭПС)- Система оболочек в цитоплазме, которая образует каналы и полости. Бывает двух типов: гранулированная, на которой имеются рибосомы и гладкая. Обеспечивает процессы по синтезу питательных веществ (белков, жиров, углеводов).На гранулированной ЭПС синтезируются белки, на гладкой – жиры и углеводы. Обеспечивает циркуляцию и доставку питательных веществ внутри клетки. Лизосомы- Органоиды округлой формы диаметром около 1 мкм, имеющие на поверхности мембрану, а внутри – комплекс ферментов. Пищеварительная функция. Переваривают питательные частицы и ликвидируют отмершие части клетки. Комплекс Гольджи- Может быть разной формы. Состоит из полостей, разграниченных мембранами. Из полостей отходят трубчатые образования с пузырьками на концах. Образует лизосомы. Собирает и выводит синтезируемые в ЭПС органические вещества. Ядро — это основная органелла клетки, в которой сосредоточена большая часть наследственной информации. Ядерная оболочка состоит из двух мембран — наружной и внутренней, которые разделены между собой пространством, заполненным полужидкой стромой. На внешней мембране расположено большое число рибосом. Ядерная оболочка имеет поры, с помощью которых происходит обмен между ядром и цитоплазмой. Нуклеоплазма (внутреннее содержимое ядра) включает белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы, минеральные соли и другие вещества. В ядре находятся хромосомы (сост. ДНК, белка, неб. кол-ва РНК и липидов). В ядре имеются одно или несколько ядрышек, в которых содержатся белки, РНК и неб. кол-во ДНК. В ядрышко входят рибосомы, в которых синтезируются ядерные белки..Функции: передача наследственной информации (репликация), хранение информации (интерфаза). Мембрана. Состоит из клетчатки. Она очень упругая (это ее физическое св-во). Состоит из 3-х слоев: внутренний и внешний из которых состоят из молекул белка; средний - из двухслойной молекулы фосфолипидов (гидрофильные снаружи, гидрофобные внутри). Внешняя оболочка – мягкая. Опорная функция. Пассивный и активный обмен в-в; защитная; Вакуоль заполнена клеточным соком и окружена мембраной — тоноплас т о м. В клеточном соке растворены органич. кислоты, сахара, мин. в-ва и другие соед-ия, к-ые являются запасными пит. в-ми. Размеры — от 1 до 1000 мкм. Мелкие вакуоли трудно отличимы от пузырьков и везикул, крупные (в мякоти плода лимона, арбуза) видны невооруженным глазом. Вакуоль может образовываться из мембран ап-та Гольджи, ЭПС, везикул цитоплазмы. Функции вакуоли заключаются в отделении воды от цитоплазмы, создании осмотического потенциала клетки, поддержании состояния тургора. Кроме того, она служит резервуаром запасных пит. в-в и ненужных продуктов обмена.транспорт в-в из клетки в клетку
Пластиды это органеллы,характерные исключительно для растительных клеток. В них происходит первичный и вторичный синтез углеводов.Формы, размеры,строение и функции пластид различны. Лейкопласты- Бесцветные пластиды, которые содержатся в клубнях, корнях и луковицах растений, Являются дополнительным резервуаром для хранения питательных веществ. Хлоропласты- Органоиды овальной формы, имеющие зеленый цвет. От цитоплазмы отделяются двумя трехслойными мембранами. Внутри хлоропластов находится хлорофилл. Преобразуют органические вещества из неорганических, используя энергию солнца. Хромопласты- Органоиды, от желтого до бурого цвета, в которых накапливается каротин. Способствуют появлению у растений частей с желтой, оранжевой и красной окраской.
Ядро —всегда окружено цитоплазмой. Обычно оно имеет шаровидную форму, но может стать вытянутым или при высокой интенсивности взаимодействия с цитоплазмой — лопастным. Величина ядра различна. Его диаметр в среднем составляет 10-20 мкм. Ядро, как и цитоплазма, представляет собой коллоидную систему, но более вязкой консистенции. По химическому составу ядро резко отличается от остальных органелл высоким содержанием ДНК. В ядре сосредоточено 99 % ДНК клетки. Структура ядра одинакова у всех эукариотических клеток: ядер-ная оболочка, ядерный сок (нуклеоплазма или кариолимфа), хромосомно-ядрышковый комплекс.Функции ядра. 1.хранение наследственной информации
2.регуляция процессов жизнедеятельности клетки
3.синтез РНК на ДНК
В ходе митотического цикла происходит деление двух типов: митоз и мейоз. Третий тип деления — амитоз — происходит вне его. Амитоз. Прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом вне митотического цикла. Митоз (непрямое деление) — деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом. В отличие от мейоза, митотическое деление протекает без осложнений в клетках любой плоидности, поскольку не включает как необходимый этап конъюгацию гомологичных хромосом в профазе. Митоз — лишь одна из частей клеточного цикла, но он достаточно сложен, и в его составе, в свою очередь, были выделены пять фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Удвоение хромосом и центриолей (в клетках животных) происходит еще в ходе интерфазы. В результате этого в митоз хромосомы вступают уже удвоенными, напоминающими букву X.В профазе происходит конденсация гомологичных (парных) хромосом и начинается формирование веретена деления. В клетках животных начинается расхождение пары центриолей (полюсов веретена). Прометафаза начинается с разрушения ядерной оболочки. Хромосомы начинают двигаться и их центромеры вступают в контакт с микротрубочками веретена деления, а полюса продолжают расхождение друг от друга. К концу прометафазы формируется веретено деления. В метафазе движения хромосом почти полностью замирают, и кинетохоры хромосом располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. Важно отметить, что они остаются в таком положении в течение довольно длительного времени. В это время в клетке происходят существенные перестройки, которые «разрешают» последующее расхождение хромосом. Обычно в связи с этим метафаза — наиболее удобное время для подсчёта хромосомных чисел. В анафазе хромосомы делятся (соединение в районе центромеры разрушается) и расходятся к полюсам деления. Параллельно полюса веретена также расходятся друг от друга. В телофазе происходит разрушение веретена деления и образование ядерных оболочек вокруг двух групп хромосом, которые деконденсируются и образуют дочерние ядра.
Митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, имеющих ядро - эукариот. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т.е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.
Мейоз (или редукционное деление клетки) — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с гаметогенезом — образованием специализированных половых клеток, или гамет, из недифференцированных стволовых. С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.
В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках). Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.
Запасные питательные вещества растительной клетки. Их роль в растении, использование человеком.
ЗАПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА - разнообразные вещества, в основном белки, жиры и углеводы (за исключением целлюлозы), образовавшиеся в цитоплазме растительной клетки и сохраняющиеся в ней в растворённом виде либо в форме включений. В запасающих тканях различных органов, особенно в клубнях, луковицах, корневищах, часть Сахаров откладывается в виде зёрен крахмала. В семенах некоторых растений (подсолнечник, хлопчатник) масло составляет до 40% массы сухого вещества. В основном жир накапливается в виде липидных капель практически во всех растительных клетках. Запасные белки в виде алейроновых зёрен накапливаются большей частью в семенах бобовых растений (например, очень богаты белками соевые бобы). Запасные вещества могут вновь вовлекаться в процессы метаболизма, проходящие в клетке. Одна из функций запасных веществ - это защита от микроорганизмов и от поедания животными. Некоторые запасные вещества, например оксалат и карбонат кальция, являются своеобразной формой «захоронения» ненужных, вредных для клетки веществ. Кристаллические включения откладываются исключительно в вакуолях, форма их чрезвычайно разнообразна: палочковидные кристаллы -стилоиды, игольчатые кристаллы - рафиды, сростки кристаллов - друзы и т. д. Человек, в свою очередь, широко использует запасные вещества, накапливающиеся в растительных клетках у многих видов в большом количестве. Например, крахмал (в клубнях картофеля) или глюкозу и сахарозу (сахарный тростник, сахарная свёкла), а также танины и алкалоиды. Последние находят широкое применение в кожевенной и медицинской промышленности.
Клеточная стенка. Строение, функции, химический состав. Поры и перфорации. Видоизменения клет.стенки (одревеснение, опробковение, кутинизация, минерализация, ослизнение)
Клеточная оболочка - продукт деятельности протопласта, составляющий наружную часть клетки. К. о. определяет форму клетки, защищает ее от повреждений, участвует в проведении веществ, у некоторых растений выполняет функцию запаса питательных веществ. Состоит из микрофибрилл целлюлозы и аморфного матрикса.
Аморфные компоненты в совокупности с водой образуют матрикс оболочки. Матрикс является сложной смесью полимеров, среди которых преобладают полисахариды: пектиновые вещества и гемицеллюлозы.
Слои клеточной оболочки. В оболочке клетки всегда имеются два слоя: срединная пластинка (межклеточное вещество) и первичная оболочка. В срединной пластинке, по которой происходит транспорт веществ, преобладают вода и рыхлые бесформенные пектины. Разрушение срединной пластинки приводит к разъединению клеток – мацерации. Первичная оболочка- 25% целлюлозы, 25% гемицеллюлозы, белки. углеводы. Вторичная - 50% целлюлозы, 25% гемицеллюлоза, 15- пектиновые вещества, 10% белок. Третичная- высокое содержание целлюлозы. Пропитывается различными веществами.
Пора - любое неутолщенное место (углубление) оболочки. Эти отверстия заполнены тяжами цитоплазмы в виде нитей (плазмодесмы). Плазмодесмы связывают протопласты граничащих друг с другом клеток. Перфорации – сквозные отверстия в оболочке. В оболочке могут происходить химические изменения, придающие ей особые свойства:
Опробковение- изменинеи первичной оболочки клетки в результате отложения в ее толще жироподобного вещества-суберина, в состав которого входит феллоновая кис-та. Суберин предотвращает в клетку поступление воды и газообразных веществ(харак-но для пробки и феллемы). Защита от потери воды.
Ослизнение- превращение полисахаридов клнточной оболочки и (или) всего протопласта в высокомомлекулярный углевод-слизь, хорошо поглащающую воду.
Кутинизация- образование в наружных стенках эпидермиальных клеток кутикулярных слоев.(Кутин-воскоподобное вещество.)
Одревеснение- (лигнификация) отложение в межмолекулярных промежутках лигнина. При этом возрастает твердость и прочность стенки, но уменьшается ее пластичность.
Минерализация- отложение в клеточных стенках солей Са и кремнезема, которые придают ей твердость и хрупкость.