Лекция № 2
Клетка. Протопласт.
Форма клеток разнообразна: овальная, шаровидная, многогранная, вытянутая, звёздчатая и т. д. Каждая клетка имеет три измерения: длину, ширину, высоту. Все многообразие клеток можно разделить на две группы:
1) паренхимные — все три измерения примерно одинаковые,"
2) прозенхимные — длина в несколько раз превышает ширину.
Несмотря на большое разнообразие клеток, все они имеют общее строение. Рассматривая клетку в микроскоп, можно увидеть 5 основных структурных элементов:
1) клеточная стенка, покрывающая клетку снаружи (клеточная оболочка);
2)одна крупная вакуоль, заполненная клеточным соком или несколько мелких, расположенных в центре клетки;
3) цитоплазма, расположенная между клеточной стенкой и вакуолью;
4) ядро, погруженное в цитоплазму:
5)пластиды.
В составе клетки выделяют:
1 живая часть клетки — протопласт – он включает ядро, цитоплазму и органеллы;
2 производные протопласта:
1) клеточная стенка,
2) вакуоль,
3) клеточные включения.
Ядрo — погружено в цитоплазму, которая окружает его со всех сторон. В растительной клетке имеется одно ядро. Оно прозрачное и бесцветное, по вязкости плотнее цитоплазмы. Ядро состоит из особых белков (нуклеопротеидов), ЛНК и ядрышка, которое содержит РНК. ЛНК — дезоксирибонуклеиновая кислота РНК - рибонуклеиновая кислота.
Ядро является регулятором процессов обмена веществ в клетке. Оно выделяет ферменты, которые стимулируют протекание различных биохимических процессов. Ядро принимает участие в делении клеток.
Цитоплазма состоит из различных соединений — белков, жиров, жироподобных веществ, углеводов, нуклеиновых кислот, растворимых азотистых веществ. В состав цитоплазмы и органоидов клетки входит вода, которая составляет 60-90/. Цитоплазма представляет собой бесцветный, слизистый на ощупь, густой и прозрачный коллоидный раствор.
|
|
Для цитоплазмы характерны следующие свойства:
13 она находится в постоянном движении,
23 имеет способность раздражаться под влиянием внешних воздействий,
33 обладает вязкостью, которая связана с обменом веществ (чем больше вязкость, тем меньше обмен),
4) обладает проницаемостью — это связано с процессом дыхания.
Под влиянием изменяющихся условий внешней среды могут изменяться свойства цитоплазмы. она становится твердой при созревании семян (уменьшается содержание воды).
Органеллы, входящие в состав цитоплазмы выполняют разнообразные функции и цитоплазма обеспечивает их взаимодействие.
Пластиды встречаются только в растительных клетках, животные организмы пластид не имеют.
Они имеют разную форму и окраску. Различают три типа пластид.
1. Хлоропласты — они широко распространены в природе, встречаются в клетках высших растений, которым придают зеленую окраску. В состав хлоропластов входят пигменты:
а) хлорофилл зеленого цвета, образуется только на свету;
б) каротиноиды — красно-оранжевого цвета'
в) ксантофиллы — желтого цвета.
Каротиноиды и ксантофиллы сопутствуют хлорофиллу.
Роль хлоропластов — учувствуют в процессе фотосинтеза, в результате которого образуется крахмал.
2. Хромопласты — встречаются в цветках, плодах, придают им жёлтую, оранжевую окраску.
В состав хромопластов входят пигменты:
|
|
а) каротиноиды — красно — оранжевого цвета,
б) ксантофиллы — желтого цвета.
Роль хромопластов — яркая окраска цветков привлекает насекомых для опыления, яркая окраска плодов привлекает птиц и животных для их распространения.
Каротин — в организме человека расщепляется и образует витамин А, поэтому его называют провитамином А. Большое количество каротина в цветках календулы, плодах рябины, облепихи, корнеплодах моркови.
3. Лейкопласты — встречаются в различных органах растения. Они бесцветны, пигментов не содержат. Роль лейкопластов — в них откладывается вторичный крахмал (он называется запасной: в подземных органах — клубнях, корнях, корневищах, в тканях зародыша семени).
Пластиды одного вида могут переходить в другой вид, что говорит об их большом сходстве. Клубни катрофеля на свету зеленеют (лейкопласты переходят в хлоропласты), зеленые плоды при созревании краснеют (хлоропласты переходят в хромопласты), корень моркови на солнце переходит в зеленый цвет (хромопласты переходят в хлоропласты).
Клеточная стенка (клеточная оболочка).
Клеточная оболочка придает клетке форму и прочность, играет защитную роль и предохраняет клетку от деформации.
Первичная клеточная оболочка состоит из пектиновых веществ и целлюлозы. В процессе роста растительной клетки происходит наслоение и с внутренней стороны откладывается вторичная клеточная оболочка. При утолщении почти всей стенки клетки неутолщенными остаются лишь небольшие участки которые называют порами. Вторичная клеточная оболочка состоит из целлюлозы (клетчатки).
|
|
Химические видоизменения клеточной стенки (самостоятельное изучение, стр. 30-33).
КУТИНИЗАЦИЯ (франц. cutinisation, от лат. cutis — кожа), пропитывание клеточных оболочек жироподобным веществом — кутином, который по своей химической природе близок к суберину. При этом кутин образует на поверхности клеток непрерывный застывший слой — кутикулу различной толщины. К. является защитным приспособлением против интенсивного испарения (фикус, брусника). Как правило, К. подвергается только та часть клеточной оболочки, которая непосредственно касается атмосферы.
Иногда кутинизируются и радиальные стенки клеточных оболочек, образуя так называемые "пятна Каспари". У винограда последние выражены менее отчетливо, чем у многих др. видов растений.
ОПРОБКОВЕНИЕ, происходит за счет жироподобного вещества суберина. Суберин почти непроницаем для жидкостей и газов, поэтому протопласт клетки высыхает. О. свойственно клеткам покровных тканей побегов деревьев и кустарников 2-4 летнего возраста. Защищает внутренние ткани от микроорганизмов, потери влаги и колебаний температуры, способствует заживлению ран и образованию рубцов после опадения листьев.
ОДРЕВЕСНЕНИЕ связано с накоплением полимерного соединения фенольной природы– лигнина. Клеточная стенка теряет эластичность, резко повышается ее твердость и прочность на сжатие, снижается проницаемость для воды.
Реактивами на лигнин являются: 1) флороглюцин и концентрированная хлористоводородная или серная кислота (одревесневшие стенки приобретают вишнево-красную окраску) и 2) сульфат анилина, под действием которого одревесневшие стенки становятся лимонно-желтыми.
Одревеснение характерно для клетокпроводящей ткани ксилемы (древесины) и механической ткани склеренхимы.
ОСЛИЗНЕНИЕ происходит за счет превращения целлюлозы в слизи и камеди, которые сильно набухают, соприкасаясь с водой. Слизи удерживают влагу, защищая семена от высыхания и способствуя их прикреплению к частичкам почвы. Большое количество слизей содержат семена льна. Камеди выделяются стеблями некоторых растений при повреждениях (вишня).
МИНЕРАЛИЗАЦИЯ клеточной стенки связана с накоплением в ней кремнезема. Клеточная стенка приобретает прочность и хрупкость (листья крапивы, осок, злаков).
Молодые растительные клетки целиком заполнены цитоплазмой. Ядро в них крупное и занимает центральное положение. По мере роста образуется клеточный сок, который накапливается в виде капелек, постепенно сливаясь образуются вакуоли, у молодых клеток их несколько, у старых чаще всего одна. Клеточный сок (самостоятельное изучение стр. 33-39).
Клеточный сок образуется в результате обмена веществ в процессе жизнедеятельности всего растительного организма. Он является водным раствором различных органических и неорганических веществ. Основной частью клеточного сока является вода, её содержится от 70 % до 95%. Химический состав клеточного сока у различных растений различный, он имеет обычно кислую реакцию среды, может быть нейтральный и редко щелочной. В клеточном соке находятся в растворенном виде: органические кислоты, гликозиды, алкалоиды, сахара (глюкоза, фруктоза), дубильные вещества, фитонциды, витамины, антибиотики, пигменты, ферменты и др. вещества. Многие из них оказывают лечебное действие.
Кислый вкус клеточного сока зависит от присутствия органических кислот. Чаше встречаются щавелевая, яблочная, лимонная, уксусная и др. кислоты.
В клеточном соке у некоторых растений растворены красящие вещества — пигменты, соединения фенольной природы, относящиеся к флавоноидам. Они обуславливают цвет цветков, плодов, листьев. Наиболее распространены пигменты:
1) антоциан — он находится в разных органах растения и придаёт им разную окраску, т. к. его окраска зависит от среды: в кислой среде он красный, в нейтральной — фиолетовый, в щелочной — синий.
2) антохлор — близкий по строению к антоциану, но желтого цвета. Биологическая роль пигментов — ярко окрашенные цветы привлекают насекомых для опыления, ярко окрашенные плоды привлекают птиц, что способствует распространению плодов и семян.
Клеточные включения:
· Запасные питательные вещества
· Экскреторные вещества.
В цитоплазме клеток находятся запасные питательные вещества.
Из углекислого газа и воды крахмал образуется в процессе фотосинтеза и откладывается в виде крахмальных зерен. Крахмальные зерна у растений различной формы, это является диагностическим признаком при определении лекарственного растительного сырья. Крахмал можно обнаружить с помощью раствора Люголя (J2), образуется сине-фиолетовое окрашивание.
Крахмал применяется и как лечебное средство входит в состав присыпок, жидких лекарственных средств, при нагревании крахмала образуется слизь, которая применяется как обволакивающее средство.
Но у некоторых растений крахмал не накапливается, так представитетели семейства астровые (одуванчик, девясил) накапливают другой углевод — инулин. Инулин является важным диагностическим признаком при определении лекарственного растительного сырья, его можно обнаружить с помощью реактива ~-нафтола и конц. серной кислоты, образуется розово-фиолетовое окрашивание.
Белки откладываются в запас в виде алейроновых зерен, в семенах бобовых растений, в зерновках злаков. От действия йода аллейроновые зерна окрашиваются в золотисто-желтый цвет.
Жирные масла — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина с высокомолекулярными жирными кислотами: олеиновой, стеариновой, линолевой и др. Накапливаются в семенах и плодах. Большинство жирных масел являются жидкостями (масло подсолнечное, персиковое), но известно и твердое растительное масло (масло какао). Роль масла в растении — запасной питательный материал, окисляясь при дыхании дает большое количество энергии. В медицине применяется как основа мазей, масло какао при приготовлении свечей и шариков.