Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Кто первым увидел клетку? Увеличительные приборы

Большинство клеток нельзя увидеть невооружённым глазом. Только после изобретения увеличительных приборов люди узнали, что всё живое сделано из них, а клетка появляется из другой (материнской) клетки.

  • Оптический (световой) микроскоп изобрели в 16 веке. По одной версии в 1591 году его придумали отец и сын Янсены. По другой – немого раньше в 1538 г. итальянский врач Франкастро впервые скомбинировал две линзы так, что получилось небольшое увеличение.
  • Галилео Галилей в 1609 г собрал прибор с вогнутой и выпуклой линзой.
  • Английский учёный Роберт Гук в 1665 году приспособил ранее изобретённый окуляр к микроскопу и получил 30-кратное увеличение, он описал строение некоторых растительных тканей, в частности пробки коры дуба. Эта ткань состояла из маленьких ячеек, разделённых перегородками. Это были мёртвые клетки, но Роберт Гук их увидел первым и дал им название «клетки». Но слово в современном его значении стали употреблять только 150 лет спустя.

Особенности строения и основные органеллы растительных клетокМикроскоп Роберта Гука 

А А. Левенгук в 1675 г обнаружил протисты, используя микроскоп с одной хорошо отшлифованной линзой, увеличивающей объект в 100 и 300 раз.

В 1838 г. немецкий ботаник Матиас Шлейден пришёл к выводу, что все растительные ткани имеют клеточное строение.

Особенности строения и основные органеллы растительных клетокРазнообразие растительных клеток

Строение цитоплазмы

Цитоплазма представляет собой внутреннее содержимое клетки и состоит из основного вещества (гиалоплазмы) и находящихся в нем разнообразных внутриклеточных структур (органоидов и включений).

Гиалоплазма (матрикс) — водный раствор неорганических и органических веществ, способный изменять свою вязкость и находящийся в постоянном движении.

Цитоплазматические структуры клетки представлены органоидами и включениями.

Органоиды (органеллы) — постоянные и обязательные компоненты большинства клеток, имеющие определенную структуру и выполняющие жизненно важные функции. Включения — непостоянные структуры цитоплазмы в виде гранул (крахмал, гликоген, белки) и капель (жиры).

Органоиды бывают мембранные (одномембранные и двумембранные) и немембранные.

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.

  1. /10

    Вопрос 1 из 10

Г) Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — Студопедия

Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной.

Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети. Эндоплазматическая сеть неоднородна по своему строению.

Известны два ее типа – гранулярная и гладкая.

На мембранах каналов и полостей гранулярной сети располагается множество мелких округлых телец – рибосом, которые придают мембранам шероховатый вид. Мембраны гладкой эндоплазматической сети не несут рибосом на своей поверхности. ЭПС выполняет много разнообразных функций.

Основная функция гранулярной эндоплазматической сети – участие в синтезе белка, который осуществляется в рибосомах. На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез липидов и углеводов.

Все эти продукты синтеза накапливаются в каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где потребляются или накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений. ЭПС связывает между собой основные органоиды клетки(рис. 2.13).

Рис. 2.13. Строение эндоплазматической сети (ЭПС) или ретикулума

Д) Аппарат Гольджи

Строение этого органоида сходно в клетках растительных и животных организмов, несмотря на разнообразие его формы. Выполняет много важных функций.

Одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями, с которыми связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи).

Пузырьки Гольджи в основном сконцентрированы на стороне, примыкающей к ЭПС, и по периферии стопок.

Полагают, что они переносят в аппарат Гольджи белки и липиды, молекулы которых, передвигаясь из цистерны в цистерну, подвергаются химической модификации.

Все эти вещества сначала накапливаются, химически усложняются, а затем в виде крупных и мелких пузырьков поступают в цитоплазму и либо используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме (рис. 2.14-2.15).

Популярные статьи  Что такое глубоководный океанический жёлоб?

Рис. 2.14. Строение аппарата Гольджи

Функции:

– накопление белков, липидов, углеводов;

– модификация и упаковка в мембранные пузырьки (везикулы) поступивших органических веществ; секреция белков, липидов, углеводов;

– место образования лизосом.

– секреторная функция, поэтому аппарат Гольджи хорошо развит в секреторных клетках.

Рис. 2.15. Комплекс Гольджи

Е) Лизосомы

Представляют собой небольшие округлые тельца. Внутри лизосомы находятся ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. К пищевой частице, поступившей в цитоплазму, подходят лизосомы, сливаются с ней, и образуется одна пищеварительная вакуоль, внутри которой находится пищевая частица, окруженная ферментами лизосом.

Одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,5 до 2 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов.

Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки лизосом. Лизосома может содержать от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов.

Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом. Различают первичные и вторичные лизосомы. Первичными называются лизосомы, отпочковавшиеся от аппарата Гольджи.

Вторичными называются лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с эндоцитозными вакуолями. В этом случае в них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза, поэтому их можно назвать пищеварительными вакуолями.

Функции лизосом:

– переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток),

– аутофагия — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки,

– автолиз — самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является патологическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток) (рис. 2.16-2.17).

Пример: При превращении головастика в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.

Рис. 2.16. Образование лизосом

Рис. 2.17. Функционирование лизосом

Одномембранные органоиды клетки

К ним относят эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли, образующие единую мембранную систему клетки.

Эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть) — система соединенных между собой полостей, трубочек и каналов, отграниченных от цитоплазмы одним слоем мембраны и разделяющих цитоплазму клеток на изолированные пространства.

Это необходимо, чтобы отделить множество параллельно идущих реакций. Выделяют шероховатый эндоплазматический ретикулум (на его поверхности расположены рибосомы, на которых синтезируется белок) и гладкий эндоплазматический ретикулум (на его поверхности осуществляется синтез липидов и углеводов).

Аппарат Гольджи (пластинчатый комплекс) представляет собой стопку из 5-20 уплощенных дисковидных мембранных полостей и отшнуровывающихся от них микропузырьков.

Его функция — трансформация, накопление, транспорт поступающих в него веществ к различным внутриклеточным структурам или за пределы клетки. Мембраны аппарата Гольджи способны образовывать лизосомы.

Лизосомы — мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты.

Различают первичные и вторичные лизосомы. Первичные лизосомы — отшнуровывающиеся от полостей аппарата Гольджи микропузырьки, окруженные одиночной мембраной и содержащие набор гидролитических ферментов. Вторичные лизосомы образуются после слияния первичных лизосом с субстратом, подлежащим расщеплению.

Ко вторичным лизосомам относят:

  1. пищеварительные вакуоли — образуются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными и пиноцитарными вакуолями (пищеварительные вакуоли простейших).

Их функция — переваривание веществ, поступивших в клетку при эндоцитозе;

  • остаточные тельца содержат непереваренный материал. Их функция — накопление непереваренных веществ и, обычно, выведение их наружу посредством экзоцитоза;
  • аутолизосомы — образуются при слиянии первичных лизосом с отработанными органоидами.

Их функция — разрушение отработанных частей клетки или клетки целиком (аутолиз).

Вакуоли — наполненные жидкостью мембранные мешки в цитоплазме клеток растений. Они образуются из мелких пузырьков, отщепляющихся от эндоплазматического ретикулума. Мембрана вакуоли называется тонопластом, а содержимое полости — клеточным соком. В клеточном соке содержатся запасные питательные вещества, растворы пигментов, отходы жизнедеятельности, гидролитические ферменты.

Вакуоли участвуют в регуляции водно-солевого обмена, создании тургорного давления, накоплении запасных веществ и выведении из обмена токсичных соединений.

Пероксисомы — мембранные пузырьки, содержащие набор ферментов. Ферменты пероксисом (каталаза и др.) нейтрализуют токсичную перекись водорода (H2O2), образующуюся как промежуточный продукт при биохимических реакциях, катализируя ее распад на воду и кислород.

Пероксисомы также участвуют в метаболизме липидов.

Клеточное строение растений — из чего состоит живая растительная клетка: оболочка, цитоплазма, ядро, рибосомы, органоиды, структура

Растительная клетка имеет следующее описание:

Внешняя мембрана – плазмалемма. Тонкий пленочный покров, образованный из воды, белков и фосфолипидов. Оболочка имеет прочную влажную и эластичную поверхность, со способностью к ускоренному воссозданию собственных границ. Ее строение, одинаково характерно для всех растительных мембран. Клеточная мембрана окружена плотным каркасом – клеточной стенкой. Это водоустойчивый полисахарид – клетчатка. Данная поверхность, защищает клетку от внешних воздействий и контролирует баланс веществ, поступающих внутрь клетки, способствует обмену энергией, участвует в питании, соединении клеток и фагоцитозе, следит за нормой жидкости и выведением остаточных продуктов жизнедеятельности.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток
Плазмалемма

Эндоплазматическая сеть – мелкие каналы, которые устланы мембраной и пронизывают непрерывно весь покров. Эта особенность, помогает передавать питательные элементы, от одной клетки к другой. Данный способ передачи задействован в распространении информации и химических реакций между клетками.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток
Строение и функции

  • Поры – проходы, располагающиеся во втором ярусе прослойки. В этой части, присутствует только первичная пленка и срединная диафрагма, которых принято называть поровой мембраной и замыкающей пленкой поры. В последней зоне присутствуют плазмодесменные каналы. Функцией пор является упрощение транспортировки влаги и питательных элементов между клетками. Произрастают поры в межклеточной перегородке.
  • Оболочка клетки – четко сформированная поверхность, полисахаридного вида, являющаяся результатом работы цитоплазмы. За ее формирование отвечают – эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи. В состав цитоплазмы входит бесцветная коллоидная система – гиалоплазма, создающая трансформацию золя в вещество геля. Ее основная задача состоит в группировании всех клеточных соединений в один механизм и  предоставление благоприятных условий, для процессов метаболизма в них.
  • Матрикс или гиалоплазма цитоплазмы – внутриклеточная природа. Содержит в составе воду и биополимеры: полисахариды, белки разностороннего характера. По химическому и действующему свойству, липиды, нуклеиновую кислоту, нуклеотиды, аминокислоты, моносахариды. Коллоидная среда, основанная на соединении воды и биополимеров, может иметь консистенцию в виде геля или золя – разжиженной субстанции. Ее водянистая или гелеобразная структура, заполняет полностью полость клетки, а так же может наблюдаться в отдельных участках. Также в гиалоплазме обитают органеллы и другие введения, сообщающиеся между собой.  Как правило, их месторасположение обусловлено видом клетки. Будучи статичной сферой, гиалоплазма, при помощи оболочки способна взаимодействовать с внешней межклеточной атмосферой и отвечает за  деятельность органелл и клеток.
Популярные статьи  Этапы и механизм процесса инфицирования и размножение вирусов

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток
Цитоплазма

Органоиды – составные части цитоплазмы. Являются неизбежными элементами в формировании цитоплазмы. Их микроскопический размер и форма обусловлены, а отсутствие или нарушение приводит клетку к гибели. Рассмотреть органоиды, можно только при наличии электронного микроскопа. Некоторые виды органоидов, склонны к репродукции и делению.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Строение ядра

Цитозоль и плазматическая мембрана

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Цитозоль — это все, что находится вокруг ядра. Это своего рода жидкость, которая включает в себя мембранные отсеки и другие структуры. Иногда термин «цитоплазма» используется для обозначения этой жидкости и плазматической мембраны одновременно.

Такая «жидкость» окружена и содержится в мембране, плазматической мембране, которая представляет собой не что иное, как липидный бислой с сотнями связанных белков, интегральных или периферических, которые обеспечивают обмен веществами между клеткой и окружающей ее средой.

Поскольку растительные клетки окружены клеточной стенкой, многие авторы придумали термин протопласт для обозначения всего, что находится внутри этой стенки, то есть растительной клетки: плазматической мембраны и цитозоля с его органеллами.

Покровные ткани

Эпидерма – первичная покровная ткань высших растений. Она состоит из одного слоя клеток, расположенных на поверхности тела растения. Клетки эпидермы плотно сомкнуты друг с другом (без межклетников), а их клеточные стенки, обращенные к внешней среде утолщены. Снаружи эпидерма покрыта неклеточным слоем – кутикулой. Кутикула состоит из воскоподобных веществ и играет важную роль в защите растения от излишнего испарения. В составе эпидермы также можно встретить разнообразные волоски (трихомы). Трихомы могут быть одноклеточными или многоклеточными, простыми (в виде простого волоска) или сложной формы (разветвленные, звездчатые, Т-образные и т.д.)

Важной частью эпидермы также являются устьица. Устьице состоит из двух замыкающих клеток обычно бобовидной формы, между которыми находится устьичная щель, способная открываться и закрываться

Устьица выполняют две важные функции – регулируют интенсивность испарения, а также через устьичную щель осуществляется газообмен растения с внешней средой. Следует отметить, что эпидерма – это «прозрачная» ткань, в основных клетках эпидермы отсутствуют хлоропласты. Однако в замыкающих клетках устьиц хлоропласты есть, они необходимы для их работы по закрыванию и открыванию устьица. Клетки эпидермы, которые прилегают к замыкающим клеткам, называются побочными. По их числу, ориентации и взаимному расположению выделяют разные типы устьичного аппарата. Так, например, различают парацитный, диацитный, анизоцитный, антомоцитный и множество других типов устьичных аппаратов.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Рисунок 1: Эпидерма.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Рисунок 2: Основные типы устьичных аппаратов. 1 – диацитный; 2 –парацитный; 3 –анизоцитный; 4 — аномоцитный.

Вторичная покровная ткань высших растений – это пробка. Пробковый слой обычно образуется на вторично утолщенных стеблях и корнях высших растений. Пробка (она же феллема), образуется в результате работы так называемого пробкового камбия (или феллогена). В феллогене клетки делятся и откладываются наружу, их клеточные стенки утолщаются и суберинизируются (опрбковевают). Суберин – это вещество непроницаемое для воды и воздуха, следовательно, внутреннее содержимое клеток вскоре отмирает. В результате пробковый слой состоит из мертвых клеток и является газо- и водонепроницаемой покровной тканью.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Рисунок 3: Феллема, феллоген, феллодерма.

Митохондрия

Внешняя мембрана митохондрий – гладкая, внутренняя образует многочисленные выпячивания (кристы).

Популярные статьи  Бабочка мертвая голова

Внутри митохондрия заполнена матриксом, желеобразной субстанцией более вязкой, чем цитоплазма.

Митохондрия

В клетке митохондрии ответственны за клеточное «дыхание» и образование энергии.

Дело в том, что в матриксе митохондрии находятся особые ферменты. Они способны разрушать одни вещества и одновременно образовывать другие соединения богатые энергией.

Митохондрии – крайне удивительные органеллы. Внутри каждой митохондрии находится свой наследственный материал и собственные рибосомы.

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

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Особенности строения и основные органеллы растительных клеток

Строение ядра

Что такое эукариотическая клетка

Организмы, состоящие из эукариотических клеток, называются эукариотами и являются частью эукариотического царства. К ним относятся животные, растения и грибы.

Эукариотическая клетка характеризуется тем, что внутри нее находится наследственный генетический материал (ДНК) организма и имеет сложную структуру, состоящую из органелл, которые выполняют различные важные функции в клетке.

Эукариотические клетки выполняют жизненно важные для эукариотических организмов функции, такие как, размещение генетического материала и выполнение процесса синтеза белка, что позволяет им получать энергию для выполнения других задач.

Сравнение прокариот и эукариот

Вся жизнь на Земле состоит из эукариотических клеток или прокариотических клеток. Прокариоты были первой формой жизни. Ученые считают, что эукариоты эволюционировали от прокариот около 2,7 миллиарда лет назад.

Эукариотическая клетка имеет мембрану, которая окружает ядро, отделяя его от цитоплазмы. Прокариотическая клетка не обладает структурами с мембранами внутри, то есть ее внутриклеточное содержимое разбросано по цитоплазме.

Сравнительная таблица характеристик прокариот и эукариот

Прокариоты Эукариоты
Клетка без определенного ядра, ее генетический материал рассеян в цитоплазме. Клетка с ядром, определяемым мембраной, содержащей генетический материал.
Размером т 1 до 10 микрон. Размером от 10 до 100 микрон.
Форма может быть сферической, спиралевидной. Хотя они одноклеточные, они могут образовывать колонии. Очень разнообразные по форме, они могут представлять собой одноклеточные или многоклеточные организмы.
Локализована в нуклеоиде, не будучи окруженной мембраной. ДНК и белки образуют хроматин, который концентрируется в ядре
Прямой способ деления клетки, в основном, путем бинарного деления. Нет митотического веретена или микротрубочек. Делится с помощью митоза и мейоза. Клетка имеет митотический веретен или какую-то форму упорядочения микротрубочек.
Выраженные в группах, называемых оперонами. Индивидуально выраженные; они обладают интронами и экзонами.
Рибосомы маленькие. Рибосомы большие
Жгутик простой, состоящий из белка флагеллина. Соединение, состоящее из тубулина и других белков.
Круговая хромосома. Каждая с двумя хроматидами, центромерой и теломерами.
Есть клеточная стенка. Клеточная стенка присутствует только в растениях и грибах.
Представители: бактерии и археи. Представители: растения, животных и грибы.
Примеры: бактерии золотистый стафилококк, архея Halobacterium salinarum. Примеры: Дрожжи хлеба Saccharomyces cerevisiae, плодовая муха Drosophila melanogaster.

Функции хлоропластов

Ключевой функцией хлоропластов является фотосинтез – процесс преобразования углекислого газа и воды в глюкозу под действием солнечного света. В нем участвуют пигменты, содержащиеся в оболочках тилакоидов – хлорофилл, фикобилины, флавоноиды и каротиноиды.

Фотосинтез помогает перерабатывать углекислый газ в кислород.

Локализация пигментов происходит в тилакоидных оболочках наряду с ферментами — трансляторами электронов. Хлорофилл, состоящий из удлиненного углеводного кольца и порфириновой головки, располагается в клетках листьев таким образом, чтобы хвост оказался погруженным в жировой слой тилакоидной мембраны, а головка повернута к строме.

Растительные клетки содержат хлорофилл нескольких видов, отличающихся спектром поглощения света. В составе хлоропластов высших растений и зеленых водорослей доминирует хлорофилл а и b, бурых водорослей — хлорофиллы группы a и c, а красных — хлорофиллы a и d.

Помимо фотосинтеза содержащиеся в хлоропластах пигменты участвуют в процессах воспроизведения, прорастания семян и дальнейшего роста высших растений, фототаксиса и фотопериодизма — изменением режима растений в зависимости от продолжительности светового дня.

Ссылки

  1. Альбертс, Б., Брэй, Д., Хопкин, К., Джонсон, А. Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2013). Основная клеточная биология. Наука о гирляндах.
  2. Ганнинг Б. Э. и Стир М. В. (1996). Биология растительной клетки: структура и функции. Джонс и Бартлетт Обучение.
  3. Лодиш, Х., Берк, А., Зипурски, С.Л., Мацудаира, П., Балтимор, Д., и Дарнелл, Дж. (2000). Молекулярная клеточная биология 4-е издание. Национальный центр биотехнологической информации, книжная полка.
  4. Nabors, M. W. (2004).Введение в ботанику (№ 580 N117i). Пирсон,.
  5. Соломон, Э. П., Берг, Л. Р., и Мартин, Д. У. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий