Органоиды растительной клетки и их функции

Клеточки растений, как и клеточки большинства живых организмов, состоят из клеточной оболочки, которая отмежевывает содержимое клеточки (протопласт) от окружающей его среды. Клеточная оболочка содержит в себе довольно жесткую и крепкую клеточную стену (снаружи) и узкую, эластичную цитоплазматическую мембрану (снутри). Внешний слой клеточной стены, представляющий из себя пористую целлюлозную оболочку с присутствующим в ней лигнином, состоит из пектинов. Такие составляющие определяют крепкость и твердость растительной клеточки, обеспечивают её форму, содействуют наилучшей защите внутриклеточного содержимого (протопласта) от неблагоприятных критерий. Составляющие цитоплазматической мембраны – белки и липиды. Как клеточная стена, так и мембрана владеют полупроницаемыми возможностями и делают транспортную функцию, пропуская вовнутрь клеточки воду и нужные для жизнедеятельности элементы питания, также регулируя обмен веществ меж клеточками и со средой.

Протопласт растительной клеточки содержит в себе внутреннюю полужидкую среду тонкодисперсной структуры (цитоплазму), состоящую из воды, органических соединений и минеральных солей, в какой находятся ядро – основная часть клеточки – и другие органоиды. В первый раз обрисовал жидкое содержимое клеточки и именовал его протоплазмой (1825–1827 г.) чешский физиолог, микроскопист Ян Пуркине. Органоиды являются неизменными клеточными структурами, выполняющими специальные, предназначенные только им функции. Не считая того, они отличаются меж собой строением и хим составом. Различают немембранные органоиды (рибосомы, клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты), одномембранные (вакуоли, лизосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматическая сеть) и двумембранные (пластиды, митохрондрии).

Вакуоль (одна либо несколько) – важная составляющая протопласта, соответствующая только для растительных клеток. В юных клеточках находятся, обычно, несколько маленьких вакуолей, но по мере роста и старения клеточки, маленькие вакуоли соединяются в одну огромную (центральную) вакуоль. Она представляет собой ограниченный мембраной (тонопластом) резервуар с находящимся снутри него клеточным соком. Основной компонент клеточного сока – это вода (70–95%), в какой растворены органические и неорганические соединения: соли, сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза), органические кислоты (щавелевая, яблоковая, лимоновая, уксусная и пр.), белки, аминокислоты. Все эти продукты являются промежным результатом метаболизма и временно скапливаются в вакуолях как запасные питательные вещества, чтоб в предстоящем вторично участвовать в обменных процессах клеточки. Также в клеточном соке находятся танины (дубильные вещества), оксибензолы, алкалоиды, антоцианы и разные пигменты, которые выводятся в вакуоль, изолируясь при всем этом от цитоплазмы. В вакуоли поступают и ненадобные продукты жизнедеятельности клеточки (отходы), к примеру, щавелевокислый калий.

Благодаря вакуолям клеточка обеспечивается припасами воды и питательных веществ (белков, жиров, витаминов, минеральных солей), также в ней поддерживается осмотическое внутриклеточное давление (тургор). В вакуолях происходит расщепление старенькых белков и органелл.

2-ая отличительная особенность растительной клеточки – присутствие в ней двумембранных органоидов – пластид. Открытие этих органоидов, их описание и систематизация (1880–1883 г.) принадлежат германским ученым – естествоиспытателю А. Шимперу и ботанику А. Мейеру. Пластиды представляют собой вязкие белковые тельца и делятся на три главных типа: лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Они все под воздействием деяния определенных причин среды способны перебегать из 1-го вида в другой.

Посреди всех типов пластид более важную роль делают хлоропласты: в их осуществляется процесс фотосинтеза. Эти органоиды отличаются зеленоватой расцветкой, что связано с наличием в их составе значимого количества хлорофилла – зеленоватого пигмента, всасывающего энергию солнечного света и синтезирующего органические вещества из воды и углекислого газа. Хлоропласты отмежевываются от цитоплазмы клеточки 2-мя мембранами (наружной и внутренней) и имеют линзообразную округлую форму (длина составляет около 5–10 мкм, а ширина колеблется от 2 до 4 мкм). Не считая хлорофилла в хлоропластах находятся каротиноиды (вспомогательные пигменты оранжевого цвета). Количество хлоропластов в растительной клеточке может варьироваться от 1–2-х (простые водные растения) до 15–20 штук (клеточка листка высших растений).

Маленькие тусклые пластиды лейкопласты встречаются в клеточках тех органов растения, которые укрыты от деяния солнечного света (корешки либо корневища, клубни, луковки, семечки). Форма их очень многообразна (шаровидные, эллипсоидные, чашевидные, гантелевидные). Они производят синтез питательных веществ (приемущественно, крахмала, пореже – жиров и белков) из моно- и дисахаридов. Под воздействием солнечных лучей лейкопласты имеют свойство преобразовываться в хлоропласты.

Хромопласты образуются в итоге скопления каротиноидов и содержат существенное количество пигментов желтоватого, оранжевого, красноватого, бурого цвета. Они находятся в клеточках плодов и лепестков, определяя их колоритную расцветку. Хромопласты бывают дисковидные, серповидные, зубчатые, шарообразные, ромбовидные, треугольные и пр. Участвовать в процессе фотосинтеза они не могут из-за отсутствия в их хлорофилла.

Двумембранные органоиды митохондрии представлены маленькими (несколько микронов в длину) образованиями почаще цилиндрической, но также гранулоподобной, нитевидной либо округленной формы. В первый раз обнаружены при помощи специального окрашивания и описаны германским биологом Р. Альтманом как биопласты (1890 г.). Заглавие митохондрий им отдал германский патолог К. Бенда (1897 г.). Внешняя мембрана митохондрии состоит из липидов и в два раза наименьшего количества белковых соединений, она имеет гладкую поверхность. В составе внутренней мембраны преобладают белковые комплексы, а количество липидов не превосходит третьей части от их. Внутренняя мембрана имеет складчатую поверхность, она образует гребневидные складки (кристы), за счет которых поверхность ее существенно возрастает. Место снутри митохондрии заполнено более плотным, чем цитоплазма вязким веществом белкового происхождения - матриксом. Митохондрии очень чувствительны к условиям среды, и под ее воздействием могут разрушаться либо поменять форму.

Они делают очень сложную физиологическую роль в процессах обмена веществ клеточки. Конкретно в митохондриях происходит ферментативное расщепление органических соединений (жирных кислот, углеводов, аминокислот), и, опять-таки под воздействием ферментов синтезируются молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), являющейся универсальным источником энергии для всех живых организмов. Митохондрии синтезируют энергию и являются, в сути, «энергетической станцией» клеточки. Количество этих органоидов в одной клеточке непостоянно и колеблется в границах от нескольких 10-ов до нескольких тыщ. Чем активнее жизнедеятельность клеточки, тем большее количество митохондрий она содержит. В процессе деления клеточки митохондрии также способны делиться методом образования перетяжки. Не считая того, они могут соединяться меж собой, образуя одну митохондрию.

Аппарат Гольджи назван так по имени его первооткрывателя, итальянского ученого К. Гольджи (1897 г.). Органоид размещен поблизости ядра и представляет собой мембранную структуру, имеющую вид многоярусных плоских дисковидных полостей, расположенных одна над другой, от которых ответвляются бессчетные трубчатые образования, завершающиеся пузырьками. Основная функция аппарата Гольджи – это удаление из клеточки товаров ее жизнедеятельности. Аппарат имеет свойство копить снутри полостей секреторные вещества, включающие пектины, ксилозу, глюкозу, рибозу, галактозу. Система маленьких пузырьков (везикул), расположенная на периферии этого органоида, делает внутриклеточную транспортную роль, перемещая синтезируемые снутри полостей полисахариды к периферии. Достигнув клеточной стены либо вакуоли, везикулы, разрушаясь, отдают им свое внутреннее содержимое. В аппарате Гольджи происходит также образование первичных лизосом.

Лизосомы были открыты бельгийским биохимиком Кристианом де Дювом (1955 г.). Они представляют собой маленькие тельца, ограниченные одной защитной мембраной и являются одной из форм везикул. Содержат более 40 разных гидролитических ферментов (гликозидаз, протеиназ, фосфатаз, нуклеаз, липаз и пр.), расщепляющих белки, жиры, нуклеиновые кислоты, углеводы, в связи с чем участвуют в процессах разрушения отдельных органоидов либо участков цитоплазмы. Лизосомы делают важную роль в защитных реакциях и внутриклеточном питании.

Рибосомы – это очень маленькие немембранные органоиды близкой к шаровидной либо эллипсоидной формы. Формируются в ядре клеточки. Из-за малеханьких размеров они воспринимаются как «зернистость» цитоплазмы. Некая часть их находится в свободном состоянии во внутренней среде клеточки (цитоплазме, ядре, митохондриях, пластидах), другие же прикреплены к внешним поверхностям мембран эндоплазматической сети. Количество рибосом в растительной клеточке относительно невелико и составляет в среднем около 30000 шт. Рибосомы размещаются поодиночке, но время от времени могут создавать и группы – полирибосомы (полисомы). Этот органоид состоит из 2-ух разных по величине частей, которые могут существовать порознь, но в момент функционирования органоида соединяются воединыжды в одну структуру. Основная функция рибосом – синтез молекул белка из аминокислот.

Цитоплазму растительной клеточки пронизывает большущее огромное количество ультрамикроскопических жгутов, разветвленных трубочек, пузырьков, каналов и полостей, ограниченных трехслойными мембранами и образующих систему, известную как эндоплазматическая сеть (ЭПС). Открытие этой системы принадлежит британскому ученому К. Портеру (1945 г.). ЭПС находится в контакте со всеми органоидами клеточки и составляет совместно с ними единую внутриклеточную систему, осуществляющую обмен веществ и энергии, также обеспечивающую внутриклеточный транспорт. Мембраны ЭПС с одной стороны связаны с внешней цитоплазматической мембраной, а с другой – с внешней оболочкой ядерной мембраны.

По собственному строению ЭПС неоднородна, различают два её типа: гранулярную, на мембранах которой размещены рибосомы и агранулярную (гладкую) – без рибосом. В рибосомах гранулярной сети происходит синтез белка, который потом поступает вовнутрь каналов ЭПС, а на мембранах агранулярной сети синтезируются углеводы и липиды, также поступающие потом в каналы ЭПС. Таким макаром, в каналах и полостях ЭПС происходит скопление товаров биосинтеза, которые потом транспортируются к органоидам клеточки. Не считая того, эндоплазматическая сеть делит цитоплазму клеточки на изолированные отсеки, обеспечивая тем отдельную среду для разных реакций.

Ядро представляет собой самый большой клеточный органоид, ограниченный от цитоплазмы очень узкой и эластичной двумембранной ядерной оболочкой и является наиважнейшей частью живой клеточки. Открытие ядра растительной клеточки принадлежит шотландскому ботанику Р. Брауну (1831 г.). В юных клеточках ядро расположено поближе к центру, в старенькых - сдвигается к периферии, что связано с образованием одной большой вакуоли, занимающей значительную часть протопласта. Обычно, в растительных клеточках имеется только одно ядро, хотя случаются двухъядерные и многоядерные клеточки. Хим состав ядра представлен белками и нуклеиновыми кислотами.

Ядро содержит существенное количество ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), выполняющей роль носителя наследных параметров. Конкретно в ядре (в хромосомах) хранится и воспроизводится вся наследная информация, которая определяет особенность, особенности, функции, признаки клеточки и всего организма в целом. Не считая того, одним из более принципиальных назначений ядра является управление обменом веществ и большинством процессов, происходящих в клеточке. Информация, поступающая из ядра, определяет физиологическое и биохимическое развитие растительной клеточки.

Снутри ядра находятся от 1-го до 3-х немембранных маленьких телец округленной формы – ядрышек, погруженных в тусклую, однородную, гелеобразную массу – ядерный сок (кариоплазму). Ядрышки состоят, приемущественно, из белка; 5% их содержания составляет РНК (рибонуклеиновая кислота). Основная функция ядрышек – синтез РНК и формирование рибосом.