К слайду

Строение растительной клетки по данным электронной микроскопии: 1 – ядро; 2 – ядерная оболочка; 3 – ядерная пора; 4 – ядрышко; 5 – хроматин (это вещество хромосом — комплекс ДНК, РНК и белков. Хроматин находится внутри ядра клеток эукариот и входит в состав нуклеоида у прокариот.); 6 – кариоплазма ((ядерный сок), содержимое клеточного ядра, заполняющее пространство между его структурами.); 7 – клеточная стенка; 8 – плазмалемма(отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой и средой); 9 – плазмодесмы (Цитоплазматический тяж, соединяющий соседние растительные клетки и обеспечивающий поток веществ от клетки к клетке); 10 – агранулярная эндоплазматическая сеть; 11 – гранулярная эндоплазматическая сеть; 12 – митохондрия; 13 – рибосомы; 14 – лизосома; 15 – хлоропласт (органелла клетки, в которой происходит фотосинтез); 16 – диктиосома (составная часть комплекса Гольджи, система мембран, сложенных стопкой.); 17 – гиалоплазма; 18 – тонопласт(мембрана, окружающая клеточную вакуоль и сходная по структуре с мембранами эндоплазматической сети); 19 – вакуоль (сферические пространства в плазме растительных и животных клеток, наполненные жидкостью различного хим. состава.).

Эндоплазмати́ческий рети́кулум (ЭПР) (лат. reticulum — сеточка) или эндоплазматическая сеть (ЭПС) — внутриклеточныйорганоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев.

Центросома - участок цитоплазмы клетки, окружающий центриоли.

Центриоли - внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий тельца в структуре клетки, размер которых находится на границе разрешающей способности светового микроскопа.

Эти органеллы в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. В неделящихся клетках центриоли часто определяют полярность клеток эпителия и располагаются вблизи комплекса Гольджи.

Цитоплазма эукариотических клеток по своей структуре неодно­родна. В ее состав входят мембранные образования — пластиды, мито­хондрии и вакуолярная система (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, сферосомы, вакуоли), а также немембранные — рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты.

Эндоплазматическая сеть. С помощью электрон­ного микроскопа К. Р. Портер и его сотрудники в 1945 г. обнаружили с. гпалоцлазме клетки систему взаимосвязанных мембран, образую­щих канальцы, пузырьки и цистерны, заполненные жидким содер­жимым. Эта система мембран получила название эндоплазма­тической сети. Она пронизывает гиалоплазму во всех направлениях и связана как морфологически, так и функционально с поверхност­ными мембранами цитоплазмы и ядра-, а также со всеми остальными органоидами клетки и вакуолями. Это способствует обмену веществ между внешней средой и протопластом клетки, а также между его отдельными органоидами.

Каналы эндоплазматической сети вместе с цитоплазмой прони­кают из одной клетки в другую, следовательно, эндоплазматическая сеть организма является непрерывной.

Благодаря большой мембранной поверхности эндоплазматиче­ская сеть обладает повышенной физиологической активностью. На ее мембранах имеются многочисленные ферменты, участвую­щие в различных биохимических процессах.

Различают 2 типа эндоплазматической сети — гладкую и шеро­ховатую (гранулированную). На мембранах гладкой сети образу­ются различные вещества небелковой природы (жиры, углеводы и др.). На мембранах шероховатой сети расположены мельчайшие гранулы — рибосомы, при участии которых здесь осуществляется синтез белков. По каналам эндоплазматической сети передвигаются различные продукты обмена веществ.

Степень развития эндоплазматической сети, как и форма ее канальцев и цистерн, непостоянны, они варьируют в зависимости от типа и состояния клетки. Имеются наблюдения, свидетельству­ющие о том, что эндоплазматическая сеть может выполнять функции митохондрий, если они почему-либо прекращают свою деятель­ность.

Рибосомы. Эти органоиды были обнаружены с помощью элек­тронного микроскопа в 1953 г. Г. Паладом, Ф. Шестрандом и др. Большой вклад в изучение строения и функций рибосом внес совет­ский ученый А. С. Спирин. Рибосомы представляют собой мельчай­шие шаровидные или слегка уплощенные тельца диаметром около 15 нм. Особенностью их строения является желобок, который делит их на большую и малую субъединицы. Обычно рибосомы прикрепля­ются к внутриклеточным мембранам большой субъединицей, причем желобок располагается параллельно мембране. Мембранное строение в рибосомах не выявлено. Рибосомы свободно лежат в гиалоплазме, а также в большом количестве прикрепляются к наружным поверх­ностям мембран эндоплазматической сети и ядра. Они часто образуют комплексы в виде розеток или спиралей. Такие комплексы из 5...70 рибосом называются полирибосомами.

Химический состав рибосом различных организмов очень схо­ден и характеризуется содержанием белка и рибонуклеиновой кисло­ты (РНК), которые присутствуют в рибосомах примерно в равном количестве и тесно переплетаются внутри обеих субъединиц. В ри­босомах осуществляется важнейшая функции клетки — биосинтез белка. Рибосомы, связанные с эндоплазматической сетью, функцио­нируют более активно, чем рибосомы, свободно лежащие в ци­топлазме. Синтез белка может идти не только в изолированных рибосомах, но осуществляется также комплексами рибосом, функ­ционирующими упорядоченно и согласованно.

Митохондрии это наиболее мелкие органоиды клетки из видимых в световой микроскоп. Они были впервые обнаружены В.Флеммингом и Р.Альтманом в конце ХIХ в., но их функции и ультраструктура детально изучены лишь в середине ХХв. Г.Паладом и другими исследователями с помощью электронной микроскопии.

Термин «митохондрии», как и малоупотребительный в настоя­щее время «хоидриосомы», был предложен в конце XIX в. К. Бенда, которому принадлежит первое подробное описание этого органоида. В растительных клетках они впервые были обнаружены Ф. Мевесом в 1904 г. Митохондрии погружены в цитоплазму и имеют шаровид­ную или продолговатую форму. Длина их составляет около 1500 нм, диаметр — около 500 нм. Количество митохондрий в клетке варьи­рует от 50 до 5000, в среднем их обычно содержится несколько сотен.

Митохондрии имеют оболочку, состоящую из наружной и внут­ренней мембран, пространство между которыми заполнено водянис­той жидкостью. От внутренней мембраны в полость митохондрии, содержащую полужидкий матрикс, вдаются выступы — к р и с т ы, значительно увеличивающие ее общую активную поверхность.

Кристы могут быть в виде пластинок или трубочек, простые или разветвленные, иногда они имеют булавовидную форму. В растительных клетках чаще встречаются митохондрии с трубчатыми кристами.

Митохондрии обычно тесно связаны с участками эндоплазматической сети и наружной ядерной мембраной, что способствует обмену веществ между митохондриями, цитоплазмой и ядром. В со­став митохондрий входят белки, фосфолипиды, РНК, ферменты и витамины. Митохондрии меняют свое положение в клетке, увле­каемые токами цитоплазмы, а также благодаря активному переме­щению. Они могут размножаться простым делением. Функция мито­хондрий состоит в осуществлении окислительных процессов и в ос­вобождении потенциальной энергии, заключенной в питательных веществах. В митохондриях накапливается энергетически богатое вещество - - аденозинтрифосфат (АТФ), которое является конечным продуктом ряда сложнейших реакций.

АТФ представляет собой главный источник энергии, за счет которой осуществляется вся жизнедеятельность клетки. Молекулы АТФ играют роль своеобразного биологического аккумулятора энергии. Из этого соединения энергия легко высвобождается и используется для различных физиологических процессов. АТФ доставляет энергию, необходимую для движения клетки, для син­теза разнообразных органических соединений, для всасывания и выделения клеткой различных веществ и т. й.

Комплекс, или аппарат, Г о л ь д ж и (д и к т и о с о м ы). Этот органоид был обнаружен в животных клетках в 1898 г. итальянским ученым К. Гольджи и в течение продолжительного времени считался их характерной особенностью в отличие от клеток растений. Однако применение электронного микроскопа позволило в 1957 г. К. Р. Портеру, Р. Вюва и др. выявить подобные образова­ния и в растительных клетках, где их часто называют диктиосомами.

Комплекс Гольджи имеет мембранную структуру и состоит из трех компонентов: плоских мешочков, или цистерн, расположен­ных параллельно; связанных с ними трубочек, образующих густую сеть, и пузырьков, которые замыкают концы трубочек. Количество пузырьков зависит от состоянии клетки и возрастает по мере увеличения ее активности. Дли многих растительных клеток характерно более сильное развитие цистерн.

Комплекс Гольджи отличается большим разнообразием форм и изменяется в процессе онтогенеза клетки, причем в молодых клет­ках он представлен в значительно большем количестве, чем в старых. Обычно он соединен с эндоплазматическоп сетью, а также часто располагается около ядра. Функцией комплекса Гольджи является накопление в цистернах, а затем выведение из клетки (секреция) таких веществ, как вода, сахара, эфирные масла, слизи и др. Часто с его помощью удаляются из клеток продукты распада. Комплекс Гольджи участвует в синтезе углеводов, формировании клеточной оболочки и новых участков плазмолеммы, а так же играет важную роль в образовании вакуолей.

Сферосомы. Они представляют со­бой шаровидные тельца, находящиеся в цитоплазме. Размер их колеблется от 0,2 до 1,3 мкм. На поверхности сферосом на­ходится мембрана, внутренняя часть пред­ставлена матриксом в виде белковой стромы, содержащей специфические ферменты. Функция сферосом состоит в накоплении жиров. Постепенно матрикс вытесняется жиром, и зрелая сферосома представляет собой каплю жира, окруженную мембраной.

Л изо со мы. Среди других внутриклеточных структур лизосомы были выделены в середине XX в. К. де Дювом. По размеру они близки к сферосомам (около 0,4 мкм). Внутри лизосомы находится матрикс, в центре которого расположена вакуоль, содержащая гидролитические ферменты, вызывающие лизис (расщепление) орга­нических веществ. На поверхности лизосом находится плотная мембрана, которая препятствует проникновению ферментов в цито­плазму, так как это привело бы к разрушению и гибели самой клетки. Лизосомы — типичные органоиды животных клеток, наличие их в клетках растений некоторые авторы отрицают.

Микротрубочки. Микротрубочки около 2,5 мкм длиной и 0,02...0,03 мкм в диаметре были обнаружены в гиалоплазме рас­тительных клеток в середине 60-х годов XX в. Они располагаются обычно у плазмалеммы, и им приписывается опорная функция, бла­годаря которой поддерживается определенная форма клеток.

Отмечено, что по ним циркулирует жидкость, но окончательно роль их в клетке еще не установлена.

(Микрофиламенты - актиновые микрофиламенты, МФ — нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток. В мышечных клетках их также называют «тонкие филаменты» (толстые филаменты мышечных клеток состоят из белка миозина). Под плазматической мембраной микрофиламенты образуют трёхмерную сеть, в цитоплазме клетки формируют пучки из параллельно ориентированных нитей или трехмерную сеть. Имеют диаметр около 6-8 нм.).

ЯДРО – хранение и передача генетической информации (более подробно в след.лек.)

Пластиды. Эти органоиды являются характерной особен­ностью растительных клеток и отсутствуют только у некоторых примитивных растений: бактерий, слизевиков, грибов. Первое упо­минание о пластидах относится к 1676 г. и принадлежит А. Левен-гуку. В 1882 г. пластиды были подробно описаны А. Шимпером (ко­торый дал им их современное название), а затем.многими дру­гими исследователями.

.

Пластиды, как и ядро, всег­да погружены в цитоплазму. Размеры их колеблются в пре­делах от 3 до 12 мкм. В клет­ках водорослей обычно имеются одиночные пластиды разнообраз­ной формы — звездчатые, плас­тинчатые, серповидные или в виде спиральных лент. Такие пластиды, как правило, отли­чаются крупными размерами, нередко занимают всю полость клетки и называются хроматофорами (носителями ок­раски). У высших растений пластиды значительно мельче и число их в отдельных клетках ко­леблется от 20 до 100. Пластиды могут размножаться простым деле­нием, которое протекает очень медленно и продолжается обычно несколько дней.

В зависимости от окраски и физиологической функции пластиды

подразделяются... на хлоропласты, хромопласты и лейкопласты

Хлоропласт ы были описаны итальянским ученым А. Компаретти в 1791 г. Они содержат пигмент хлорофилл, который придает им характерную зеленую окраску. Образование хлорофилла может происходить только в присутствии света и при наличии же­леза, играющего роль катализатора. Растении, выращенные в темно­те, имеют бледную окраску и называются этиолированными.

В настоящее время известно 5 форм хлорофилла — а, Ь, с, d и е, — которые несколько отличаются друг от друга своим химиче­ским составом и оттенком. Более широко распространены хлорофилл а и хлорофилл Ь, выделенные в 1902 г. русским ученым М. С. Цветом. Хлорофилл a (C₅5H₇20₅N₄Mg) имеет синий оттенок, он обнаружен у всех зеленых растений, причем содержится в значительно большем количестве, чем все остальные формы хлорофилла. Желто-зеленый хлорофилл b (C55H₇₀O_eN₄Mg) присутствует в хлоропластах всех высших растений, но не выявлен у многих водорослей. Другие формы хлорофилла встречаются сравнительно редко. В настоящее время разработан способ получения хлорофилла синтетическим пу­тем в лабораторных условиях.

В хлоропластах присутствует также оранжево-красный пигмент каротин и желтый — ксантофилл, которые при обычных условиях незаметны, так как хлорофилл подавляет их проявление. В хлоро­пластах обнаружено небольшое количество ДНК и РНК.

Хлоропласты чаще всего имеют дисковидную форму. Они способ­ны к активному движению и могут менять свое положение в клетке в зависимости от условий освещения и под влиянием химических, механических или температурных раздражителей. Хлоропласт отли­чается весьма сложной структурой, которая была выявлена только в результате применения электронного микроскопа. На поверхности хлоропласта находится двойная мембрана, снабженная мельчай­шими отверстиями, посредством которых осуществляется контакт хлоропластов с эндоплазматической сетью и обмен веществ между хлоропластами и цитоплазмой.

Под мембраной находится бесцветное основное вещество хло­ропласта матрикс, или строма, в состав которого входит же­лезо. Строма пронизана сложной системой внутренних мембран, образующих особые пластинки — л а м е л л ы. Ламеллы местами переходят и дисковидные замкнутые мешочки — тилакоиды, собранные в плотные столбики — граны, которые расположены перпендикулярно к поверхности хлоропласта. Число тилакоидов в гранах очень различно и варьирует в широких преде­лах. В гранах сосредоточена основная масса хлорофилла, заклю­ченного между липидным и- белковым слоями тилакоидных мемб­ран.

Количество гран в хлоропласте колеблется от 20 до 2000 и за­
висит от вида растения, а также от возраста и активности хлоро-
пластов. Размеры хлоропластов составляют 4...9 мкм в диаметре.
Благодаря хлорофиллу, способному поглощать лучистую энергию
солнца, в хлоропластах совершается важнейший физиологический
процесс — фотосинтез. Структура, хлоропластов прекрасно ­
приспособлена к выполнению ими функции фотосинтеза и обеспечивает
значительное увеличение общей активной поверхности хлоропластов.
Суммарная поверхность хлоропластов растений очень велика, напри­
мер, на 1 га посева люцерны она достигает площади 17 000 га.

Структура хлоропласта не остается постоянной и изменяется в процессе роста клетки. В молодых клетках хлоропласты имеют тонкогранулярную структуру, в более старых клетках их струк­тура становится крупногранулярпой. По мере дальнейшего старения происходит нарушение структуры и деградация хлоропластов, сопровождающаяся разрушением хлорофилла.

Хромопласты — пластиды желтого или красно-оран­жевого цвета. Их окраска обусловлена присутствием ксантофилла (С₄₀Н₅₆О₂), каротина (С₄₀Н_5в), ликопипа (С₄₍,Н_5в) и других каротиноидов (Каротиноиды являются природными органическими пигментами, синтезируемыми бактериями,грибами, водорослями, высшими растениями и коралловыми полипами, окрашены в жёлтый,оранжевый или красный цвета.) — пигментов близких по химическому составу к каротину, которых в настоящее время известно более 50. В хромопластах также содержится РНК. Для хромопластов характерно разнообра­зие формы, которая зависит от их происхождения, вида растения и состояния находящихся в них пигментов. Форма хромопласта в основном определяется формой кристаллизующегося пигмента, который составляет главную массу пластиды; она может быть шаровидной, палочковидной, треугольной и др. Величина хромопластов различна, наиболее крупные достигают 10... 12 мкм. В последнее время удалось установить, что хромопласты, как и зеленые пластиды, имеют на по­верхности элементарные мембраны, которые связаны с внутренними мембранами, пронизывающими гранулярный матрикс.

Роль хромопластов в жизнедеятельности клетки еще недоста­точно изучена. В хромопластах синтезируются и накапливаются разнообразные пигменты. Кроме того, им приписывается роль све­тофильтра для хлоропластов при фотосинтезе, а также они осуществ­ляют накопление питательных веществ и другие функции. Косвен­ное их значение в жизни растений заключается в том, что, придавая яркую окраску цветкам и плодам, они способствуют привлечению насекомых и птиц. Насекомые, посещая цветки, осуществляют перекрестное опыление, а птицы, питаясь мякотью плодов, раз­носят при этом семена, благодаря чему происходит распространение растений и заселение ими новых территорий. Многое в строении и функциях хромопластов пока остается неясным.

Хромопласты возникают чаще всего из хлоропластов в резуль­тате их деградации и разрушения хлорофилла, что наблюдается при созревании плодов, осеннем пожелтении листьев и других подобных процессах. При отсутствии хлорофилла окраска пигментов хромо­пластов проявляется отчетливо. Возможно возникновение хромо­пластов также и из бесцветных пластид — лейкопластов, как это наблюдается в корнеплоде моркови, а также из пропластид.

Хромопласты встречаются почти во всех органах растений, но чаще всего они окрашивают цветки, плоды и листья.

Лейкопласты являются наиболее мелкими из всех типов пластид и не содержат пигментов. Это бесцветные пластиды шаро­видной, палочковидной или веретеновидной формы. Лейкопласты окружены двойной мембраной, внутренняя мембранная система у них развита слабо. Лейкопласты обычно группируются вокруг клеточ­ного ядра. Они встречаются в бесцветных клетках корней, корневищ и клубней, а также в семенах и других органах растений. Основной функцией лейкопластов является накопление питательных веществ — крахмала, белка и масла. Преобладающим типом лейко­пластов являются а м и л о п л а с т ы, т. е. накопители запасного крахмала. Другой тип лейкопластов — протеоп ласты — осуществляет синтез запасного белка (протеина), который накапли­вается в семенах многих растений. Существуют также о л е о п л а с т ы, в которых происходит накопление масла. Иногда в одном лейкопласте происходит накопление и крахмала и масла.

Исходной формой пластид являются пропластиды. В отличие от других сходных образований — митохондрий — пропластиды имеют несколько иную форму, более крупные размеры, а также ха­рактеризуются отсутствием внутренних мембранных структур. На поверхности пропластиды расположена двойная мембрана, а внутри находится матрикс. В клетках различных тканей пропла­стиды характеризуются определенными особенностями.

На свету из пропластид образуются хлоропласта, а в неосве­щенных частях растения — бесцветные пластиды — лейкопласты. Хромопласты развиваются из хлоропластов и лейкопластов, но, по некоторым данным, они могут образовываться и непосредственно из пропластид.

Все типы пластид генетически связаны между собой, и при определенных условиях возможны их взаимные превращения. Так, при пожелтении листьев и созревании плодов наблюдается дегра­дация хлорофилла и происходит превращение хлоропластов в хро­мопласты; в клубнях картофеля на свету лейкопласты переходят в хлоропласты, наблюдается также и об­ратный переход хлоропластов в лейкопла­сты вследствие утраты пластидами хлоро­филла,

Дата добавления: 2014-01-03