Общие черты строения растительной клетки.

1. 1. Клеточная стенка, которой окружен каждый протопласт – живое содержимое клетки - служит скелетом растения. Протопласт заключен в ней как в жестком футляре, а это делает возможным увеличение тургорного давления.

Клеточная стенка, которая образуется во время деления клетки, называется первичной клеточной стенкой. Она состоит из целлюлозных микрофибрилл (волокон), погруженных в матрикс. Матрикс на 80-60% состоит из целлюлозных волокон и на 20-40 % из пектиновых веществ.. (рис. 6).

Целлюлоза – полимер, мономером которого является глюкоза. Одна молекула целлюлозы состоит из 10000 остатков глюкозы, соединенных в единую цепочку. Целлюлозные цепочки соединяются друг с другом и образуют пучки или волокна, которые называются микрофибриллами. Соединение целлюлозных молекул в микрофибриллы происходит за счет образования водородных связей между гидроксильными группами соседних цепей.

Микрофибриллы располагаютсмя слоями в матриксе и образуют каркас клеточной стенки. В первичной клеточной стенке целлюлозных волокон мало.

Матрикс – мягкая пластичная масса, состоящая из 60-70% из воды и 40-30 % гемицеллюлоз и пектиновых веществ.

Гемицеллюлозы – полимеры, мономерами которых являются пентозы и гексозы. Гемицеллюлозные цепочки короче целлюлозных цепочек и более разветвлены.

Пектиновые вещества – полимеры, мономерами которых являются сахароподобные единицы. Они образуют линейные или разветвленные цепи.

В матриксе клеточной стенки также могу откладываться минеральные вещества (оксид кремния, карбонат кальция), которые также придают прочность клеточной стенке.

У многих растений, когда клетка заканчивает свой рост, на внутренней поверхности первичной клеточной стенки отлагаются дополнительные слои целлюлозных волокон и образуется вторичная клеточная стенка. Целлюлозные волокна в ней располагаются под прямым углом друг к другу, что придает вторичной клеточной стенке большую жесткость и прочность.

В некоторых клетках после прекращения роста утолщение вторичных клеточных стенок приводит к уменьшению объема протопласта. А в волокнах и трахеидах (механическая и проводящая ткань) клеточная стенка может заполнять почти всю клетку. Протопласт отмирает и остаются только клеточные стенки в виде полых цилиндров, которые выполняют функцию опоры или функцию проведения веществ.

В таких клетках на поверхности первичных клеточных стенок и в промежутках между целлюлозными волокнами откладывается лигнин, который пропитывает и первичную, и вторичную клеточные стенки. Лигнин – сложное полимерное вещество, которое скрепляет целлюлозные волокна и удерживает их на месте. Лигнин обеспечивает клеткам дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических воздействий среды.

Клеточные стенки тканей, образующих кору, обычно пропитываются суберином. Это водонепроницаемое вещество, которое приводит к опробковению тканей.

Клеточные стенки эпидермиса листа пропитываются воскообразным веществом кутином. Он предохраняет ткани листа от излишней потери воды.

Образование клеточной стенки происходит следующим образом. После окончания деления клетки откладывается первый слой клеточной стенки – срединная пластинка. Она состоит сначала из пектиновых веществ, позднее в ней появляются целлюлозные волокна, и она пропитывается суберином придающим клеточной стенке особую прочность.

По мере того, как клетка растет и ее объем увеличивается, откладывается следующий слой – первичная клеточная стенка. Рост первичной клеточной стенки происходит за счет образования новых молекул целлюлозы. Первичная клеточная стенка формируется по обе стороны от срединной пластинки, образуя два слоя.

Позднее, за счет утолщения первичной клеточной стенки образуется вторичная клеточная стенка. Вторичная клеточная стенка придает растительной клетке окончательную форму.

В образовании клеточной стенки принимают участие аппарат Гольджи и плазмалемма. Вещества матрикса гемицеллюлозы и пектиновые вещества синтезируются в аппарате Гольджи. и выделяются через плазмалемму путем экзоцитоза по всей поверхности клетки. Молекулы целлюлозы синтезируются специальными ферментами, встроенными в плазмалемму.

2. 2. Вакуоль. Это мембранный мешочек, заполненный водным раствором органических веществ и минеральных солей. Молодые клетки содержат несколько мелких вакуолей, которые в зрелых клетках сливаются в одну крупную центральную вакуоль. Центральная вакуоль в клетке может занимать до 80-90 % ее объема. От цитоплазмы центральная вакуоль отделена мембраной, которая называется тонопласт, обладающий избирательной проницаемостью.

Жидкость, заполняющая центральную вакуоль, называется клеточным соком. Это коллоидный раствор, который содержит минеральные соли, сахара, органические кислоты, кислород, углекислый газ. В клеточном соке содержатся пигменты антоцианы, которые придают цветкам, листьям, плодам синюю, голубую, фиолетовую окраску. Центральная вакуоль служит местом хранения некоторых продуктов обмена веществ клетки, например, оксалата кальция, токсичного для клеток. В клеточном соке содержатся биологически активные вещества растения (алкалоиды, фенолы, дубильные вещества, таннины). Они определяют фармакологическую ценность растений, а также служат защитой от поедания животными. У некоторых растений в клеточном соке содержится млечный сок - латекс (одуванчик, чистотел, гевея).

Центральная вакуоль выполняет несколько функций:

1. 1. Центральная вакуоль поддерживает тургорное состояние клетки. Вода поступает в концентрированный клеточный сок путем осмоса через тонопласт. В клетке развивается тургорное давление и цитоплазма прижимается к клеточной стенке, что придает форму растительной клетке.

2. 2. Через тонопласт, обладающий избирательной проницаемостью, осуществляется активный транспорт веществ. Поэтому в вакуолях накапливаются различные вещества:

а) в вакуоли накапливаются отходы жизнедеятельности клетки (оксалат кальция);

б) в вакуоли хранятся запасные вещества (сахара, белки в алейроновых зернах семян)

в) вещества, выделяемые из клетки, также находятся в вакуоли (таннины, дубильные вещества алкалоиды, латекс).

3. 3. Пластиды.

Как уже упоминалось ранее к пластидам относятся хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.