Физиологические основы жизнедеятельности растительной клетки

Растения – это многоклеточные организмы, состоящие из миллионов клеток со специализированными функциями

В зрелости такие специализированные клетки могут сильно отличаться друг от друга по своим структурам. Однако все растительные клетки имеют одинаковую основную эукариотическую организацию: они содержат ядро, цитоплазму и субклеточные органоиды, заключенные в мембрану, которая определяет их пределы (рис.1).

Отдельные структуры, включая ядро, могут теряться во время созревания клеток, но все растительные клетки на начальном этапе формирования имеют схожий комплект органелл.

Дополнительной характерной особенностью растительных клеток является то, что они окружены целлюлозной клеточной стенкой, которая состоит, преимущественно, из углеводов: пектина, гемицеллюлозы и целлюлозы (волокна целлюлозы объединяются в пучки, названные микрофибриллами), а также белков. Клеточная стенка имеет несколько разных функций. Она обеспечивает прочность и структурную поддержку клетки, гибкая, но защищающая клетку от физического повреждения, придает клетке форму и позволяет организму поддерживать определенную форму в целом. Участвует в поглощении воды и питательных веществ. Клеточная стенка обеспечивает защиту от патогенных микроорганизмов, таких как бактерии, пытающиеся проникнуть в клетку. Для клеточной стенки не характерна полупроницаемость, поэтому вещества могут свободно проходить через нее.

Структура клеточной стенки позволяет проходить через нее множества маленьких молекул, но не таких, которые могут ее повредить.

Плазматическая (цитоплазматическая) мембрана – обязательный компонент любой клетки. Она отграничивает клетку и обеспечивает сохранность различий, существующих между клеточным содержимым и окружающей средой. Мембрана является высоковыборным «входным» селективным фильтром и отвечает за активный транспорт веществ в клетку и из нее. Цитоплазматическая мембрана растительной клетки обычно называют плазмалеммой.

Строение растительной клетки

Рисунок 1. Строение растительной клетки

I – ядро: 

1 – ядерная оболочка; 2 – ядрышко; 3 – хроматин; 4 – рибосомы; 5 – грубый эндоплазматический ретикулум; 6 – гладкий эндоплазматический ретикулум; 7 – комплекс Гольджи; 8 – хлоропласт; 9 – межклеточное воздушное пространство;

ІІ – клеточная стенка;

10 – средняя пластинка (ламела); 11 – первичная клеточная стенка; 12 – плазматическая мембрана; 13 – первичная клеточная стенка; 14 – митохондрия; 15 – сложная средняя пластинка (ламела); 16 – пероксисома; 17 – вакуоль; 18 – тонопласт.

Плазмалема характеризуется полупроницаемостью, поэтому может регулировать поток веществ из окружающей среды в клетку

Особенностью растительных клеток является присутствие в их протопластах жидкостных резервуаров – вакуолей с клеточным соком, между которыми проходит мембранная граница, называемая тонопластом. Эта оболочка, окружающая вакуоль, выполняет множество функций: от поддержания формы самого органоида до регуляции состояния всей клеточки.

Тонопласт характеризуется полупроницаемостью и регулирует поток веществ из клетки и клетку.

Плазмолиз – это отделение содержимого клетки (протопласта) от клеточной. стенки в гипертоническом растворе (соленая вода с содержанием как минимум 3% соли).

Плазмолиз происходит в случае, когда концентрация солей во внешнем жидком среда выше, чем в цитоплазме клетки. Вода свободно выходит из клеток, то есть они ее теряют. Цитоплазма, обладая свойством полупроницаемости, не пропускает внутрь клеток растворенные в воде вещества (соль), а в силу своей эластичности следует за сокращающейся вакуолей и протопласт отделяется от клеточной стенки.
Плазмолиз в клетках чешуи пурпурного лука
Рисунок 2. Плазмолиз в клетках чешуи пурпурного лука.

Сверху - клетки в воде, снизу – в гипертоническом растворе.
 

В процессе плазмолиза очертания поверхности цитоплазмы изменяются, поэтому различают разные типы плазмолиза. Сначала протопласт отстает от клеточной стенки только в отдельных местах, чаще всего в уголках.

Плазмолиз такой формы называют угловым. Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими участками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называется вогнутым. Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз называется выпуклым. Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильной формы. Такой плазмолиз называется судорожным (рис. 3).
Плазмолиз растительной клетки

Рисунок 3. Плазмолиз растительной клетки:

А – клетка в состоянии тургора; Б – угловой; В – вогнутый; Г– выпуклый; Д – судорожный, E - колпачковый.

1 – оболочка, 2 – вакуоль, 3 – цитоплазма, 4 – ядро, 5 – нити Гехта.

Иногда плазмолизу называют период, в течение которого вогнутый плазмолиз переходит в выпуклый. Он позволяет оценивать степень вязкости цитоплазмы.

Сравнивая вязкость цитоплазмы в растворах солей калия и кальция можно отметить, что ионы калия, проникая в цитоплазму, повышают ее. гидрофильность, уменьшающая вязкость и способствующая ее быстрому отрыву от клеточной стенки. Поэтому в растворах солей калия плазмолиз быстро принимает форму. выпуклого. Ионы кальция, напротив, повышают вязкость цитоплазмы, увеличивают силы сцепления ее с клеточной стенкой и плазмолиз принимает форму судорожного.

Плазмолиз является обратным процессом. Деплазмолиз – возврат протопласта. клеток растений из состояния плазмолиза в начальное состояние, характеризующееся обычным тургором. Деплазмолиз происходит при переносе плазменных клеток (т.е. клеток, подвергшихся плазмолизу) в воду или гипотонические растворы и имеет приспособительное значение в жизни растений при смене внешних факторов – температуры, водообеспечения и т.д. Например, во время длительного засушливого периода растение может с помощью плазмолиза выделять из своих клеток запасы воды на поверхность листьев, чтобы защититься от чрезмерного воздействия солнечных лучей, а при достаточном количестве влаги происходит деплазмолиз и клетки снова наполняются водой.

Способность клетки к плазмолизу являются достоверным показателем ее жизнеспособности и структурно-функциональной целостности. При медленном плазмолизе клетки длительное время остаются живыми, но длительный плазмолиз обуславливает гибель клетки


Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний

Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины.

Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован... Читать далее...



Практические занятия вирусы

Занятие 1-е. Методы вирусологических исследований.

Вопросы для обсуждения: 1. Особенности биологии вирусов. 2. Принципы классификации вирусов. 3. Вирион, его строение, размеры и химический состав. 4. Микроскопические методы изучения морфологии вирусов. 5. Методы культивирования вирусов на культурах клеток, куриных эмбрионах, лаб... Читать далее...




Категория: Физиология растений с основами микробиологии Просмотров: 285 | Теги: растительная клетка, состав растительной клетки, свойства растительной клетки, жизнедеятельность растительной клет