Клетка. Специфические черты организации растительных клеток. Пластиды, вакуоли, эргастические вещества, строение оболочки

ПРОГРАММА

ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО НАПРАВЛЕНИЮ «БИОЛОГИЯ» (БАКАЛАВРИАТ)

1. Науки о биологическом разнообразии

Клетка—элементарная единица живого. 1. Клетка—это элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию, основа строения и жизнедеятельности всех живых организмов.

 

2. При всем разнообразии клетки обладают гомологичностью, им свойственно общее происхождение, сходство химического состава, единый генетический код.

 

3. Клетка от клетки. Клетки образуются в процессе деления материнских клеток.

 

4. Интеграция клеток в многоклеточном организме. В процессе индивидуального (онтогенез) и исторического развития (филогенез) многоклеточных организмов происходит образование комплексов клеток, в пределах которых клетки специализируются на выполнение определенных функций, приобретая при этом новые эмерджентные свойства.

Клеточная оболочка состоит из целлюлозы, которая определяет ее архитектуру, составляя каркас клеточной оболочки. Тонкие и длинные молекулы целлюлозы образуют волоконца – микрофибриллы, которые в свою очередь свиваются в более толстые канатики – макрофибриллы, прочность которых приравнивается к прочности стальной проволоки такой же толщины (d=0,5 мкм). Между волоконцами целлюлозного каркаса располагается матрикс оболочки, состоящий из пектиновых веществ, гемицеллюлозы и гликопротеинов. На поверхности клеточной мембраны оболочка не откладывается сплошным слоем, в ней имеются участки, состоящие только из мембраны, эти углубления в оболочке называются порами. Подобное строение имеет первичная оболочка, она присуща эмбриональным клеткам, а также живым специализированным клеткам, обладающим метаболической активностью. У клеток, специализирующихся к выполнению опорных, защитных, водопроводящих функций, внутрь клетки откладывается вторичная оболочка с преобладанием в ее составе целлюлозы и других веществ, придающих оболочке прочность. Вторичная оболочка не откладывается на месте пор, что приводит к образованию более или менее глубокого в зависимости от толщины стенки порового канала (показать на примере волокон). Содержимое клеток, имеющих толстые, одревесневшие вторичные оболочки постепенно отмирает, но мертвые клетки остаются в теле растения и выполняют целый ряд важнейших функций.

Вакуоль

Вакуоль – 1-мембранный клеточный органоид. Мембрана ограничивающая вакуоль от цитоплазмы называется ТОНОПЛАСТ, он имеет строение аналогичное строению цитоплазматической мембраны. Вакуоли имеются в животных и растительных клетках, но у животных вакуоли мелкие и содержат обычно запасные питательные вещества (белки, жиры) или ненужные в цитоплазме продукты метаболизма. В специализированных (дифференцированных) живых растительных клетках вакуоль (вакуоли) обычно занимают большую часть объема клетки. Заполнены такие Вакуоли клеточным соком – водным раствором минеральных и органических солей кислот и др. Иногда в вакуолях в содержатся кристаллы разных солей (наиболее часто кристаллы Оксалата кальция = кальциевая соль щавелевой кислоты). Клеточный сок в вакуолях многих клеток, особенно в плодах содержит моносахариды. Помимо запасающей функции вакуоль выполняет еще одну: благодаря тому что

1. концентрация растворимых веществ в вакуоли обычно больше чем во внешней среде

2. Тонопласт и цитоплазматическая мембрана обладают свойством полупроницаемости – через них свободно проходят недиссоциированные молекулы воды, но не проходят Ионы (ОСМОС)

В вакуоли создается осмотическое давление, благодаря которому создается напряжение клеточной стенки, позволяющее живым частям растения сохранять определенную форму.

Пластиды.

Пластиды – 2-мембранные органоиды, присутствующие только в растительных клетках.

Делятся на:

Лейкопласты – бесцветные

Хлоропласты – зеленые благодаря пигменту Хлорофиллу

Хромопласты – красные, оранжевые, желтые – благодаря пигментам каротиноидам. (Морковка)

В упрощенном виде можно считать что лейкопласты превращаются в хлоропласты, а хлоропласты могут превращаться в хромопласты в конце своей жизни.

Пластиды размножаются простым делением (как бактерии), имеют свою собственную ДНК. При делении клеток растений пластиды примерно поровну расходятся в каждую из дочерних клеток.

Функции пластид:

Лейкопласты – являются предшественниками хлоропластов, часто в них запасаются питательные вещества (обычно крахмал)

Хлоропласты – осуществляют фотосинтез, участвуют в химической регуляции жизнедеятельности клетки.

Хромопласты – образуются в основном в плодах и в листьях во время листопада, т.е. в тех частях растения, которые будут потеряны им. Возможно что каротиноиды и другие вещества хромопластов являются нежелательными продуктами метаболизма, от которых растения избавляются. Кроме того ярка окраска плодов способствует распространению семя животными.