Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Цитоскелет и микротрубочки

Цитоскелет — это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки (рис. 6). Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Это динамичная, изменяющаяся структура, в функции которой в растительной клетке входит в том числе поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям, экзо- и эндоцитоз, обеспечение движения клетки как целого, активный внутриклеточный транспорт и клеточное деление.

Рис. 6. Цитоскелет клетки: 1 — трабекулярные нити; 2 —микротрубочка; 3 — зндоплазматический ретикулум; 4 — клеточная мембрана; 5 — митохондрия; 6 — полисомы; 7 — микрофиламенты. Источник Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

Во многих растительных клетках обнаружены органоиды, названные микротрубочками (рис. 6). Само их название говорит об их форме — это трубочки с каналом внутри. Внешний их диаметр порядка 250А. Иногда это двойные трубочки — две одиночные, лежащие бок о бок друг с другом и имеющие общую стенку, которая разделяет их полости. Стенки микротрубочек построены из белковых молекул. Считают, что микротрубочки связаны с сократительной (двигательной) активностью цитоплазмы и ее образований. Из них, как из строительных деталей, построены сократительные структуры жгутика — органоида, при помощи которого перемещаются некоторые одноклеточные и колониальные водоросли, а также клетки, служащие для размножения многих низших растений. Из микротрубочек во время деления клетки образуются нити веретена. В период деления микротрубочки собираются в группы и образуют эти нити. По окончании деления нити вновь распадаются на отдельные микротрубочки. В клетках или их частях, которые лишены плотной оболочки, микротрубочки, возможно, выполняют опорную функцию, составляя внутренний скелет клетки.

Пластиды

Пластиды — органоиды, присущие только растительным клеткам. Обычно это крупные тельца, хорошо видимые под световым микроскопом.

Рис. 7. Строение хлоропласта. Слева - продольный разрез через хлоропласт. Участок внизу показан в увеличенном виде: 1 - граны, образованные ламеллами, сложенными стопками; 2 - оболочка; 3 - строма (матрикс); 4 - ламеллы; 5 - капли жира, образовавшегося в хлоропласте. Справа - трехмерная схема расположения и взаимосвязи ламелл и гран внутри хлоропласта: 1 - граны; 2 - ламеллы.

Различают 3 типа пластид: бесцветные лейкопласты, зеленые — хлоропласты (рис. 7), окрашенные в другие цвета — хромопласты. Возможны переходы пластид из одного типа в другой. Так, позеленение клубней картофеля вызывается перестройкой их лейкопластов в хлоропласты. В корнеплоде моркови лейкопласты переходят в хромопласты. Пластиды всех типов образуются из пропластид.

Пропластиды — бесцветные тельца, похожие на митохондрии, но несколько крупнее их. В больших количествах они встречаются в меристематических клетках. Лейкопласты находятся в клетках неокрашенных частей растений (плодов, семян, корней, эпидермиса листьев). Форма их неопределенна. Чаще всего встречаются лейкопласты, в которых откладывается крахмал (он образуется из сахаров). Есть лейкопласты, запасающие белки. Наименее распространены лейкопласты, заполненные жиром; они образуются при старении хлоропластов. Существенных различий между лейкопластами и пропластидами нет.

Рис. 8. Хлоропласт из клетки листа огурца (Cucumis sativus). Электронная микрофотография (увел, х 48 000) Е. А. Мирославова: о — оболочка хлоропласта; л— межгранные ламеллы; гр — граны; с — строма; кз — крахмальные зерна; ог-осмиофильные гранулы (капли жироподобных веществ); м — митохондрия. Хлоропласты — пластиды высших растений, в которых идет процесс фотосинтеза. Хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы, размер их около 4—6 мкм. Находятся они в паренхимных клетках листьев и других зеленых частей высших растений. Число их в клетке варьирует в пределах 25—50. О строении хлоропласта дают представление рисунки 7, 8 и 9. Снаружи хлоропласт покрыт оболочкой, состоящей из двух липопротеиновых мембран. Под ней, в строме, упорядоченно расположены многочисленные образования — ламеллы. Они образуют плоские мешочки, которые лежат друг на друге правильными стопками. Эти стопки, напоминающие монеты, сложенные столбиком, называются гранами. Сквозь них проходят более длинные ламеллы, так что все граны хлоропласта связаны в единую систему. В состав мембран, образующих граны, входит зеленый пигмент — хлорофилл.
Рис. 9. Фрагмент хлоропласта из паренхимнои клетки листа кукурузы (Zea mais). Электронная микрофотография (увел, х 100 000) Е. А. Мирославова: о — оболочка хлоропласта; л— межгранные ламеллы;г — граны; с— строма; кз — крахмальное зерно; ог -осмиофильные гранулы. Именно здесь происходят световые реакции фотосинтеза — поглощение хлорофиллом световых лучей и превращение энергии света в энергию возбужденных электронов. Электроны, возбужденные светом, т. е. обладающие избыточной энергией, отдают свою энергию на разложение воды и синтез АТФ. При разложении воды образуются кислород и водород. Кислород выделяется в атмосферу, а водород включается в дальнейшие фотосинтетические реакции. Итогом световых реакций фотосинтеза является образование АТФ, НАДФ-Н2 и кислорода, причем потребляются вода и энергия света. В АТФ аккумулируется энергия — она затем используется для внутренних нужд клетки. НАДФ-Н2 — аккумулятор водорода, причем легко его затем отдающий. Большое число реакций синтеза в клетке связано с восстановлением, и в качестве поставщика водорода в этих реакциях выступает НАДФ-Н2.

Далее, с помощью ферментов стромы хлоропластов, т. е. вне гран, протекают темновые реакции: водород и энергия, заключенная в АТФ, используются для восстановления атмосферного углекислого газа (С02) и включения его в дальнейшем в состав органических веществ.

Хлоропласты способны перемещаться по клетке. На слабом свету они располагаются под той стенкой клетки, которая обращена к свету. При этом они обращаются к свету своей большей поверхностью. Если свет слишком интенсивен, они поворачиваются к нему ребром и выстраиваются вдоль стенок, параллельных лучам света. Таким образом, хлоропласты всегда «выбирают» наиболее благоприятные для фотосинтеза положение и условия освещения. Такие перемещения хлоропластов (фототаксис) — это проявление одного из видов раздражимости у растений.

Хлоропласты обладают известной автономией в системе клетки. В них имеются собственные рибосомы и набор веществ, определяющих синтез ряда собственных белков хлоропласта. Имеются также ферменты, работа которых приводит к образованию липидов, входящих в состав ламелл, и хлорофилла. Как мы видели, хлоропласт располагает и автономной системой добывания энергии. Благодаря всему этому хлоропласты способны самостоятельно строить собственные структуры. Существует даже взгляд, что хлоропласты (как и митохондрии) произошли от каких-то низших организмов, поселившихся в растительной клетке и сперва вступивших с нею в симбиоз, а затем ставших ее составной частью, органоидом.

У низших растений фотосинтез также осуществляется специализированными, хотя и не столь высокоразвитыми, как в хлоропласте, мембранными структурами. У зеленых и других водорослей система этих мембран отделена от остальной части клетки покрывающей мембраной и образует специальный органоид — хроматофор. Число хроматофоров в клетке невелико, часто клетка содержит всего лишь один хроматофор. Форма их очень различна у водорослей разных видов.

Вакуоль

В типичной растительной клетке имеется крупная вакуоль, наполненная жидким содержимым.

 
Рис. 10. Клетка из губчатой паренхимы листа коровяка (Verbascum thapsus). Электронная микрофотография (увел, х 25 000) М. Ф. Даниловой: ко— клеточная оболочка; пд —плазмодесмы, соединяющие цитоплазму соседних клеток; мп— межклеточное пространство; ц — цитоплазма; я — ядро; в — вакуоль; яо — ядерная оболочка; м — митохондрии; хл — хлоропласты; пл — плазмалемма; тп — тонопласт.

Часто вакуоль занимает почти весь объем клетки, так что цитоплазма составляет лишь тонкий слой, прилегающий к клеточной оболочке. У молодых клеток бывает несколько мелких вакуолей, которые по мере развития клетки разрастаются и сливаются в одну. Содержимое вакуоли — клеточный сок — это водный раствор очень многих веществ: сахаров, аминокислот, других органических кислот, пигментов (красящих веществ), витаминов, дубильных веществ, алкалоидов, гликозидов, неорганических солей (нитратов, фосфатов, хлоридов), иногда — белков.

Все эти вещества — продукты жизнедеятельности клетки. Одни из них хранятся в вакуолярном (клеточном) соке в качестве запасных веществ и со временем вновь поступают в цитоплазму для использования. Другие являются отбросами обмена веществ, выведенными прочь из цитоплазмы. Так, например, в вакуоль выводится щавелевая кислота; и в вакуолярном соке часто откладываются кристаллы щавелевокислого кальция.

 


Ядро

В растительной клетке обязательно присутствует одно или несколько ядер. Клетка, лишенная ядра, способна жить лишь короткое время. Безъядерные клетки ситовидных трубок — живые клетки. Но живут они недолго. Во всех других случаях безъядерные клетки являются мертвыми.

Рис. 11. Типичная растительная клетка. Строение ядра.

Ядро всегда лежит в цитоплазме. Форма ядра может быть различной — округлой, овальной, сильно вытянутой, неправильно-многолопаст-ной. В некоторых клетках контуры ядра меняются в ходе его функциониро-вания, причем на его поверхности образуются лопасти различной величины. Размеры ядер неодинаковы и в клетках разных растений, и в разных клетках одного и того же растения. Относительно крупные ядра бывают в молодых, меристематических клетках, в которых они могут занимать до 3/4 объема всей клетки. Относительные, а иногда и абсолютные размеры ядер в развитых клетках значительно меньше, чем в молодых.

Снаружи ядро покрыто оболочкой, состоящей из двух мембран, между которыми имеется щель — околоядерное пространство. Оболочка прерывается порами. Внешняя из двух мембран оболочки дает выросты, непосредственно переходящие в стенки эндоплазматической сети цитоплазмы. И поры, и прямая связь эндоплазматической сети с околоядерным пространством обеспечивают тесный контакт между ядром и цитоплазмой. Содержимое ядра — зернистое основное вещество (ядерный сок, или нуклеоплазма), в котором помещаются более плотные структуры — хромосомы и ядрышко. Ядрышко представляет собой аппарат синтеза материала рибосом и место их сборки из этого материала.

Функции клеточного ядра:

· хранение сведений о составе всех белков, способных синтезироваться в данной клетке в течение ее жизни (исключение составляют некоторые белки митохондрий и хлоропластов — их состав зашифрован в собственных ДНК);

· хранение сведений о всех свойствах клетки и организма;

· организация синтеза каждого из белков в нужный момент;

· распределение поровну между дочерними клетками наследственной информации при делении клетки (ядро каждой клетки содержит полный набор генов, свойственных данному организму, но в течение жизни в клетках разной специфичности работают разные гены: в одних клетках функционирует одна часть генов, в других — другая и т. д. Поэтому клетки разных тканей одного организма отличаются друг от друга. Значительная часть генов в них так и остается в пассивном, лишь «хранящем информацию» состоянии. Кроме того, не все гены в клетке работают одновременно: одни активны в один период жизни клетки, другие — в другой.


Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 76 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)