Анатомическое строение растительных клеток целлюлозосодержащего и пентозансодержащего сырья

Элементарной единицей живого организма является клетка.

Живая растительная клетка имеет следующие части: протопласт, вакуоли с клеточным соком и оболочку.

Протопласт состоит из ядра и цитоплазмы.

Ядро состоит из ядерной оболочки, отделяющей его от цитозоля, хроматина, ядрышка и нуклеоплазмы. Его оболочка представляет собой двойную мембрану с большим количеством пор. Ядро - это нуклеопротеидный комплекс, состоящий из нуклеиновых кислот, принимающих участие в синтезе белка. Ядро является носителем наследственных свойств клетки.

Цитоплазма состоит из органелл (пластид, митохондрий, рибосом и т.д.) и цитозоля. Органеллы клетки (кроме рибосом) окружены мембранами. Цитозоль, или гиалоплазма, − это внутренняя среда клетки, в которую погружены органеллы. В молодой клетке, образовавшейся в результате деления, цитоплазма заполняет её сплошь или почти сплошь. Цитоплазма содержит большое количество воды (70-80%), главную массу сухого вещества составляют белки, жиры, углеводы, минеральные вещества.

Снаружи протопласт окружён мембраной − плазмалеммой.

Вакуоли – э то полости, заполненные клеточным соком. Клеточный сок представляет собой раствор разнообразных веществ: органических и минеральных кислот и солей, сахаров, пигментов, ферментов, глюкозидов и т.д. Вакуолизация происходит постепенно, по мере роста клетки и образуется одна центральная вакуоль. В сформировавшейся клетке центральная вакуоль может занимать до 90% её объёма. Мембрана отделяет вакуоль от цитозоля.

В древесине, объекте химической переработки, преобладают мёртвые клетки. В мёртвой клетке после отмирания протопласта остаётся её оболочка и полость, заполненная водой, содержащей обычно то или иное количество минеральных веществ, или воздухом.

Оболочка клетки (рис.1.1) состоит в основном из целлюлозы, а у некоторых растений – только из целлюлозы (лён, рами и др.). Она состоит из первичной (I) и вторичной оболочек (II). Первичные оболочки соседних клеток с межклеточным веществом называют срединной пластинкой. Первичная оболочка представляет собой систему переплетающихся микрофибрилл.

Вторичная оболочка имеет три слоя: наружный, средний и внутренний. Наружный слой оболочки (II) тонкий и состоит из параллельных микрофибрилл, ориентированных под углом 70-90^о к вертикальной оси клетки в виде спирали. Средний уровень вторичной оболочки представляет собой

Рис.1.1. Структура растительной клетки

параллельные микрофибриллы. Это самый мощный слой клетки. Внутренний стой вторичной оболочки тонкий, микрофибриллы расположены в виде спирали относительно оси под углом 70-90^о. Третичная оболочка - это засохший слой клеточной оболочки, образовавшейся при отмирании протопласта.

В составе оболочек растительных клеток целлюлоза составляет около 50% сухого вещества. В межклеточном веществе и первичной оболочке - срединной пластинке - содержится 35% целлюлозы, свыше 20% пектиновых веществ, остальное − пентозаны. По мере отложения слоёв вторичной оболочки увеличивается количество целлюлозы и уменьшается количество пектиновых веществ. Общее количество гемицеллюлоз остаётся постоянным, но увеличивается количество гексоз. В состав одревесневших клеточных стенок растений входит также лигнин. Лигнин - продукт окисления ароматических веществ, служащих катализаторами при окислительно-восстановительных процессах, составляющих дыхательный цикл. Образование и отложение лигнина связано с нарушением работы дыхательного аппарата клетки. Процесс одревеснения сопровождается усилением дыхания. Отложения лигнина больше в наружной оболочке. Лигнин отсутствует в третичной оболочке.

При образовании вторичной оболочки остаются просветы, эти не утолщённые места оболочки называются порами. Поры - это канальцы, идущие от первичной оболочки до полости клеток.

Среди большого разнообразия растительных клеток по их форме можно выделить два основных типа: паренхимные клетки - короткие, у которых длина и толщина одинаковы, прозенхимные - длинные клетки. При исследовании строения растительных тканей под микроскопом в них были обнаружены следующие анатомические элементы: сосуды, трахеиды, либриформ и паренхимные клетки.

Сосуды представляют собой трубки, которые образовались из последовательно соединённых друг с другом коротких клеток в процессе растворения разделяющих их перегородок.

Трахеиды представляют собой вытянутые веретёнообразные клетки. Они являются водопроводящими и механическими элементами.

Либриформ - это клетки с утолщённой оболочкой, выполняющие механические функции.

Паренхимные клетки имеют многогранную со сглаженными углами форму, напоминающую соты. Функции их разнообразны. Одна из главных функций состоит в том, что они являются местом нахождения питательных веществ.

Наиболее простое строение имеет древесина хвойных пород, которая на 90-95% состоит из трахеид и на 5-10% из паренхимных клеток.

Строение древесины лиственных пород более сложное: в ней отсутствуют трахеиды, но зато в большом количестве имеются сосуды, либроформ и паренхима.

Ткани - это группы клеток, соединённых межклеточным веществом, имеющих сходное строение и выполняющих одинаковую функцию.

Ткани в зависимости от функции подразделяют на образовательные (меристематические), покровные, механические, проводящие, запасающие, выделительные и ассимиляционные. Из всех тканей только меристематические способны к делению. Поэтому ростовые процессы осуществляются в растениях лишь в меристематических тканях. За их счёт образуются другие ткани. Различают два типа меристем по их расположению в растении: верхушечные и боковые. Верхушечные меристемы осуществляют рост растений в высоту. Боковые (камбий) обусловливают рост растений в толщину.

Среди покровных тканей различают простейшую однослойную ткань из живых клеток - эпидермис и более сложную многослойную ткань из мёртвых клеток - пробку.

Механические ткани (механические волокна) - это мёртвые клетки с одревесневшими оболочками.

Проводящие ткани выполняют функцию проведения воды и органических веществ. В соответствии с этим различают мёртвые (водопроводящие элементы) - сосуды и трахеиды и живые (проводящие органические вещества) - ситовидные трубки.

Запасающие ткани - это живые паренхимные клетки, активно участвующие в обмене веществ и служащие местом отложения запасных веществ (жиров, белков, углеводов и т.д.).

К выделительным тканям относится паренхимная зелёная ткань, в её пластидах идёт процесс фотосинтеза. Продукт фотосинтеза - углеводы (или сахара) по ситовидным трубкам поступает в образовательные ткани - камбий и другие. Из этого сырья строятся новые растительные клетки.

Для понимания строения древесины, прежде всего надо уяснить строение древесного ствола. На поперечном срезе ветки или ствола дерева простым глазом или в лупу можно видеть кору, древесину с годичными слоями, сердцевину и сердцевинные лучи. Сердцевинные лучи состоят из живых паренхимных клеток. Они являются и запасающей тканью, и проводящей.

В древесине хвойных пород трахеиды располагаются радиальными рядами. Вертикальные смоляные ходы расположены вдоль ствола среди трахеид, а горизонтальные - среди паренхимы более широких сердцевинных лучей.

На границе между корой и древесиной находится камбий. В коре можно различить две части: внутреннюю (луб) и наружную (первичную корку с крупными смоляными каналами). У сосны первичная кора сохраняется недолго и с возрастом заменяется более надёжной защитной тканью - коркой. Корка - это периферическая мёртвая зона коры.

Дата добавления: 2015-10-02