Учение о клетке

Страница 6

Пластиды. Характерны для клеток автотрофных растений. Именно с пластидами связан процесс первичного и вторичного синтеза углеводов. Пластиды различают по окраске: I) бесцветные - лейкопласты; 2) окрашенные в зеленый цвет — хлоропласты; 3) незелёные, окрашенные преимущественно в желто-красные тона,— хромопласты. Все три группы пластид связаны общим происхождением и сходным строением. Предполагают, что пластиды образуются из бесцветных пропластид, которые находятся в клетках зародыша и образовательных тканей. Пропластиды имеют оболоч-ку, состоящую из двух цитоплазматических мембран. Полость заполнена бесструктурным матриксом. Внутренняя мембранная структура пропластид развита очень слабо. Обычно это редкие, часто одиночные цистерны, расположенные без определенной ориентации, иногда это трубочки или пузырьки. Пропластиды могут превращаться в любой из трех видов пластид.

Лейкопласты. Это бесцветные пластиды, по ультраструктуре ближе всего к пропластидам, но более крупного размера. Они сосредоточены преимущественно в тканях и органах растений, лишенных доступа света: спорах, гаметах, семенах, клубнях, корневищах.

Основная функция лейкопластов — синтез и накопление запасных продуктов питания, в первую очередь крахмала, реже белков и жиров. Наиболее часто в лейкопластах образуются зерна вторичного запасного крахмала из сахаров, притекающих из листьев в запасающие органы. Крахмальные зерна быстро разра-стаются и, наконец, весь лейкопласт заполняется крахмалом. Запасной белок в лейкопластах может откладываться в форме кристаллов или аморфных включений.

Хлоропласты. Зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл и осуществляющие первичный синтез углеводов при участии световой энергии. Это органеллы фотосинтеза, поэтому их называют оптическим фокусом жизни. В соответствии с функцией хлоропласты находятся преимущественно в фотосинтезирующих органах и тканях, обращенных к свету (в листьях, молодых стеблях, зеленых плодах).

Хлоропласты есть у всех зеленых растений, начиная от водорослей и до цветковых включительно. У высших растений их форма округлая или овальная, чаще в виде двояковыпуклой линзы диаметром 3—7мкм при толщине 1—3 мкм. Число хлоропластов в одной клетке колеблется от 1—2 до 50. Обычно в каждой клетке цветковых растений их находится от 20 до 30.

Хлоропласта расположены в цитоплазме у клеточных стенок таким образом, что одна изих плоских сторон обращена к стенке клетки. В зависимости от степени освещенности они могут менять свое положение, чтобы лучше улавливать свет, не подвергаясь разрушительному действию прямых солнечных лучей. При рассеянном свете они располагаются у поверхности, при прямом — у боковых стенок. Живой хлоропласт содержит до 75 % воды. Химический состав хлоропласта (в % от сухой массы): белков—50, липидов — 33; пигментов: хлорофилла — 5—10, каротиноидов — 1—2, а также небольшое количество РНК и ДНК.

По химической структуре хлорофилл близок к гемоглобину эритроцитов крови. Хлорофилл — это эфироподобное соединение дикарбоновой кислоты хлорофиллина и двух спиртов — метилового и этилового. Формула хлорофилла а (синеватый)

С55H7205N4Mg, хлорофилла Ъ (желтоватый) C55H7006N4Mg. Хлорофилл образуется только на свету. Растения, развивающиеся в темноте, имеют не­естественно вытянутые стебли, бледно-желтую окраску или бес­цветны —их называют этиолированными. На свету они зеленеют.

Кроме хлорофилла хлоропласта содержат еще каротиноиды - два пигмента оранжевого и желтого цвета — каротин и ксантофилл. Они представляют собой высокомолекулярные углеводороды: каротин С40Н56. ксантофилл С40Н5602.

Хлоропласта отделены от цитоплазмы двумембранной оболочкой, которая обладает избирательной проницаемостью и регулирует обмен веществ между цитоплазмой и хлоропластом (рис. 6). Тело хлоропласта состоит из бесцветной гидрофильной белково-липоидной стромы (матрикса). Строма пронизана системой параллельно расположенных плоских мешков, образованных из внутренней мембраны оболочки хлоропласта. Их называют ламеллами или тилакоидами. Тилакоиды диаметром около 0,3мкм, довольно плотно прилегая друг к другу, образуют стопки, называемые гра-нами. Крупные ламеллы, пронизывающие строму, связывают граны в единую систему.

Мембраны тилакоидов,формирующих граны,каются от элементарных мембран.Они остоятиз наружного слоя, образованного молекулами белка, за которыми идет слой хлорофилла, далее липидный слой с каротиноидами и затем вновь слой белка. Рядом лежащая мембрана представляет собой зеркальное отображение вышеописанной.

Помимо системы тилакоидов в строме хлоропластов находятся рибосомы, крахмальные зерна, структуры липидной природы (пла-стоглобулы) и молекулы ДНК.

Хромопласты. Содержат пигменты группы каротиноидов, придающие им оранжевую и красную окраску. Они разнообразны

по форме: дисковидные, шаровидные, палочковидные и др. Это связано с тем, что каротиноиды легко кристаллизуются и форма кристаллов определяет форму хромопластов. Снаружи хромопласты, как и другие пластиды, имеют оболочку из двух мембран. Строма пронизана слаборазвитой внутренней мембранной системой. Внутриклеточная функция хромопластов пока остается неясной. Участие этих пластид в окраске лепестков имеет косвенное значение в привлечении насекомых-опылителей. Яркие плоды, окрашенные каротиноидами (боярышник, ландыш, рябина), хорошо поедаются птицами и животными — распространителями плодов и семян.

В процессе индивидуального развития почти все типы пластид могут превращаться друг в друга.

Пример превращения хлоропластов в хромопласты — изменение пластид при осеннем пожелтении листьев или при созревании плодов некоторых растений (томаты, рябина и др.). В хромопласты могут превращаться и лейкопласты.

Продукты жизнедеятельности. В отличие от органелл в цитопазме имеются образования, которые принадлежат к числу непостоянных клеточных структур, так как они периодически синтезируются и расходуются. Их называют включениями. К ним относятся продукты обмена и запаса питательных веществ в оформленном виде — зерна, глыбки, гранулы, кристаллы и вещества, растворимые в клеточном соке.

В растительных клетках продуктом жизнедеятельности цитоплазмы является также целлюлозная стенка.

Физиологически активные вещества. К ним относятся ферменты, витамины, гормоны, фитогормоны и фитонциды, они находятся в растворенном виде в гиалоплазме и выделяются клеткой в окружающую среду.

Фитогормоны. Это регуляторы роста растений. К ним, например, относятся ауксины и гиббереллины. Ауксины синтезируются в клетках образовательных тканей. Под их влиянием ускоряются рост и регенерация органов, например корнеобразование при вегетативном размножении. Гиббереллины — самые сильные активаторы роста стебля, поэтому их широко используют с целью получения высокорослых продуктивных кормовых и технических растений для повышения урожайности сель-скохозяйственных культур.

Фитонциды. Сюда относят вещества различной химической природы (альдегиды, гликозиды, синильную кислоту и др.), которые служат для защиты растений, так как убивают или оказывают пов­реждающее действие на другие организмы (чаще болезнетворные микроорганизмы и простейшие). Фитонцидами богаты чеснок, лук, черемуха, миндаль, эвкалипт, большинство хвойных. Установлено, например, что фитонцид лимона убивает дизентерийную палочку.

Углеводы. Из полисахаридов в клетках растений наиболее часто встречается крахмал, а в клетках животных — гликоген. Зер­на запасного крахмала формируются в лейкопластах. Много крах­мала в клубнях картофеля, зерновках хлебных злаков. Гликоген накапливается в печени и мышцах животных. В клеточном соке растений, особенно в запасающих органах (плодах, корнеплодах, корневищах и т.д.), находятся растворимые в воде углеводы — глю­коза, фруктоза, сахароза.