2. Вторичная клеточная стенка
Вторичная стенка формируется в середине процесса растяжения клетки или в конце его, когда клетка перестаёт расти. Эта стенка является продуктом жизнедеятельности протопласта и откладывается между первичной клеточной стенкой и протопластом. Получается, что вторичная клеточная стенка как бы накладывается изнутри на первичную клеточную стенку. Вторичная клеточная стенка содержит больше целлюлозы, и она гораздо прочнее первичной. В клетках древесины и механической ткани вторичная клеточная стенка пропитывается лигнином (вещество фенольной природы), которое придаёт её дополнительную прочность и не проводит воду. Содержание лигнина в стенках некоторых видов клеток может достигать 30%. Процесс лигнификации (одревеснения) лишает вторичную клеточную стенку способности проводить воду, поэтому протопласт в такой клетке отмирает.
В клетках других тканей вторичная клеточная стенка пропитывается суберином (жироподобное вещество), теперь она не способна проводить воду и воздух. Суберинизация, как и лигнификация, сопровождается отмиранием протопласта. Однако суберинизация не влияет на прочность вторичной клеточной стенки, так как суберин откладывается в пробке, которая входит в состав перидермы.
У некоторых клеток на поверхности вторичной клеточной стенки откладывается кутин и воск (жироподобные вещества). Они выделяются эпидермой и предоотвращают излишнюю потерю влаги растительными клетками.
Вторичная клеточная стенка в отличие от первичной откладывается не сплошным слоем, а в виде колец, спирали, сетки. В результате на первичной клеточной стенке остаются участки незаполненные вторичной клеточной стенкой. Они способны проводить воду и поэтому называются порами. Поры – это отверстия во вторичной оболочке, где клетки разделяет лишь первичная оболочка и срединная пластинка.
Поры бывают простыми и окаймлёнными. В простых порах диаметр поры одинаков по всей длине. Диаметр окаймлённых пор шире у основания и уже к верхушке. Такое строение позволяет окаймлённым порам регулировать движение жидкости в соседние клетки. Окаймлённые поры часто встречаются у хвойных растений.
3. Функции клеточной стенки.
- защитная (от мелких механических повреждений и патогенов)
- поддержание формы клетки (растительная клетка по сравнению с животным растёт в 3 раза быстрее; растение не имеет специальной опорной системы, её функцию выполняет каждая клетка)
- транспортная – первичная клеточная стенка полностью проницаема для воды и растворённых в ней веществ. Совокупность клеточных стенок, соседних образует апопласт, по которому движутся водные растворы от клетки к клетке на значительное расстояние.
- участие в осмотических процессах и в поступлении воды (в условиях максимального насыщения клетки водой, протопласт оказывает давление на клеточную стенку; стенка оказывает противодавление (тургор), которое препятствует дальнейшему поступлению воды и разрыву протопласта).
- клеточная стенка обладает свойствами ионообменника, т.е. способна накапливать ионы как запасной фонд, легко доступный для протопласта. После обильных дождей и после таяния снега почвенный раствор становится очень разбавленным, и растение испытывает острый дефицит ионов (К, Са, NO3, NО2, NН4). Но на практике этого не наблюдается за счёт создания фонда ионов в клеточной стенке.
4. Роль вакуоли в растительной клетке.
Вакуоль – центральный компартмент взрослой клетки, занимающий 80-90% её объёма. Мембрана, отделяющая вакуоль от протопласта – тонопласт. Проницаемость тонопласта немного ниже плазмолеммы, что позволяет удерживать вещества внутри вакуоли. Внутри вакуоли располагается клеточный сок, представляющий собой слабокислый (рН = 3-5) истинный раствор органических и минеральных веществ. В нём находятся сахара, аминокислоты, пептиды, органические кислоты, пигменты (из группы антоцианов), вещества вторичного метаболизма (алкалоиды, танниды), а также продукты жизнедеятельности клетки.
В клеточном соке могут содержаться вещества, временно выведенные из обменных процессов (алкалоиды, таннины, флавоноиды и другие вещества вторичного метаболизма)
В ряде случаев в клеточном соке могут накапливаться вещества в виде кристаллов (оксалат Са), гранул, аморфных тел (белки). При этом они инактивируются.
- поддержание формы клетки. Благодаря насыщению водой в вакуоли развивается гидростатическое давление, которое обеспечивает напряжение или тургоресцентное состояние клетки
2. обеспечение роста клетки. В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90 % объёма клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя.
3. участие в осмотических процессах. Благодаря наличию растворённых осмотически активных веществ в вакуоли развивается осмотическое давление (от центра к периферии), которое обеспечивает поступление воды извне без затрат энергии.
4. накопление веществ, временно выведенных из обменных процессов протопласта. Это запасные белки, соли органических кислот, которые могут повторно использоваться клеткой.
5. регулирует водно-солевой обмен клетки.
5. Протопласт: основные химические компоненты и продукты жизнедеятельности.
Протопласт – активное живое содержимое клетки. Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма, меньшую по массе – ядро. От вакуоли протопласт отграничен тонопластом, а от клеточной стенки – другой мембраной – плазмалеммой. В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма.
Протопласт представляет собой многофазную коллоидную систему, где отдельные его части могут находиться в разном физическом состоянии. Обычно это гидрозоль, где дисперсной средой является вода (90-95% протопласта), а дисперсной фазой – органические вещества. Иногда, например, в покоящихся семенах, протопласт находится в состоянии геля, но при прорастании легко переходит в состояние гидрозоля. Таким образом, гель и гидрозоль взаимообратимы.
В живой растительной клетке содержимое находится в постоянном движении (вращательном, струйном и др.) – циклозе. Основное назначение циклоза неизвестно, хотя считается, что он обеспечивает лучшую транспортировку веществ и способствует лучшему снабжению клетки кислородом.
Основными веществами, находящимися в протопласте, являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы. Среди моносахаридов по характеру карбонильной группы различают альдозы (содержат альдегидную группу) и кетозы (содержат кетонную группу), а по числу углеродных атомов – триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. В природе наиболее распространены пентозы и гексозы. Моносахариды отличаются высокой реакционной способностью и нередко образуют химические соединения с самыми различными компонентами протопласта. При этом образуются сложные вещества – гликозиды. Все эти вещества образуются в самой клетке в процессе фотосинтеза.
Помимо перечисленного выше, в растительной клетке содержатся в виде солей неорганические вещества (2-6%), а также витамины, контролирующие метаболизм клетки и фитогормоны – физиологически активные вещества, регулирующие процессы роста и развития.
Продукты жизнедеятельности протопласта
Общее название этих веществ – эргастические вещества.
Они образуются непосредственно в протопласте и отчасти сохраняются в нём в растворённом виде, либо в форме включений. В значительно большем количестве эргастические вещества концентрируются вне протопласта, образуя клеточную стенку. Другая часть накапливается в клеточном соке вакуолей в виде растворов или откладывается в цитоплазме в виде разного рода включений.
Главнейшие оргастические вещества: простые белки, некоторые углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал, инулин), а также целлюлоза, запасные жиры и жироподобные вещества – всё это соединения первичного метаболизма. Продукты вторичного метаболизма – таннины, полифенольные соединения, алкалоиды, изопренпроизводные, оксалат кальция и др. Продукты вторичного метаболизма нередко образуют гликозиды, которые обладают повышенной способностью проникать через биологические мембраны.
Следует отметить, что такие продукты вторичного метаболизма как таннины, полифенольные соединения, дубильные вещества, алкалоиды используются для получения лекарственных средств.
Источник
Строение и основные функции клеточной стенки растений
Клеточная стенка представляет собой жесткий, полупроницаемый защитный слой в некоторых типах клеток. Это внешнее покрытие расположено рядом с клеточной (плазматической) мембраной в большинстве клеток растений, грибов, бактерий, водорослей и некоторых археев. Тем не менее, животные клетки не имеют клеточной стенки. Она выполняет множество важных функций, включая защиту и структурную поддержку.
Особенности строение клеточной стенки зависят от вида организма. К примеру, у растений, она обычно состоит из сильных волокон углеводной полимерной целлюлозы, которая является главным компонентом хлопка и древесины, а также используется в производстве бумаги.
Структура клеточной стенки растений
Клеточная стенка растений многослойная и включает три секции: внешний слой или средняя пластинка, первичная и вторичная клеточные стенки. Хотя все растительные клетки имеют среднюю пластинку и первичную клеточную стенку, не у всех есть вторичная клеточная стенка.
Средняя пластинка — внешней слой клеточной стенки, который содержит полисахариды, называемые пектинами. Пектины помогают в адгезии клеток, связывая стенки соседних клеток друг с другом.
Первичная клеточная стенка — слой, образованный между средней пластинкой и плазматической мембраной в растущих клетках растений. Он состоит в основном из целлюлозных микрофибрилл, содержащихся в гелеобразной матрице из гемицеллюлозных волокон и пектиновых полисахаридов. Первичная клеточная стенка обеспечивает прочность и гибкость, необходимые для роста клеток.
Вторичная клеточная стенка — слой, образованный между первичной стенкой клетки и плазматической мембраной в некоторых растительных клетках. Когда первичная клеточная стенка перестает делиться и расти, она может сгущаться, образуя вторичную клеточную стенку. Этот прочный слой укрепляет и поддерживает клетку. Кроме целлюлозы и гемицеллюлозы, некоторые вторичные клеточные стенки включают лигнин, который усиливает их и обеспечивает водопроводимость клеток сосудистой ткани растений.
Функции клеточной стенки
Основные функции клеточной стенки заключаются в том, чтобы сформировать каркас для клетки и предотвратить ее расширение. Целлюлозное волокно, структурные белки и другие полисахариды придают клеткам форму и обеспечивают поддержку. К дополнительным функциям клеточной стенки относятся:
- Поддержка — обеспечение механической прочности и структуры, а также контроль направления роста клеток.
- Выдерживает тургорное давление — сила воздействия содержимого клетки (протопласта) на ее стенки. Это давление помогает растению оставаться жестким и прямостоящим, но может также вызвать разрушение клетки.
- Регулировка роста — посылает сигналы клеткам для входа в клеточный цикл, чтобы делится и расти.
- Регулировка диффузии — пористая структура клеточной стенки позволяет некоторым необходимым веществам, включая белки, попадать внутрь клетки, препятствуя проникновению других.
- Связь — клетки взаимодействуют между собой через плазмодесмы (поры или каналы между стенками растительных клеток, которые позволяют молекулам и сигналам связи проходить между отдельными клетками растения).
- Защита — осуществляет защиту клеток от вирусов и остальных опасных веществ или микроорганизмов, а также помогает предотвратить потерю воды.
- Хранение — хранит углеводы, которые используются для роста растений, особенно в семенах.
Источник