Плазмалема - білково-ліпідний комплекс, що відмежовує клітину від зовнішнього середовища, приймаючи участь у підтриманні її гомеостазу шляхом вибіркової проникливості.

Зміст

 

Вступ

1. Клітина рослинного організму.

1.1. Будова клітинної оболонки.

1.2. Плазмалема

1.3. Будова ядра.

1.4. Клітинний цикл, мітоз, мейоз.

1.5. Типи пластид, їх будова, локалізація, функції.

1.6.Мітохондрії.

1.7.Вакуолярна система: вакуолі, апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулум.

1.8. Ергастичні речовини рослинних клітин.

1.9. Розвиток клітин.

Висновки

 

Вступ

Об'єктом вивчення цитології є життєдіяльність клітини. Цитологія вивчає будову, функції, розмноження, розвиток клітин та їх взаємодію в багатоклітинному організмі.

Розвиток цитології тісно пов'язаний із розвитком мікроскопічної техніки, оскільки переважну кількість клітин не можна побачити неозброєним оком. Основні події в розвитку класичної цитології наступні.

Р. Гук ("Мікрографія" (1665)) встановив клітинну будову корку, ввів термін "клітина". Слід за ним тривалий час основним структурним елементом клітини вважали оболонку. Я. Пуркіньє(1840) звернув увагу на внутрішній вміст клітин і ввів поняття про протоплазму. Р. Броун (1831) відкрив клітинне ядро. М. Шлей ден, Т. Шванн (1839) сформулювали клітинну теорію, а Р. Вірхов (1855) показав виникнення клітин лише з інших клітин шляхом проділу.

Основні положення клітинної теорії наступні:

• клітина є універсальною найменшою структурною одиницею всього живого;

• кожна клітина утворюється в результаті поділу вихідної материнської клітини;

• клітини багатоклітинних організмів в процесі їх онтогенезу спеціалізуються на виконанні різних функцій і утворюють тканини.

За відносно короткий період (1880-1900 рр.) було відкрито значну кількість клітинних органел (мітохондрії, апарат Гольджі (АГ), пластиди). Однією з найважливіших структур клітини, будову якої та функції було встановлено відносно недавно у зв'язку з винаходом електронного мікроскопу, є клітинна мембрана. Як відомо, електронний мікроскоп був винайдений лише у 1930-1940 рр. Перша модель мембрани типу "сендвіч", згідно з якою її компонентами є білкові молекули розташовані в два шари, а між ними - ліпідний подвійний шар, була введена Давсоном та Даніелі у 1935 р. І лише у 1972 р.

С. Сінгер та Г. Ніколсон запропонували рідинно-мозаїчну модель мембрани, яка не втратила актуальності і сьогодні та вважається найсучаснішою.

Метою цього реферативного дослідження є більш детальне ознайомлення з будовою клітини рослинного організму.

Визначення теми цього дослідження зумовила необхідність вирішення таких завдань:

- зробити аналіз сучасної літератури з досліджуваної проблеми;

- проаналізувати стан розробленості проблеми у світовій практиці.

Будова клітинної оболонки

Клітина - це впорядкована система біополімерів, оточена мембраною, що підтримується за рахунок енергетичних та пластичних процесів, здатна самовідтворюватися, відносно незалежна та універсальна структурна одиниця живого.

Узагальнену будову рослинної клітини з деталями ультраструктури показано на рис. 3.1. За зовнішнім виглядом та функціями клітини дуже різноманітні. В одних випадках вони можуть досягати великих розмірів і бути помітними неозброєним оком (клітини м'якоті кавуна, яблука). В інших випадках клітини мають малі розміри, сягаючи лише декількох мікрометрів. За формою клітини також надзвичайно різноманітні. Враховуючи співвідношення їх довжини та ширини, розрізняють два основних типи - паренхімні (округлі) та прозенхімні (видовжені) клітини.

Розглядаючи рослинні клітини в світловий мікроскоп, можна бачити лише незначну частину органел (рис. 3.2).

Особливостями рослинної клітини, на відміну від типової клітини тваринних організмів, є наявність:

1) клітинної стінки, 2) плазмодесм, 3) великих вакуолей, 4) пластид, в т.ч. хлоропластів, які здійснюють фотосинтез, у вищих рослин, на відміну від тварин,при клітинному поділі відсутні центріолі.

Рис. 3.1. Основні риси будови рослинної клітини (Грин та ін., 1990). 1- клітинна оболонка, 2 - ядерна мембрана, З - ядерна пора, 4 - ядерце, 5 - гетерохроматин, 6 - еухроматин, 7 - гладенький ендоплазматичний ретукулум (ЕПР), 8 - плазмалема, 9 -цитоплазма, 10 - мікротрубочки, 11 - мікрофіламенти, 12 -плазмодесми, 13 - пухирець АГ, 14 - тонопласт, 15 - вакуолярний сік, 16 - апарат Гольджі (АГ), 17 - мітохондрія, 18 - грана, 19 -оболонка хлоропласта, 20 - хлоропласт, 21 - рибосоми, 22 -шорсткий ЕПР, 23 - рибосоми, 24 - клітинна оболонка, 25 -серединна пластинка.

 

Рис. 3.2. Будова клітин волоска гарбуза (зліва) та луски цибулі (справа), помітна в світловий мікроскоп. І- клітини, 2 - цито плазма, 3 - клітинна оболонка, 4 - ядро, 5 - вакуоля.

Клітинна стінка - секреторний продукт протопласту, що в зрілій клітині є неживою частиною і складається переважно з трьох шарів - серединної пластинки, первинної та вторинної клітинних оболонок.

•Серединна пластинка - структура із клейких, драглистих пектинових речовин, яка не містить мікрофібрил целюлози і скріплює стінки сусідніх клітин (рис. 3.3).

•Первинна клітинна оболонка відкладається протопластами сусідніх клітин на серединну пластинку та складається із целюлозних мікро- і макрофібрил, занурених в матрикс. У молодих клітин, що інтенсивно ростуть, є лише первинна клітинна оболонка.

•Вторинна клітинна оболонка притаманна спеціалізованим зрілим клітинам. Вона відкладається на первинну оболонку зсередини, у матриксі містить вторинні включення, які роблять її малопроникною для води, газів та нездатною до розтягування. Розрізняють кілька напрямків хімічних перетворень, що відбуваються у вторинних клітинних оболонках.

Лігніфікація - накопичення лігніну, вміст якого в оболонках старих клітин може сягати 30%. Лігнін - сполука ароматичного ряду, яка відкладається у матриксі клітинної стінки і надає їй особливої жорсткості, тому такі стінки називають здерев'янілими. Суберинізація (накопичення суберину) та кутинізація, (відкладення кутину, воску). Суберин, кутин та віск жироподібні речовини, які не змішуються з матриксом клітинної стінки та відкладаються у вигляді окремих шарів, зокрема, суберин на внутрішньому боці клітинної оболонки, що має наслідком корковіння клітин, а кутин та віск на зовнішньому боці, де утворюють кутикулу, яка зменшує випаровування з поверхні органів.

Рис. 3.3.Будова клітинної стінки.

1-серединна пластинка, 2-первинна клітинна оболонка, 3-вторинна оболонка,4-фібрили целюлози.

Мінералізація (накопичення сполук кремнію, кальцію і т.п.).

У деяких клітин утворення вторинної клітинної оболонки є основною функцією протопласту, особливо це стосується клітин, що спеціалізуються на виконанні механічної, провідної та захисної функції. У зрілому стані вони мертві.

Порами називають ділянки клітинної стінки, де вторинна оболонка не відкладається. Пори бувають простими, якщо поровий канал має однаковий діаметр на всьому протязі, та облямованими, якщо поровий канал розширюється (звужується). Через пори сполучаються протопласти сусідніх клітин, завдяки наявності тонких цитоплазматичних виростів - плазмодесм.

Клітинна стінка будується протопластом. Основним її компонентом у вищих рослин є полісахарид целюлоза. Це зумовлено її особливою хімічною стійкістю (целюлоза нерозчинна у воді, органічних розчинниках, розведених кислотах та концентрованих лугах), поряд з тим, вона є еластичною та міцною. У формуванні клітинної стінки основну участь бере апарат Гольджі, який транспортує необхідні хімічні компоненти до плазмалеми і вивільняє останні у міжклітинний простір.

Фібрили целюлози занурені в матрикс клітинної стінки, який складається з білків, мінеральних речовин (найчастіше сполуки кремнію та кальцію), геміцелюлози та пектинових речовин. Останні легко набухають у воді, розчиняються в лугах та кислотах. Руйнування серединної пластинки, пов'язане із розчиненням пектинових речовин, називається мацерацією. Мацерація спостерігається зокрема у перезрілих плодах і призводить до їх пом'якшення.

Кожна клітина в багатоклітинному організмі існує не

відірвано від інших, а в тісному взаємозв'язку. Між сусідніми клітинами відбувається рух речовин по апопласту та симпласту.

Апопласт - система поєднаних одна з одною клітинних стінок, якими пересувається вода і розчинені речовини. Клітинна стінка проникна для низькомолекулярних розчинних сполук, володіє катіонообмінними властивостями. Апопласт забезпечує порівняно швидкий, але нерегульований транспорт.

Симпласт - сукупність протопластів різних клітин, поєднаних плазмодесмами через пори в клітинних стінках. Симпластний транспорт повільніший, ніж апопластний, але регулюється при проходженні речовин через протопласт та

мембрани сусідніх клітин.

Клітинна стінка виконує різноманітні функції. Вона надає форму та механічну міцність рослинним клітинам, захищає плазмалему, бере участь у транспорті речовин по апопласту, обумовлює тургоресцентність рослинних клітин (протидіє

збільшенню об'єму протопласту), клітинні стінки можуть бути вкриті кутикулою і захищати від надмірного випаровування.

Клітини всіх організмів оточені напівпроникною мембраною (плазмалемою), яка у рослинних клітин розташовується під клітинною стінкою (рис. 3.5).

Рис.3.4.Будова плазмалеми.1-молекули фосфоліпідів,

2-молекули білків, 3-ланцюжки вуглеводів.

Плазмалема

Будова ядра

Центром зосередження генетичної інформації та генної регуляції внутрішніх процесів всередині клітини є ядро (рис. 3.5). Ядро, як обособлена подвійною мембраною структура, трапляється лише в евкаріотичних організмів. Функціонально аналогічна структура (нуклеоїд) є і у прокаріот, але ДНК у них кільцева, не утворює білковонуклеопротеїдний комплекс (хроматин) і не відмежована мембраною від іншої частини цитоплазми.

Ядро - сферична двомембранна, органела евкаріотичних клітин, яка містить хроматин і контролює життєдіяльність шляхом ядерноцитоплазматичної взаємодії.

Рис. 3.5. Будова інтерфазного ядра.

1- ядерна мембрана,2-ядерна пора,

3-ядерце,4-єврохроматин,

5- гетерохроматин,6- нуклеоплазма.

Основними компонентами ядра еукаріотичної клітини є ядерна мембрана, що оточує ядро, хроматин, який містить ДНК, нуклеоплазма, тобто рідке внутрішнє середовище ядра. Всередині ядра помітні ядерця - щільні, не відмежовані мембраною структури, які складаються з рибонуклеопротеїдів (попередників рибосом).

Хроматин - ДНК, зв'язана з гістонами (основні білки), негістоновими білками, та невелика кількість ядерної РНК. Розрізняють евхроматин - синтетично активна частина хроматину, деспіралізована в інтерфазі, та гетерохроматин - інертна частина хроматину, що знаходиться в конденсованому стані, інтенсивно забарвлюється.

ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) є основним носієм генетичної інформації, складається з полінуклеотидного ланцюга. Нуклеотид - мономер ДНК, який складається з фосфорного ефіру дезоксирибози та одного з 4 видів азотистих основ (аденін, тімін, гуанін та цитозин).

Метафаза.

_4 Пари хроматид центромерами прикріплюються до ниток веретена

5 поділу і розташовуються вздовж: екватора клітини

Рис. 3.6. Будова Анафаза:

хромосоми. Однохроматидні хромосоми розходяться до полюсів клітини

1-центромера, Телофаза:

2-плечі, 3-хроматида, Хромосоми досягають полюсів клітини, деспіралізуються,

4-вторинна перетяжка формується ядерце, відновлюється ядерна мембрана,

5- супутник зникає веретено поділу, закладається фрагомопласт.

•Цитокінез

Розподіл органел та цитоплазми між дочірніми клітинами.

с. 3.7. Схема стадій мітоза та мейоза. Мітоз: 1 - інтерфаза, 2 - профаза, З - метафаза, 4 - анафаза, 5 -телофаза, 6 - цитокінез. Мейоз: 1 - інтерфаза, 2-4 - профаза І, 5 -метафаза І, б - анафаза І, 7 - телофаза І, 8 - метафаза II (анафаза II не відображена), 9 - телофаза II.

Поділ клітин шляхом мітозу притаманний переважно вегетативним клітинам. Клітини, що є попередниками гамет, які формуються в генеративних органах, на одній з стадій їх розвитку поділяються шляхом мейозу. У вищих рослин мейоз властивий особливій тканині - археспорію. В результаті мейозу формуються тетради гаплоїдних клітин - спор.

Мейоз - особливий тип поділу ядра, в результаті якого відбувається редукція кількості хромосом.

Редукція кількості хромосом при мейозі досягається за рахунок двох послідовних поділів, але з однією інтерфазою. Оскільки подвоєння ДНК відбувається лише в інтерфазі, то при першому поділі розходяться гомологічні хромосоми, при другому, який наступає відразу після телофази І поділу, розходяться хроматиди. В результаті з однієї диплоїдної клітини формується чотири гаплоїдних клітини, розташованих тетраедрично. Мейоз відрізняється від мітозу складною профазою І (профазою першого поділу), де відбувається кон'югація гомологічних хромосом та кросинговер.

Цитоплазма - основне середовище клітини між плазмалемою та ядерною мембраною; високовпорядкована багатофазна колоїдна система із вміщеними в неї органелами.

Цитоплазма перебуває в постійному русі, внаслідок зворотного переходу частин цитоплазми із золю в гель та навпаки. В цитоплазмі знаходиться комплекс мікротрубочок та мікрофіламентів - білкових компонентів, що перебувають в стані полімеризації на одному кінці та розпаду, на іншому. Сукупність їх називається цитоскелетом В цитоплазмі відбуваються основні синтези клітинного метаболізму (гліколіз, синтез жирних кислот, нуклеопротеїдів і т.п.), здійснюється транспорт. Рух органел, пов'язаний з циклічними токами в цитоплазмі, називають циклозом.

Мітохондрії

Мітохондрія - двомембранна органела евкаріотичної клітини, що забезпечує її енергією за рахунок процесів аеробного окислення органічного субстрату.

Внутрішня мембрана мітохондрій, яка складається переважно з білків (70%), утворює виступи - кристи. Середовище мітохондрії - матрикс, містить ферменти циклу трикарбонових кислот, кільцеву ДНК, РНК, рибосоми. Завдяки цьому мітохондрії, як і пластиди, є напівавтономними органелами. Вони розмножуються поділом і мають власний білоксинтетичний апарат. На внутрішній мембрані відбуваються процеси окисного фосфорилювання, внаслідок чого виникає електрохімічний потенціал, що витрачається на синтез АТФ.

Вакуолярна система

До одномембранних органел, які різняться перш за все функціонально, але подібні в структурному відношенні, належать апарат Гольджі (АГ), ендоплазматичний ретикулум (ЕПР), вакуолі, лізосоми і т.п. Інколи їх об'єднують під загальною назвою вакуолярна система. Фактично вона являє систему мембран, які поділяють протопласт на відмінні функціональні частини, де иідбувається протікання різних метаболічних процесів: синтез (ЕПР), перенесення (АГ), перетворення (ЕПР, АГ), руйнування (лічосоми) речовин, переведення їх в нерозчинних стан (вакуолі) і т.п. Лише завдяки системі цих мембран в морфологічно єдиній цитоплазмі можливий одночасний перебіг різноманітних життєвих процесів. Вакуолярна система динамічна, між окремими її компонентами відбувається кругообіг мембран, внаслідок чого постійно змінюється ємність перерахованих органел залежно від потреб, а частина мембран однієї органели може стати складовою іншої та навпаки.

Апарат Гольджі (АГ) - багатоярусна система плоских порожнистих дископодібних цистерн, яка бере участь у транспорті та хімічній модифікації речовин.

До складу АГ входять диктіосоми та пухирці. Розрізняють секреторний та регенеративний бік апарату Гольджі. На регенеративному боці поверхня диктіосом збільшується за рахунок злиття з пухирцями, що відділяються переважно від гладенького ЕПР, на секреторному боці від поверхні диктіосом відшнуровуються пухирці. Мембранна система апарату Гольджі перебуває в постійому перетворенні, разом з цим перетворюються і речовини, що знаходяться у внутрішній порожнині диктіосом. Таким чином певні речовини транспортуються до апарату Гольджі, здебільшого з ними відбуваються зміни за рахунок впливу ферментів, що також можуть надходити до АГ з іншими пухирцями, в процесі дозрівання речовини попадають з регенеративного на секреторний бік, звідки і відшнуровуються з новоутвореними пухирцями та рухаються в напрямку місць використання, а зменшення мембранної поверхні компенсується за рахунок нових пухирців, що вбудовуються в диктіосоми на регенеративному кінці. Таким чином апарат Гольджі бере важливу участь в процесах хімічного перетворення та транспорту речовин, зокрема у рослин він секретує назовні компоненти клітинної стінки.

Вакуоля - одномембранна сферична органела, виповнена вакуолярним соком, тобто водним розчином складного хімічного складу, відмінного від складу гіалоплазми (рідкої частини цитоплазми). Основна функція вакуолі - осмотичний гомеостаз протопласту та нагромадження певних речовин.

Від цитоплазми вакуоля відмежована тонопластом. Кількість вакуолей в клітинах буває різною. У меристематичних молодих клітинах є численні дрібні вакуолі, в зрілих клітинах вакуоля займає майже 90% їх об'єму, розташовуючись в центральній частині клітини. Крупні вакуолі є особливістю рослинних клітин, у одноклітинних тваринних організмів трапляються інші, дрібніші за розмірами скоротливі і травні вакуолі.

Оскільки концентрація вакуолярного соку відрізняється від такої в міжклітинному просторі існує градієнт, за яким речовини повинні проникати через тонопласт і рухатися в напрямку розчину меншої концентрації. Але для багатьох речовин тонопласт непроникний, тому розчинник (вода) буде переходити в розчин иищої концентрації. Так виникають осмотичні явища. Осмос - перехід молекул розчинника з області з більш високою концентрацією розчинених речовин в область з більш низькою концентрацією через напівпроникну мембрану. В процесі руху розчинника через напівпроникну мембрану виникає осмотичний тиск, який дорівнює зовнішньому тиску, який слід прикласти до мембрани, щоб припинити осмотичне надходження розчинника. Розчин, що має вищу концентрацію розчинених речовин називають гіпертонічним, однакову - ізотонічним, нижчу - гіпотонічним.

Якщо клітину занурити в гіпотонічний розчин, вода наддходить всередину клітини, збільшуючи об'єм протопласту. Виникаєсила, що діє на розрив плазмалеми. їй протистоїть механічна жорсткість клітинної оболонки, яка обумовлює тургорний тиск. Тургорний тиск - це тиск клітинної оболонки, який протидіє піску внутрішньоклітинної рідини і забезпечує збереження об'єму клітини.

Якщо клітину занурити в гіпертонічний розчин, вода викодить з клітини, об'єм протопласту зменшується, він відстає від клітинної стінки. Виникає явище плазмолізу (рис. 3.10). За невеликої в'язкості цитоплазми протопласт повністю відстає від клітинної стінки і спостерігається випуклий плазмоліз, за великої в'язкості - протопласт зберігає контакт з клітинною стінкою і спостерігається ввігнутий плазмоліз. При вміщенні в розчин нижчої концентрації відбувається деплазмоліз - повернення клітини в стан тургору в результаті додаткового надходження води

Рис. 3.10. Плазмолітичний та тургорний стан

промопласту.1-тургор,2- ввігнутий плазмоліз,3- випуклий плазмоліз,4- хлоропласти.

За хімічним складом вакуолярний сік багатокомпонентний. Він містить вуглеводи, білки, алкалоїди, таніни і т.д. Більшість речовин належить до вторинних продуктів метаболізму, тому вакуоля ще виконує інкреторну (нагромаджувальну) функцію.

1.8 Ергастичні речовини

Ергастичні речовини є продуктами життєдіяльності протопласту. їх можна поділити на запасні (структурні), що тимчасово виключаються з обміну речовин, та екскреторні (рослинні включення), які є вторинними метаболітами і повністю виключені з обміну речовин.

До запасних ергастичних речовин належать запасний крохмаль, ліпідні краплі та білкові включення. Основною запасною формою вуглеводів є крохмаль. Розрізняють крохмаль асиміляційний, що утворюється в хлоропластах, транзитний (транспортний) та запасний або вторинний, що відкладається у вигляді зерен в лейкопластах клітин органів, позбавлених світла (бульби, насіння). На рис. 3.11а показано крохмальні зерна з клітин сім'ядолей

Рис.3.11 а. Запасні поживні речовини в клітинах сім'ядолейгороху (а) та рицитин (б).1- крохмальне зерно, 2 - алейронове зеро.

Білки відкладаються в гіалоплазмі, лейкопластах, вакуолях у вигляді кристалів (кристалоїд) та в аморфному стані (глобоїд) (рис. 3.11 б). Білкові включення ще називають алейроновими зернами.

Ліпіди відкладаються у вигляді ліпідних крапель в гіалоплазмі, особливо в клітинах насіння та плодів. У світловому мікроскопі вони виглядають як сильно заломлюючі світло сферичні тільця.

Екскреторні речовини різноманітні за хімічною будовою. Найбільш розповсюдженими малорозчинні солі щавлевої та оцтової кислот, які відкладаються в вакуолях, утворюючи різноманітні за формою кристали (друзи, рафіди) (рис. 3.13).

3

а б с

Рис. 3.11.б.

Кристалічні включення рослинної клітини.а-клітини луски цибулі, б-клітини кореневища купени, с- клітини черешка бегонії.1 - кристали, 2 - рафіди, 3 - друзи.

Алкалоїди - азотовмісні органічні речовини гетероциклічної природи. На сьогодні їх відомо до 2000, причому більшість має сильні отруйні властивості.

Глікозиди - сполуки цукрів зі спиртами, альдегідами, фенолами. Частина з них відіграє роль пігментів (т.з. антоціани).

Таніни - безазотні похідні фенолів в'яжучого присмаку, які мають протибактеріальні властивості.

Перерахованими хімічними речовинами різноманітність рослинних включень не вичерпується.

Висновки

Рослинний світ є однією з найважливіших складових біосфери. Здійснюваний рослинами процес фотосинтезу відіграє важливу роль у регуляції кисневого режиму атмосфери.

Накопичена органічна речовина послідовно використовується в ланцюгах живлення, зумовлюючи існування екосистеми і всієї біосфери.

Клітини рослинних організмів мають досить складну будову. Кожна структурна одиниця виконує певну функцію, яка не обов’язково є відмінною від інших. Адже для виконання певних функцій необхідна участь багатьох структурних елементів. Далі в таблиці наведені структури рослинної клітини та їх функції.

Струк тури	Будова	Функції
плазма- лема	Подвійний білково-ліпідний шар, подекуди пронизаний наскрізними білковими молекулами	Вибіркова проникність, регуляція обміну речовин між протопластом та зовнішнім середовищем
ядро	Двомембранна органела евкаріотичних клітин, зовнішня мембрана переходить в ЕПР. Містить хроматин, ядерце	Збереження генетичної інформації, синтез попередників рибосом, мРНК, поділ клітини
Міто­хондріїя	Двомембранна органела, внутрішня мембрана утворює виступи (кристи). Внутрішній вміст - матрикс, містить ферменти, рибосоми, ДНК, РНК	Синтез АТФ в процесі аеробного | дихання
Пласти да	Двомембранна органела, у хлоропласта внутрішня мембрана утворює систему тилакоїдів. Матрикс містить ферменти, РНК, ДНК, рибосоми	Фотосинтез (хлоропласти), запасання речовин (лейкопласти), пігментація (хромопласті!)
Ендоплаз­матичний ретикулум	Цілісна система мембран поєднана з ядерною мембраною та плазмалемою у єдине ціле	Гранулярний ЕПР бере участь в транспорті білків, агранулярний - в синтезі і транспорті ліпідів, стероїдів. ЕПР поділяє клітину на різні функціональні секції (компартменти)
Апарат Гольджі	Система сплощених мембранних мішечків (цистерн). Має регенеративний та секреторний бік	Синтез, розпад, хімічна модифікація речовин, клітинний транспорт, утворення клітинної оболонки рослинних клітин
Рибосоми	Нємембранна органела, що складається з двох субодиниць (малої та великої). Містить білок, РНК. Рибосоми є в цитоплазмі, на мембрані гранулярного ЕПР, в мітохондріях, хлоропластах	Білковий синтез
Вакуо- ля	Одномембранна органела, оточена тонопластом. Містить вакуолярний сік -розчин різноманітних речовин (мінеральних солей, цукрів, пігментів, органічних кислот).	Осмотична регуляція, запасання, вилучення з метаболізму токсичних речовин і кінцевих продуктів метаболвму
Ліз осо ма	Одномембранна органела, містить різноманітні ферменти	Автофагія, фаго-, піноцитоз, ферментний розклад речовин

Список використаних джерел

1. Ботаніка:Морфологія і анатомія рослини: Навч. посібник/М.І.Стеблянко, К.Д.Гончарова, Н.Г.Закорко та ін.-К.: Вища шк.,1995.-384 с.

2. Гончаренко І. В. Будова рослинного організму: Навчальний посібник.-Суми: університетська книга,2004.-С.16-34.

3. Пособие по биологии для поступающих в вузы / Н.А. Лемеза, М.С. Морозов и др -Минск:Университетское,1993.-560 с.

4. Ткаченко Н.М. Сербін А.Г. Ботаніка підручник.-Харків: Основа,1997.-432с.

5. Цитология / А.С.Трошин, О.Д.Браун, Ю.Б.Вахтин и др.-К.: Вища шк.,1972.-260с.

 

 

Зміст

 

Вступ

1. Клітина рослинного організму.

1.1. Будова клітинної оболонки.

1.2. Плазмалема

1.3. Будова ядра.

1.4. Клітинний цикл, мітоз, мейоз.

1.5. Типи пластид, їх будова, локалізація, функції.

1.6.Мітохондрії.

1.7.Вакуолярна система: вакуолі, апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулум.

1.8. Ергастичні речовини рослинних клітин.

1.9. Розвиток клітин.

Висновки

 

Вступ

Об'єктом вивчення цитології є життєдіяльність клітини. Цитологія вивчає будову, функції, розмноження, розвиток клітин та їх взаємодію в багатоклітинному організмі.

Розвиток цитології тісно пов'язаний із розвитком мікроскопічної техніки, оскільки переважну кількість клітин не можна побачити неозброєним оком. Основні події в розвитку класичної цитології наступні.

Р. Гук ("Мікрографія" (1665)) встановив клітинну будову корку, ввів термін "клітина". Слід за ним тривалий час основним структурним елементом клітини вважали оболонку. Я. Пуркіньє(1840) звернув увагу на внутрішній вміст клітин і ввів поняття про протоплазму. Р. Броун (1831) відкрив клітинне ядро. М. Шлей ден, Т. Шванн (1839) сформулювали клітинну теорію, а Р. Вірхов (1855) показав виникнення клітин лише з інших клітин шляхом проділу.

Основні положення клітинної теорії наступні:

• клітина є універсальною найменшою структурною одиницею всього живого;

• кожна клітина утворюється в результаті поділу вихідної материнської клітини;

• клітини багатоклітинних організмів в процесі їх онтогенезу спеціалізуються на виконанні різних функцій і утворюють тканини.

За відносно короткий період (1880-1900 рр.) було відкрито значну кількість клітинних органел (мітохондрії, апарат Гольджі (АГ), пластиди). Однією з найважливіших структур клітини, будову якої та функції було встановлено відносно недавно у зв'язку з винаходом електронного мікроскопу, є клітинна мембрана. Як відомо, електронний мікроскоп був винайдений лише у 1930-1940 рр. Перша модель мембрани типу "сендвіч", згідно з якою її компонентами є білкові молекули розташовані в два шари, а між ними - ліпідний подвійний шар, була введена Давсоном та Даніелі у 1935 р. І лише у 1972 р.

С. Сінгер та Г. Ніколсон запропонували рідинно-мозаїчну модель мембрани, яка не втратила актуальності і сьогодні та вважається найсучаснішою.

Метою цього реферативного дослідження є більш детальне ознайомлення з будовою клітини рослинного організму.

Визначення теми цього дослідження зумовила необхідність вирішення таких завдань:

- зробити аналіз сучасної літератури з досліджуваної проблеми;

- проаналізувати стан розробленості проблеми у світовій практиці.

Будова клітинної оболонки

Клітина - це впорядкована система біополімерів, оточена мембраною, що підтримується за рахунок енергетичних та пластичних процесів, здатна самовідтворюватися, відносно незалежна та універсальна структурна одиниця живого.

Узагальнену будову рослинної клітини з деталями ультраструктури показано на рис. 3.1. За зовнішнім виглядом та функціями клітини дуже різноманітні. В одних випадках вони можуть досягати великих розмірів і бути помітними неозброєним оком (клітини м'якоті кавуна, яблука). В інших випадках клітини мають малі розміри, сягаючи лише декількох мікрометрів. За формою клітини також надзвичайно різноманітні. Враховуючи співвідношення їх довжини та ширини, розрізняють два основних типи - паренхімні (округлі) та прозенхімні (видовжені) клітини.

Розглядаючи рослинні клітини в світловий мікроскоп, можна бачити лише незначну частину органел (рис. 3.2).

Особливостями рослинної клітини, на відміну від типової клітини тваринних організмів, є наявність:

1) клітинної стінки, 2) плазмодесм, 3) великих вакуолей, 4) пластид, в т.ч. хлоропластів, які здійснюють фотосинтез, у вищих рослин, на відміну від тварин,при клітинному поділі відсутні центріолі.

Рис. 3.1. Основні риси будови рослинної клітини (Грин та ін., 1990). 1- клітинна оболонка, 2 - ядерна мембрана, З - ядерна пора, 4 - ядерце, 5 - гетерохроматин, 6 - еухроматин, 7 - гладенький ендоплазматичний ретукулум (ЕПР), 8 - плазмалема, 9 -цитоплазма, 10 - мікротрубочки, 11 - мікрофіламенти, 12 -плазмодесми, 13 - пухирець АГ, 14 - тонопласт, 15 - вакуолярний сік, 16 - апарат Гольджі (АГ), 17 - мітохондрія, 18 - грана, 19 -оболонка хлоропласта, 20 - хлоропласт, 21 - рибосоми, 22 -шорсткий ЕПР, 23 - рибосоми, 24 - клітинна оболонка, 25 -серединна пластинка.

 

Рис. 3.2. Будова клітин волоска гарбуза (зліва) та луски цибулі (справа), помітна в світловий мікроскоп. І- клітини, 2 - цито плазма, 3 - клітинна оболонка, 4 - ядро, 5 - вакуоля.

Клітинна стінка - секреторний продукт протопласту, що в зрілій клітині є неживою частиною і складається переважно з трьох шарів - серединної пластинки, первинної та вторинної клітинних оболонок.

•Серединна пластинка - структура із клейких, драглистих пектинових речовин, яка не містить мікрофібрил целюлози і скріплює стінки сусідніх клітин (рис. 3.3).

•Первинна клітинна оболонка відкладається протопластами сусідніх клітин на серединну пластинку та складається із целюлозних мікро- і макрофібрил, занурених в матрикс. У молодих клітин, що інтенсивно ростуть, є лише первинна клітинна оболонка.

•Вторинна клітинна оболонка притаманна спеціалізованим зрілим клітинам. Вона відкладається на первинну оболонку зсередини, у матриксі містить вторинні включення, які роблять її малопроникною для води, газів та нездатною до розтягування. Розрізняють кілька напрямків хімічних перетворень, що відбуваються у вторинних клітинних оболонках.

Лігніфікація - накопичення лігніну, вміст якого в оболонках старих клітин може сягати 30%. Лігнін - сполука ароматичного ряду, яка відкладається у матриксі клітинної стінки і надає їй особливої жорсткості, тому такі стінки називають здерев'янілими. Суберинізація (накопичення суберину) та кутинізація, (відкладення кутину, воску). Суберин, кутин та віск жироподібні речовини, які не змішуються з матриксом клітинної стінки та відкладаються у вигляді окремих шарів, зокрема, суберин на внутрішньому боці клітинної оболонки, що має наслідком корковіння клітин, а кутин та віск на зовнішньому боці, де утворюють кутикулу, яка зменшує випаровування з поверхні органів.

Рис. 3.3.Будова клітинної стінки.

1-серединна пластинка, 2-первинна клітинна оболонка, 3-вторинна оболонка,4-фібрили целюлози.

Мінералізація (накопичення сполук кремнію, кальцію і т.п.).

У деяких клітин утворення вторинної клітинної оболонки є основною функцією протопласту, особливо це стосується клітин, що спеціалізуються на виконанні механічної, провідної та захисної функції. У зрілому стані вони мертві.

Порами називають ділянки клітинної стінки, де вторинна оболонка не відкладається. Пори бувають простими, якщо поровий канал має однаковий діаметр на всьому протязі, та облямованими, якщо поровий канал розширюється (звужується). Через пори сполучаються протопласти сусідніх клітин, завдяки наявності тонких цитоплазматичних виростів - плазмодесм.

Клітинна стінка будується протопластом. Основним її компонентом у вищих рослин є полісахарид целюлоза. Це зумовлено її особливою хімічною стійкістю (целюлоза нерозчинна у воді, органічних розчинниках, розведених кислотах та концентрованих лугах), поряд з тим, вона є еластичною та міцною. У формуванні клітинної стінки основну участь бере апарат Гольджі, який транспортує необхідні хімічні компоненти до плазмалеми і вивільняє останні у міжклітинний простір.

Фібрили целюлози занурені в матрикс клітинної стінки, який складається з білків, мінеральних речовин (найчастіше сполуки кремнію та кальцію), геміцелюлози та пектинових речовин. Останні легко набухають у воді, розчиняються в лугах та кислотах. Руйнування серединної пластинки, пов'язане із розчиненням пектинових речовин, називається мацерацією. Мацерація спостерігається зокрема у перезрілих плодах і призводить до їх пом'якшення.

Кожна клітина в багатоклітинному організмі існує не

відірвано від інших, а в тісному взаємозв'язку. Між сусідніми клітинами відбувається рух речовин по апопласту та симпласту.

Апопласт - система поєднаних одна з одною клітинних стінок, якими пересувається вода і розчинені речовини. Клітинна стінка проникна для низькомолекулярних розчинних сполук, володіє катіонообмінними властивостями. Апопласт забезпечує порівняно швидкий, але нерегульований транспорт.

Симпласт - сукупність протопластів різних клітин, поєднаних плазмодесмами через пори в клітинних стінках. Симпластний транспорт повільніший, ніж апопластний, але регулюється при проходженні речовин через протопласт та

мембрани сусідніх клітин.

Клітинна стінка виконує різноманітні функції. Вона надає форму та механічну міцність рослинним клітинам, захищає плазмалему, бере участь у транспорті речовин по апопласту, обумовлює тургоресцентність рослинних клітин (протидіє

збільшенню об'єму протопласту), клітинні стінки можуть бути вкриті кутикулою і захищати від надмірного випаровування.

Клітини всіх організмів оточені напівпроникною мембраною (плазмалемою), яка у рослинних клітин розташовується під клітинною стінкою (рис. 3.5).

Рис.3.4.Будова плазмалеми.1-молекули фосфоліпідів,

2-молекули білків, 3-ланцюжки вуглеводів.

Плазмалема

Плазмалема - білково-ліпідний комплекс, що відмежовує клітину від зовнішнього середовища, приймаючи участь у підтриманні її гомеостазу шляхом вибіркової проникливості.