Строение и физиологические функции оргааноидов клетки (клеточн. стенка, вакуоль, митохондрии, хлоропласты).

Клетки растений, в отличие от клеток животных, окружены плотной, механически прочной полисахаридной оболочкой, называемой клеточной стенкой. Каждая растительная клетка окружена клеточной стенкой. Клетку без клеточной стенки называют протопластом. Протопласт окружен мембраной — плазмалеммой. Протопласт каждой дочерней клетки откладывает со своей стороны на срединную пластинку целлюлозу и пектиновые вещества, которые образуют первичную клеточную стенку. Первичная клеточная стенка характерна для эмбриональных клеток и клеток, растущих растяжением. После прекращения роста клетки на первичную клеточную стенку изнутри начинают откладываться новые слои вещества, и образуется вторичная клеточная стенка, придающая клетке жесткость и прочность. Основными химическими компонентами клеточной стенки являются целлюлоза, пектиновые вещества, гемицеллюлоза, белки, липиды.

Клеточная стенка выполняет функции внешнего скелета для растительной клетки и отделяет клетки друг от друга. Благодаря клеточной стенке в растительных клетках развивается тургорное давление и поддерживается необходимая форма тканей и органов. Поскольку клеточная стенка является хорошим катионообменником, она принимает участие в ионном обмене и минеральном питании растения. Большая часть 2 CO, фиксированного при фотосинтезе, оказывается в полисахаридах клеточной стенки. Именно клеточная стенка является основой для взаимодействия с симбионтами и служит первым барьером при защите клеток от патогенов и механических повреждений.

Вакуоль - это органеллы, характерные только для растительных клеток и постепенно возникающие из цистерн эндоплазматического ретикулума. Особенностью строения растительных клеток, отличающей их от клеток животных организмов, является наличие вакуоли, которая содержит воду, различные органические и минеральные вещества, многие из которых находятся в растворенном состоянии. В вакуоли могут накапливаться сахара, органические кислоты, белки, оксалат кальция, антоцианы, алкалоиды, таннины. Поскольку вакуолярный сок кислый (рН 5,0—6,0 и даже ниже), большинство вакуолярных ферментов гидролитические, с кислым оптимумом рН. Для меристематических клеток характерно много мелких пузырьков — провакуолей; у зрелых клеток имеется одна большая вакуоль. На долю центральной вакуоли может приходиться около 90% объема клетки. В тканях семян и плодов имеются вакуоли, специализирующиеся на запасании белков. При прорастании семени запасные белки гидролизуются до аминокислот и экспортируются в цитоплазму на синтез новых белков. Вакуолярная мембрана (тонопласт) обладает избирательной проницаемостью и поэтому участвует в регуляции осмотических процессов, связанных с вакуолью, особенно в поддержании тургора. Вакуоли не просто пассивно накапливают продукты метаболизма, а активным образом участвуют в биохимическом круговороте веществ в клетке.

Митохондрии - это органеллы, в которых происходит большая часть реакций дыхания. Освобождаемая при этом энергия аккумулируется в образующихся молекулах АТФ и используется для работы клетки. В митохондриях происходит распад жирных кислот и превращение глицина в серин. Митохондрии участвуют в ионном обмене, например, в них содержится запас ионов кальция. В клетке может находиться от 500 до 1000 митохондрий. Митохондрия обычно имеет овальную форму. Длина ее — 4—7 мкм, а диаметр — 0,5—2 мкм. В состав этой органеллы входят в основном белки (60—65 %) и липиды (около 30 %), а также нуклеиновые кислоты (ДНК — 0,5 % и РНК — 1 %). В митохондрии имеется своя система синтеза белка, в том числе и рибосомы. Митохондрия окружена двойной мембраной. Между мембранами находится пространство, называемое межмембранным и содержащее жидкость. Внутреннее пространство митохондрии заполняет бесцветный раствор — матрикс. В матриксе находятся дыхательные ферменты. Внутренняя мембрана образует выросты — кристы, расположенные перпендикулярно продольной оси органеллы.

Функции. В растительных митохондриях осуществляются процессы аэробного дыхания, окислительного фосфорилирования, превращения ряда аминокислот, синтез жирных кислот и некоторых фосфолипидов. Интактные митохондрии осмотически активны: способны набирать и отдавать воду соответственно в гипо- и гиперосмотической среде. Большинство неорганических ионов и заряженных органических молекул не способны диффундировать в матрикс. Осмотическим барьером является внутренняя мембрана митохондрий. Наружная мембрана хорошо проницаема для соединений, молекулярная масса которых ниже 10 кДа, т. е. для большинства ионов и метаболитов. Способность ДНК митохондрий к репликации позволяет этим органеллам делиться независимо от деления ядра.

Хлоропласты представляют собой клеточную органеллу, окруженную двойной мембраной. В дополнение к внешней и внутренней мембранам оболочки хлоропласты обладают еще и третьей системой мембран, формирующих тилакоиды. Компактная стопка тилакоидов называется граной. Белки и пигменты, принимающие участие в фотохимических процессах фотосинтеза, находятся в мембранах тилакоидов. Соседние граны связаны между собой одиночными (не упакованными в грану) тилакоидами, которые называются ламеллами стромы. Граны погружены в бесцветный матрикс, окружающий тилакоиды, который называется стромой и является аналогом матрикса митохондрий. В строме протекают биохимические реакции темновой фазы фотосинтеза. Кроме того, строма содержит ферменты синтеза фотосинтетических пигментов.