Введение в ботанику. Цитология. Компоненты клетки

Форма, размер, структура крахмальных зерен специфичны для каждого вида растения, а иногда и для сорта. Это обстоятельство используют при анализе состава муки.

Капли жирного масла имеют сферическую форму, накапливаются в гиалоплазме. Число и размер их в клетках колеблются. Капли жирного масла содержатся в клетках всех органов, но наиболее богаты ими семена и плоды.

Стенка клетки.

Клетки растений, в отличие от клеток животных, имеют хорошо развитую, обычно твердую стенку. Совокупность клеточных стенок создает скелет растения, обладающий механической прочностью. Стенка играет важную роль в поглощении и передвижении веществ. Она часто сохраняется дольше, чем протопласт, поэтому и мертвые клетки продолжают выполнять разнообразные функции.

Первичная стенка образуется при делении клетки. К концу телофазы в экваториальной плоскости клетки возникает клеточная пластинка, впоследствии превращающаяся в срединную пластинку. Она состоит в основном из пектиновых веществ. На клеточную пластинку протопласт каждой из дочерних клеток откладывает первичную стенку. Толщина ее равна 0,1 - 0,5 мкм. В состав первичной стенки входят в основном пектиновые вещества, гемицеллюлозы и целлюлоза (всего 10-12 %), а также много воды.

Построение стенки и ее рост связаны с деятельностью аппарата Гольджи и плазмалеммы. Рост первичной стенки происходит путем внедрения молекул целлюлозы, синтезируемых на наружной поверхности плазмалеммы, и аморфных пектиновых веществ, доставляемых пузырьками Гольджи. При этом поверхность первичной стенки увеличивается, а толщина остается постоянной. Увеличение поверхности первичной стенки продолжается до достижения клеткой постоянного размера.

Вторичная стенка образуется путем наложения изнутри на первичную стенку новых слоев. При этом происходит рост стенки в толщину, а объем полости клетки уменьшается. Толщина вторичной стенки зависит от специализации клетки и колеблется от 1 до 10 мкм. Наиболее мощная она у клеток, выполняющих механическую функцию. У клеток, по которым передвигается вода, вторичная стенка откладывается в виде колец, спирали или имеет неравномерную толщину.

Вторичная стенка в основном состоит из целлюлозы (до 90%) и гемицеллюлоз. Пектиновых веществ и воды в ней значительно меньше, чем в первичной стенке.

Параллельное расположение молекул целлюлозы создает тонкую упорядоченность внутренней структуры стенки. Несколько десятков нитевидных молекул объединяются в мицеллы, из которых формируются микрофибриллы - основные структурные единицы стенки. Диаметр их равен 10 - 30 нм, а длина достигает нескольких микрометров. Микрофибриллы могут объединяться в фибриллы - волокна или пластинки толщиной 0,4 - 0,5 мкм, видимые в световой микроскоп. В первичных стенках паренхимных клеток микрофибриллы расположены беспорядочно. В первичных стенках прозенхимных клеток и во вторичных стенках микрофибриллы располагаются или параллельно продольной оси клетки (волокнистая текстура), или перпендикулярно к ней (кольчатая текстура), или под некоторым углом (спиральная текстура). В процессе роста стенки ориентация микрофибрилл может меняться, что обусловливает слоистость стенки. Между микрофибриллами находится жидкий матрикс, состоящий из воды, пектиновых веществ и гемицеллюлоз.

Стенки, состоящие из целлюлозы, эластичны и очень прочны. Однако в процессе жизнедеятельности в связи со специфической функцией химический состав стенки клетки может меняться, что вызывает изменение ее физических свойств. Часто в матриксе вторичной и первичной стенок и в срединной пластинке накапливается лигнин. Это ведет к потере эластичности, повышению твердости, снижению проницаемости. Такие стенки называют одревесневшими. Они выполняют скелетную (механическую) функцию. Стенки некоторых клеток содержат липиды - воск, кутин, суберин. Эти вещества не смешиваются с матриксом стенки, а образуют самостоятельные слои. Обычно кутин и суберин откладываются вместе с воском в виде чередующихся параллельных слоев: кутин - на наружной поверхности клеточных стенок, граничащих с внешней средой (кутикула), суберин - на внутренней поверхности клеточных стенок, граничащих с плазмалеммой. Воск может и один образовывать слои на наружной поверхности стенок. Липиды уменьшают испарение с поверхности клеток. Суберин непроницаем для воды и газов, поэтому после его отложения протопласт отмирает. Стенки, содержащие суберин, называют опробковевшими. В матриксе клетки могут накапливаться минеральные вещества в виде кристаллов. Чаще всего это кремнезем или соли кальция. Они придают стенке твердость и хрупкость. Растения, имеющие клетки с такими стенками, плохо поедаются животными.

Срединная пластинка соединяет клетки между собой. Разрушение срединной пластинки и разъединение клеток называют мацерацией. Она происходит в естественных условиях при перезревании плодов, в черешках листьев перед их опадением и т.д. При частичной мацерации, когда срединная пластинка разрушается только по углам клеток, происходит образование межклетников.

Поры - это места, где не образуется вторичная стенка. Они имеют вид каналов, идущих от полости клетки до первичной стенки. По форме канала различают поры простые и окаймленные. У простых пор канал на всем протяжении имеет примерно одинаковый диаметр. С поверхности они имеют вид кружков. У окаймленных пор канал по направлению к первичной стенке расширяется. Поэтому с поверхности они выглядят, как две концентрические окружности. Обычно в двух смежных клетках поры образуются друг против друга и имеют вид канала, разделенного тонкой перегородкой из срединной пластинки и двух первичных стенок, называемой замыкающей пленкой. У окаймленных пор замыкающая пленка в центральной части имеет утолщение (торус). В живых клетках замыкающие пленки пронизаны многочисленными плазмодесмами. Поры, как и плазмодесмы, облегчают транспорт веществ между клетками.

В стенках клеток, специализирующихся на передвижении веществ, под действием ферментов образуются крупные отверстия, называемые перфорациями.