Ботаника как наука, Растительная клетка, страница 8

Литература:

1.  Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Серебрякова Т.И., Шорина Н.И. Ботаника. Морфология и анатомия растений. М., 1988.

2.  Бавтуто Г.А., Еремин Л.М. Ботаника. Анатомия и морфология растений. Мн., 1997.

3.  Ерей Л.М., Бавтуто Г.А. Атлас контроля знаний по анатомии и морфологии растений. Мн., 1999.

Лекция № 4

Оболочка растительной клетки

Цель лекции: Изучить особенности строения, химический состав, выполняемые функции и видоизменения в онтогенезе оболочки растительной клетки; сформировать понятие о межклеточных связях.

Клетки растений окружены плотной оболочкой – клеточной стенкой, изнутри подстилаемой плазмалеммой. Оболочка защищает протопласт, придает клетке форму, играет роль механического каркаса, опоры тела растения; участвует в поглощении и передвижении веществ, транспирации и выделении. Оболочка является производной протопласта, и поэтому растет только в контакте с ним. Ряд клеток, теряя живое содержимое, выполняют свои функции только за счет сохранения клеточной стенки (членики сосудов, механические волокна). Оболочка, как правило, бесцветна, прозрачна и полностью проницаема.

Строение ископаемых растений изучается путем исследования их оболочек, особенности структуры оболочки – один их видоспецифичных признаков.

Химический состав и структура оболочки

Оболочка растительных клеток состоит из полисахаридов. Главными химическими компонентами оболочки являются целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза (полуклетчатка) и пектиновые вещества (матрикс).

Целлюлоза – полимер, являющийся опорным скелетом оболочки растительной клетки, в структурный состав которой погружены вещества матрикса. Целлюлоза относится к химически-инертным веществам, не растворяется в воде, органических растворителях, некоторых кислотах и щелочах. Расщепляется целлюлоза двумя ферментами – целлюлазой и целлюбиазой (содержатся в желудочно-кишечном тракте травоядных животных). Из целлюлозы получают бумагу, ацетатный шелк и вискозу, целлофан, бездымный порох.

Максимальный диаметр одной молекулы целлюлозы 0,8 нм. Соединяясь, молекулы целлюлозы образуют элементарные фибриллы, или мицеллы, диаметром до 8-10 нм. Располагаясь параллельно друг другу, они образуют вытянутую трехмерную решетку. Каждая мицелла содержит до 100 молекул целлюлозы. Мицеллы объединяются ковалентными и водородными связями, составляя основу микрофибрилл – тончайшие волокна, создающие структурный каркас оболочки, которые содержат до 2000 молекул целлюлозы и имеют диаметр 15-30 нм. Микрофибриллы содержат паракристаллические зоны – участки с более рыхлым расположением целлюлозных молекул. Оболочки клеток различных растений отличаются соотношением кристаллических и паракристаллических участков, т.е. степенью кристалличности, что обусловливает физические и механические свойства целлюлозного сырья. Микрофибриллы могут объединяться в макрофибриллы, которые содержат до 500 000 молекул целлюлозы и имеют толщину от 0,3 до 0,5 мкм. Фибриллярная система погружена в непрерывный аморфный матрикс оболочки – пластичный гель, насыщенный водой. Матрикс состоит из сложной смеси полимеров двух групп – гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Кроме полисахаридов в матриксе может находится особый структурный белок, минеральные соли, пигменты, липиды. Оболочки молодых клеток пропитаны водой (до 80-90%), с возрастом воды становится меньше и оболочка может инкрустироваться различными веществами. За счет матрикса определяются такие свойства оболочки как набухаемость, высокая проницаемость для воды, катионнообменные свойства.

Образование и рост оболочки