Реферат: Фізіологія рослинної клітини
Гіалоплазма не тільки підтримує внутрішню структуру клітини. Тут же протікають тисячі біохімічних реакцій гліколізу, біосинтезу і розпаду цукрі, ліпідів, нуклеїнових кислот, білків, тощо.
7. Ядро, його будова і функції
Уперше ядро було описано і 1833 році Робертом Броуном, що знайшов його в цитоплазмі клітин тичинкових ниток традесканції. Згодом ядра були описані у всіх клітинах вищих рослин, за винятком зрілих ситоподібних трубок флоеми, у яких вони відсутні. Основні функції клітинного ядра – це збереження, передача і реалізація спадкової інформації, а також регуляція більшості процесів у клітині за допомогою гормонів і ферментів, інформація про будову яких знаходяться в ядрі. Носієм спадкової інформації, що передається в поколіннях, служить ДНК яка в основному входить до складу ядерної речовини будь – якої клітини, а також міститься й в цитоплазмі.
Клітини рослин бувають одноядерними, однак у деяких нижчих рослин можуть переважати двоядерні і багатоядерні клітини. Форми і розміри ядер коливаються не тільки у різних рослин, а також і в окремих тканинах однієї й тієї ж рослини. Зазвичай ядра мають кулясту чи яйцеподібну форму з діаметром від 10 до 30 мм. Клітинне ядро, що не поділяється, укладене в щільну ядерну оболонку, утворену двома мембранами, що розділені порожнинами шириною 20-40 нм. – перинуклеарним простором. (рис. 1.12).
Зовнішня ядерна мембрана складає єдине ціле з мембраною системою ендоплазматичної мережі і також як гранулярна ЕПС, вона із зовнішньої сторони часто буває засіяна функціонуючими рибосомами. В окремих ділянках ядерної оболонки, названих ядерними порами , зовнішня мембрана стуляється з внутрішньою ядерною мембраною . Пори особливо помітні на препаратах, отриманих методом заморожування – сколювання (рис. 1.13). Через них відбувається обмін різними речовинами між ядром і цитоплазмою.
Кількість пор залежить від функціонального стану клітини – чим вища активність спадкоємного апарата, тим більше їх число. В області пор із внутрішньої сторони починається щільний білковий шар, що називається фібрилярною ламіною , чи ядерною пластиною. Вона на всьому протязі підсилає внутрішню мембрану ядра і відіграє ключову роль як у формуванні ядерної оболонки, так і організації нижче розташованого хроматину. Припускають, що поліпептиди ламіни відповідають за руйнування і реорганізацію ядерної оболонки під час мітозу.
Вміст ядра являє собою гелеподібний матрикс, називаний ядерним соком чи нуклеолплазмою. Вона містить різні хімічні речовини - іони, білки, ферменти, і нуклеотиди у вигляді колоїдного чи справжнього розчину. У неклеоплазмі розташовується хроматин, що складається з комплексу ДНК. РНК і білків гістонів . Гістони об’єднані з ДНК у структури, що нагадують намистини (нуклеосоми ) і виконують структуру і регуляторну роль. Під час поділу клітини хроматин піддається конденсації з утворенням туго скручених, спаралізованих ниток – хромосом . Сукупність хромосом у клітині називають хромосомним набором . Розділяють два типи наборів – гаплоїдний і диплоїдний . Гаплоїдний набір за числом хромосом удвічі менший диплоїдного і типовий для генеративних клітин і гаметофіту. Диплоїдний набір складається з двох гаплоїдних наборів материнського і батьківського організмів і міститься у всіх соматичних клітинах рослин і тварин.
У неоплазмі ядер різних клітин може знаходитися одне чи кілька ядерець. На відміну від цитоплазматичних органел, ядерце не має мембрани й утворюється на певних ділянках молекул ДНК – ядерцевих організаторах , на яких знаходиться велике число генів, що кодують рибосомальну РНК. Так же відбувається її синтез і з’єднання з білками при формуванні великих і малих субодиниць рибосом. Надалі субодиниці через ядерні пори залишають ядро і виходять у цитоплазму, де відбувається їх остаточна збірка у функціонально зрілі рибосоми.
8. Ендоплазматична сітка, будова і функції
Одним з важливих відкриттів, зроблених за допомогою електронного мікроскопа, було виявлення в 1945 р. К.Портером складної системи мембран, що пронизує цитоплазму всіх еукаріотичних клітин. Ця мережа мембран, що одержала назву ендоплазматична сітка чи ендоплазматичний ретикулум . Являє собою систему субмікроскопічних канальців, трубочок, округлих пухирців і плоских мішечків, обмежених одинарною мембраною. Вважають, що хоча мембрана ЕПС має числені складки і вигини, вона утворює одну, практично безперервну поверхню, що обмежує єдиний замкнутий мішок. (рис. 1.14).
Цей внутрішній простір, який називають порожниною ЕПС , часто займає близько 10-16 % загального обсягу клітини. Мембрани ЕПС складають єдине ціле з зовнішньою ядерною мембраною, але не зв’язані з плазмалемою (рис. 1.15). У клітинах можна виділити дві функціонально різні області ЕПС : шорсткувата (гранулярна) ЕПС , мембрана якої, так само як і зовнішня мембрана ядра, усіяна рибосомами, розташованими на зверненій до цитоплазми стороні мембрани, і гладенька (гранулярна ) ЕПС , позбавлена рибосом. Ці дві області значно розрізняються і за формою: шорсткувата ЕПС являє собою стінки сплющених мішечків, які називають цистернами , а гладеньку НПС складається з мережі тонких трубочок. У гранулярній мережі синтезуються різні білки. Серед них – мембранні білки, у тому числі й глюкопротеїди, ферменти, необхідні для синтезу полісахаридних клітинах стінок та інші. Транспортуючись по цистернах, деякі з цих сполук доставляються в апарат Гольджі, відтіля вони виходять назовні або надходять в інші органели чи відкладаються у вигляді запасних гранул. Інші білкові речовини після синтезу виділяються в цитозоль для використання в цій же клітині.
По канальцях і трубочках ЕПС здійснюється не тільки транспорт речовин усередині клітини. Вона бере участь також у міжклітинних взаємодіях через плазмодесми, зв’язуючи цитоплазми клітин у єдину систему - симпласт.
9. Рибосоми, будова і функції
Рибосомами називають сферичні чи грибоподібні, дуже дрібні органели діаметром близько 22 нм. Вони були вперше описані і 1953 році американським біологом Д.Е.Паладе, який довів, що рибосоми являють собою нуклеопротеїди.
Кожна рибосома складається з двох субодиниць – великої і малої. Для характеристики рибосом використовують їхню властивість, як і всяких часток і молекул, осаджуватися з постійною швидкістю під дією відцентрової сили при диференційованому центрифугуванні. Досліди по седиментації виявили існування двох головних типів рибосом, що були названі 70S і 80S – рибосомами. Перший тип являється у прокаріот, а більші 80 S –рибосомами – в еукаріотичних клітинах (ри.с.1.16).
Рис. 1.16. Порівняння структур прокаріотичних і еукаріотичних рибосом. Незважаючи на розходження в структурі, ці рибосоми дуже подібні у функціональному відношенні.
Рибосоми з константою седиментації 70 S поділяють на субодиниці 50S і 30S, а 80S – рибосоми - на субодиниці 60S і 40S. Розпад на субодиниці відбувається при зниженні в середовищі концентрації двовалентних іонів металів (Mg, Ca, Co, Mn). Цей процес зворотний : при відновленні концентрації іонів субодиниці об’єднуються, утворюючи нативні рибосоми. Рибосоми складаються з приблизно рівних за масою кількістю РНК і білка, тобто являють собою рибонуклеопротеїнові частки. РНК, що входить до їх складу, називається рибосомною РНК (рРНК) і синтезується в ядерці.
У клітинах вищих рослин рибосоми звичайно зв’язані з мембранами гранулярної ендоплазматичної сутки, розташовуючись безладно лінійно, а іноді у вигляді розеток чи спіралей на їх зовнішній поверхні. У різних рослинних клітинах число рибосом коливається від декількох тисяч до декількох десятків тисяч одиниць. Їх концентрація у клітинах і тканинах може змінюватися у процесі онтогенезу і залежить від живлення, водного режиму, температури й інших умов, а також функціональної активності клітини.
Установлено, що на рибосомах відбувається біосинтез білка, тобто зв’язування активованих амінокислот і укладення їх у поліпептидний ланцюг відповідно до генетичної інформації, отриманої з ядра через інформаційну РНК. На поверхні іРНК відбувається взаємодія між комплексами « амінокислота – транспортна РНК» і самою рибосомою. З рибосомами одночасно можуть з’єднуватися тільки два комплекси і замикається тільки один пектиновий зв'язок. Потім рибосома переміщується по іРНК, до неї підходить наступний комплекс «амінокислота – тРНК» і замикається новий пептидний зв'язок. Так продовжується до закінчення синтезу поліпептидного ланцюга. Цей процес називається трансляцією . Рибосоми діють в основному не ізольовано, а спільно й упорядковано. Угрупування рибосом, що транслює іРНК і синтезує той самий білок, одержало назву полісоми . В одній полісомі може знаходитися від 5 до 70 рибосом. На ЕПС полісоми виявляються у вигляді характерних завитків (рис.1.17).
10. Мітохондрії, будова і функції
У рослин мітохондрії були вперше виявлені в 1904 р. Ф.Мевесом в клітинах пиляків латаття. Вони являють собою округлі чи гантелеподібні тіла, розміри яких надзвичайно мінливі і значною мірою залежать від функціонального стану у клітин, осмотичного тиску і рН середовища. Мітохондрії збільшуються в гіпотонічних речовинах і зменшуються в гіпертонічних, а в кислому середовищі набувають пухирчастої форми. Товщина мітохондрії постійна (близько 1.5 мкм), у той час як довжина помітно коливається, досягаючи 7-10 мкм і більше.
Мітохондрії обмежені двома мембранами (рис. 1.19).
