Особенности морфологии растительных клеток

Растительная клетка имеет более или менее жесткую клеточную оболочку (стенку). Клеточная оболочка построена из целлюлозы - полисахарида, молекулы которого образуют тончайшие нити, погруженные в аморфное вещество, состоящее из пектиновых соединений. В зависимости от расположения этих нитей клетка обладает способностью либо растягиваться в длину (если они расположены кольцом), либо в ширину (при продольном расположении нитей). В образовании клеточной оболочки непосредственное участие принимает цитоплазма: она продуцирует слагающие клеточную оболочку вещества, которые откладываются снаружи от нее. Однако не все растительные клетки имеют такую оболочку. Ее лишены зооспоры и гаметы водорослей, мужские гаметы высших растений. При всей своей прочности клеточная оболочка должна быть проницаема для большого количества веществ, участвующих в обменных процессах как между соседними клетками, так и между клеткой и окружающей средой. Связь между соседними клетками осуществляется через поры, представляющие собой неутолщенные участки оболочки. Через них проходят тонкие тяжи цитоплазмы, называемые плазмодес-мами и связывающие соседние клетки и ткани в единое целое.
Для растительных клеток характерны специфические органоиды - пластиды. Они окружены двойной мембраной и содержат систему мембранных пузырьков - тила-коидов и более или менее гомогенное вещество - строму.
их разделяют на несколько групп.
Хлоропласты - это пластиды, в которых протекает фд] тосинтез. Они содержат хлорофилл и каротиноиды. Тил*. коиды хлоропластов собраны в стопки (граны) наподобие столбиков монет. Молекулы хлорофилла и каротинопд08 встроены в мембраны тилакоидов. В хлоропластах чисто можно обнаружить крахмальные зерна и мелкие липидньа (жировые) капли. Это временные хранилища запасных пЛ тательных веществ. Подобно митохондриям, хлоропл, -ГЬ1 имеют собственную ДНК и свой белоксинтезирующип ац. парат (см. гл. 2 § 4).
Из пигментированных пластид в растительных клеткаж следует упомянуть хромопласты. Они многообразны щ форме, не содержат хлорофилла, а синтезируют и накапливают каротиноиды - желтые, оранжевые и красные пигменты, от которых зависит окраска цветков, плодов, корнЛ и осенних листьев. Хромопласты могут развиваться из зеленых хлоропластов, в которых разрушается хлорофилл и внутренние мембранные структуры и происходит накопление каротиноидов. Примером могут служить созревающие фрукты. Точная функция хромопластов неизвестна, но есть данные о том,что они привлекают насекомых-опылителей.
В растительных клетках есть и бесцветные пластиды -1 лейкопласты. Некоторые из них (амилопласты) синтезируют крахмал, в некоторых могут образовываться и накапливаться липиды и белки. В присутствии света лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.
Пластиды сравнительно легко переходят из одного типа в другой. Размножаются они делением надвое, причем время их деления соответствует времени деления клетки, в которой они находятся.
Предшественниками зрелых дифференцированных пла<Н тид являются пропластиды - мелкие бесцветные или бледно-зеленые недифференцированные компоненты растительной клетки, которые сосредоточены в меристеме или образовательной ткани, корней и побегов. Пропластиды, содержащие про* ламмелярные тельца, на свету превращаются в хлоропласты.] Например, в зародышах семян имеются пропластиды - ламеЛ* лярные тельца, сформировавшиеся в темноте, из которых при развитии зародыша на свету образуются хлоропласты.
Специфическими для растительной клетки компонентам*
«нляются также одна или несколько центральных вакуо-я - тонопласт. Это крупные, ограниченные мембраной ^зырьки, заполненные клеточным соком. Основным ком-"онентом клеточного сока является вода, остальные варьируют в зависимости от типа растения и его физиологического состояния. Обычное содержимое вакуоли - соли и сахара, иногда - растворимые белки. При высоком содержании'некоторых веществ в вакуолях могут образовываться кристаллы,в частности, оксалат кальция, имеющие разнообразную форму. Обычно содержимое вакуолей имеет слабокислую реакцию, реже - очень кислую, как, например, у плодов лимона. В вакуолях могут накапливаться метаболиты (продукты обмена веществ), например, запасные белки в семенах, а также ядовитые вторичные продукты метаболизма (алкалоид никотин). Часто в вакуолях откладываются пигменты - антоцианы, определяющие красную и голубую окраску овощей (редис), фруктов (вишня, слива), цветков (василек, герань, роза, пион). Иногда эти пигменты маскируют в листьях хлорофилл (декоративный красный клен). Именно антоцианы окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет. Они образуются в холодную солнечную погоду, когда в листьях прекращается синтез хлорофилла и по мере его разрушения антоцианы проявляют свою окраску. Поэтому наиболее ярко окрашены листья холодной ясной осенью. Вакуоли участвуют также в разрушении некоторых органелл клетки (рибосом, митохондрий, пластид), которые попадают в вакуоли. Вакуоли формируются из эндоплазматического ретикулума.
В живой растительной клетке основное вещество находится в постоянном движении, в которое вовлекаются органеллы и другие включения. Называется оно током цитоплазмы или циклозом и прекращается только в мертвых клетках. Циклоз облегчает передвижение веществ в цитоплазме и обмен ими между клеткой и окружающей средой. Плазматическая мембрана регулирует поступление веществ в клетку и выход их из нее.
При росте клетки увеличивается и толщина, и площадь клеточной оболочки. Растяжение оболочки - сложный прочесе, находящийся под строгим биохимическим контролем протопласта, и регулируется гормоном ауксином. Вновь разовавшиеся нити целлюлозы располагаются преимущественно поверх старых, но часть из них может включаться уже существующую структуру. В клетках, растущих во всех направлениях равномерно (например, сердцевинные клетки стебля, клетки запасающих тканей), отложение ни. тей носит случайный характер, и они образуют неправиль., ную сеть. В удлиняющихся клетках нити ориентированы под прямым углом к оси удлинения.
Деление клетки начинается после достижения ею опре-деленного размера. Две дочерние клетки, каждая из кото, рых примерно вполовину меньше исходной материнской, снова начинают расти. Одноклеточные растения (некоторые водоросли) могут делиться каждые несколько часов, образуя непрерывный ряд идентичных организмов. У многоклеточных растений деление клеток наряду с увеличением их размеров является еще и способом роста организма. Но в любом случае новые клетки, образовавшиеся путем деления, сходны по структуре и функциям как с родительской клеткой, так и между собой.