3. Структура компонентов растительной клетки, особенности строения в связи с их биологической функцией. Клеточная стенка.

Ответ. Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза. У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка. Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность. Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой. Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки. Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков). Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы. Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость. В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов. Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних. Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору. Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой. Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон). Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт. Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию. Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов. У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.

4. Структура компонентов растительной клетки, особенности строения в связи с их биологической функцией. Цитоплазма, микротрубочки, микрофиламенты.

Ответ. Цитоплазма – часть клетки, заключённая между плазматической мембраной и ядром; высокоупорядоченная многофазная коллоидная система – цитозоль (основное вещество, гиалоплазма, цитоплазматический матрикс) с находящимися в ней органеллами и необязательными включениями, представляющими собой отложения запасных веществ. В цитоплазме осуществляются все процессы клеточного метаболизма, кроме синтеза нуклеиновых кислот, происходящего в ядре. Через плазматическую мембрану осуществляется обмен веществами между цитоплазмой и внешней средой, через ядерную оболочку – ядерно-цитоплазматический обмен. Цитоплазма находится под контролем клеточного ядра и, как правило, неспособна без него к длительному автономному существованию. В цитоплазме растительных клеток имеются специальные органеллы – пластиды, а аппарат Гольджи представлен рассеянными по цитоплазме диктиосомами — структурная единица комплекса Гольджи, представляющая собой систему плоских мембранных мешочков. Цитоплазма пронизана белковыми структурами – микротрубочками, филаментами и микрофиламентами, совокупность которых составляет цитоскелет, формирующий опорно-двигательную систему клетки. Благодаря своим перемещениям он способен обратимо менять фазовое состояние гиалоплазмы из геля в золь и наоборот. Способность содержимого клетки к затвердеванию в отсутствие метаболической активности (в периоды покоя) служит защитной стратегией, предотвращая повреждение органелл, но не препятствует транспорту мелких белковых молекул и метаболитов, помогая запустить рост и обмен веществ после возвращения клетки в активное состояние. У различных типов клеток цитоплазма занимает разный объём. Цитозоль – жидкая часть цитоплазмы, разделённая мембранами на компартменты, включает в себя сложный комплекс белковых структур цитоскелета, воду и растворённые в ней органические и неорганические вещества: минеральные соли, глюкоза и аминокислоты образуют истинный раствор, белки – коллоидный. В цитозоле присутствуют нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества. Органеллы – специализированные субъединицы, выполняющие определённую функцию: мембранные (митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть (ретикулум), комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы) и немембранные (рибосомы, нуклеоиды у прокариот). Органеллы идентифицируют с помощью микроскопии, также они могут быть выделены путем клеточного фракционирования. Включения – молекулы веществ, не связанных с мембранами: запасные питательные вещества; секреторные продукты, синтезированные клеткой; гранулы пигментов. В цитоплазме осуществляется передача сигнала от мембраны к ядру и органеллам, т. н. вторичный мессенджинг. Он важен для запуска ответа клетки на секрецию определённых гормонов – синтез белков, переход к следующей стадии клеточного цикла, рост, дифференцировка и движение клеток. Цитоплазма опосредует и другие сигналы, например, передает сигналы для везикулярного транспорта и формирования пространственной структуры (фолдинга) белков, а также через сигнальные молекулы – в генетический аппарат, и пр. Проницаемость цитоплазмы определяет способ перемещения цитоплазматических компонентов: за счет диффузии перемещаются небольшие молекулы, например ионы кальция, для перемещения более крупных молекул и надмолекулярных структур требуется транспортная система микротрубочек. У растений цитоплазма поддерживает тургорное давление внутри клетки за счёт транспорта воды по осмотическому градиенту через клеточную стенку, плазматическую мембрану и тонопласт. Тургорное давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку. Формы движения компонентов цитоплазмы определяются её моторными белками и элементами цитоскелета.