pared celular(caparazón) Da resistencia mecánica a las células, protege su contenido del daño y la pérdida excesiva de agua, mantiene la forma y el tamaño de las células y también previene la ruptura celular en un ambiente hipotónico. La pared celular participa en la absorción y el intercambio de varios iones, es decir, es intercambiador de iones. El transporte de sustancias se produce a través de la membrana celular.
EN composición de la pared celular incluye componentes estructurales (celulosa en plantas y quitina en hongos), componentes de la matriz (hemicelulosa, pectina, proteínas), componentes incrustantes (lignina, suberina) y sustancias depositadas en la superficie de la cáscara (cutina y cera).
Hemicelulosas es un grupo de polisacáridos (polímeros de pentosas y hexosas: xilosa, galactosa, manosa, glucosa, etc.)
Sustancias pécticas- Se trata de polímeros formados a partir de monosacáridos (arabinosa y galactosa), ácido galacturónico (ácido de azúcar) y alcohol metílico.
33. Núcleo celular: estructura, funciones, química. compuesto.
El núcleo es el componente principal de la célula que transporta información genética. El núcleo está ubicado en el centro. La forma varía, pero siempre es redonda u ovalada. Los tamaños varían. El contenido del núcleo es de consistencia líquida. La envoltura nuclear consta de 2 membranas separadas por un espacio perinuclear. La cáscara está equipada con poros a través de los cuales se intercambian grandes moléculas de diversas sustancias. Puede estar en 2 estados: reposo - interfase y división - mitosis o meiosis.
En el núcleo celular se distinguen las estructuras principales: 1) la envoltura nuclear (membrana nuclear), a través de cuyos poros se produce el intercambio entre el núcleo celular y el citoplasma.
2) jugo nuclear, o carioplasma, una masa plasmática semilíquida y débilmente teñida que llena todos los núcleos celulares y contiene los componentes restantes del núcleo;
3) cromosomas, que en un núcleo que no se divide son visibles solo mediante métodos de microscopía especiales (en una sección teñida de una célula que no se divide, los cromosomas generalmente parecen una red irregular de hebras y granos oscuros, llamados colectivamente cromatina);
4) uno o más cuerpos esféricos: nucléolos, que son una parte especializada del núcleo celular y están asociados con la síntesis de ácido ribonucleico y proteínas.
Las principales funciones del núcleo celular:
1. almacenamiento de información;
2.transferencia de información al citoplasma mediante transcripción, es decir, síntesis de ARNm portador de información;
3.transferencia de información a las células hijas durante la replicación: división de células y núcleos.
La composición química de diferentes células puede diferir notablemente, pero cada célula necesariamente contiene varias sustancias. Las sustancias inorgánicas incluyen agua y sales minerales (potasio, sodio, calcio, cloruros de magnesio, etc.), y las sustancias orgánicas incluyen proteínas, grasas y carbohidratos. Las proteínas y los compuestos proteicos son los componentes más importantes; son sus propiedades las que subyacen a los procesos que ocurren en la célula como sistema vivo.
El informe fue completado por: N.A. Klementyev, estudiante de quinto año de EBF.
Universidad Estatal de Petrozavodsk
Departamento de Botánica y Fisiología Vegetal
Petrozavodsk 2003
Introducción
Las células vegetales están rodeadas por una densa membrana revestida de plasmalema en el interior. La presencia de una membrana distingue las células vegetales de las células animales, que se denominan células desnudas. La membrana celular protege el protoplasto de las influencias externas y le da fuerza a la célula. Es la presencia o ausencia de una cáscara lo que sirve como criterio que permite clasificar uno u otro género de Protobionta como vegetal o animal, y esta característica es más confiable que la presencia o ausencia de clorofila, ya que las células vegetales son capaces de sufrir mutaciones y pasar de un estilo de vida autótrofo a uno heterótrofo.
Estado de la cuestión
A cada lado de la placa media de la membrana celular, el fragmoplasto deposita una capa llamada membrana primaria. Sin embargo, la zona de formación de esta capa no está limitada por la extensión de la placa celular: el proceso de deposición de nuevas porciones de sustancias de membrana, que se lleva a cabo debido a la entrada de las vesículas de Golgi en esta zona, pronto cubre toda la célula. A pesar de esto, las paredes de la célula madre no se engrosan, ya que durante la mitosis se produce un crecimiento celular intensivo, que se acompaña de un fuerte estiramiento de la membrana que la recubre en dirección axial.
En los tiempos normales de fijación, la membrana celular no adhiere osmio ni manganeso a sí misma, por lo que, como los granos de almidón, permanece blanca en las micrografías electrónicas. La única excepción es la placa mediana, que a veces se revela como una franja gris. Además, las sustancias pécticas de la lámina mediana pueden convertirse en un complejo insoluble con el hierro, que se detecta en cortes ultrafinos en forma de partículas negras.
En los tejidos meristemáticos, las células toman la forma de un poliedro con un número medio de caras igual a 14, que recuerda desde este punto de vista a esas burbujas multifacéticas que forman la espuma de jabón. Esto indica que la membrana celular primaria joven tiene una consistencia plástica y semilíquida. Así, el principal factor que determina la forma de las células meristemáticas, como en el caso de las pompas de jabón, es la tensión superficial.
Posteriormente, las transiciones entre las paredes celulares, que tienen forma de poliedro, se vuelven más suaves y, por tanto, aparecen espacios intercelulares. La separación de las membranas celulares, que es una condición necesaria para la formación de espacios intercelulares, se produce a lo largo de la línea de la lámina mediana. Por lo tanto, las paredes celulares jóvenes que limitan la cavidad de los espacios intercelulares consisten solo en una capa de la membrana primaria, que, sin embargo, se engrosa aún más debido a la imposición de capas adicionales desde el interior de la célula, formando una membrana secundaria.
Según Bailey, la pared celular primaria es esa fina membrana de células cambiales que rodea al protoplasto antes del inicio de la diferenciación celular, que se lleva a cabo mediante el depósito de engrosamientos secundarios. Dado que el crecimiento de tales conchas en la superficie es, en términos generales, limitado, se supuso que la concha primaria, que surge primero, crece por intususcepción, y la concha secundaria, formada más tarde, por aposición, posición que parece proporcionar una respuesta decisiva a largo plazo La cuestión debatida es qué método utiliza la célula para incorporar sustancias a su membrana en crecimiento. Cuando más tarde se descubrió que las conchas primarias se caracterizan por una estructura dispersa, mientras que las secundarias, por el contrario, tienen una estructura paralela, muchos creyeron que esto había determinado la diferencia morfológica entre ambos tipos de conchas. Sin embargo, más tarde se descubrió que las conchas primarias también pueden tener parcialmente una textura paralela y, por lo tanto, se propuso llamar a la concha primaria mientras continúe su crecimiento hacia la superficie. Pero dado que el crecimiento de la cáscara hacia la superficie puede ocurrir después de la aposición, es decir, superponiendo varias capas (células del colénquima de Valonia), entonces esta definición se desvía demasiado del concepto original de Bailey. Por lo tanto, aquí se considera capa primaria la primera capa depositada por la célula, que tiene una textura total o parcialmente dispersa y cuyas microfibrillas son capaces de moverse individualmente entre sí, formando una red multicapa.
Cabe señalar que durante la división celular, la formación de la membrana primaria no en todos los casos va precedida por la formación de una placa celular. Por ejemplo, en las algas filamentosas Spirogyra y Oscillatoria, surgen nuevas particiones celulares transversales formando una protuberancia en forma de anillo en las paredes laterales de la célula madre que, al crecer gradualmente, se cierra como un diafragma de iris, dividiendo la célula en dos partes.
En casos normales, el plasmalema de una célula vegetal se puede separar de la membrana sometiendo la célula a plasmólisis. Este efecto no se puede lograr con bacterias y algas verdiazules. En este sentido, la capa intermedia que se encuentra entre el citoplasma vivo y la membrana celular, que sólo realiza funciones pasivas, se denomina película en estos organismos. Al mismo tiempo, con la ayuda de estudios de microscopía electrónica se encontró que su citoplasma está cubierto por un plasmalema típico, que es una membrana elemental. Sin embargo, es imposible separar esta membrana de la membrana celular mediante plasmólisis.
El tabique celular transversal de las bacterias y las algas verdiazules se forma por invaginación de la pared primaria longitudinal de la célula madre. En el encuentro de las superficies internas de este pliegue se forma una “placa mediana” de color gris, que, sin embargo, desde un punto de vista ontogenético no puede considerarse homóloga a la placa mediana que surge de la placa celular. El pliegue formado por la cáscara crece en dirección centrípeta y este crecimiento se lleva a cabo bajo la influencia del plasmalema. Particularmente notable es el proceso de cortar el contenido de la célula por la pared celular en crecimiento. El diafragma de cierre corta los tilacoides, es decir cromoplasma, por la mitad, y el borde del tabique que se acerca a ellos no provoca ni la flexión de los tilacoides ni su desplazamiento hacia un lado.
Conclusión
Es necesario distinguir la membrana secundaria de la primaria porque la membrana celular a veces se vuelve extremadamente gruesa y en estos casos se comporta de manera completamente diferente que la membrana no engrosada de una célula en crecimiento. Sin embargo, es difícil determinar con suficiente confianza y poder distinguir la capa primaria de la secundaria, ya que están conectadas entre sí por varias capas intermedias. Como resultado, es imposible diferenciarlos simplemente por sus características morfológicas; La naturaleza primaria y secundaria de los componentes de la cáscara sólo puede determinarse siguiendo el curso de su desarrollo.
MEMBRANA CELULAR
La presencia de una pared celular de celulosa distingue las células vegetales de las animales. La membrana celular limita el tamaño del protoplasto, protegiéndolo de su rotura y determina la forma de la célula.
Funciones:
1) Protector. La carcasa proporciona principalmente resistencia mecánica.
2) Proporciona especialización celular, ya que la membrana determina la forma de las células, lo que está asociado a sus funciones.
Propiedades físicas: el caparazón suele ser incoloro y transparente, y transmite fácilmente la luz solar. Es bastante rígido y a la vez elástico, por lo que conserva bien su forma. Las soluciones y los gases pueden moverse a lo largo de la capa (y a través de ella).
Composición química y organización molecular de la membrana celular.
Componentes de la pared celular:
1) materia esquelética – forma el marco, el esqueleto del caparazón. Esto es celulosa (fibra).
2) matriz - la sustancia principal de la membrana celular, llena el espacio entre las moléculas de celulosa. Se compone de pectinas y hemicelulosa.
Materia esquelética
Celulosa - (C 6 H 10 O 5) n - determina en gran medida la arquitectura y las propiedades de la cáscara. Las moléculas de celulosa están formadas por moléculas de glucosa conectadas en una cadena no ramificada, por lo que las hebras de celulosa son paralelas entre sí. Y formar fibras fibrillas. Las moléculas de celulosa primero se combinan para formar microfibrillas , espesor 10-25 nm.
Debido a la disposición ordenada de las moléculas en secciones individuales de microfibrillas (micelas), la celulosa tiene propiedades cristalinas.
Las microfibrillas se entrelazan formando hilos finos, se envuelven entre sí y se combinan en hilos más gruesos. macrofibrillas ,
Espesor 0,5 micras
Y hasta 4 micras de largo.
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Las macrofibrillas son muy elásticas y duraderas (al igual que el alambre de acero, que tiene el mismo grosor y la celulosa utilizada por el hombre (algodón, lino, papel, madera, etc.)), son visibles al microscopio. La celulosa es insoluble en agua, ácidos, álcalis y disolventes orgánicos y no se hincha. Por tanto, la celulosa determina las propiedades características de la cáscara, como resistencia, elasticidad e inercia química.
Así, la estructura de celulosa está formada por macro y microfibrillas.
Matriz.
El espacio entre las macrofibrillas y las microfibrillas está lleno de moléculas de matriz. Tiene una consistencia gelatinosa amorfa. En composición, es una mezcla compleja de polímeros, entre los que predominan los polisacáridos. Sus cadenas son más cortas y ramificadas. Esto es: a) pectinas – que contienen varios monosacáridos. Se hinchan fuertemente en agua y algunos son solubles y se destruyen fácilmente con álcalis y ácidos.
b) hemicelulosas – Están cerca de las pectinas, pero son más estables químicamente y se hinchan menos.
La matriz también incluye: glicoproteínas, en algunas células polímeros. lignina, suberina, cutina , diversas ceras, sales minerales, vitaminas que confieren a las conchas propiedades adicionales ( por ejemplo, la lignina aumenta la rigidez de la membrana y es característica de las células que realizan una función de soporte; la cutina, la suberina y las ceras son sustancias grasas que reducen la permeabilidad de la membrana celular al agua);.
Las moléculas de la matriz están dispuestas de manera ordenada, entrelazadas con las fibrillas de la estructura de celulosa y forman enlaces covalentes, aumentando la resistencia de la capa.
La matriz determina propiedades de la membrana celular como fuerte hinchamiento, permeabilidad al agua y a las pequeñas moléculas e iones disueltas en ella, y propiedades de intercambio catiónico.
En ciertas áreas, los poros, la membrana es atravesada por numerosos plasmodesmos, que proporcionan comunicación entre los protoplastos de las células vecinas.
Así, las membranas de las células vegetales combinan las propiedades de estructuras vivas y no vivas.
Formación, crecimiento y estructura de la membrana celular..
La membrana celular es sintetizada por el protoplasto como resultado de su actividad vital. La membrana celular está separada del protoplasto por el plasmalema.
plasmalema Y aparato de Golgi desempeñan un papel importante en la formación de la concha.
En el momento de su salida de la célula madre, las células hijas ya tienen 2/3 de la membrana, que forma parte de la célula madre. Comienza a formarse un tabique entre las células hijas. placa mediana
de sustancias pectínicas, que crece radialmente, desde el centro hacia la periferia.
Simultáneamente con el crecimiento de la placa media, cada célula hija, por su parte, comienza a formar la parte faltante de la membrana.
Desde el aparato de Golgi se envían vesículas de 2 tipos al plasmalema: con contenido claro y oscuro.
Burbujas de luz Contienen enzimas y precursores de celulosa.
Burbujas oscuras contienen polisacáridos de matriz.
Al acercarse al plasmalema, las vesículas de Golgi se incrustan en él y vierten su contenido más allá del plasmalema.
La síntesis y cristalización de la celulosa, la formación y orientación de las microfibrillas las lleva a cabo el plasmalema con la ayuda de sus proteínas enzimáticas. Los microtúbulos ayudan a orientar las microfibrillas, que se acumulan en grandes cantidades a lo largo del plasmalema, ubicado paralelo a las microfibrillas formadas, y luego a las macrofibrillas de celulosa.
Así, la función del aparato de Golgi es el suministro de material de construcción, y la función del plasmalema es la síntesis de celulosa, la orientación de las micro y macrofibrillas y la construcción final de la membrana.
El crecimiento de la capa primaria joven se produce debido a la introducción de unas macrofibrillas entre otras. Acontecimiento extensión membrana celular. El crecimiento a través de la implementación se llama intosucepción.
El crecimiento por alargamiento se debe al hecho de que la vacuola absorbe activamente agua y aumenta su volumen. La presión de turgencia estira la capa, pero no se rasga, sino que se estira, ya que, junto con los polisacáridos amorfos de la matriz, se depositan en la capa nuevas moléculas de celulosa, que forman enlaces covalentes con las moléculas de la matriz.
Así, entre las células jóvenes se forma. pared celular
, que consta de: una placa media y 2 membranas celulares adyacentes.
Eso es, pared celular Es un conjunto de membranas de células vecinas con una placa intermedia ubicada entre ellas.
En determinadas zonas, la pared celular está atravesada por plasmodesmos.
El espesor de las membranas celulares varía mucho; normalmente la membrana tiene varias capas y consta de varias capas principales.
Cada celda tiene caparazón primario , parte del cual la célula joven recibe de la célula madre y parte del cual construye sobre sí misma. Además, muchas células, al especializarse y perder la capacidad de dividirse, forman capas adicionales. membrana celular secundaria .
Membrana celular primaria – comienza a depositarse inmediatamente después de la división celular, antes o durante el crecimiento celular. Las cáscaras primarias son transparentes, contienen entre un 60% y un 90% de agua y un 10% de materia seca (matriz (pectinas y hemicelulosas) - 60-70%, celulosa - no más del 30%, proteínas estructurales - glicoproteínas - hasta un 10%).
Así, en las membranas celulares primarias, los componentes de la matriz predominan sobre la sustancia esquelética. El componente pectina le da elasticidad a la capa primaria; se estira bien a medida que la célula crece y los órganos jóvenes crecen. Las membranas primarias tienen células jóvenes que se dividen activamente, así como células maduras que participan activamente en el metabolismo (fotosíntesis, respiración, secreción).
Debido al predominio del componente pectina, las paredes celulares primarias se hinchan fácilmente y son muy permeables al agua y a los gases. En este caso, la célula puede absorber agua y gases en toda su superficie.
Cuando la célula alcanza su tamaño máximo, en algunos casos el protoplasto comienza a depositar una membrana secundaria.
pared celular secundaria – no se deposita en todas las células, sino sólo en las altamente especializadas (células de tejidos mecánicos, tegumentarios y conductores de agua). El protoplasto deposita una capa secundaria desde el interior, en la superficie interna de la capa primaria, formando capas de nueva celulosa y moléculas de matriz. La cáscara no se estira, sino que se espesa. Semejante crecimiento por superposición llamado aposición. El volumen interno de la célula disminuye.
La capa secundaria contiene mucha menos agua, predomina la materia seca y en ella - celulosa - 40-50% (hasta 90% para fibras de lino), la matriz contiene solo 20-30% y en ella predominan las hemicelulosas, hay muy poca pectina, no hay ninguna glicoproteína. Pero la matriz a menudo contiene lignina (25-30%), y en las células de los tejidos tegumentarios, suberina.
Como regla general, hay 3 capas en la capa secundaria: exterior, media e interior. Se diferencian en la orientación de las microfibrillas de celulosa (estrictamente ordenadas).
La capa secundaria, debido al alto contenido de celulosa y lignina, adquiere rigidez, dureza y no se estira bien. Se pierde la permeabilidad de la cáscara al agua y a los gases. Por tanto, la membrana secundaria no se deposita por completo sobre toda la superficie de la célula. En determinadas zonas donde se concentran acumulaciones de plasmodesmos, la membrana secundaria no se deposita. Aquí solo queda la capa primaria y se forman depresiones características. poros .
Los poros son áreas no engrosadas de la membrana celular a través de las cuales pasan los plasmodesmos.. Los poros se forman a ambos lados de las células vecinas.
Se forma la pared celular (que consta de una lámina mediana y dos membranas primarias adyacentes). película de cierre del poro
. El agua y los gases pasan libremente a través de la película de cierre.
En las células vivas, los poros son penetrados por plasmodesmos, a través de los cuales se transportan grandes moléculas y se transmiten irritaciones.
Hay poros: a) simple
– el canal del poro tiene el mismo grosor – característico de las células y fibras del parénquima. El diámetro del canal de los poros varía entre las diferentes células.
b) bordeado – el canal poroso se expande en la película de cierre y la capa secundaria cuelga sobre el canal poroso en forma de rodillo, formando una cámara porosa (desde el lado de la célula, el canal poroso parece muy estrecho). Estos poros son característicos de las células conductoras de agua de la madera de las angiospermas que mueren tempranamente.
c) en las coníferas, la película que cierra los poros delimitados presenta un engrosamiento en forma de disco – toro. Se lignifica y es impermeable al agua, y el agua pasa a través de la película protectora que rodea el toroide. El toroide puede desplazarse en diferentes direcciones a diferentes presiones de agua y bloquear el paso de sustancias. (toro=válvula)
Modificaciones de la membrana celular. .
Las modificaciones de la membrana celular son de naturaleza química y dependen de la especialización de las células.
1) Lignificación (lignificación) – (más común) depósito lignina en la membrana celular secundaria. Externamente, estas células no se diferencian mucho de las normales, pero la membrana deja de crecer, pierde elasticidad, pero adquiere fortaleza. El protoplasto suele morir. (A veces la lignificación es reversible, por ejemplo, en las células pétreas del fruto de la pera). Las células de los tejidos mecánicos y conductores de agua sufren lignificación.
La lignina juega un papel importante en el ciclo de sustancias en la naturaleza. En el suelo, la lignina se descompone en ácidos húmicos, que forman parte del humus. Los depósitos de carbón se formaron debido a la lignina.
2) Suberización (suberinización) - deposición suberina en la membrana celular secundaria. Característica de los tejidos tegumentarios secundarios.
Durante la suberinización, el protoplasto muere, ya que la suberina es una sustancia parecida a la grasa que no deja pasar el agua ni los gases.
Las cáscaras suberizadas protegen bien de los cambios bruscos de temperatura y la evaporación.
3) cutinización – deposición cutina en la superficie de las membranas celulares, reduciendo así la pérdida de agua, ya que la cutina es una sustancia similar a la grasa + cera ( cutícula – película en la superficie de las células - protección contra la evaporación). Durante la cutinización, el protoplasto permanece vivo, ya que la cutícula no interfiere con el intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono).
4) Mineralización – las sales Ca, Mg, Si se depositan en la cáscara (en colas de caballo, bambú, juncos, algunos cereales). Las cáscaras se vuelven duras pero quebradizas. Las conchas mineralizadas se conservan bien con el tiempo ( Madera petrificada de Baevskoye).
5) Limo – no se forman nuevas sustancias y la celulosa se descompone en moco (punta de raíz joven, células de algas) – protege contra la desecación, facilita el movimiento en el suelo.