Ściana komórkowa(powłoka) Nadaje komórkom wytrzymałość mechaniczną, chroni ich zawartość przed uszkodzeniem i nadmierną utratą wody, utrzymuje kształt i wielkość komórek oraz zapobiega pękaniu komórek w środowisku hipotonicznym. Ściana komórkowa bierze udział w absorpcji i wymianie różnych jonów, tj. jest wymiennik jonowy. Substancje są transportowane przez błonę komórkową.
W skład ściany komórkowej obejmuje składniki strukturalne (celuloza w roślinach i chityna w grzybach), składniki matrycy (hemiceluloza, pektyna, białka), składniki inkrustujące (lignina, suberyna) oraz substancje osadzone na powierzchni łupiny (kutyna i wosk).
Hemicelulozy to grupa polisacharydów (polimery pentoz i heksoz - ksylozy, galaktozy, mannozy, glukozy itp.)
Substancje pektynowe- są to polimery zbudowane z monosacharydów (arabinozy i galaktozy), kwasu galakturonowego (kwasu cukrowego) i alkoholu metylowego.
33. Jądro komórkowe: budowa, funkcje, chemia. mieszanina.
Jądro jest głównym składnikiem komórki przenoszącym informację genetyczną.Jądro znajduje się w jego centrum. Kształt jest inny, ale zawsze okrągły lub owalny. Rozmiary są różne. Zawartość jądra ma płynną konsystencję. Otoczka jądrowa składa się z 2 membran oddzielonych przestrzenią okołojądrową. Powłoka wyposażona jest w pory, przez które wymieniane są duże cząsteczki różnych substancji. Może znajdować się w 2 stanach: spoczynku - interfaza i podział - mitoza lub mejoza.
W jądrze komórkowym wyróżnia się główne struktury: 1) otoczkę jądrową (błonę jądrową), przez której pory odbywa się wymiana między jądrem komórkowym a cytoplazmą.
2) sok jądrowy, czyli karioplazma, półpłynna, słabo zabarwiona masa plazmatyczna, która wypełnia wszystkie jądra komórkowe i zawiera pozostałe składniki jądra;
3) chromosomy, które w niedzielącym się jądrze są widoczne jedynie przy użyciu specjalnych metod mikroskopowych (na wybarwionym fragmencie niedzielącej się komórki chromosomy zwykle wyglądają jak nieregularna sieć ciemnych pasm i ziaren, zwanych zbiorczo chromatyną);
4) jedno lub więcej ciał kulistych - jąderka, które stanowią wyspecjalizowaną część jądra komórkowego i są związane z syntezą kwasu rybonukleinowego i białek.
Główne funkcje jądra komórkowego:
1. przechowywanie informacji;
2.przeniesienie informacji do cytoplazmy poprzez transkrypcję, czyli syntezę RNA niosącego informację;
3.przekazywanie informacji do komórek potomnych podczas replikacji - podział komórek i jąder.
Skład chemiczny różnych komórek może się znacznie różnić, ale w każdej komórce koniecznie znajduje się pewna liczba substancji. Substancje nieorganiczne obejmują wodę i sole mineralne (chlorki potasu, sodu, wapnia, magnezu itp.), a substancje organiczne obejmują białka, tłuszcze i węglowodany. Najważniejszymi składnikami są białka i związki białkowe, to właśnie ich właściwości leżą u podstaw procesów zachodzących w komórce jako żywym układzie.
Raport wypełnił: student V roku EBF N.A. Klementyev.
Uniwersytet Państwowy w Pietrozawodsku
Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin
Pietrozawodsk 2003
Wstęp
Komórki roślinne otoczone są gęstą błoną wyłożoną od wewnątrz plazmalemmą. Obecność błony odróżnia komórki roślinne od komórek zwierzęcych, które określa się mianem komórek nagich. Błona komórkowa chroni protoplast przed wpływami zewnętrznymi i zapewnia komórce siłę. To obecność lub brak muszli służy jako kryterium umożliwiające zaklasyfikowanie jednego lub drugiego rodzaju Protobionta jako świata roślin lub zwierząt, a ta cecha jest bardziej niezawodna niż obecność lub brak chlorofilu, ponieważ komórki roślinne są zdolne do ulegania mutacjom i przechodzenia z trybu życia autotroficznego do heterotroficznego.
Stan problemu
Po każdej stronie środkowej płytki błony komórkowej fragmoplast odkłada warstwę zwaną błoną pierwotną. Jednakże strefa powstawania tej warstwy nie jest ograniczona zasięgiem płytki komórkowej: proces osadzania się nowych porcji substancji błonowych, zachodzący w wyniku wejścia pęcherzyków Golgiego do tej strefy, wkrótce obejmuje całą komórkę. Pomimo tego ściany komórki macierzystej nie pogrubiają się, gdyż w czasie mitozy następuje intensywny wzrost komórek, któremu towarzyszy silne rozciągnięcie pokrywającej ją błony w kierunku osiowym.
W normalnych czasach utrwalania błona komórkowa nie przyłącza się do siebie osmu ani manganu, w wyniku czego podobnie jak ziarna skrobi pozostaje biała w mikroskopach elektronowych. Jedynym wyjątkiem jest płyta środkowa, która czasami objawia się jako szary pasek. Ponadto substancje pektynowe blaszki środkowej można przekształcić w nierozpuszczalny kompleks z żelazem, który jest wykrywany w ultracienkich skrawkach w postaci czarnych cząstek.
W tkankach merystematycznych komórki przyjmują kształt wielościanu o średniej liczbie ścian równej 14, co z tego punktu widzenia przypomina wielopłaszczyznowe bąbelki tworzące mydliny. Wskazuje to, że młoda pierwotna błona komórkowa ma plastyczną, półpłynną konsystencję. Zatem głównym czynnikiem determinującym kształt komórek merystematycznych, podobnie jak w przypadku baniek mydlanych, jest napięcie powierzchniowe.
Później przejścia między ścianami komórkowymi, które mają kształt wielościanu, stają się gładsze, przez co pojawiają się przestrzenie międzykomórkowe. Rozdzielenie błon komórkowych, które jest warunkiem koniecznym powstania przestrzeni międzykomórkowych, następuje wzdłuż linii blaszki środkowej. Dlatego młode ściany komórkowe ograniczające wnęki przestrzeni międzykomórkowych składają się jedynie z warstwy błony pierwotnej, która jednak ulega dalszemu pogrubieniu w wyniku nałożenia na nią dodatkowych warstw z wnętrza komórki, tworząc błonę wtórną.
Według Baileya pierwotna ściana komórkowa to cienka błona komórek kambium, która otacza protoplast przed rozpoczęciem różnicowania komórkowego, które następuje poprzez odkładanie się wtórnych zgrubień. Ponieważ wrastanie takich muszli w powierzchnię jest, ogólnie rzecz biorąc, ograniczone, przyjęto, że muszla pierwotna, która powstaje jako pierwsza, wrasta przez wgłobienie, a powstająca później skorupa wtórna przez przyleganie – pozycję, która zdawałaby się zapewniać zdecydowana odpowiedź na dłuższą metę Dyskutowane jest pytanie, jakiej metody używa komórka, aby włączyć substancje do swojej rosnącej błony. Kiedy później ustalono, że skorupy pierwotne charakteryzują się strukturą rozproszoną, podczas gdy skorupy wtórne, przeciwnie, mają strukturę równoległą, wielu uważało, że w ten sposób określiło to różnicę morfologiczną między obydwoma typami skorup. Jednak później odkryto, że skorupy pierwotne mogą również częściowo mieć teksturę równoległą, dlatego zaproponowano nazywanie skorupy pierwotnej, o ile trwa jej wrastanie w powierzchnię. Ponieważ jednak wrastanie skorupy w powierzchnię może nastąpić po przyłożeniu, tj. nakładając na nią szereg warstw (komórki Valonia collenchyma), to definicja ta odbiega zbyt daleko od pierwotnej koncepcji Baileya. Dlatego też tutaj za powłokę pierwotną uważa się warstwę, która jako pierwsza osadza się w komórce, ma teksturę całkowicie lub częściowo rozproszoną i której mikrofibryle mogą przemieszczać się indywidualnie względem siebie, tworząc sieć wielowarstwową.
Należy zauważyć, że podczas podziału komórek tworzenie błony pierwotnej nie we wszystkich przypadkach jest poprzedzone utworzeniem płytki komórkowej. Na przykład u glonów nitkowatych Spirogyra i Oscillatoria powstają nowe poprzeczne podziały komórkowe poprzez utworzenie pierścieniowego występu na bocznych ścianach komórki macierzystej, który stopniowo rośnie, zamykając się jak przepona irysowa, dzieląc komórkę na dwie części.
W normalnych przypadkach plazmalemma komórki roślinnej może zostać oddzielona od błony poprzez poddanie komórki plazmolizie. Efektu tego nie da się osiągnąć w przypadku bakterii i sinic. Pod tym względem warstwę pośrednią leżącą między żywą cytoplazmą a błoną komórkową, która pełni jedynie funkcje pasywne, w tych organizmach nazwano błonką. Jednocześnie za pomocą badań mikroskopii elektronowej stwierdzono, że cytoplazma jest w nich ubrana typową plazmalemmą, czyli błoną elementarną. Niemożliwe jest jednak oddzielenie tej błony od błony komórkowej poprzez plazmolizę.
Poprzeczna ściana komórkowa bakterii i sinic powstaje w wyniku wgłobienia podłużnej ściany pierwotnej komórki macierzystej. W miejscu styku wewnętrznych powierzchni tego fałdu powstaje szara „blaszka środkowa”, której jednak z ontogenetycznego punktu widzenia nie można uznać za homologiczną z blaszką środkową powstającą z blaszki komórkowej. Fałd utworzony przez skorupę rośnie w kierunku dośrodkowym, a wzrost ten odbywa się pod wpływem plazmalemy. Szczególnie niezwykły jest proces przecinania zawartości komórki przez rosnącą przegrodę komórkową. Membrana zamykająca przecina tylakoidy, tj. chromoplazma na pół, a wysuwająca się na nich krawędź przegrody nie powoduje ani wygięcia tylakoidów, ani ich przesunięcia na bok.
Wniosek
Konieczne jest odróżnienie błony wtórnej od pierwotnej, ponieważ błona komórkowa czasami ulega znacznemu pogrubieniu i w takich przypadkach zachowuje się zupełnie inaczej niż niezagęszczona błona rosnącej komórki. Trudno jednak określić z wystarczającą pewnością i móc odróżnić powłokę pierwotną od powłoki wtórnej, ponieważ są one połączone ze sobą kilkoma warstwami pośrednimi. W rezultacie niemożliwe jest rozróżnienie ich po prostu na podstawie cech morfologicznych; Pierwotny i wtórny charakter elementów powłoki można określić jedynie śledząc przebieg ich rozwoju.
BŁONA KOMÓRKOWA
Obecność ściany komórkowej celulozy odróżnia komórki roślinne od komórek zwierzęcych. Błona komórkowa ogranicza wielkość protoplastu, chroniąc go przed pęknięciem i determinuje kształt komórki.
Funkcje:
1) Ochronny. Powłoka zapewnia przede wszystkim wytrzymałość mechaniczną.
2) Zapewnia specjalizację komórek, ponieważ błona określa kształt komórek, co jest związane z ich funkcjami.
Właściwości fizyczne: muszla jest zwykle bezbarwna i przezroczysta, łatwo przepuszczająca światło słoneczne. Jest dość sztywna i jednocześnie elastyczna, dzięki czemu dobrze zachowuje swój kształt. Roztwory i gazy mogą przemieszczać się wzdłuż powłoki (i przez nią).
Skład chemiczny i organizacja molekularna błony komórkowej.
Składniki ściany komórkowej:
1) materia szkieletowa – tworzy ramę, szkielet muszli. To jest celuloza (włókno).
2) matryca - główna substancja błony komórkowej, wypełnia przestrzeń pomiędzy cząsteczkami celulozy. Zawiera pektyny i hemicelulozę.
Materia szkieletowa
Celuloza - (C 6 H 10 O 5) n - w dużej mierze decyduje o architekturze i właściwościach skorupy. Cząsteczki celulozy składają się z cząsteczek glukozy połączonych w nierozgałęziony łańcuch, dzięki czemu nici celulozy są do siebie równoległe. I tworzą włókna - włókienka. Cząsteczki celulozy najpierw łączą się, tworząc mikrofibryle , grubość 10-25 nm.
Dzięki uporządkowanemu ułożeniu cząsteczek w poszczególnych odcinkach mikrofibryli – miceli, celuloza ma właściwości krystaliczne.
Mikrofibryle przeplatają się tworząc cienkie nitki, owijają się wokół siebie i łączą w grubsze nitki - makrofibryle ,
Grubość 0,5 mikrona
I o długości do 4 mikronów.
 |
Makrofibryle są bardzo elastyczne i trwałe (podobnie jak drut stalowy o równej grubości i celuloza wykorzystywana przez człowieka (bawełna, len, papier, drewno itp.)), są widoczne pod mikroskopem. Celuloza jest nierozpuszczalna w wodzie, kwasach, zasadach i rozpuszczalnikach organicznych i nie pęcznieje. Celuloza decyduje zatem o właściwościach charakterystycznych skorupy, takich jak wytrzymałość, elastyczność i obojętność chemiczna.
Zatem szkielet celulozowy jest utworzony przez makro- i mikrofibryle.
Matryca.
Przestrzeń pomiędzy makro- i mikrofibrylami wypełniona jest cząsteczkami matrixu. Ma amorficzną, żelową konsystencję. W składzie jest złożoną mieszaniną polimerów, wśród których dominują polisacharydy. Ich łańcuchy są krótsze i bardziej rozgałęzione. To jest) pektyny – które zawierają różne monosacharydy. Pęcznieją silnie w wodzie, a niektóre są rozpuszczalne, łatwo niszczone przez zasady i kwasy.
B) hemicelulozy – są zbliżone do pektyn, ale są bardziej stabilne chemicznie i mniej pęcznieją.
W skład matrycy wchodzą także: glikoproteiny, w niektórych komórkach polimery lignina, suberyna, kutyna , różne woski, sole mineralne, witaminy, które nadają muszlom dodatkowe właściwości ( np. lignina zwiększa sztywność błony i jest charakterystyczna dla komórek pełniących funkcję podporową, kutyna, suberyna i wosk to substancje tłuszczopodobne, które zmniejszają przepuszczalność błony komórkowej dla wody).
Cząsteczki matrycy są uporządkowane, przeplatają się z włókienkami szkieletu celulozowego i tworzą wiązania kowalencyjne, zwiększając wytrzymałość otoczki.
Matryca determinuje takie właściwości błony komórkowej, jak silne pęcznienie, przepuszczalność wody i małych cząsteczek i rozpuszczonych w niej jonów oraz właściwości kationowymienne.
W niektórych obszarach - porach, błona jest przesiąknięta licznymi plazmodesmami, które zapewniają komunikację między protoplastami sąsiednich komórek.
W ten sposób skorupy komórek roślinnych łączą właściwości struktur żywych i nieożywionych.
Powstawanie, wzrost i struktura błony komórkowej.
Błona komórkowa jest syntetyzowana przez protoplast w wyniku jego żywotnej aktywności. Błona komórkowa jest oddzielona od protoplastu plazmalemmą.
plazmalemma I Aparat Golgiego odgrywają główną rolę w tworzeniu muszli.
W momencie wyłonienia się z komórki macierzystej komórki potomne mają już 2/3 błony, która jest częścią komórki macierzystej. Pomiędzy komórkami potomnymi zaczyna tworzyć się przegroda - płyta środkowa
z substancji pektynowych, które rosną promieniście, od środka do obrzeży.
Równocześnie ze wzrostem środkowej płytki każda komórka potomna ze swojej strony zaczyna tworzyć brakującą część błony.
Z aparatu Golgiego do plazmalemy wysyłane są pęcherzyki 2 typów: z jasną i ciemną zawartością.
Lekkie bąbelki zawierają enzymy i prekursory celulozy.
Ciemne bąbelki zawierają polisacharydy matrycowe.
Zbliżając się do plazmalemy, osadzają się w niej pęcherzyki Golgiego i wylewają swoją zawartość poza plazmalemmę.
Syntezę i krystalizację celulozy, tworzenie i orientację mikrofibryli przeprowadza plazmalema za pomocą jej białek enzymatycznych. Mikrotubule pomagają orientować mikrofibryle, które gromadzą się w dużych ilościach wzdłuż plazmalemy, położonej równolegle do powstających mikrofibryli, a następnie makrofibryli celulozowych.
Zatem rolą aparatu Golgiego jest dostarczanie materiału budowlanego, a rolą plazmalemy jest synteza celulozy, orientacja mikro- i makrofibryli oraz ostateczna budowa membrany.
Wzrost młodej powłoki pierwotnej następuje w wyniku wprowadzenia niektórych makrofibryli między innymi. Wydarzenie rozciąganie Błona komórkowa. Rozwój poprzez wdrażanie nazywa się sugestia.
Wzrost na skutek wydłużenia wynika z faktu, że wakuola aktywnie absorbuje wodę i zwiększa jej objętość. Ciśnienie turgora rozciąga otoczkę, ale nie rozdziera się, ale rozciąga, ponieważ wraz z amorficznymi polisacharydami matrycy w otoczce osadzają się nowe cząsteczki celulozy, które tworzą wiązania kowalencyjne z cząsteczkami matrycy.
W ten sposób powstaje między młodymi komórkami Ściana komórkowa
, który składa się z: płytki środkowej i 2 sąsiadujących ze sobą błon komórkowych.
To jest, Ściana komórkowa- jest to zbiór błon sąsiadujących komórek z umieszczoną między nimi środkową płytką.
W niektórych obszarach ściana komórkowa jest penetrowana przez plazmodesmy.
Grubość błon komórkowych jest bardzo zróżnicowana, zwykle membrana jest wielowarstwowa i składa się z kilku głównych warstw.
Każda komórka ma skorupa pierwotna , którego część młoda komórka otrzymuje od komórki macierzystej i część, którą buduje na sobie. Ponadto wiele komórek, specjalizujących się i tracących zdolność do podziału, układa dodatkowe warstwy - wtórna błona komórkowa .
Pierwotna błona komórkowa – zaczyna się odkładać natychmiast po podziale komórek, przed lub w trakcie wzrostu komórek. Podstawowe muszle są przezroczyste, zawierają 60-90% wody i 10% suchej masy (matryca (pektyny i hemicelulozy) - 60-70%, celuloza - nie więcej niż 30%, białka strukturalne - glikoproteiny - do 10%).
Zatem w pierwotnych błonach komórkowych składniki macierzy przeważają nad substancją szkieletową. Składnik pektynowy zapewnia elastyczność pierwotnej skorupy, rozciąga się dobrze podczas wzrostu komórek i wzrostu młodych narządów. W błonach pierwotnych znajdują się komórki młode i aktywnie dzielące się, a także komórki dojrzałe, aktywnie biorące udział w metabolizmie (fotosynteza, oddychanie, wydzielanie).
Ze względu na przewagę składnika pektynowego pierwotne ściany komórkowe łatwo pęcznieją i są wysoce przepuszczalne dla wody i gazów. W tym przypadku ogniwo może absorbować wodę i gazy na całej swojej powierzchni.
Kiedy komórka osiąga swój maksymalny rozmiar, w niektórych przypadkach protoplast zaczyna tworzyć wtórną błonę.
Wtórna ściana komórkowa – nie odkłada się we wszystkich komórkach, a jedynie w wysoce wyspecjalizowanych (komórkach tkanek mechanicznych, powłokowych i przewodzących wodę). Protoplast odkłada wtórną otoczkę od wewnątrz, na wewnętrznej powierzchni pierwotnej powłoki, nakładając nowe cząsteczki celulozy i matrixu. Skorupa nie rozciąga się, ale pogrubia. Taki wzrost przez superpozycję zwany dopowiedzenie. Wewnętrzna objętość komórki zmniejsza się.
Membrana wtórna zawiera znacznie mniej wody, przeważa sucha masa, a celuloza jest w niej 40-50% (do 90% we włóknach lnianych), matryca zawiera tylko 20-30%, dominują w niej hemicelulozy, jest ich bardzo mało pektyn, w ogóle nie ma glikoprotein. Ale matryca często zawiera ligninę - 25-30%, aw komórkach tkanek powłokowych - suberynę.
Z reguły w powłoce wtórnej wyróżnia się 3 warstwy - zewnętrzną, środkową i wewnętrzną. Różnią się orientacją mikrofibryli celulozowych (ściśle uporządkowaną).
Powłoka wtórna dzięki dużej zawartości celulozy, a także ligniny nabiera sztywności, twardości i jest słabo rozciągnięta. Utracona zostaje przepuszczalność powłoki dla wody i gazów. Dlatego membrana wtórna nie jest osadzona całkowicie na całej powierzchni ogniwa. W niektórych obszarach, w których koncentruje się nagromadzenie plazmodesmy, błona wtórna nie odkłada się. Tutaj pozostaje tylko pierwotna skorupa i powstają charakterystyczne wgłębienia - pory .
Pory to niezagęszczone obszary błony komórkowej, przez które przechodzą plazmodesma. Pory powstają po obu stronach sąsiednich komórek.
Tworzy się ściana komórkowa (składająca się z blaszki środkowej i dwóch sąsiadujących ze sobą błon pierwotnych). film zamykający pory
. Woda i gazy swobodnie przepływają przez folię zamykającą.
W żywych komórkach pory wnikają w pory plazmodesmy, przez które transportowane są duże cząsteczki i przenoszone są podrażnienia.
Są pory: a) prosty
– kanał porów ma tę samą grubość – charakterystyczną dla komórek miąższu i włókien. Średnica kanału porów jest różna w różnych komórkach.
B) frędzlami – kanał porów przy folii zamykającej rozszerza się, a nad kanałem porów wisi wtórna powłoka w postaci wałka, tworząc komorę porową (od strony komórki kanał porów wydaje się bardzo wąski). Takie pory są charakterystyczne dla wcześnie obumierających komórek przewodzących wodę drewna okrytozalążkowego.
c) u roślin iglastych błona zamykająca pory graniczne ma dyskretne zgrubienie – torus. Jest zdrewniały i nieprzepuszczalny dla wody, która przechodzi przez otaczającą folię otaczającą torus. Torus może przesuwać się w różnych kierunkach przy różnym ciśnieniu wody i blokować przepływ substancji. (torus=zawór)
Modyfikacje błony komórkowej .
Modyfikacje błony komórkowej mają charakter chemiczny i zależą od specjalizacji komórek.
1) Lignifikacja (lignifikacja) – (najczęściej) depozyt lignina w wtórnej błonie komórkowej. Zewnętrznie takie komórki niewiele różnią się od zwykłych, ale błona przestaje rosnąć, traci elastyczność, ale zyskuje wytrzymałość. Protoplast zwykle obumiera. (Czasami zdrewnienie jest odwracalne, na przykład w przypadku kamienistych komórek owocu gruszy). Komórki tkanek mechanicznych i przewodzących wodę ulegają zdrewnieniu.
Lignina odgrywa ważną rolę w cyklu substancji w przyrodzie. W glebie lignina rozkłada się na kwasy humusowe, które wchodzą w skład próchnicy. W wyniku ligniny powstały złoża węgla.
2) Suberyzacja (suberynizacja) - zeznanie suberyna w wtórnej błonie komórkowej. Charakterystyka wtórnych tkanek powłokowych.
Podczas suberynizacji protoplast umiera, ponieważ suberyna jest substancją podobną do tłuszczu, która nie przepuszcza wody i gazów.
Suberyzowane muszle dobrze chronią przed nagłymi zmianami temperatury i parowaniem.
3) Kutynizacja – złożenie kutyna na powierzchni błon komórkowych, zmniejszając w ten sposób utratę wody, ponieważ kutyna jest substancją tłuszczopodobną + wosk ( naskórek – film na powierzchni komórek – ochrona przed parowaniem). Podczas kutynizacji protoplast pozostaje żywy, ponieważ naskórek nie zakłóca wymiany gazowej (tlenu i dwutlenku węgla).
4) Mineralizacja – sole Ca, Mg, Si odkładają się w muszli (w skrzypach, bambusie, turzycach, niektórych zbożach). Łuski stają się twarde, ale kruche. Zmineralizowane muszle są dobrze zachowane w miarę upływu czasu ( Skamieniałe drewno Baevskoye).
5) Szlam – nie powstają żadne nowe substancje, a celuloza rozkłada się na śluz (końcówka młodego korzenia, komórki glonów) – chroni przed wysychaniem, ułatwia poruszanie się w glebie.