Все живые клетки растений содержат пластиды, строение растительных клеток

Пластиды

Пластиды — это органоиды клеток растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. У животных и грибов пластид нет.

Пластиды делятся на несколько типов. Наиболее важный и известный — хлоропласт, содержащий зеленый пигмент хлорофилл, который обеспечивает процесс фотосинтеза.

Другими видами пластид являются разноцветные хромопласты и бесцветные лейкопласты. Также выделяют амилопласты, липидопласты, протеинопласты, которые часто считают разновидностями лейкопластов.

Все виды пластид связаны между собой общим происхождением или возможным взаимопревращением. Пластиды развиваются из пропластид – более мелких органоидов меристематических клеток.

Строение пластид

Большинство пластид относится к двумембранным органоидам, у них есть внешняя и внутренняя мембраны. Однако встречаются организмы, чьи пластиды имеют четыре мембраны, что связано с особенностями их происхождения.

Во многих пластидах, особенно в хлоропластах, хорошо развита внутренняя мембранная система, формирующая такие структуры как тилакоиды, граны (стопки тилакоидов), ламелы – удлиненные тилакоиды, соединяющие соседние граны. Внутренне содержимое пластид обычно называют стромой. В ней помимо прочего находятся крахмальные зерна.

Считается, что в процессе эволюции пластиды появились аналогично митохондриям — путем внедрения в клетку-хозяина другой прокариотической клетки, способной в данном случае к фотосинтезу. Поэтому пластиды считают полуавтономными органеллами. Они могут делиться независимо от делений клетки, у них есть собственная ДНК, РНК, рибосомы прокариотического типа, т. е. собственный белоксинтезирующий аппарат. Это не значит, что в пластиды не поступают белки и РНК из цитоплазмы. Часть генов, управляющей их функционированием, находится как раз в ядре.

Функции пластид

Функции пластид зависят от их типа. Хлоропласты выполняют фотосинтезирующую функцию. В лейкопластах накапливаются запасные питательные вещества: крахмал в амилопластах, жиры в элайопластах (липидопластах), белки в протеинопластах.

Хромопласты, за счет содержащихся в них пигментов-каротиноидов, окрашивают различные части растений – цветки, плоды, корнеплоды, осенние листья и др. Яркий окрас часто служит своеобразным сигналом для животных-опылителей и распространителей плодов и семян.

В дегенерирующих зеленых частях растений хлоропласты превращаются в хромопласты. Пигмент хлорофилл разрушается, поэтому остальные пигменты, несмотря на малое количество, становятся в пластидах заметными и окрашивают туже листву в желто-красные оттенки.

Пластиды: виды, строение и функции. Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты

Пластиды — органоиды, специфичные для клеток растений (они имеются в клетках всех растений, за исключением большинства бактерий, грибов и некоторых водорослей).

В клетках высших растений находится обычно от 10 до 200 пластид размером 3-10мкм, чаще всего имеющих форму двояковыпуклой линзы. У водорослей зеленые пластиды, называемые хроматофорами, очень разнообразны по форме и величине. Они могут иметь звездчатую, лентовидную, сетчатую и другие формы.

Различают 3 вида пластид:

  • Бесцветные пластиды — лейкопласты;
  • окрашенные — хлоропласты (зеленого цвета);
  • окрашенные — хромопласты (желтого, красного и других цветов).

Эти виды пластид до известной степени способны превращаться друг в друга — лейкопласты при накоплении хлорофилла переходят в хлоропласты, а последние при появлении красных, бурых и других пигментов — в хромопласты.

Строение и функции хлоропластов

Хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент — хлорофилл.

Основная функция хлоропласт — фотосинтез.

В хлоропластах есть свои рибосомы, ДНК, РНК, включения жира, зерна крахмала. Снаружи хлоропласта покрыты двумя белково-липидными мембранами, а в их полужидкую строму (основное вещество) погружены мелкие тельца — граны и мембранные каналы.

Строение хлоропласта

Граны (размером около 1мкм) — пакеты круглых плоских мешочков (тилакоидов), сложенных подобно столбику монет. Располагаются они перпендикулярно поверхности хлоропласта. Тилакоиды соседних гран соединены между собой мембранными каналами, образуя единую систему. Число гран в хлоропластах различно. Например, в клетках шпината каждый хлоропласт содержит 40-60 гран.

Хлоропласты внутри клетки могут двигаться пассивно, увлекаемые током цитоплазмы, либо активно перемещаться с места на место.

  • Если свет очень интенсивен, они поворачиваются ребром к ярким лучам солнца и выстраиваются вдоль стенок, параллельных свету.
  • При слабом освещении, хлоропласты перемещаются на стенки клетки, обращенные к свету, и поворачиваются к нему своей большой поверхностью.
  • При средней освещенности они занимают среднее положение.

Этим достигаются наиболее благоприятные для процесса фотосинтеза условия освещения.

Хлорофилл

В гранах пластид растительной клетки содержится хлорофилл, упакованный с белковыми и фосфолипидными молекулами так, чтобы обеспечить способность улавливать световую энергию.

Молекула хлорофилла очень сходна с молекулой гемоглобина и отличается главным образом тем, что расположенный в центре молекулы гемоглобина атом железа заменен в хлорофилле на атом магния.

Сходство молекулы хлорофилла и молекулы гемоглобина

В природе встречается четыре типа хлорофилла: a, b, c, d.

Хлорофиллы a и b содержат высшие растения и зеленые водоросли, диатомовые водоросли содержат a и c, красные — a и d.

Лучше других изучены хлорофиллы a и b (их впервые разделил русский ученый М.С.Цвет в начале XXв.). Кроме них существуют четыре вида бактериохлорофиллов — зеленых пигментов пурпурных и зеленых бактерий: a, b, c, d.

Читать еще:  Коричневые выделения у кота из глаза Москва

Большинство фотосинтезирующих бактерий содержат бактериохлорофилл a, некоторые — бактериохлорофилл b, зеленые бактерии — c и d.

Хлорофилл обладает способностью очень эффективно поглощать солнечную энергию и передавать ее другим молекулам, что является его главной функцией. Благодаря этой способности хлорофилл — единственная структура на Земле, которая обеспечивает процесс фотосинтеза.

Главная функция хлорофилла в растениях — поглощение энергии света и передача ее другим клеткам.

Пластидам, так же, как и митохондриям, свойственна до некоторой степени автономность внутри клетки. Они размножаются путем деления.

Наряду с фотосинтезом, в пластидах происходит процесс биосинтеза белка. Благодаря содержанию ДНК пластиды играют определенную роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность).

Строение и функции хромопластов

Хромопласты относятся к одному из трех видов пластид высших растений. Это небольших размеров, внутриклеточные органеллы.

Хромопласты имеют различный окрас: желтый, красный, коричневый. Они придают характерный цвет созревшим плодам, цветкам, осенней листве. Это необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые питаются плодами и разносят семена на дальние расстояния.

Строение хромопласта

Структура хромопласта похожа на другие пластиды. Их двух оболочек внутренняя развита слабо, иногда вовсе отсутствует. В ограниченном пространстве расположена белковая строма, ДНК и пигментные вещества (каротиноиды).

Каротиноиды – это жирорастворимые пигменты, которые накапливаются в виде кристаллов.

Форма хромопластов очень разнообразна: овальная, многоугольная, игольчатая, серповидная.

Роль хромопластов в жизни растительной клетки до конца не выяснена. Исследователи предполагают, что пигментные вещества играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, необходимы для размножения и физиологичного развития клетки.

Строение и функции лейкопластов

Лейкопласты — это органоиды клетки, в которых накапливаются питательные вещества. Органеллы имеют две оболочки: гладкую наружную и внутреннюю с несколькими выступами.

Лейкопласты на свету превращаются в хлоропласты (к примеру зеленые клубни картофеля), в обычном состоянии они бесцветны.

Форма лейкопластов шаровидная, правильная. Они находятся в запасающей ткани растений, которая заполняет мягкие части: сердцевину стебля, корня, луковиц, листьев.

Строение лейкопласта

Функции лейкопластов зависят от их вида (в зависимости от накапливаемого питательного вещества).

  1. Амилопласты накапливают крахмал, встречаются во всех растениях, так как углеводы основной продукт питания растительной клетки. Некоторые лейкопласты полностью наполнены крахмалом, их называют крахмальными зернами.
  2. Элайопласты продуцируют и запасают жиры.
  3. Протеинопласты содержат белковые вещества.

Лейкопласты также служат ферментной субстанцией. Под действием ферментов быстрее протекают химические реакции. А в неблагоприятный жизненный период, когда процессы фотосинтеза не осуществляются, они расщепляют полисахариды до простых углеводов, которые необходимы растениям для выживания.

В лейкопластах не может происходить фотосинтез, потому что они не содержат гран и пигментов.

Луковицы растений, в которых содержится много лейкопластов, могут переносить длительные периоды засухи, низкую температуру, жару. Это связано с большими запасами воды и питательных веществ в органеллах.

Предшественниками всех пластид является пропластиды, небольшие органоиды. Допускают, что лейко — и хлоропласты способны трансформироваться в другие виды. В конечном итоге после выполнения своих функций хлоропласты и лейкопласты становятся хромопластами — это последняя стадия развития пластид.

Важно знать! Одновременно в клетке растения может находиться только один вид пластид.

Биология

Клеточное строение растений

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Растения – клеточные организмы

Когда мы сравнивали растения с другими царствами живой природы, то выяснили, что они тоже состоят из клеток. Чтобы понимать, как живёт растение, важно познакомиться со строением этой его составной части. Наука о клетках называется цитологией. Сегодня мы тоже станем настоящими цитологами.

Какие бывают клетки у растений?

Мельчайшие растения – одноклеточные водоросли состоят из одной клетки. Их форма может быть очень разной – амёбоидной, веретёновидной, овальной, шарообразной, звездчатой. Она в виде гирьки, кустика с веером, диска, треугольников, бус – у одиночных и колониальных диатомовых водорослей, которые сверху прикрыты панцирем из диоксида кремния.


Диатомовые водоросли Источник

Большинство многоклеточных зелёных, бурых или красных водорослей, построены из одинаковых клеток, а самые крупные растения состоят из миллиардов таких ячеек, каждая из которых выполняет свою функцию и поэтому отличается друг от друга. Сравнение клеток растений можно провести, наблюдая их самостоятельно. Сложно представить, сколько их находится в одном дереве, если только его лист содержит примерно 20 000 000 штук.

А теперь сложное научное определение: клетка – это система, а это значит, что она состоит из более мелких, но взаимосвязанных частей. Этими частями являются её детали, построенные из биополимеров – нуклеиновых кислот и белков, которые совместно поддерживают энергетические и метаболические процессы всего организма в целом.

Кто первым увидел клетку? Увеличительные приборы

Большинство клеток нельзя увидеть невооружённым глазом. Только после изобретения увеличительных приборов люди узнали, что всё живое сделано из них, а клетка появляется из другой (материнской) клетки.

  • Оптический (световой) микроскоп изобрели в 16 веке. По одной версии в 1591 году его придумали отец и сын Янсены. По другой – немого раньше в 1538 г. итальянский врач Франкастро впервые скомбинировал две линзы так, что получилось небольшое увеличение.
  • Галилео Галилей в 1609 г собрал прибор с вогнутой и выпуклой линзой.
  • Английский учёный Роберт Гук в 1665 году приспособил ранее изобретённый окуляр к микроскопу и получил 30-кратное увеличение, он описал строение некоторых растительных тканей, в частности пробки коры дуба. Эта ткань состояла из маленьких ячеек, разделённых перегородками. Это были мёртвые клетки, но Роберт Гук их увидел первым и дал им название «клетки». Но слово в современном его значении стали употреблять только 150 лет спустя.
Читать еще:  Какой из этих грибов собирают ранней весной?


Микроскоп Роберта Гука Источник

А А. Левенгук в 1675 г обнаружил протисты, используя микроскоп с одной хорошо отшлифованной линзой, увеличивающей объект в 100 и 300 раз.

  • В 1838 г. немецкий ботаник Матиас Шлейден пришёл к выводу, что все растительные ткани имеют клеточное строение.


Разнообразие растительных клеток. Источник

Какие бывают увеличительные приборы?

О свойствах отполированного двояковыпуклого стекла знали ещё в Древней Греции. Поместив его в оправу, люди получили первый увеличительный прибор – лупу. Она даёт увеличение в 2-30 раз. Но большинство клеток можно увидеть только при большем разрешении. Они очень малы и при описании их величины применяют микрометры и нанометры.


Единицы измерения, используемые в микроскопии Источник

Человеческий глаз имеет разрешение до 100 мкм. Чтобы рассмотреть более мелкие предметы, приходится применять увеличивающие приборы. Лучший световой микроскоп способен показать нам объекты размером до 0,2 мкм, т. е. 200 нм, увеличивая его в 500 раз. Сделать оптический микроскоп с большей разрешимостью технически невозможно. Увеличение школьного светового микроскопа не превышает 300 раз.

В 20 веке учёные придумали применять вместо видимого света (потока фотонов) – поток электронов. Согласно современным представлениям, фотон является частицей с волновыми свойствами, самая длинная волна у красного света, самая короткая – у фиолетового. Электронный микроскоп разрешает увеличить предметы больше, чем оптический, в 400 раз, так как размер электрона значительно меньше размера фотона. Классический радиус электрона составляет примерно три миллионных нанометра, а наименьшая длина волны видимого света равна 380 нанометров. Поток фотонов огибает мелкие частицы, размеры которых сравнимы с длиной световой волны, а электроны отражаются от них. Чтобы увидеть изображение, которое дает электронный микроскоп, его надо вывести на специальный экран. В современный электронный микроскоп можно увидеть частички размером в 0,5 нм. Под ним рассматривают вирусы, мелкие части клетки. Существуют просвечивающие и сканирующие электронные микроскопы. Последний имеет больше преимуществ, им чаще пользуются микробиологи.


Сканирующий электронный микроскоп Источник

Как устроена клетка растений?

Размеры клетки растений колеблются от 10 до 100 мкм. Значит, их можно увидеть в световой микроскоп. Есть и гигантские клетки. Например, хорошо видны невооружённым глазом волокна апельсина, а это всего одна клетка. Семена хлопчатника имеют волоски, состоящие из одной клетки, их длина равна 5 см. У китайской крапивы волокна ещё длиннее – до 55 см. Но их ширина намного меньше, всего от 50 до100 мкм.

По форме у многоклеточных организмов, в том числе и у растений, бывают паренхимные (примерно одинаковые при измерении во всех направлениях) и прозенхимные (вытянутые) клетки. У всех клеток есть 2 компонента: плазмалемма (цитоплазматическая мембрана) и протопласт (живая часть). Клетки делятся на доядерные (прокариотические) и ядерные (эукариотические). Мы говорим про клетку растений, она эукариотическая (с ядром). Протопласт ядерных клеток делят на цитоплазму и ядро.

Цитоплазму подразделяют на цитоплазматический матрекс, называемый гиалоплазмой (цитозолем) и органоиды (органеллы), как органы у человека, выполняющие каждый свою работу (функцию). Органеллы бывают немембранные, одномембранные и двумембранные.


Строение клетки растения Источник

В живой клетке растений цитоплазма постоянно движется. Этот процесс называется током цитоплазмы (циклозом). Течение перемещает все органоиды клетки, капли и кристаллы гиалоплазмы.

В процессе жизни протопласт выделяет разнообразные нужные клетке растений вещества. Они либо сохраняются внутри – в гиалоплазме, в вакуоли, либо становятся частью клеточной стенки. Простейшие из этих веществ: липиды, углеводы и белки. Среди углеводов известными являются крахмал, глюкоза и сахароза. Секретируемый протопластом воск – это липид, его растения вырабатывают для создания защитного слоя – кутикулы, препятствующего потере влаги в пустынях. А у хищного непентиса воск служит веществом-ловушкой, в котором попавшие внутрь растения животные застревают, не имея возможности спастись.


Хищное растение непентис (лат. Nepenthes). Источник

Вторичные метаболиты протопласта, или группа защитных веществ: танины, алкалоиды и др., выполняют разные задачи, главной из которых является защита от съедания растений животными, проникновения болезнетворных микробов. Например, стрекательные клетки крапивы производят муравьиную кислоту, которая впрыскивается в кожу прикоснувшегося к растению человека или животного, вызывая у них жгучую боль.

Стрекательными называют клетки, которые при раздражении впрыскивают в тело жертвы какие либо вещества: парализующие или раздражающие. У гидры они содержат нечто походе на гарпун или жёсткую нить, у крапивы это просто «ампулы» с жидкостью, отламывающиеся при прикосновении.


Стрекательная клетка крапивы Источник

Теперь рассмотрим особенности строения растительной клетки более подробно. Сходство клеток растений выражается в наличии этих частей.

  • Клеточная стенка – это прочная углеводная оболочка, расположенная снаружи, за пределами плазмолеммы, она непосредственно контактирует с окружающей средой и другими клетками. У растений она состоит в основном из клетчатки (целлюлозы), образуемой протопластом, проходящей через мембрану и откладывающейся снаружи. Клеточная стенка растений прочная, но растяжимая. Всё благодаря её строению. Пока она контактирует с живой частью клетки, она растёт. Она придаёт клетке форму и сопротивляется давлению растущей вакуоли, делает её прочной, участвует в проведении полезных и задерживании вредных веществ. Через поры (отверстия) в клеточной стенке проходят цитоплазматические тяжи (плазмодесмы) при помощи которых клетка сообщается с другими клетками.
  • Цитоплазматическая мембрана (плазмалемма) – тонкая (4-10 нм) эластичная плёнка, расположенная под клеточной стенкой, покрывающая внутреннюю часть клетки и контактирующая с цитоплазмой. Её толщину можно сравнить со скорлупой яйца по сравнению с белком и желтком в нём. Выполняет транспортную, барьерную и рецепторную функции. Главная её работа – пропускать нужные вещества в клетку, задерживать вредные и лишние снаружи. Но она трудится сразу на нескольких работах – в ней строятся внеклеточные структуры и через неё проходит транспортные каналы из клетки.
  • Гиалоплазма (цитозоль) – это полужидкая (гелеобразная) часть протопласта, основная функция которой – обеспечение обмена веществ клетки. Она объединяет все её части и помогает им взаимодействовать. На 90-95% цитозоль состоит из воды. Остальная часть – несмешивающиеся между собой органические и минеральные включения.
  • Рибосомы – самые мелкие органеллы клетки, увидеть которые можно только под электронным микроскопом, в них происходит сборка белков. Они лежат на цитоплазматической сети (сложный органоид, который изучают в старших классах) или внутри гиалоплазмы.
  • Цитоскелет – система трубочек, проходящих сквозь всю клетку. Они поддерживают её форму и служат местом транспорта веществ.
  • Ядро и хромосомы. В них хранится наследственная информация. Ядро как мозг животного руководит всеми процессами в клетке растений и не только. Мало влияет оно только на митохондрии и пластиды. Ядра бывают круглой или овальной формы, их размер колеблется от 2 до 500 мкм. При правильном окрашивании клетки они видны под световым микроскопом. В молодых клетках ядро расположено в центре, в старых оно отталкивается вакуолью к плазмалемме.
  • Пластиды, но по большей мере их разновидность хлоропласты – органеллы, функцией которых является превращение тепловой солнечной энергии в энергию химических связей АТФ и производство органических веществ в процессе фотосинтеза. Пластиды имеют клетки растений, некоторых бактерий и протист. Они образуются из пропластид (крошечных бесцветных телец), появляющихся в делящихся клетках побегов и корней. Без солнечного света они так и остаются бесцветными и называются этиопластами. На свету пропластиды становятся хлоропластами – пластидами, в которых преобладает хлорофилл (зелёный пигмент). Есть и другие виды пластид – лейкопласты (бесцветные) и хромопласты (оранжевые, красные или жёлтые). Все эти типы пластид могут «превращаться» друг в друга при изменении концентрации красителя (пигмента). Это крупные органеллы, у высших растений они равны 4-10 мкм, поэтому в оптический микроскоп их легко можно увидеть. У высших растений хлоропласты по форме напоминают линзу, лейкопласты и хромопласты бывают разными. У водорослей они разнообразные по форме, очень большие и называются по-другому – хроматофорами.
Читать еще:  Как выглядит капустница: белянка насекомое


Форма хроматофор водорослей. Источник

  • Вакуолярная система – это цитоплазматическая сеть, вакуоли и аппарат Гольджи. Вместе они обеспечивают синтез, хранение и транспорт клеточных мембран и белков. Сейчас нам важно рассмотреть только одну часть этой системы – центральную вакуоль, остальные органеллы вы будете учить в старших классах. У растений вакуоль в клетке играет очень важную роль. Это одномембранный пузырёк, заполненный клеточным соком. В молодой клетке существует много мелких вакуолей. С возрастом они наполняются веществами и сливаются вместе, образуя крупный пузырёк. Функции вакуоли: участие в солевом и водном обмене клетки, запасание питательных веществ и обеспечение объёма клетки при помощи тургорного давления. Крупные вакуоли арбуза, яблока, томата легко можно рассмотреть под световым микроскопом.


Вакуоли в клетках яблока и картофеля. Источник

  • Митохондрии – есть во всех ядерных (эукариотических) клетках. В них производится АТФ, но совсем другим путём, нежели в пластидах. Они мелкие, не более 1 мкм, эллиптические или округлые. Это полусамостоятельные органеллы клетки, ранее бывшие клетками бактерий, которые каким-то способом оказались внутри другой более крупной клетки и стали её частью. Но они по прежнему появляются только путём деления материнского органоида, а если организму при половом размножении не досталась ни одна митохондрия, то она и не появится в ней никак. В них есть своя ДНК, рибосомы и синтезируются свои белки.
  • Органоиды движения – образования, напоминающие волоски – реснички, жгутики, ундулиподии, служащие для передвижения клеток. При помощи жгутика двигается одноклеточная водоросль хламидомонада, мужские половые клетки мхов и папоротников. Ундулиподии – органоиды движения многих водорослей, чаще на одноклеточной стадии их жизненного цикла. У высших растений ими снабжены мужские половые клетки.


Отличие клеток растений от клеток других живых организмов Источник

В школе для того, чтобы понять, как устроены клетки, чаще всего рассматривают под микроскопом плёнку луковицы. Окрасив эту тонкую ткань, ты сможешь увидеть в клетке в световой микроскоп лейкопласты, ядро, цитоплазму и оболочку. Изучи инструкцию и сделай лабораторную работу самостоятельно. Не забудь сначала прочитать правила обращения с микроскопом.


Как рассмотреть клетки лука под микроскопом. Источник

Источники:

http://biology.su/cytology/plastids
http://animals-world.ru/plastidy-stroenie-kletki/
http://100urokov.ru/predmety/urok-3-kletochnoe-stroenie-rastenij

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector