Реферат " Строение растительной клетки"

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова»

(ФГБОУ ВО «ХГУ им. Н. Ф. Катанова)

ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК И МАТЕМАТИКИ

Кафедра химии и геоэкологии

Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование: Химия, Биология.

Реферат на тему

СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

5 КЛАСС

Абакан, 2025

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1 4

ИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ 4

ГЛАВА 2 7

СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ 7

ГЛАВА 3 37

ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК 37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41

БИБЛЕОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 42

ПРИЛОЖЕНИЯ 44

Тест: Строение растительной клетки 44

ВВЕДЕНИЕ

Все растения состоят из клеток. Клетки — это структурно-функциональные единицы организмов. У них есть собственный обмен веществ, клетки самостоятельно существуют, самовоспроизводятся и развиваются.

Цель работы: изучить особенности строения растительной клетки и функций ее основных органоидов.

Задачи:

1. Раскрыть понятие растительная клетки.

2. Охарактеризовать строение и функции основных органоидов растительной клетки.

ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

История происхождения растительной клетки тесно связана с эволюцией жизни на Земле и развитием клеточной теории. Доподлинно неизвестно, когда на Земле появилась первая клетка и каким путём она возникла, но существуют научные гипотезы и ключевые этапы в понимании её структуры и происхождения.

Начало растительным клетки дали цианобактерии, это первые организмы, которые создали жизнь практический во все Земле, появления кислорода способствовало выход к суше, однако растения не могли просто так выйти, как животные, им нужны были приспособления.

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный Роберт Гук (известный открытием закона Гука). В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему соты в ульях медоносных пчёл, которые он так и назвал — англ. cell («ячея»).

Рис.1. Портрет Роберта Гука

Рис.2. "Срез пробкового дерева из книги Роберта Гука, 1635—1703"

В 1675 году итальянский врач Марчелло Мальпиги, а в 1681 году — английский ботаник Неемия Грю подтвердили клеточное строение растений. О клетке стали говорить, как о «пузырьке, наполненном питательным соком». В 1674 году голландский мастер Антони ван Левенгук с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы (инфузории, амёбы, бактерии). Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки — эритроциты и сперматозоиды. Таким образом, к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. В 1802—1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что растения состоят из тканей, образованных клетками. Ж. Б. Ламарк в 1809 году распространил идею Мирбеля о клеточном строении и на животные организмы. В 1825 году чешский учёный Ян Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1839 ввёл термин «протоплазма». В 1831 году английский ботаник Роберт Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательной органеллой клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не оболочка, а содержимое.

История изучения растительной клетки демонстрирует, как сочетание технологических инноваций, эмпирических наблюдений и теоретических обобщений привело к формированию клеточной теории — фундамента современной биологии. Понимание происхождения и структуры клетки не только объяснило единство живого, но и открыло пути для исследований в генетике, экологии и биотехнологии.

ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Растительная клетка — это эукариотическая клетка, которая обладает рядом особенностей, отличающих её от клеток других организмов. Её строение включает клеточную стенку, клеточную мембрану, цитоплазму, ядро, вакуоль и пластиды.

Рис.3. Строение растительной клетки.

Растительная клетка имеет ряд характерных особенностей, которые отличают её от клеток других организмов. Обязательные структурные компоненты (есть у всех эукариотических клеток) это:

• Клеточную (цитоплазматическую) мембрану;

• Цитоплазма;

• Ядро;

Специфические для растений структуры включают в себя:

• Клеточную стенку;

• Вакуоль

• Пластиды;

Дополнительные структуры включают в себя: Другие важные органеллы (общие для эукариот):

• Эндоплазматическая сеть;

• Митохондрии;

• Рибосомы;

• Цитоскелет;

• Включения (непостоянные компоненты);

2.1 Обязательные структурные компоненты

Это базовые, жизненно необходимые элементы, без которых клетка не может существовать и выполнять свои функции. Они присутствуют во всех без исключения растительных клетках и обеспечивают:

• целостность структуры;

• обмен веществ;

• хранение и передачу генетической информации;

• энергетику и синтез веществ.

Перечень обязательных компонентов:

ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА

это эластичная молекулярная структура, которая отделяет содержимое клетки от внешней среды, обеспечивает её целостность и регулирует обмен веществ между клеткой и окружением. Она присутствует во всех клетках и играет ключевую роль в жизнедеятельности организма.

Основу мембраны составляет фосфолипидный бислой — двойной слой молекул фосфолипидов. У фосфолипидов есть гидрофильные (водолюбивые) головки и гидрофобные (водобоязненные) хвосты. В бислое гидрофобные хвосты обращены внутрь, а гидрофильные головки — наружу, к водной среде. Это создаёт водонепроницаемый барьер. В липидный бислой погружены белки, которые образуют подвижную мозаику. Согласно жидкостно-мозаичной модели (предложена в 1972 году Сингером и Николсоном), белки не образуют сплошного слоя на поверхности, а «плавают» в липидном «озере».

Рис.3 Строение плазматической мембраны

Виды мембранных белков

• Периферические (поверхностные) — связаны с гидрофильной поверхностью липидного бислоя сравнительно слабыми электростатическими силами.

• Интегральные — погружены в гидрофобную область бислоя. Они могут быть полностью погружены, частично погружены (полуинтегральные) или пронизывать мембрану насквозь (трансмембранные).

Среди интегральных белков есть ионные каналы — они образуют отверстия в мембране, заполненные водой, и обеспечивают транспорт ионов (натриевых, калиевых, кальциевых, хлорных). 

Также в состав мембраны входят углеводы, которые соединяются с белками (гликопротеины) и липидами (гликолипиды). Совокупность углеводов на поверхности клетки называется гликокаликсом. У растений гликокаликс отсутствует. 

Химический состав

В состав плазматической мембраны входят липиды, белки и углеводы. Их соотношение может варьироваться в зависимости от типа клетки. Примерное соотношение:

• липиды — 25–60%;

• белки — 40–75%;

• углеводы — 2–10%. 

Свойства

• Избирательная проницаемость. Проницаемость мембраны для различных атомов или молекул зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств. Это обеспечивает отделение клетки от окружающей среды и снабжение её необходимыми веществами. 

• Динамичность. Липиды и белки могут перемещаться в плоскости мембраны: колебаться, вращаться, диффундировать в пределах своего слоя. Редко происходит «флип-флоп» — перемещение молекул из одного слоя липидов в другой. 

• Асимметричность. Между наружным и внутренним слоями мембраны есть различия по составу липидов. 

• Способность к самообновлению. 

Функции

• Барьерная. Отделяет внутреннее содержимое клетки от внешней среды, обеспечивая избирательную проницаемость.

• Транспортная. Регулирует вход и выход веществ путём пассивного и активного транспорта. Пассивный транспорт включает диффузию и осмос, активный — требует затрат энергии АТФ (например, работа натрий-калиевого насоса). Также мембрана участвует в эндоцитозе (захвате веществ) и экзоцитозе (выведении веществ). 

• Рецепторная. Содержит рецепторы для восприятия гормонов, нейромедиаторов и других сигналов. 

• Ферментативная. Некоторые мембранные белки обладают ферментативной активностью, участвуя в биохимических реакциях.

• Структурная. Является структурным компонентом большинства органоидов, делит клетку на компартменты. 

• Генерация и проведение биопотенциалов. С помощью мембраны в клетке поддерживается постоянная концентрация ионов, что важно для генерации нервного импульса. 

• Маркировка клетки. На мембране есть антигены (гликопротеины), которые действуют как маркеры, позволяющие опознать клетку. Это важно для иммунной системы и межклеточного взаимодействия. 

• Связующая. Обеспечивает прикрепление клетки к внеклеточному матриксу и соединение с другими клетками. 

В растительных клетках плазматическая мембрана расположена под клеточной стенкой, которая состоит из целлюлозы.

ЦИТОПЛАЗМА

внутреннее содержимое клетки между плазматической мембраной и ядром. Это динамичная среда, где протекают ключевые биохимические процессы. Термин введён Р. А. фон Кёлликером в 1863 г.

Особенности растительной цитоплазмы

• Наличие пластид — отличительный признак растительных клеток.

• Развитый аппарат Гольджи представлен рассеянными по цитоплазме диктиосомами.

• Крупная центральная вакуоль тесно связана с цитоплазмой через тонопласт (вакуолярную мембрану).

• Цитоскелет участвует в ориентации роста клеточной стенки и движении везикул к месту формирования новой стенки.

• Отсутствие центриолей в большинстве растительных клеток (в отличие от животных).

Основные функции

1. Метаболическая:

   • место почти всех процессов обмена веществ (гликолиз и др.);

   • синтез белков, липидов, углеводов в ЭПС и аппарате Гольджи;

   • ферментативное расщепление макромолекул в лизосомах.

2. Транспортная:

   • диффузия малых молекул (например, ионов Ca²⁺);

   • активный транспорт крупных молекул и органелл по микротрубочкам;

   • поддержание тургорного давления за счёт осмотического транспорта воды.

3. Сигнальная:

   • передача сигналов от мембраны к ядру и органеллам (вторичный мессенджер);

   • регуляция синтеза белков, клеточного цикла, дифференцировки.

4. Механическая (двигательная):

   • циклоз (эндоплазматический поток) — постоянное движение цитоплазмы, перемещающее органеллы и вещества;

   • может быть спонтанным или вызванным внешними факторами (свет, температура, химические вещества).

5. Интегративная:

   • объединяет все клеточные структуры в единую систему;

   • обеспечивает химическое взаимодействие органелл.

6. Гомеостатическая:

   • поддерживает стабильные условия для биохимических реакций (водный баланс, pH, концентрация веществ).

Рис.4. Строение цитоплазмы

ЯДРО

Ключевая органелла эукариотической клетки, содержащая наследственный материал (ДНК) и управляющая основными процессами жизнедеятельности.

Строение

1. Ядерная оболочка (кариолемма)

   • состоит из двух мембран (наружной и внутренней), разделённых перинуклеарным пространством;

   • наружная мембрана часто переходит в шероховатую ЭПС и может нести рибосомы;

   • содержит ядерные поры — регулируемые каналы для транспорта молекул (ионов, нуклеотидов, белков, РНК, субъединиц рибосом).

2. Кариоплазма (ядерный сок)

   • гелеобразная среда, заполняющая ядро;

   • содержит ферменты, нуклеотиды, РНК, регуляторные белки;

   • обеспечивает биохимические реакции внутри ядра.

3. Хроматин

   • комплекс ДНК и белков (главным образом гистонов);

   • в интерфазе распределён диффузно (эухроматин — активный, гетерохроматин — конденсированный);

   • перед делением конденсируется в хромосомы (видимые в микроскоп структуры, несущие гены).

4. Ядрышко

   • плотное, не мембранное тельце внутри ядра;

   • может быть одно или несколько в одном ядре;

   • место синтеза рРНК и сборки субъединиц рибосом;

   • исчезает в начале митоза и восстанавливается в конце деления.

Рис.5. Строение ядра растительной клетки.

Основные функции

1. Хранение и защита генетической информации

   • ДНК в составе хроматина содержит гены, определяющие строение и функции клетки;

   • ядерная оболочка предохраняет ДНК от повреждений.

2. Репликация ДНК

   • удвоение генетического материала перед клеточным делением;

   • обеспечивает передачу полной информации дочерним клеткам.

3. Транскрипция (синтез РНК)

   • образование мРНК (матричной), тРНК (транспортной), рРНК (рибосомной) на матрице ДНК;

   • регуляция активности генов (включение/выключение).

4. Сборка рибосом

   • в ядрышке синтезируются рРНК и формируются субъединицы рибосом, которые затем выходят в цитоплазму.

5. Регуляция клеточных процессов

   • через синтез РНК ядро контролирует синтез белков, метаболизм, рост и дифференцировку клетки;

   • передаёт сигналы из цитоплазмы в геном и обратно.

6. Участие в делении клетки

   • конденсация хроматина в хромосомы;

   • разрушение и восстановление ядерной оболочки при митозе/мейозе.

Важные процессы внутри ядра

Конденсация хроматина — упаковка ДНК в хромосомы при подготовке к делению.

Деспирализация — разрыхление хроматина для транскрипции активных генов.

Экспорт РНК — выход мРНК, тРНК и субъединиц рибосом через ядерные поры.

Импорт белков — поступление ферментов, гистонов и регуляторных белков из цитоплазмы.

2.2 Специфические для растений структуры

КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Это структурное образование, расположенное снаружи цитоплазматической мембраны. Она выполняет функции внешнего скелета, защитной оболочки, регулятора водного режима, участвует в обменных процессах и передаче сигналов из окружающей среды внутрь клетки.

Рис.6. Строение клеточной стенки

Химический состав

Основу клеточной стенки составляет целлюлоза — полисахарид, образующий прочные микрофибриллы. Помимо целлюлозы, в состав входят:

Гемицеллюлозы — разветвлённые полисахариды, которые связывают микрофибриллы целлюлозы и обеспечивают эластичность стенки.

Пектины — полисахариды, формирующие гелеобразный матрикс, который заполняет пространство между микрофибриллами.

Гликопротеиды — белки с углеводными компонентами, выполняющие структурные и регуляторные функции.

Строение

Клеточная стенка состоит из нескольких компонентов:

Микрофибриллы целлюлозы — пучки молекул целлюлозы диаметром 25–30 нм. Они погружены в матрикс, состоящий из гемицеллюлоз, пектинов и гликопротеидов. Микрофибриллы могут располагаться параллельно друг другу или под разными углами в зависимости от типа стенки.

Матрикс — гелеобразная среда, заполняющая пространство между микрофибриллами. Он обеспечивает эластичность и проницаемость стенки.

Срединная пластинка — слой, который «цементирует» первичные стенки соседних клеток. Она состоит преимущественно из кальциевых и магниевых солей пектиновых веществ.

Плазмодесмы — каналы (поры) шириной до 1 мкм, пронизывающие клеточную стенку. Они выстланы цитоплазматической мембраной (плазмалеммой) и обеспечивают обмен веществ между соседними клетками. В центре поры имеется десмотрубка, образованная мембранами ЭПС соседних клеток.

Рис.7. Строение пласмодесмы

Виды клеточных стенок

Различают первичную и вторичную клеточные стенки:

- Первичная клеточная стенка формируется при делении клетки и сохраняется во время её роста. Она более тонкая и эластичная, позволяет клетке увеличиваться в размерах.

- Вторичная клеточная стенка откладывается на внутренней поверхности первичной стенки после прекращения роста клетки. Она толще и прочнее первичной, состоит из плотно упакованных микрофибрилл целлюлозы, расположенных слоями. Микрофибриллы в разных слоях ориентированы под разными углами, что делает стенку нерастяжимой. Вторичное утолщение часто происходит неравномерно, в результате в клеточной стенке остаются тонкие участки — поры.

Функции

1. Механическая поддержка и форма клетки. Клеточная стенка придаёт клетке прочность и определяет её форму, обеспечивая структурную и механическую поддержку. skysmart.ru +1

2. Защита. Защищает клетку от механических повреждений, высыхания и проникновения патогенов. ipo.orgma.ru +1

3. Регуляция водного режима. Противодействует тургору — осмотическому давлению, которое возникает при поступлении воды в клетку. По мере поступления воды в клетке возникает внутреннее давление — тургор, которое препятствует дальнейшему поступлению воды. ipo.orgma.ru +1

4. Транспорт веществ. По клеточным стенкам осуществляется транспорт веществ внеклеточным путём (апопластический транспорт). 

5. Ионообменник. Участвует в обмене ионов между клеткой и окружающей средой.

6. Запасание углеводов. Полисахариды клеточной стенки могут использоваться как запасные питательные вещества. 

7. Передача сигналов. Белки клеточной стенки взаимодействуют с белками плазматической мембраны и участвуют в передаче сигналов из окружающей среды внутрь клетки

ВАКУОЛЬ

Крупная одномембранная органелла в центральной части растительной клетки, заполненная клеточным соком. В растительных клетках она особенно заметна благодаря размерам: может занимать от 30 % до 90 % объёма клетки.

Строение:

1. Тонопласт — мембрана вакуоли.

   • избирательно проницаема (выполняет барьерную и транспортную функции);

   • отделяет клеточный сок от цитоплазмы.

2. Клеточный сок — водный раствор разнообразных веществ:

   • вода (основной компонент);

   • неорганические вещества: нитраты, фосфаты, хлориды и др.;

   • углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды;

   • органические кислоты и их соли;

   • белки;

   • пигменты (например, антоцианы, определяющие окраску цветов и плодов);

   • алкалоиды, гликозиды, танины, фитонциды и другие водорастворимые соединения.

   • Реакция клеточного сока: обычно слабокислая или нейтральная (рН 3–5), реже — щелочная.

3. Провакуоли — предшественники вакуолей.

   • образуются из мембранных пузырьков — производных эндоплазматического ретикулума и комплекса Гольджи;

   • сливаются, формируя зрелую вакуоль

Рис.8. Виды вакуолей

Основные функции:

1. Накопление и хранение воды

   • поддерживает водный баланс клетки;

   • служит резервом воды при засухе.

2. Регуляция водно‑солевого обмена

   • контролирует концентрацию ионов и осмотическое давление в клетке.

3. Поддержание тургорного давления

   • наполненная вакуоль давит на клеточную стенку, придавая клетке упругость и форму;

   • обеспечивает жёсткость тканей растения (например, листьев и стеблей).

4. Депо запасных веществ

   • накапливает растворимые углеводы, белки и другие метаболиты, которые могут использоваться при необходимости.

5. Окраска органов растения

   • растворимые пигменты (антоцианы и др.) в клеточном соке определяют цвет лепестков, плодов, осенних листьев.

6. Изоляция и обезвреживание

   • «захоронение» конечных продуктов метаболизма и токсичных соединений (например, цианидов у некоторых акаций);

   • пока вакуоль цела, токсины не контактируют с цитоплазмой и не вредят клетке;

   • при повреждении клетки содержимое вакуоли может вступать в реакции с цитоплазмой, образуя защитные вещества (например, аллицин в чесноке).

7. Лизосомная функция

   • содержит гидролитические ферменты, способные расщеплять макромолекулы;

   • участвует в разрушении устаревших органелл и макромолекул (аналогично лизосомам животных клеток).

8. Транспорт и накопление ионов

   • активный транспорт и концентрация определённых ионов (например, нитратов) внутри вакуоли.

9. Участие в росте клетки

   • увеличение объёма вакуоли за счёт поступления воды способствует растяжению клетки и её росту.

ПЛАСТИДЫ

Полуавтономные двумембранные органеллы, характерные для клеток растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. Они играют ключевую роль в энергетике, синтезе веществ и адаптации растений.

Общее строение

1. Оболочка — две мембраны:

   • внешняя — гладкая, с поровыми белками для транспорта малых молекул (до 10 кДа);

   • внутренняя — регулирует транспорт крупных и заряженных метаболитов через белковые переносчики.

2. Строма — внутренний матрикс:

   • содержит кольцевую ДНК, рибосомы, ферменты;

   • включает неорганические ионы, водорастворимые метаболиты;

   • служит местом темновой фазы фотосинтеза (в хлоропластах).

3. Внутренняя мембранная система (в хлоропластах):

   • тилакоиды — плоские мембранные мешочки, уложенные в стопки (граны);

   • содержат пигменты и ферменты световой фазы фотосинтеза

Рис.9. Виды пластид

Основные типы пластид

1. Хлоропласты

   • Форма: дисковидная или эллипсоидная (5–8 мкм в длину).

   • Цвет: зелёный (из‑за хлорофилла).

   • Функции:

     • фотосинтез (преобразование световой энергии в химическую);

     • синтез аминокислот, жирных кислот, фитогормонов, витаминов;

     • восстановление нитратов и сульфатов.

   • Особенности: развитая система тилакоидов и гран; содержат каротиноиды помимо хлорофилла.

2. Хромопласты

   • Цвет: жёлтый, оранжевый, красный (каротиноиды: каротин, ксантофилл).

   • Функции:

     • окраска цветков, плодов, осенних листьев (привлечение опылителей и распространителей);

     • защита от окислительного стресса.

   • Происхождение: могут образовываться из хлоропластов (при созревании плодов) или пропластид.

3. Лейкопласты

   • Цвет: бесцветные.

   • Функции: синтез и запасание веществ:

     • амилопласты — накапливают крахмал (например, в клубнях картофеля);

     • элайопласты — запасают жиры (липиды);

     • протеинопласты — хранят белки.

   • Локализация: нефотосинтезирующие ткани (корни, семена, клубни).

4. Пропластиды

   • Характеристика: недифференцированные предшественники всех пластид;

   • Расположение: меристематические ткани, семена, половые клетки;

   • Способность: дифференцируются в любой тип пластид в зависимости от условий.

5. Этиопласты

   • Образование: развиваются из пропластид в темноте;

   • Особенность: содержат протохлорофиллид (предшественник хлорофилла) и проламеллярное тело (складчатые мембраны);

   • Превращение: при освещении трансформируются в хлоропласты.

Особые типы (менее распространённые)

• Ксилопласты — участвуют в формировании сосудистой ткани (описаны у кукурузы, ячменя, тополя, эвкалипта).

• Фенилопласты — накапливают вторичные метаболиты (например, ванилин в плодах ванили).

• Эпидермальные сенсорные пластиды — играют роль в восприятии стрессов (например, атаки патогенов).

Функции

1. Фотосинтез (хлоропласты) — основа питания растений и биосферы.

2. Запасание веществ (лейкопласты): крахмал, жиры, белки.

3. Синтез пигментов (хромопласты) — окраска органов, защита от УФ‑излучения.

4. Биосинтез метаболитов: аминокислот, жирных кислот, гормонов, вторичных соединений.

5. Восстановительные реакции — превращение нитратов и сульфатов в органические формы.

6. Сенсорная функция — восприятие света, температуры, патогенов (некоторые типы пластид).

2.3 Дополнительные структуры растительной клетки

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ

Обширная система мембранных полостей, трубочек и цистерн, пронизывающая цитоплазму эукариотической клетки. Это одна из крупнейших органелл: может занимать до 50 % объёма клетки. ЭПС непосредственно связана с ядерной оболочкой (перинуклеарным пространством) и взаимодействует с комплексом Гольджи.

Рис.10. Строение ЭПС

Строение

• Мембраны. Имеют то же базовое строение, что и плазматическая мембрана: двойной липидный слой с встроенными белками. Толщина мембраны — около 5–7 нм.

• Полости и канальцы. Образуют непрерывную трёхмерную сеть; нигде не открываются в цитоплазму свободно.

• Два основных отдела:

  • шероховатая (гранулярная) ЭПС — покрыта рибосомами; отвечает за синтез белков;

  • гладкая (агранулярная) ЭПС — без рибосом; участвует в синтезе липидов, метаболизме углеводов, детоксикации и хранении ионов.

• Переходная (транзиторная) ЭПС — зона на стыке шероховатой и гладкой ЭПС; участвует в формировании транспортных везикул.

Виды ЭПС и их особенности

1. Шероховатая ЭПС (грЭПС)

   • Морфология: плоские цистерны, покрытые рибосомами (отсюда «шероховатость»).

   • Основная функция: синтез белков:

     • секретируемых белков (ферменты, гормоны, компоненты внеклеточного матрикса);

     • интегральных мембранных белков (рецепторы, каналы, транспортеры);

     • белков органелл (лизосом, комплекса Гольджи, самой ЭПС).

   • Механизм: рибосомы, связанные с мембраной, транслируют мРНК и встраивают новосинтезированные полипептиды прямо в полость ЭПС.

   • Где развита: в клетках с высоким уровнем белкового синтеза (например, плазматические клетки, секреторные клетки поджелудочной железы).

2. Гладкая ЭПС (аЭПС)

   • Морфология: преимущественно трубочки и ветвистые канальцы, без рибосом.

   • Основные функции:

     • синтез фосфолипидов и стероидов (в т. ч. гормонов коры надпочечников, половых гормонов);

     • метаболизм углеводов (например, расщепление гликогена в клетках печени);

     • детоксикация чужеродных веществ (в печени — окисление лекарств, алкоголя и др. с помощью цитохромов P450);

     • депонирование и регуляция высвобождения ионов Ca²⁺ (особенно в мышечных клетках — саркоплазматический ретикулум).

   • Где развита: в гепатоцитах (печень), клетках коры надпочечников, мышечных волокнах.

Ключевые функции ЭПС

1. Синтез биомолекул

   • белки (на грЭПС);

   • липиды (на аЭПС);

   • компоненты мембран (липиды + белки) с последующей самосборкой новых мембранных участков.

2. Модификация и фолдинг белков

   • гликозилирование (присоединение олигосахаридов);

   • образование дисульфидных связей;

   • сворачивание полипептидных цепей с помощью шаперонов;

   • контроль качества (отбраковка неправильно свернутых белков).

3. Транспорт и сортировка

   • упаковка синтезированных веществ в транспортные везикулы;

   • направление везикул в комплекс Гольджи или к другим компартментам;

   • поддержание компартментализации (разделение биохимических процессов).

4. Детоксикация

   • окисление и конъюгация токсичных соединений (печень);

   • нейтрализация свободных радикалов и метаболитов.

5. Регуляция ионного гомеостаза

   • накопление и контролируемое высвобождение Ca²⁺ (критично для мышечного сокращения, сигнальных путей);

   • поддержание pH и осмотического баланса в полостях ЭПС.

6. Биогенез мембран

   • синтез липидов и белков для собственных мембран, а также для пополнения мембран комплекса Гольджи, лизосом, плазматической мембраны.

7. Структурная и сигнальная роль

   • каркас для локализации ферментов и рибосом;

   • участие в передаче внутриклеточных сигналов (например, стресс ЭПС, Ca²⁺‑зависимые пути).

МИТОХОНДРИИ

Двумембранные органеллы, которые играют ключевую роль в энергетическом обмене растительной клетки. Они преобразуют энергию, получаемую из разложения органических соединений, в АТФ (аденозинтрифосфат) — универсальный источник энергии для клеточных процессов. Митохондрии часто называют «энергетическими станциями клетки»

Рис. 11. Строение митохондрии

Строение:

Митохондрии имеют двухмембранное строение:

1. Внешняя мембрана — гладкая, состоит из липидов и белков. Содержит порины — белки, образующие гидрофильные канальцы, через которые в митохондрию попадают молекулы веществ. Также во внешней мембране есть ферменты, участвующие в катаболизме некоторых соединений. obrazovaka.ru +1

2. Внутренняя мембрана — образует многочисленные выпячивания внутрь митохондрии — кристы. Кристы могут иметь вид пластинок или трубочек, их форма и количество варьируются в зависимости от типа клетки и её энергетических потребностей. Кристы увеличивают площадь контакта внутренней мембраны с матриксом, что повышает эффективность биохимических процессов. obrazovaka.ru +2

3. Межмембранное пространство — пространство между внешней и внутренней мембранами шириной 10–20 нм. В нём содержатся белки-шапероны, участвующие в правильном встраивании белков в мембраны, а также другие белки, связанные с энергетическим обменом и динамикой митохондрий. 

4. Матрикс — гелеобразное вещество внутри митохондрии, ограниченное внутренней мембраной. В матриксе находятся:

   • ферменты цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса), окисления пирувата и жирных кислот; bigenc.ru +1

   • митохондриальная ДНК (мтДНК) — кольцевые молекулы, количество которых может варьироваться; znanierussia.ru +1

   • РНК и митохондриальные рибосомы, участвующие в синтезе определённых белков; 

   • соли магния и кальция в виде гранул; 

   • другие белки и метаболиты.

Функции:

Основная функция — генерация энергии в виде АТФ за счёт процесса окислительного фосфорилирования (клеточного дыхания). Этот процесс включает несколько этапов:

1. Транспорт субстратов (например, пирувата и жирных кислот) через митохондриальную мембрану с помощью транспортных белков — транслоказ. 

2. Окисление субстратов в матриксе.

3. Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот), происходящий в матриксе. В результате образуются молекулы АТФ и промежуточные продукты, которые поступают в дыхательную цепь.

4. Работа дыхательной цепи на кристах внутренней мембраны. Электроны передаются по цепочке переносчиков, что приводит к восстановлению кислорода. При этом протоны H+ перекачиваются из матрикса в межмембранное пространство, формируя протонный градиент.

5. Синтез АТФ с использованием энергии протонного градиента. Это происходит благодаря АТФ-синтазе, расположенной во внутренней мембране

РИБОСОМЫ

Немембранные органеллы, обеспечивающие биосинтез белка (трансляцию) на основе информации, записанной в матричной РНК (мРНК). Они присутствуют во всех живых клетках, включая растительные, и являются ключевыми участниками экспрессии генов.

Общее строение

Рибосома состоит из двух неравных субъединиц — малой и большой:

• Малая субъединица (40S у эукариота) «считывает» информацию с мРНК, распознаёт старт‑кодон (AUG) и обеспечивает правильное связывание мРНК и тРНК.

• Большая субъединица (60S у эукариота) катализирует образование пептидных связей между аминокислотами, наращивая полипептидную цепь.

Рис.12. Общее строение рибосомы

Химический состав:

• рибосомные РНК (рРНК) — структурная и каталитическая основа рибосомы;

• рибосомные белки — поддерживают конформацию рРНК и участвуют в функционировании рибосомы.

У эукариота (включая растения) рибосомы имеют коэффициент седиментации 80S и содержат 4 типа рРНК:

• 18S (в малой субъединице);

• 5S, 5,8S и 28S (в большой субъединице).

Локализация в растительной клетке

В растительных клетках рибосомы встречаются в нескольких компартментах:

1. Свободные в цитоплазме — синтезируют белки, предназначенные для цитоплазмы, ядра, митохондрий и пластид (за исключением секреторных и мембранных белков).

2. Связанные с шероховатой эндоплазматической сетью (ЭПС) — синтезируют:

   • секреторные белки (ферменты, гормоны);

   • интегральные мембранные белки (рецепторы, каналы, транспортеры);

   • белки вакуолей и аппарата Гольджи.

3. Внутриорганельные рибосомы:

   • в хлоропластах — 70S‑рибосомы (похожи на прокариотические), синтезируют часть белков хлоропластов;

   • в митохондриях — 70S‑рибосомы, синтезируют некоторые митохондриальные белки.

ВКЛЮЧЕНИЯ

Непостоянные, необязательные компоненты клетки, которые появляются и исчезают в зависимости от интенсивности обмена веществ и условий внешней среды. В отличие от органелл, они имеют простое строение и выполняют пассивные функции: запасание веществ, окрашивание и др.

Отличие от органелл

• Необязательность: могут отсутствовать или появляться при определённых условиях.

• Непостоянство: накапливаются и расходуются в ходе метаболизма.

• Простое строение: обычно состоят из одного вещества (белка, углевода, липида) и не имеют мембранной структуры.

• Пассивная роль: не участвуют в активных процессах жизнедеятельности, а служат для хранения, резервирования или вывода веществ.

Формы включений

Включения варьируются по форме и размеру:

• гранулы;

• кристаллы;

• зёрна;

• капли;

• глыбы;

• вакуоли.

Рис.13. Формы включений

Классификация по функциональному назначению

1. Трофические (накопительные) — запасы питательных веществ:

   • крахмальные зёрна (основной углеводный резерв растений; форма — сферическая, яйцевидная, линзовидная; размер — 2–90 мкм);

   • липидные капли (сферосомы — сферические включения, богатые энергией; энергетическая ценность липидов вдвое выше, чем у белков или углеводов);

   • белковые включения (алейроновые зёрна — наполненные белком обезвоженные вакуоли; бывают простыми или сложными — с кристаллами или аморфным белком).

2. Пигментные — окрашенные вещества:

   • пластоглобулы — капли в пластидах, накапливающие каротиноиды (жёлтые, оранжевые, красные пигменты);

   • другие пигменты, участвующие в фотосинтезе и защите от УФ‑излучения.

3. Экскреторные (выделительные) — продукты метаболизма, подлежащие удалению:

   • кристаллы оксалата кальция (часто встречаются в вакуолях; форма — друзы, рафиды, кристаллический песок; служат для связывания и изоляции избыточного кальция и органических кислот).

4. Защитные соединения — вторичные метаболиты (танины, алкалоиды, фенольные соединения), накапливающиеся в вакуолях для защиты от травоядных и патогенов.

Локализация в растительной клетке

• Цитоплазма — липидные капли, белковые гранулы.

• Вакуоли — растворённые сахара, органические кислоты, соли, кристаллы оксалата кальция, танины и др.

• Пластиды — пластоглобулы (каротиноиды), крахмальные зёрна (в амилопластах).

• Ядро и ЭПР — иногда обнаруживаются белковые отложения.

Химический состав основных типов включений

• Крахмал — полисахарид (α‑глюкоза), откладывается в амилопластах и лейкопластах.

• Липиды — триглицериды, фосфолипиды (в сферосомах).

• Белки — в алейроновых зёрнах (глобулины, альбумины).

• Кристаллы оксалата кальция — CaC₂O₄·H₂O (нерастворимое соединение).

• Каротиноиды — изопреноидные пигменты (каротин, ксантофилл).

• Танины — фенольные соединения с дубящими свойствами

Растительная клетка это основная структурная и функциональная единица растения. Её ключевая особенность — сочетание жёсткой структурной опоры и сложного метаболического аппарата, обеспечивающего автотрофное питание и адаптацию к среде.

Таким образом, строение растительной клетки отражает её специализацию на автотрофном питании, росте, защите и поддержании формы в условиях неподвижного образа жизни.

ГЛАВА 3 ВИДЫ И ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК

Растительные клетки различаются по форме, размеру, строению и функциям в зависимости от их роли в организме растения. Основные виды клеток связаны с типами тканей, которые они образуют.

Классификация по форме

По форме растительные клетки делятся на два основных типа:

Паренхимные клетки — изодиаметрические многогранники, у которых диаметр примерно одинаков во всех направлениях, а длина не более чем в 2–3 раза превышает ширину. Средняя величина таких клеток — 10–1000 мкм. Наиболее крупные паренхимные клетки — те, в которых откладываются запасы питательных веществ.

Рис.14. Строение паренхимной клетки

Прозенхимные клетки — вытянутые клетки, длина которых превышает ширину и толщину в 5, 6, 10, 100 раз и более. Они значительно крупнее паренхимных клеток; например, волосок хлопчатника достигает длины 1–6 см, а волоконце льна — 0,2–4,0 см, однако поперечник этих клеток микроскопически мал — большей частью 50–100 мкм.

Виды клеток по принадлежности к тканям

Клетки разных тканей выполняют специфические функции и имеют характерные особенности строения:

1. Клетки меристем (образовательных тканей). Мелкие, с тонкими оболочками, густой цитоплазмой, крупными ядрами и мелкими вакуолями. Активно делятся, обеспечивая рост растения

Рис. 15. Форма клеток меристем

1. Покровные клетки (эпидермис, перидерма, корка). Плотно прилегают друг к другу, часто имеют утолщённые стенки. Защищают растение от внешних воздействий, регулируют газообмен и испарение воды. 

2. Клетки паренхимы (основной ткани). Живые, часто крупные, с тонкими стенками и большими вакуолями. В зависимости от функции делятся на:

   • Ассимиляционные (хлоренхима) — богаты хлоропластами, выполняют фотосинтез. Расположены в листьях и молодых побегах. 

   • Запасающие — накапливают крахмал, белки, жиры, сахара. Находятся в семенах, клубнях, луковицах, корнях. 

   • Водоносные — содержат большое количество воды, развиты у суккулентов и растений засушливых мест. 

   • Воздухоносные (аэренхима) — имеют крупные межклетники, заполненные воздухом. Развиты у водных и болотных растений. 

3. Механические клетки (колленхима, склеренхима, склереиды). С утолщёнными клеточными стенками, обеспечивают прочность и опору растению. 

   • Колленхима — живая ткань с неравномерно утолщёнными стенками, характерна для растущих органов. 

   • Склеренхима — мёртвые клетки с равномерно утолщёнными, часто одревесневшими стенками. 

   • Склереиды — мёртвые клетки с очень толстыми одревесневшими стенками, часто выполняют защитную функцию. 

Проводящие клетки (ксилема, флоэма). Образуют сосудисто-волокнистые пучки для транспорта веществ. 

• Ксилема — обеспечивает восходящий ток воды и минеральных веществ от корней к верхушке растения. Включает трахеиды, сосуды, древесные волокна и паренхиму. 

• Флоэма — обеспечивает нисходящий ток органических веществ от листьев к другим частям растения. Состоит из ситовидных трубок, клеток-спутниц, лубяных волокон и лубяной паренхимы.

1. Выделительные клетки. Живые, тонкостенные, паренхимной формы. Участвуют в образовании млечников, железистых волосков, нектарников и других структур, выделяющих вещества. 

Общие особенности растительных клеток

Независимо от типа, все растительные клетки имеют ряд общих черт:

• клеточную стенку, состоящую преимущественно из целлюлозы; 

• пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты); 

• крупную центральную вакуоль; 

• плазмодесмы — цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки. 

Строение и функции клеток тесно связаны с их ролью в растении, что обеспечивает слаженную работу всего организма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Строение растительной клетки - результат эволюционной адаптации к автотрофному способу питания и неподвижному образу жизни.

Фотосинтезирующие пластиды и митохондрии совместно обеспечивают энергетический баланс: хлоропласты преобразуют световую энергию в органические вещества, а митохондрии — в АТФ.

Клеточная стенка и вакуоль поддерживают форму, тургор и защиту, позволяя растению противостоять гравитации и механическим нагрузкам.

Система ЭПС и аппарата Гольджи организует синтез, модификацию и транспорт белков и липидов, необходимых для роста и ответа на среду.

Ядро и рибосомы координируют экспрессию генома, обеспечивая специализацию клеток.

Плазмодесмы связывают клетки в целостный организм, обеспечивая межклеточную коммуникацию и распределение ресурсов.

Специализация клеток и их согласованная работа лежат в основе формирования тканей и органов, что делает возможным рост, развитие, размножение и устойчивость растения как единого организма.

БИБЛЕОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. URL:https://znanierussia.ru/articles/Клетка.

2. URL://https://studarium.ru/article/118

3. https://do.kchgu.ru/pluginfile.php/197019/mod_resource/content/1/Лекция%20№1%20ТЕМА%20СТРОЕНИЕ%20И%20ОРГАНИЗАЦИЯ%20РАСТИТЕЛЬНОЙ%20КЛЕТКИ.pdf

4. URL://https://bio.1sept.ru/view_article.php?ID=201000805

5. URL://https://www.litres.ru/book/v-p-viktorov/anatomiya-rasteniy-chast-1-kletka-tkani-28262602/

6. URL://https://foxford.ru/wiki/biologiya/osobennosti-stroeniya-rastitelnoj-kletki?utm_referrer=https%3A%2F%2Falice.yandex.ru%2F

7. URL://https://kpfu.ru/staff_files/F1374009344/Botanica._anatomia.pdf

8. URL://https://ido.tsu.ru/other_res/hischool/botanika/gl1.html

9. URL://https://kpfu.ru/staff_files/F1374009344/Botanica._anatomia.pdf

10. URL://https://biouroki.ru/material/plants/kletka.html

11. URL://https://www.orgma.ru/files/kafedry/kafedra-biologii/informatsiya-dlya-studentov/FF/1_kurs/Biology/ФФ_1%20курс_Биология_Лекция_Мембрана.%20Транспорт%20веществ.%20Ядро.pdf

12. URL://https://bigenc.ru/c/plazmaticheskaia-membrana-9e7b0f

13. URL://https://agroclasses.svoevagro.ru/publications/stroenie-rastitelnoy-kletki-funktsii-i-osobennosti

14. URL://https://irkgmu.ru/src/downloads/d4149639_lektsiya__4_botanika_spo_tkani_mehanicheskie_i_vydelitelnye.pdf

15. URL://https://skysmart.ru/articles/biology/tkani-vysshih-rastenij

16. URL://https://kubsau.ru/upload/iblock/739/7394c15b7d7410cb1bc8ce494dd102fa.PDF.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1.

Тест: Строение растительной клетки

Выберите один правильный вариант ответа из трёх предложенных.

1. В клетке наследственная информация находится в…

   • а) митохондрии;

   • б) ядре;

   • в) аппарате Гольджи.

Правильный ответ: б) ядре.

1. Жидкость, заполняющая клетку, — это…

   • а) цитоплазма;

   • б) клеточный сок;

   • в) ядерный сок.
     Правильный ответ: а) цитоплазма.

2. Пластиды, содержащие крахмал, — это…

   • а) хлоропласты;

   • б) хромопласты;

   • в) лейкопласты (амилопласты).
     Правильный ответ: в) лейкопласты (амилопласты).

3. Зелёный цвет растительной клетке придаёт…

   • а) каротиноид;

   • б) хлорофилл;

   • в) антоциан.
     Правильный ответ: б) хлорофилл.

4. За хранение воды и питательных веществ отвечает…

   • а) аппарат Гольджи;

   • б) вакуоль;

   • в) эндоплазматическая сеть.
     Правильный ответ: б) вакуоль.

5. Жёсткость растительной клетке придаёт…

   • а) плазматическая мембрана;

   • б) цитоскелет;

   • в) клеточная стенка (из целлюлозы).
     Правильный ответ: в) клеточная стенка (из целлюлозы).

6. Внутренняя среда хлоропласта называется…

   • а) матрикс;

   • б) строма;

   • в) люмен.
     Правильный ответ: б) строма.

7. Органоид, участвующий в расщеплении старых частей клетки, — это…

   • а) лизосома;

   • б) вакуоль (у растений выполняет лизосомную функцию);

   • в) пероксисома.
     Правильный ответ: б) вакуоль (у растений выполняет лизосомную функцию).

8. Органоид, участвующий в формировании клеточной стенки, — это…

   • а) эндоплазматическая сеть;

   • б) митохондрия;

   • в) аппарат Гольджи.
     Правильный ответ: в) аппарат Гольджи.

9. Пластиды, накапливающие питательные вещества, — это…

   • а) хлоропласты;

   • б) хромопласты;

   • в) лейкопласты.
     Правильный ответ: в) лейкопласты.

Ключ для самопроверки:
1 — б; 2 — а; 3 — в; 4 — б; 5 — б; 6 — в; 7 — б; 8 — б; 9 — в; 10 — в.