Общее понятие "Растительной клетки"

    У хромосомі виділяють ще й супутник. Він розташований біля ядерця і є ланкою, що зв’язує хромосоми з ядерцем.

  Хімічний  склад ядра представлений основному білками (70-90 % сухої речовини), а також нуклеїновими кислотами, ліпоїдами, деякими електролітами, ферментами та іншими речовинами. Ядро, як і цитоплазма, складна система гідрофільних колоїдів. У цій системі основну роль відіграють складні білки — протеїди. Утворюються вони з простих білків - протеїнів і небілкових компонентів - нуклеїнових кислот. При з'єднанні протеїнів і цих кислот синтезуються нуклеопротеїди. В ядрі синтезуються нуклеїнові кислоти - ДНК і РНК. Молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти складається з великої кількості нуклеотидів, з’єднаних у довгий ланцюжок. До складу кожного нуклеотида входить фосфат, дезоксирибоза (C₅H₁₀0₄) і азотиста основа. При повному розпаді ДНК утворюються чотири азотистих основи: аденін, гуанін, цитозин   і   тимін.  Перші   два компоненти належать до пуринових основ, інші - до піримідинових. Тепер встановлено, що в ДНК вищих живих організмів є ще й п'ята основа - 5-метилцитозин.

  Хімізм і біологічні функції РНК відрізняються від ДНК. До складу РНК входить, рибоза - С₅Н₁₀О₅, з піримідинових основ синтезується не властивий для ДНК тимін, а урацил.

  Локалізація ДНК і РНК в клітині різна. ДНК зосереджена в ядрі. Незначна кількість її знаходиться в пластидах і мітохондріях. РНК входить до складу майже всіх органоїдів клітини. Вона зустрічається в цитоплазмі, хромосомах ядра, мітохондріях, рибосомах, пластидах та інших структурах.

  Ядерце  має білкову природу й складається з фосфопротеїдів, простих і складних білків та інших сполук. 3 нуклеїнових кислот у ядерці міститься РНК.

  Форма ядерець здебільшого сферична, інколи паличкоподібна (в алое), стрічкоподібна (в деяких папоротей).

  У ядрі може бути одне або кілька ядерець. Причому під час поділу клітин вони зникають, а потім знову з'являються. Функцією ядерця є синтез рибосомальної РНК, білків та утворення рибосом, які переміщуються у цитоплазму. Вважають, що ядерця постачають матеріал для синтезу ДНК у хромосомах при поділі ядра, накопичують запасні вуглеводи та ін.

  Роль  ядра в житті клітини надто важливе. Воно є носієм спадкової інформації і виконує важливі функції в розмноженні та функціонуванні клітин. Важлива його роль і в утворенні клітинної оболонки, розмноженні пластид, у перетворенні продуктів фотосинтезу, в регуляції відкривання і закривання продихів тощо.

  Якщо  плазмолізовану живу клітину поділити на дві частини так, що в одній буде ядро і цитоплазма, а в іншій - лише цитоплазма, то оболонкою вкривається та кулька цитоплазми, в якій розташоване ядро. Ядро впливає на активність росту клітин. Наприклад, при утворенні кореневих волосків ядро рухається в ті ділянки, де відбувається активний ріст, внаслідок чого кореневий волосок видовжується. Аналогічні процеси можна спостерігати і під час росту вегетативної трубки, при проростанні пилку на приймочці маточки.

  Основна функція ядра - передача спадкової інформації. Спадкова інформація знаходиться в ядрі і є ніби матрицею, з якої РНК знімає копії для побудови у рибосомі аналогічних білків, що входять до складу материнської клітини.

   Поділ клітини. Ріст і розвиток організмів забезпечується безперервним новоутворенням й ростом клітин. Розрізняють три типи поділу клітин: амітоз (гр. а - заперечна частка і mitos – нитка), або прямий поділ, мітоз (або каріокінез) i мейоз (гр. meios - менше), або редукційний поділ. Найбільш поширеним у природі способом поділу клітин є мітоз.

   Амітоз, або прямий поділ поширений в природі мало. Він характерний тільки для деяких нижчих і вищих рослин, клітин конуса наростання стебла і кореня,  паренхіми черешків листків, нуцелусу, ендосперму і клітин стінок зав’язі. Суть амітозу полягає в тому, що ядро ділиться на частини без попередньої підготовки. При цьому не виникають нові хромосоми і хромосомний апарат й не зникає ядерна оболонка . Кожне з утворених ядер одержує різну кількість ДНК, а значить вони різні не тільки за вмістом нуклеїнових кислот, а й за формою, розмірами, життєвістю.

   У результаті поділу ядер окремих рослин виникають не два, а 4 - 8 або й більше рівновеликих або різних ядер. Такий спосіб утворення ядер називають фрагментарним.

   Амітоз  відбувається природним шляхом або  може бути викликаний штучно: під впливом випромінювання та інших несприятливих факторів.

   Мітоз , або каріокінез - непрямий поділ соматичних клітин, при якому утворюються дві дочірних з набором хромосом кількісно i якісно ідентичних материнській клітині. У цьому поділі розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу, телофазу. Проміжок часу між двома послідовним поділами клітини називають інтерфазою(гр. inter - між i phasis - виявлення). В інтерфазі починається підготовка клітини до мітозу: проходить синтез білка, подвоєння ДНК хромосом, синтез АТФ, збільшення кількості органел цитоплазми. Після закінчення цієї підготовки наступає профаза(гр. pro - до i phasis). У профазі в ядрі починають виявлятися хромосоми. Кожна з них складається з двох тонких ниток - хроматид, які безладно переплетені мiж собою. У цей час зменшується i згодом зникає ядерце разом з ядерною мембраною, нуклеоплазма змішується з гіалоплазмою. У метафазі (гр. meta -після i phasis) закладається ахроматинове веретено, максимально спіралізуються i розміщуються в екваторіальній площині клітини хромосоми.. У кінці метафази хроматиди починають розходитись. В анафазі(гр. ana - нагору i phasis) хроматиди розходяться до протилежних полюсів веретена, i кожна хроматида стає хромосомою. У телофазі (гр. telos - кінець i phasis) деспіралізуються хромосоми, руйнується мітотичне веретено поділу, утворюється ядерна оболонка й ядерця, на eкваторі формується серединна пластинка. Закінчується поділ утворенням між двома новоутвореними клітинами клітинної оболонки. Цей процес називають цитокінезом.

   Мітоз має важливе біологічне значення. Він забезпечує відносну сталість видів у природі.

    Мейоз, або редукційний поділ - поділ ядра, який відбувається перед статевим процесом. В мейозі ядро проходить два етапи: гетеротипний (гр. heteros - різний i typos - образ) І i гомеотипний (гр. homoios - подібний i typos) ІІ. У кожному з цих етапів виділяють також чотири фази: профазу, метафазу, анафазу i телофазу. У профазі гомолопчн1 хромосоми можуть обмінюватися між собою своїми окремими частинами. У кінці її вкорочені й потовщені хромосоми відходять до периферії, зникають ядерця и ядерна оболонка, утворюється ахроматинове веретено. Настає друга фаза поділу - метафаза . Під час неї хромосоми лише розділяються двома взаємно перпендикулярними площинами. Одна площина відділяє гомологічні хромосоми i називається редукційною, а друга - екваційна (лат. aequalis - piвний) ділить кожну хромосому на дві хроматиди. Біваленти концентруються в екваторіальній площині. Анафаза наступає з роз’єднання й розходження бівалентів до полюсів. Причому одна гомологічна хромосома кожної пари відходить до одного полюса, друга - до другого, тобто відбувається зменшення кількості хромосом наполовину. Телофаза дуже короткочасна. Бона практично збігається з профазою II. Другий поділ мейозу фактично починається з метафази II, коли моновалентні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, розміщуються в екваторіальнй площині, утворюючи метафазну пластинку. Кожна хромосома ділиться на хроматиди, i вони в анафазі ІІ розходяться до полюсів клітини. У телофазі ІІ утворюється чотири ядра з гаплоїдним набором хромосом. Клітинні оболонки формуються після закінчення мейозу. Так, з однієї диплоїдної клітини в npoueci peдукційного поділу утворюється тетрада (чотири) клітин, які мають гаплоїдний нa6ip хромосом, при цьому виникає значна різноманітність клітин, оскільки перекомбіновані ,,батьківські ” i ,,материнські” хромосоми можуть потрапити в piзні клітини. Це забезпечує мінливість організмів і їх виживання при змінах умов середовища, постачання ,,матеріалу” для природного добору й розвитку життя на Землі.

  Пластиди ( гр. plastos)  морфологічно відособлені білково - нуклеїново- ліпідні тільця які утворюються лише у автотрофних рослин. У синьозелених водоростей, грибів, деяких паразитичних квіткових рослин пластиди не утворюються.

  На  цей час єдиної думки щодо генезису пластид не існує. Вважають, що вони утворюються з уже існуючих, з ядра, мітохондрій та інших органоїдів, шляхом новоутворення.

  За  складом пігментів та функціями  пластиди поділяють на три типи: хлоропласти (гр. chloros -зелений і plastos) - зеленого забарвлення, хромопласти (гр. chromos - забарвлений і plastos) - з кольорами від жовтого до червоного, лейкопласти (гр. leucos - білий i plastos) - безбарвні пластиди.

    Хлоропласти - спеціалізовані органели клітини в яких відбувається процес фотосинтезу. Основа хлоропластів - білкова. Вони становлять 50 % загально її маси. 3 інших речовин у них містяться: хлорофіл - 9-10%, каротиноїди -1-2%, незначна частина ферментів, РНК , ДНК і ліпідів.

  Ці  органели складаються з безбарвної цитоплазматичної основи - строми (гр. stroma - ложе), в якій розміщені особливі зерноподібні утворення - грани (лат. granum - зерно). Грани i строма мають ламелярну (пластинчасту) будову. Грани утворені з тилакоїдів, у яких чергуються шари молекул білка i ліпідів, а в цих шарах у певному порядку розміщені молекули пігментів: хлорофілу, каротину i ксантофілу, а також молекули ферментів, що беруть участь у  фотосинтезі.    Розмір хлоропластів залежить від роду рослин, діаметр їх може бути від 4-6 до 24 мкм. На кожну клітину припадає 15-50 або значно більше хлоропластів.

      На величину і форму хлоропластів впливають також умови навколишнього середовища. В умовах недостатнього освітлення в клітинах рослин вони крупніші і мають більше хлорофілу, ніж у добре освітлених рослин.

  Хлоропласти беруть участь не тільки в фотосинтезі. З участю їх відбувається синтез амінокислот та жирних кислот, вони тимчасово зберігають запаси крохмалю (первинний крохмаль, який нагромаджується під час фотосинтезу).

  Всі хлоропласти в своєму складі мають хлорофіл.  Існують різні види хлорофілів: а, b, c, d, але найбільшу масову масову долю мають хлорофіл а і b. Ці пігменти виділив М. С. Цвєт (1872-1919). Хлорофіл а синьо-зеленого забарвлення, хлорофіл b - жовто-зеленого. Крім хлорофілу, в хлоропластах є каротин червоно-оранжевого забарвлення і ксантофіл - золотисто-жовтого.

     Зелений колір листків зумовлений сумою пігментів хлоропласта (хлорофілу а та хлорофілу b).

    Хромопласти утворюються з хлоропластів або з лейкопластів внаслідок накопичення в них пігментів-каротиноїдів, від яких і залежить колір квіток, плодів, старих листків (забарвлення - від жовтого до жовтогарячого і червоного). З відомих 60 каротиноїдів найчастіше зустрічаються каротин, ксантофіл, лікопін та ін.

   Каротин не тільки входить до складу хлоропластів, а у великій кількості нагромаджується і в коренеплодах моркви, у м’якоті кавунів, у шкірці мандарин,  плодах червоного перцю та в інших рослинах.

    Ксантофіл найчастіше зустрічається в пелюстках квіток різних рослин. Якщо пелюстки забарвлені в жовтий колір, це свідчить про наявність в них ксантофілу (крім квіток жоржин, льонку, маку, плодів лимона, в яких забарвлення зумовлюється антохлором). У дозрілих плодах помідорів, пасльону солодко-гіркого міститься каротиноїд лікопін, у жовтих зернах кукурудзи - зеаксантин.

    Однак не завжди колір органів рослин залежить від пластид. Наявність антоціану клітинного соку дає   синє, малинове, синьо-фіолетове забарвлення (наприклад, червоний сік коренеплодів столових буряків, темно-фіолетові сходи жита, плоди малини і калини тощо). Інколи кольори зливаються, що зумовлено пластидами і пігментами клітинного соку.

    Основна функція каротиноїдів у рослині  зводиться до участі їх в процесах фотосинтезу, в різних окислювально-відновних реакціях. Вони мають важливе значення для здійснення генеративного процесу (в пилку різних рослин нагромаджується значна кількість каротину) і, забарвлюючи пелюстки й плоди в яскраві кольори, сприяють запиленню квіток i поширенню плодів та насіння.

    Лейкопласти - безбарвні пластиди які мають здебільшого округлу або округло-видовжену форму. Зустрічаються в листках, бульбах, кореневищах, меристематичних клітинах, кopi молодих стебел, ектодермі листків. За будовою лейкопласти подібні до хлоропластів, але на відміну від останніх у них дуже слабо розвинута внутрішня мембранна система. Лейкопласти виконують функцію синтезу i накопичення запасних речовин, в першу чергу крохмалю, іноді білків, piдшe жирів. Якщо в них відкладається запасний крохмаль то їх називають амілопластами (гр.  amylon - крохмаль), олія -  елайопластами (гр. elajon - олія), або олеопластами, клітинний сік – гідропластами (гр. hydor - вода).

  Піреноїди (гр. ріrеn - кісточки плоду, eidos - вигляд) - тільця білкової природи, виявлені лише в клітинах водоростей. Розвиваються вони часто на хлоропластах. Функці] піреноїдів остаточно не з’ясовані, але вважають, що вони беруть участь у синтезі асиміляційного крохмалю, оскільки біля них концентруються дрібні крохмальні зерна.

    Сферосоми (гр. spherosoma - шар, тіло) - одномембранні системи які синтезують жири. Формуються за рахунок кінцевих розгалужень ендоплазматичного ретикулума. Вперше описані в 1880 р. Й. Ганштєйном і названі мікросомами. Тепер частіше вживається термін сферосоми. Форма їх сферична. Діаметр сферосом 0,5-1,0 мкм. Зустрічаються дрібні 0,2 і великі 1,3 мкм. Сферосоми мають безбарвну зернисту строму, оточену елементарною мембраною. Хімічною основою сферосом є складні білки (до 60%). Крім того, до їх складу входить значна кількість ліпоїдів, ферментів, амінокислот.