Подробнее о растительной клетке

Чтобы лучше понять движения у растении, необходимо рассмотреть их строение на клеточном уровне. Однако при этом мы ограничимся типичной, имеющей ядро, растительной клеткой, такой, какую мы встречаем у водорослей, грибов, мхов, папоротников и семенных растений (эукариот). А несколько иное строение клеток бактерий и сине-зеленых (прокариот) подробнее рассматривать не станем.

Сейчас известно, что клетки - это мельчайшие анатомические и физиологические единицы, обладающие признаками жизни. Их размеры можно наглядно продемонстрировать, сопоставив их, например, с 1 мм³. Если принять, что диаметр изодиаметрической растительной клетки равен примерно 50 мкм (1 мкм = 1 микрометр = 10^-3 мм), то в 1 мм³ уместилось бы около 8000 (20*20*20) клеток. Несмотря на сравнительно небольшие размеры, они, однако, способны к осуществлению великого множества реакций. Хотя в принципе строение и функции животных и растительных клеток в значительной мере совпадают, растительная клетка характеризуется некоторыми особенностями. Это касается прежде всего пластид, вакуолей и клеточных оболочек. Животные клетки пластидами не обладают, а вакуолеподобные включения в противоположность таковым растительной клетки имеют второстепенное значение. Для растений характерна также клеточная оболочка. Животные же клетки обычно одеты лишь мембраной.

Рис. 1. Схема строения растительной клетки

Растительная клетка (рис. 1) состоит из клеточной оболочки, протоплазмы и вакуолей. Клеточная оболочка и вакуоли - это мертвые компоненты клетки, а все живые ее компоненты называют протоплазмой (Чаще все живые компоненты клетки называют протопластом; при этом названия "протоплазма" и "цитоплазма" обычно употребляются как синонимы. В последующем тексте автор книги тоже не всегда соблюдает приведенное в его схеме соподчинение этих терминов). Самый крупный структурный элемент протоплазмы - клеточное ядро. Прежде всего оно функционирует как центр, управляющий генетической информацией, но, кроме того, оно в основном регулирует активность обмена веществ. Не только ядро, но и цитоплазма способна к осуществлению самых разнообразных функций. Предпосылкой этому служит разделение клетки на реакционные пространства, в которых происходит упорядоченный обмен веществ (рис. 2). При этом важное значение имеют полупроницаемые мембраны. Эти ламеллярные структуры называют элементарными, или липопротеидными, мембранами. Их толщина составляет примерно 7-8 нм (1 нм = 1 нанометр = 10^-6 мм). Но в функциональном отношении такого рода мембраны способны не только к разделению фаз, но и к самостоятельному участию в обмене веществ. К мембранным системам цитоплазмы относятся пластиды (хлоро-, лейко- и хромопласты), митохондрии, пероксисомы, лизосомы, диктиосомы и эндоплазматическая сеть. Жгутики тоже покрыты элементарной мембраной. От клеточной оболочки цитоплазма отграничена плазмалеммой, а от вакуолей - тонопластом. К частицам наряду с рибосомами относятся и микротрубочки. Совершенно бесструктурную часть цитоплазмы называют основной плазмой, При этом речь идет в основном о коллоиде или коллоидном растворе, размеры микрочастиц (коллоидных частиц) которого лежат в пределах 10^-4 - 10^-7 см (в настоящих, молекулярно-дисперсных растворах величина частиц растворенных веществ бывает 10^-7 - 10^-8 см). Среди множества соединений в основной плазме находятся и контрактильные (сжимающиеся) белки.

Рис. 2. Схема строения растительной клетки (тип эукариот). В - вакуоль, Д - диктиосома, К.О - клеточная оболочка, Л - лизосомы, М - митохондрии, Мк - межклетник, Мт - микротрубочки, П - пора, Пе - пероксисомы, Пл - плазмалемма, П.Я - пора ядерной мембраны, Р - рибосомы, Т - тонопласт, X - хлоропласты, Э.С - эндоплазматическая сеть, Я - ядро, Яд - ядрышко, Я.М - ядерная мембрана

Из разнообразных функций цитоплазматических структур назовем лишь некоторые. Например, в хлоропластах происходит фотосинтез, в результате которого световая энергия превращается в энергию химическую, Митохондрии - это органеллы дыхания, поэтому их часто называют энергетическими станциями клетки. В частности, энергия, необходимая для осуществления движений, освобождается прежде всего при процессах дыхания. На рибосомах происходит синтез белков. Эти частицы встречаются как в основной плазме, так и в митохондриях и пластидах, а также - в ядре. Многим свободно передвигающимся организмам специфическими органеллами движения служат жгутики. Диктиосомы, называемые в совокупности аппаратом Гольджи, синтезируют в первую очередь вещества клеточной оболочки, а эндоплазматическая сеть функционирует прежде всего как путь, по которому осуществляется транспорт веществ. Возможно, диктиосомы и эндоплазматическая сеть играют какую-то роль и при ориентировании растений в поле притяжения Земли. Это же относится и к структурам, служащим статолитами, например, крахмальные зерна. Вакуоль содержит клеточный сок и, кроме того, хранит запасные вещества и депонирует разнообразные продукты обмена веществ, имеющие экскреторный характер. Из осмотически активных веществ здесь представлены преимущественно углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза и др.), а также кислоты (например, яблочная, лимонная и щавелевая) или их соли. В связи с этим следует отметить особое значение вакуоли для прочности клетки, т. е. ее значение как осмотической системы. Еще будет рассказано о том, что поглощение вакуолью и отдача ею воды играют существенную роль в процессах движения органов, закрепленных в субстрате растений.

Наконец, следует еще упомянуть и о клеточных оболочках, в совокупности представляющих собой механический каркас растений. Ткани, непосредственно участвующие в движениях (образовательная и основная), имеют растяжимые и относительно тонкие клеточные оболочки. Напротив, твердые и толстые оболочки характерны, в частности, для механической ткани, которая может сопротивляться при изменениях положения органов.