membrană citoplasmatică care separă citoplasmă peretelui celular, numita membrana plasmatică (membrana plasmatică) și separarea vacuole - tonoplast (membrana unitate).
În modelul lichid mozaic utilizat în prezent a membranei (fig. 1.9), prin care membrana cu strat dublu este compusă din molecule de lipide (fosfolipide), cu capetele hidrofile și cozi hidrofobe 2 orientate spre interior strat. În plus față de lipide, membranele conțin proteine.
Există 3 tipuri de proteine membranare care "plutesc" în stratul bilipid: proteine integrale care pătrund întreaga grosime a stratului dublu; Semi-integral, care penetrează incomplet bistratificatorul; periferice, atașate de la partea exterioară sau interioară a membranei la alte proteine de membrană. Membrana de proteine au functii diferite: unele dintre acestea sunt enzime care acționează ca purtători ai altor molecule specifice prin membrana sau formează pori hidrofili prin care pot trece molecule polare.
Una dintre proprietatile principale ale membranelor celulare este semipermeabilitatea lor: ei trec prin apa, dar nu trec substantele dizolvate in ea, adica au permeabilitate selectiva.
Fig. 1.9. Diagrama structurii membranei biologice:
A - spațiu extracelular; B - citoplasma; 1 - stratul bimolecular al lipidelor; 2 - proteină periferică; 3 - regiunea hidrofilă a proteinei integrale; 4 - regiunea hidrofobă a proteinei integrale; 5 - lanț carbohidrat
Transport prin membrane
În funcție de consumul de energie, transportul de substanțe și ioni prin membrană este împărțit în energie pasivă, economie de energie și activă, legată de consumul de energie. Transportul pasiv include procese precum difuzie, difuzie facilă, osmoză.
Difuzia este procesul de penetrare a moleculelor prin bistratul lipidic de-a lungul unui gradient de concentrație (dintr-o regiune cu o concentrație mai mare într-o regiune mai mică). Cu cât moleculă este mai mică și cu atât mai nonpolară, cu atât difuzează mai repede prin membrană.
Cu difuzie facilă, trecerea unei substanțe prin membrană este asistată de o anumită proteină de transport. Astfel, diferite molecule polare intră în celulă, cum ar fi zaharuri, aminoacizi, nucleotide etc.
Osmoza este difuzia apei prin membrane semipermeabile. Osmoza determină mișcarea apei dintr-o soluție cu un potențial ridicat de apă în soluție - cu un potențial scăzut al apei.
Transportul activ este transferul de molecule și ioni printr-o membrană, însoțit de costurile energiei. Transportul activ se opune gradientului de concentrație și gradientului electrochimic și utilizează energia ATP. Mecanismul care stă la baza transport activ al substanțelor constă pompei de protoni de lucru (H + și K +), în plante și fungi, care rețin celulele în concentrație K + înaltă și joasă - N + (Na + și K + - animale). Energia necesară pentru operarea acestei pompe este furnizată sub formă de ATP, sintetizată în procesul de respirație celulară.
Un alt tip de transport activ este cunoscut - endo- și exocitoză. Acestea sunt două procese active prin care moleculele diferite sunt transportate prin membrană în celulă (endocitoză) sau din ea (exocitoză).
Cu endocitoză, substanțele intră în celulă ca rezultat al invaginației (invaginației) membranei plasmatice. Bubulele rezultate sau vacuolele sunt transferate în citoplasm împreună cu substanțele conținute în acestea. Absorbția particulelor mari, cum ar fi microorganismele sau resturile celulare, se numește fagocitoză. În acest caz, se formează bule mari, numite vacuole. Absorbția lichidelor (suspensii, soluții coloidale) sau a substanțelor dizolvate prin bule mici se numește pinocitoză.
Procesul de endocitoză inversă se numește exocitoză. Multe substanțe sunt eliberate din celulă în vezicule sau vacuole speciale. Un exemplu este retragerea din celulele secretorii a secrețiilor lor lichide; Un alt exemplu este implicarea veziculelor dictyosome în formarea membranei celulare.
Vacuol este un rezervor delimitat de o singură membrană - tonoplast. În vacuole conține un suc celular - o soluție concentrată de diferite substanțe, cum ar fi sărurile minerale, zaharurile, pigmenții, acizii organici, enzimele. În celulele mature, vacuolele fuzionează într-o centrală.
În vacuole sunt stocate diverse substanțe, inclusiv produsele finale ale metabolismului. Proprietățile osmotice ale celulei depind puternic de conținutul vacuolei.
Datorită faptului că vacuolele conțin soluții puternice de săruri și alte substanțe, celulele de plante absorb constant apa osmotic și creează o presiune hidrostatică asupra peretelui celular numită turgor. Presiunea peretelui celular, îndreptată spre interiorul celulei, este egală cu presiunea exercitată de presiunea toracică. Cele mai multe celule de plante există într-un mediu hipotonic. Cu toate acestea, în cazul în care o astfel de celulă plasată într-o soluție hipertonică, conform cu apa legi osmoza curge în afara celulelor (pentru nivelarea potențială a apei pe ambele părți ale membranei). Vacuol se va micșora în volum, presiunea asupra protoplastei va scădea, iar membrana va începe să se îndepărteze de peretele celular. Fenomenul separării protoplastelor de peretele celular se numește plasmoliză. În condiții naturale, o astfel de pierdere a turgorului în celule va duce la dispariția plantei, scăderea frunzelor și a tulpinilor. Cu toate acestea, acest proces este reversibil: dacă celula plasată în apă (de exemplu, plante de udare), un fenomen plasmoliza contrar - deplazmoliz (vezi figura 1.10 ..).
Fig. 1.10. Schema de plasmoliză:
A - celulă în stare de turgor (în soluție izotonică); B - începutul plasmolizei (o celulă plasată într-o soluție de KNO3 de 6%); B - plasmoliză completă (celulă plasată într-o soluție de KNO3 de 10%); 1-cloroplast; 2 - nucleul; 3 - perete celular; 4 - protoplast; 5 - vacuolă centrală
Includerile celulare sunt substanțe de rezervă și excretoare.
Substanțele de schimb (temporar deconectate de la schimb) și împreună cu acestea deșeuri (substanțe excretoare) sunt adesea numite substanțe ergastice ale celulei. Substanțele de schimb includ proteine, grăsimi și carbohidrați de rezervă. Aceste substanțe se acumulează în timpul perioadei de vegetație în semințe, fructe, organe subterane ale plantei și în centrul tulpinii.
Proteinele proteice legate de proteine simple - proteine, sunt mai des depuse în semințe. Proteinele precipitate în vacuole formează granule de formă rotundă sau eliptică, numite aleuron. Dacă boabele aleurone nu au o structură internă vizibilă și constau dintr-o proteină amorfă, ele sunt numite simple. În cazul în care granulele aleuronice între structura cristalină amorfă a proteinei sunt găsite (cristaloizi) și lucios vițel incolor rotunjit (globoidy) astfel aleuron boabe numite complex (vezi. Fig. 1.11). Proteina amorfă a boabelor de aleuron este reprezentată de o proteină omogenă, opacă, gălbuie, care se umflă în apă. Crystalloide au o formă romboidală caracteristică cristalelor, dar spre deosebire de cristalele adevărate, proteina care le face să se umfle în apă. Globoidele constau dintr-o sare de calciu-magneziu, conțin fosfor, sunt insolubile în apă și nu răspund la proteine.
Fig. 1.11. Boabe complex aleurone:
1 - porii din coajă; 2 - globoizi; 3 - masa proteică amorfă; 4 - cristaloide imersate în masa de proteine amforice
Lipidele uzuale sunt localizate de obicei în hialoplasm sub formă de picături și se găsesc în aproape toate celulele de plante. Acesta este principalul tip de substanțe nutritive de rezervă în cele mai multe plante: semințele și fructele sunt cele mai bogate în ele. Grăsimi (lipide) - substanța de rezervă cu cea mai mare cantitate de calorii. Reactivul pentru substanțe asemănătoare grăsimilor este Sudan III, care le pătrunde în portocaliu.
Carbohidrații sunt incluși în fiecare celulă sub formă de zaharuri solubile în apă (glucoză, fructoză, zaharoză) și polizaharide insolubile în apă (celuloză, amidon). Într-o celulă, carbohidrații joacă rolul unei surse de energie pentru reacțiile metabolice. Zaharurile, care se leagă de alte substanțe biologice ale celulei, formează glicozide și polizaharide cu proteine - glicoproteine. Compoziția carbohidraților de celule vegetale este mult mai diversă decât în celulele animale, datorită compoziției diferite a polizaharidelor din pereții celulari și a zaharurilor din vacuolele celulare.
Fig. 1.12. Amidon de cartofi de amidon (A):
1- boabe simple; 2 - semisilibic; 3 - complex; grâu (B), ovăz (B)
Substanțe excretoare (produse de metabolism secundar)
Prin incluziuni sunt celule si substante excretoare, cum ar fi cristale de oxalat de calciu (cristale unice Rafida - ace, drusen - Splice cristale de nisip cristalin - acumularea multor cristale mici) (a se vedea figura 1.13 ..). Mai rar, cristalele constau din carbonat de calciu sau silice (cistoliți, vezi figura 1.14). Cystolith depus pe peretele celulei, ivindu în celulă sub forma unui ciorchine de struguri, și este caracterizată prin, de exemplu, pentru membrii familiei urzica, frunze de ficus.
Spre deosebire de animalele care produc săruri în exces împreună cu urină, plantele nu au dezvoltat organe de excreție. Prin urmare, se crede că cristalele de oxalat de calciu sunt produsul final al metabolismului protoplast, format ca un dispozitiv pentru îndepărtarea excesului de calciu din schimb. De regulă, aceste cristale se acumulează în organele pe care planta le aruncă periodic (frunze, coajă).
Fig. 1.13. Forme de cristale de oxalat de calciu în celule:
1, 2 - rafid (fără atingere, vedere laterală, secțiune transversală); 3 - drusa (pară prăjită); 4 - nisip cristalin (cartofi); 5 - cristal unic (vanilie)
Fig. 1.14. Cystolit (pe secțiunea transversală a frunzei ficusului):
1 - coaja de frunze; 2 - cistolit
Uleiurile esentiale se acumuleaza in frunze (menta, lavanda, salvie), flori (rosehip), fructe (citrice) si seminte de plante (marar, anason). Uleiurile esențiale nu participă la metabolism, dar sunt utilizate pe scară largă în parfumerie (ulei roz, ulei de iasomie), industria alimentară (anason, ulei de mărar), medicamente (menta, ulei de eucalipt). Rezervoarele pentru acumularea de uleiuri esențiale pot fi glande (mentă), recipiente lizigene (citrice), fire de păr glandular (geranium).
Rășinile sunt compuși complexi formați în cursul unei activități vitale normale sau ca urmare a distrugerii țesuturilor. Acestea sunt formate din celulele epiteliale care capturează cursurile rășinii, ca un produs secundar al metabolismului, adesea cu uleiuri esențiale. Acestea se pot acumula în sapa celulară, citoplasmă sub formă de picături sau în recipiente. Ele sunt insolubile în apă, impermeabile la microorganisme și, datorită proprietăților lor antiseptice, măresc rezistența plantelor la boli. Rășinile sunt utilizate în medicină, precum și în fabricarea vopselelor, lacurilor și uleiurilor lubrifiante. În industria modernă, ele sunt înlocuite cu materiale sintetice.
Peretele celular rigid care înconjoară celula constă din microfibrili de celuloză imersați într-o matrice care conține hemiceluloză și substanțe pectice. Peretele celular oferă suport mecanic pentru celulă, protecția protoplastelor și conservarea formei celulare. În acest caz, peretele celular este capabil să se întindă. Fiind un produs al vieții protoplaste, peretele poate crește doar în contact cu el. Prin peretele celular, sărurile de apă și sărurile minerale se mișcă, dar pentru substanțele moleculare înalte este complet sau parțial impenetrabil. Odată cu moartea protoplastelor, peretele poate continua să îndeplinească funcția de conducere a apei. Prezența peretelui celular mai mult decât toate celelalte semne distinge celulele de plante de animale. Arhitectura peretelui celular este în mare parte determinată de celuloză. Monomerul de celuloză este glucoza. Grinzile moleculei de celuloză formează miceli, care se combină în mănunchiuri mai mari - microfibrili. Reactivul celulozic este clor-zinc-iod (Cl-Zn-I), care dă o pată albastră-violetă.
Cadrul de celuloză al peretelui celular este umplut cu molecule de matrice non-celuloză. Compoziția matricei include polizaharide, numite hemiceluloze; substanțe pectină (pectină), foarte aproape de hemiceluloză și glicoproteine. Substanțele de pectină, care fuzionează între celulele vecine, formează o placă mediană, care se află între plicurile primare ale celulelor vecine. Când se dizolvă sau se distruge placa intermediară (care apare în pulpa de fructe maturate), se produce macerarea (de la maceratul latin - înmuiere). Macerarea naturală poate fi observată în multe fructe suprapuse (pepene verde, pepene galben, piersic). Macerarea artificială (la tratarea țesuturilor cu alcalii sau acid) este utilizată pentru prepararea diferitelor preparate anatomice și histologice.
Peretele celular în procesul activității vitale poate suferi diverse modificări - lignificare, formare, mucus, cotidinizare, mineralizare (vezi Tabelul l.4).
Trimiteți-le prietenilor: