Билет 3. Основные компоненты,химический состав и физические свойства протопласта. Плазматическая мембрана.

Протопласт - активное содержимое растительной клетки. Основной компонент протопласта - белок . У большинства зрелых растительных клеток центральную часть занимает крупная, заполненная клеточным соком вакуоль , главное содержимое которой - вода с растворенными в ней минеральными и органическими веществами. Клеточная оболочка и вакуоль представляют собой продукты жизнедеятельности протопласта .Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма , меньшую по массе - ядро . От вакуоли протопласт отграничен мембраной, называемой тонопластом , от клеточной стенки - другой мембраной - плазмалеммой . В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма. Наследственный материал клетки главным образом сосредоточен в ядре . От цитоплазмы ядро также отделено мембранами.Протопласт представляет собой многофазную коллоидную систему. Обычно это гидрозоль, где дисперсной средой является вода (90-95% массы протопласта), а дисперсной фазой - белки , нуклеиновые кислоты , липиды и углеводы - основные классы соединений, слагающих протопласт. В живой растительной клетке содержимое цитоплазмы находится в постоянном движении. Можно видеть, как органоиды и другие включения вовлекаются в это движение, называемое током цитоплазмы или циклозом . Циклоз прекращается в мертвых клетках. Следует сказать, что основное назначение циклоза неизвестно.Помимо белков , нуклеиновых кислот , липидов и углеводов , в клетке обычно имеется от 2 до 6% неорганических веществ (в виде солей), а также имеются витамины , контролирующие общий ход обмена веществ, и гормоны - физиологически активные вещества, регулирующие процессы роста и развития.Белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы синтезируются в самой растительной клетке. В основе этого синтеза лежат процессы фотосинтеза , осуществляемые за счет энергии света. Непосредственным накопителем и переносчиком энергии при всех реакциях метаболизма служат молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) . Энергия АТФ накапливается в виде фосфатных связей. При необходимости она легко высвобождается, а АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ) .Плазматическая мембрана клетки. Строение плазматической мембраны. Функции плазматической мембраны.Животные клетки ограничены плазматической мембраной. На ее строении, очень сходном со строением многих внутриклеточных мембран, мы остановимся несколько подробнее. Основной матрикс мембраны состоит из липидов, главным образом фосфатидил-холина. Эти липиды состоят из головной гидрофильной группы, к которой присоединены длинные гидрофобные углеводородные цепи. В воде такие липиды спонтанно формируют двуслойную пленку толщиной 4-5 нм, в которой гидрофильные группы обращены к водной среде, а гидрофобные углеводородные цепи располагаются в два ряда, образуя безводную липидную фазу. Клеточныемембраны представляют собой липидные бислои именно такого типа и содержат гликолипиды, холестерол и фосфолипиды.Гидрофильная часть гликолипидов образована олигосахаридами. Гликолипиды всегда располагаются на наружной поверхности плазматической мембраны, причем олигосахаридная часть молекулы ориентирована подобно волоску, погруженному в окружающую среду. Разбросанные среди фосфолипидов в почти равном с ними количестве молекулы холестерола стабилизируют мембрану. Распределение различных липидов во внутреннем и наружном слоях мембраны неодинаково, и даже в пределах одного слоя имеются участки, в которых концентрируются отдельные виды липидов. Такое неравномерное распределение, вероятно, имеет какое-то, пока еще неясное, функциональное значение.Главными функциональными элементами, погруженными в сравнительно инертный липидныи матрикс мембраны, являютсябелки. Белок по массе составляет от 25 до 75% в различных мембранах, но, поскольку белковые молекулы намного крупнее, чем липидные, 50% по массе эквивалентны соотношению: 1 молекула белка на 50 молекул липида. Одни белки пронизывают мембрану от ее наружной до внутренней поверхности, другие же закреплены в каком-то одном слое. Белковые молекулы обычно ориентированы так, что их гидрофобные группы погружены в липидную мембрану, а полярные гидрофильные группы на поверхности мембраны погружены в водную фазу. Многие белки наружной поверхности мембраны представляют собой гликопротеины; их гидрофильные сахаридные группы обращены во внеклеточную среду.

Химический состав и физические свойства протопласта. Вещества, из которых построена живая "клетка и которые она выделяет в определенные периоды жизнедеятельности, чрезвычайно разнообразны, их насчитывается десятки и сотни тысяч. Эти вещества грубо можно объединить в конституционные, т. е. входящие в состав живой материи и участвующие в обмене веществ (метаболизме), запасные (временно выключенные из обмена) и отбросы (конечные его продукты). Запасные вещества и отбросы вместе часто называют эргастическими (греч. эрг — работа) веществами клетки. Основными классами конституционных органических веществ являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы.Белки — вещества, определяющие строение и свойства живой материи. Они представляют собой полимерные соединения, макромолекулы которых, построенные из аминокислот, создают особую структуру протопласта. На долю белков приходится значительная часть органических веществ клетки. Они участвуют в построении структуры и функциях всех органелл. В химическом отношении белки подразделяются на простые (протеины) и сложные (протеиды). В последнем случае они образуют комплексы с другими веществами — липидами (липопротеиды), углеводами (гликопро-теиды), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).Белки служат не только строительным материалом протопласта, но в качестве ферментов регулируют жизненные процессы. Огромная роль белков как ферментов обусловлена тем, что жизнедеятельность клетки включает множество химических реакций, лежащих в основе функций различных органелл. Даже в клетке, которая не растет (не увеличивает массы), происходит постоянное обновление ее структурных элементов, связанное с процессами синтеза и распада конституционных веществ протопласта.Относительное постоянство химического состава протопласта, выявляемое химическим анализом, является результатом динамического равновесия между этими двумя группами процессов. Кроме ферментативной, белки могут выполнять структурную, сократительную и транспортную функции, в некоторых случаях они служат источниками энергии. Белки могут быть и эргастическими веществами, откладываясь в запас в определенные фазы развития клетки.Нуклеиновые (лат. nucleus — ядро) кислоты — ДНК и РНК— составляют вторую важнейшую группу биополимеров протопласта. Хотя содержание их невелико (1—2% массы сырого протопласта), роль их огромна, поскольку они являются веществами хранения и передачи информации, необходимой для синтеза белков и других веществ протопласта. Основное количество ДНК сосредоточено в ядре клетки, а РНК встречается как в ядре, так и в цитоплазме.

Липиды (греч. липос — жир; эйдос — вид) включают большую группу соединений биологического происхождения. Они характеризуются относительной нерастворимостью в воде и растворимостью в органических растворителях. Протопласт растительной клетки содержит простые (жирные масла) и сложные липиды (липоиды, или жироподобные вещества). К липоидам относятся фосфо- и гликолипиды, некоторые пигменты (к а р о-тиноиды). Они являются структурными компонентами клетки (входят в состав клеточных мембран). Большая часть липидов представляет собой эргастические вещества.

Углеводы также входят в состав протопласта каждой клетки в виде простых соединений (растворимых в воде Сахаров) и сложных углеводов (нерастворимых или слаборастворимых) — полисахаридов. Примеры Сахаров — глюкоза, фруктоза и сахароза; полисахаридов — целлюлоза, крахмал. Последние являются эргастическими веществами клетки. В клетке углеводы играют роль источника энергии для реакций обмена веществ. Сахара рибоза и дезоксирибоза входят в состав РНК и ДНК. Связываясь с другими биологически активными веществами, сахара могут образовывать гликозиды, а полисахариды — гликопротеиды, играющие важную роль в молекулярной организации живой материи. Состав углеводов растительных клеток значительно более разнообразен, чем животных клеток; содержание углеводов в них выше за счет продуктов выделения — полисахаридов клеточной оболочки и Сахаров клеточного сока вакуолей.Каждая клетка обычно сама синтезирует для себя все белки, нуклеиновые кислоты, липиды, полисахариды и другие сложные вещества, а не получает их из других клеток.Непосредственным источником доступной энергии для всех живых клеток служит в основном АТФ, обладающий макроэргическими связями, при разрыве которых освобождается большое количество энергии. Хотя содержание АТФ невелико (сотые доли процента), это соединение является необходимым и всегда присутствует в клетке. Энергия, заключенная в фосфатной (химической) связи АТФ, используется во всех важнейших реакциях метаболизма (прежде всего в реакциях синтеза биологических макромолекул и транспорте веществ).Из всех химических соединений живая клетка больше всего содержит воды (60—90%), в которой растворено большинство других веществ. Высокое содержание воды в протопласте необходимо главным образом для того, чтобы эти вещества могли вступать в характерные для жизнедеятельности клетки реакции, происходящие только тогда, когда они находятся в водных растворах. В состав растительной клетки входят, наконец, неорганические вещества, главным образом ионы минеральных солей. Концентрация солей в клетке может значительно отличаться от концентрации их в окружающей среде. Различия наблюдаются и между разными типами клеток. Неорганические ионы играют важную роль в создании осмотического давления, необходимого для поступления в клетку воды; некоторые из них обеспечивают активность ферментов.Все компоненты протопласта растительных клеток обычно бесцветны, за исключением пластид, которые могут быть окрашены в зеленый, красный или оранжевый цвет. По физическим свойствам протопласт представляет собой многофазный коллоидный раствор (плотность 1,03—1,1), поскольку биологические макромолекулы и некоторые липиды являются типичными коллоидами. Поэтому протопласт в целом имеет слизистую консистенцию, напоминающую консистенцию яичного белка. Обычно он представляет собой гидрозоль, т. е. коллоидную систему с преобладанием дисперсионной среды — воды.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: