Ядро и органеллы
Цитоплазма содержит специализированные структуры — органоиды (органеллы), выполняющие определенные функции. Важнейшие из них — митохондрии, рибосомы, пластиды, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи.
Митохондрии образованы двумя мембранами — наружной и внутренней, между которыми находится бесструктурная жидкость — матрикс. Внутренняя мембрана митохондрий, на которой находятся ферменты, образует многочисленные выросты (кристы), увеличивающие ее поверхность. В матриксе митохондрий могут находиться рибосомы и молекулы ДНК. В митохондриях осуществляются процессы клеточного дыхания, которые обеспечивают клетку энергией.
Рибосомы — небольшие, лишенные мембранной структуры органеллы, состоящие из рибосомальной РНК и белков. Каждая рибосома образована двумя соединенными между собой субъединицами различной величины. Основная функция рибосом — «сборка» новых белковых молекул.
Пластиды — двухмембранные органеллы, характерные только для растительных клеток. Различают три типа пластид: 1) бесцветные — лейкопласты; 2) зеленые — хлоропласта; 3) желто-красные — хромопласты. Все три группы пластид связаны общим происхождением и сходным строением.
Лейкопласты сосредоточены преимущественно в тканях и органах растений, лишенных доступа света: семенах, клубнях, корневищах, корнеплодах. Их основная функция — накопление запасных органических веществ, главным образом крахмала, образующегося в листьях из Сахаров. Крахмальные зерна могут полностью заполнять лейкопласт.
Хлоропласты — это пластиды, где осуществляется процесс фотосинтеза. В связи с этим они сосредоточены преимущественно в фотосинтезирующих органах и тканях (листья, молодые стебли, зеленые плоды). Их внутренняя мембрана образует сложную систему, состоящую из замкнутых уплощенных мешочков — тилакоидов, которые группируются стопками в граны. В тилакоидах в основном и находятся пигменты, улавливающие кванты света и преобразующие их энергию в энергию химических связей. В хлоропластах содержатся в основном зеленые пигменты — хлорофилл а и хлорофилл b. Присутствуют также желто-красные пигменты — каротиноиды. Пространство между тилакоидами заполнено бесцветным матриксом (стромой).
Хромопласты содержат каротиноиды. Они придают желтую, оранжевую и красную окраску осенним листьям, лепесткам цветков, зрелым плодам. Все пластиды содержат ДНК и РНК и размножаются делением.
9
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) представляет собой разветвленную систему микроскопических каналов и цистерн, ограниченных мембраной. Различают два типа ЭПС: гладкую (агранулярную) и шероховатую (гранулярную). На мембранах гладкой ЭПС находятся ферменты жирового и углеводного обмена, поэтому здесь синтезируются липиды и углеводы. На мембранах шероховатой ЭПС располагаются рибосомы, в которых синтезируются белки. Синтезируемые органические вещества по каналам эндоплазматической сети доставляются к различным органеллам клетки, т. е. ЭПС выполняет также транспортную функцию.
Аппарат Гольджи состоит из расположенных один над другим плоских мешочков — диктиосом, от краев которых отчленяются пузырьки различного диаметра. Он выполняет функцию синтеза полисахаридов, необходимых для формирования клеточной стенки, а также некоторых других веществ.
Ядро обычно находится в центральной части клетки. Основная его функция — хранение и воспроизводство наследственной информации. Оно регулирует процессы обмена веществ клетки и контролирует работу других органелл. В нем различают ядерную оболочку, хромосомы (хроматин), ядрышки, ядерный сок — кариоплазму.
Ядерная оболочка состоит из двух мембран, имеет многочисленные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.
Хромосомы, состоящие в основном из ДНК, осуществляют хранение и реализацию генетической информации. В процессе подготовки к делению клетки хромосомы удваиваются (копируются), а затем во время деления расходятся в дочерние клетки, обеспечивая стабильность наследственной информации и ее передачу следующим поколениям. Все клетки организмов одного вида имеют одинаковое число хромосом, причем в соматических (неполовых) клетках число хромосом обычно двойное — диплоидное (2n). Половые же клетки (гаметы) всегда содержат одинарное — гаплоидное число хромосом (n).
Ядрышки (одно или несколько), как правило, обнаруживаются лишь в неделящемся ядре, а при делении ядра исчезают. Состоят они в основном из клубочка деспирализованной молекулы ДНК, погруженной в аморфный матрикс. В ядрышке происходят процессы, обеспечивающие образование субъединиц рибосом.
Кроме основных органелл, растительные клетки могут иметь одну или несколько крупных вакуолей, заполненных клеточным соком, а также другие включения (например, кристаллы). В старых клетках вакуоли могут занимать большую часть внутреннего объема.
Некоторые вещества, входящие в состав клеточного сока (сахара, минеральные соли, органические кислоты и др.), хранятся в вакуолях в качестве запасных питательных веществ, другие представляют собой конечные продукты обмена веществ.
10
Важнейшее свойство клеток — способность расти (увеличиваться в размерах и в числе). Молодые клетки, возникающие на верхушках стеблей или на кончиках корней, вначале бывают очень маленькими. Затем, накапливая органические вещества, они вытягиваются, увеличиваются в размерах, начинают делиться.