Клеточная стенка | Цитология | Биология
В отличие от животных и многих простейших, у растений, бактерий и грибов, почти все клетки имеют стенку, лежащую кнаружи от цитоплазматической мембраны и обладающую повышенной прочностью. Основная функция данной структуры — опора и защита.
Клеточные стенки (или клеточные оболочки) строятся из веществ, синтезируемых самими клетками. Их химический состав различен у растений, грибов и прокариот. Кроме того, даже у одного растения у различных клеток состав стенок несколько различен.
Клеточная стенка растений состоит в основном из целлюлозы. Целлюлоза — это полисахарид, мономером которого является глюкоза.
Основу бактериальных клеточных стенок составляет вещество муреин (относится к пептидогликанам). У грамположительных бактерий в состав оболочки входят различные кислоты, а сама оболочка плотно прилегает к цитоплазматической мембране. У грамотрицательных бактерий оболочка более тонкая и не прилегает к мембране.
У грибов основным веществом клеточных стенок является хитин, а не целлюлоза.
Состав клеточной стенки растений
У растений стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка.
Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Отличительной особенностью волокон целлюлозы является их прочность. Молекула целлюлозы представляет собой длинную полисахаридную цепь. Отдельные молекулы соединяются друг с другом водородными связями в пучок, который называется микрофибриллой. Такие фибриллы образуют каркас клеточной стенки.
Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды пектины и гемицеллюлозы
, а также ряд других веществ (например, белков).
Пектиновые вещества представляют собой группу кислых полисахаридов, их молекулы могут быть не только линейными, но и разветвленными. Гемицеллюлозы также смешанная группа полисахаридов. Длина их линейных молекул короче, чем у целлюлозы.Оболочки соседних клеток растений соединены между собой срединной пластинкой, состоящих из пектатов магния и кальция, для которых характерна клейкость.
В состав стенок растений входит вода (составляет более половины массы), обуславливая ряд физических и химических свойств полисахаридов.
Жесткий каркас растения во многих местах пронизан каналами (плазмодесмами), по которым цитоплазма одной клетки соединяется с цитоплазмой соседних.
Клетки мезофилла листа (а также некоторые другие) на протяжении всей своей жизни имеют только первичную стенку. У большинства же клеток на первичную оболочку с внутренней стороны отлагается вторичная стенка, составленная из дополнительных слоев целлюлозы.
В каждом отдельном слое вторичного утолщения микрофибриллы целлюлозы располагаются под одним углом (параллельно друг другу). Однако разные слои имеют разный угол, что обеспечивает большую прочность.
Часть клеток растений одревесневают (трахеальные элементы ксилемы, склеренхима и др.). В основе этого процесса лежит интенсивная лигнификация стенок (в небольших количествах лигнин есть во всех оболочках). Лигнин не является полисахаридом, а представляет собой сложное полимерное вещество. Отложения лигнина могут иметь различную форму (сплошную, кольцевую, спиральную, сетчатую). Он скрепляет целлюлозу, не дает ей смещаться. Лигнин не только обеспечивает прочность, но и дает дополнительную защиту от неблагоприятных физических и химических факторов.
Функции клеточной стенки
Оболочки разных клеток совместно обеспечивают всему растению и его отдельным частям механическую прочность и опору.
Это функция клеточной стенки аналогична одной из функций скелета животных. Однако она не единственная.
Жесткость стенок препятствует растяжению клеток и их разрыву. В результате по физическим законам в клетки может путем осмоса поступать вода. Для травянистых растений тургоцентричность клеток является единственной их опорой.
Микрофибриллы целлюлозы ограничивают рост клеток и определяют их форму. Если микрофибриллы окольцовывают клетку, то она будет расти в длину (поперек направления волокон).
Связанные клеточные стенки образуют апопласт, по которому передвигается вода и минеральные вещества. Плазмодесмы связывают содержимое разных клеток в единую систему — симпласт.
Стенки сосудов ксилемы, трахеид, ситовидных трубок выполняют транспортную функцию.
Наружные клеточные стенки эпидермальных клеток покрыты воском (кутикулой). С одной стороны, он препятствует испарению воды, с другой – проникновению вредных микроорганизмов.
У некоторых растений в определенных клетках оболочки видоизменяются и служат местом запаса питательных веществ.
Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки — Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки
Комментарии преподавателяВсе вещества, входящие в состав организма, делятся на два класса: органические и неорганические соединения
.
К неорганическим соединениям относятся вода и минеральные вещества.
К органическим соединениям относятся:
— малые органические соединения (мономеры), молекулярная масса которых колеблется от 100 до 350. Например: моносахариды, жирные кислоты, нуклеотиды. Малые органические молекулы присутствуют в клетке как в свободном виде, так и в связанном виде, то есть входят в состав биополимеров.
— большие органические молекулы (биополимеры), молекулярная масса которых колеблется от до .
Это белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды.
Углеводы – важный класс органических соединений, который встречается повсеместно: в растительных организмах, животных организмах и микроорганизмах. В растительных организмах на долю углеводов приходится 80-90 %, в животных организмах – 1-5 %, в микроорганизмах – 12-30 %.
mypresentation.ru
Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды
Бесцветные, кристаллические вещества, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус.
Из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют:
1. Рибоза . Входит в состав нуклеиновых кислот РНК, АТФ.
derzhim-formu.mirtese
2. Дезоксирибоза. Входит в состав ДНК.
uslide.ru
3. Глюкоза. Один из наиболее распространенных природных сахаров, находится как в свободном, так и в связанном виде.
В свободном виде быстро увлекается в энергетический метаболизм, то есть служит основным источником энергии в клетке. Является мономером многих олигосахаридов и полисахаридов, например крахмала и тростникового сахара.
dreamstime.com
4. Галактоза. Входит в состав молочного сахара – лактозы.
5. Фруктоза . Входит в состав олигосахаридов, например сахарозы. В свободном виде содержится в клетках растений.
Сахароподобные вещества, которые характеризуются сравнительно небольшой молекулярной массой, хорошей растворимостью в воде, легкой кристаллизацией, сладким вкусом. Количество структурных единиц, которые входят в состав олигосахаридов, – от двух до десяти.
Из олигосахаридов наиболее широко распространены дисахариды:
1. Сахароза (тростниковый сахар) – сахар, который люди употребляют в повседневной жизни .
Сахароза содержится в большинстве растений, но особенно много ее в сахарном тростнике и сахарной свекле.
sofia-soft.ga
2. Лактоза (молочный сахар). Содержится в молоке и молочных продуктах.
zhelezniy-blog.ru
3. Мальтоза (солодовый сахар). В большом количестве содержится в проросших или прорастающих зернах ячменя, ржи и пшеницы.
youtube.com
Являются высокомолекулярными веществами, состоящими из остатков моносахаров со степенью полимеризации выше 10. То есть количество моносахаридных звеньев может составлять до нескольких сотен или тысяч.
Из полисахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Эти полисахариды не сладкие, не растворимы или плохо растворимы в воде, не кристаллизуются.
Они играют роль резерва пищи и энергии (крахмал и гликоген), используются в качестве строительного материала (целлюлоза, хитин).
1. Крахмал – основной полисахарид в клетках растений. Он построен из остатков глюкозы. Организм человека хорошо усваивает крахмал, в составе зерновых и картофеля он потребляется в огромных количествах.
youtube.com
2. Гликоген – полисахарид животного происхождения. Построен из остатков глюкозы. Гликоген у человека накапливается в печени и мышцах.
sridianti.com
3. Целлюлоза представляет собой линейный полисахарид, построенный из остатков глюкозы. Из целлюлозы построены клеточные стенки растений, и она выполняет структурную функцию.
brooklyn.cuny.edu
4. Хитин – это азотосодержащий полисахарид (аминополисахарид).
Хитин является вторым после целлюлозы по распространенности структурным полисахаридом. По химическому строению, физико-химическим свойствам и выполняемым функциям хитин близок к целлюлозе. Хитин – это аналог целлюлозы в животном мире.
bamboocom.com.br
Кленовый сироп – это сконцентрированный сок сахарного клена. Представляет собой раствор сахаров, в котором преобладает сахароза (65 %), а в небольших количествах содержится глюкоза и фруктоза.
Сок собирают из отверстий, проделанных в стволе дерева ранней весной. Его вытесняет диоксид углерода, образующийся в результате ряда процессов метаболизма и выделяющийся из раствора, когда дерево прогревается на весеннем солнце. Коричневый цвет кленового сиропа обуславливается не только наличием сахарозы, но и наличием аминокислот.
Многие люди, у которых по генетическим причинам отсутствует фермент лактаза, не могут усваивать молоко, так как они не могут разрушить лактозу (молочный сахар).
В организме взрослого человека наличие этого фермента – скорее исключение, чем правило. Такой фермент типичен для жителей Северной Европы, в отличие от уроженцев Африки и Азии.
При попадании лактозы в неразрушенном состоянии в толстый кишечник на нее «набрасываются» бактерии, которые используют ее в пищу. В результате этого в кишечнике образовываются различные газы, происходит увеличение давления, и возникают кишечные расстройства.
Хотя целлюлоза, как и крахмал, является полисахаридом, человеческий организм ее усваивать не может, так как в организме человека отсутствует фермент целлюляза. Этот фермент перерабатывает целлюлозу.
Жвачные животные, которые постоянно используют траву в качестве пищи, способны переваривать целлюлозу с помощью различных микроорганизмов, проживающих в желудке и выделяющих целлюлязу.
Кролики, которые питаются грубой растительной пищей, изобрели способ многократного переваривания целлюлозы путем заглатывания собственных экскрементов.
Функции углеводов1. Энергетическая
Углеводы обеспечивают до 70 % потребности организма в энергии. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии.
2. Запасающая
Крахмал и гликоген являются запасными полисахаридами. Они являются временным хранилищем глюкозы.
3. Структурная
Целлюлоза и ряд других полисахаридов используются в качестве строительного материала. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, хитин входит в состав клеточных стенок грибов, а также используется для построения наружного скелета у членистоногих.
4. Защитная
Например, камеди (смолы, выделяющиеся при повреждении стволов и веток растений), препятствующие проникновению в раны болезнетворных микроорганизмов, являются производными моносахаридов.
источник конспекта — http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/bosnovy-citologii-b/uglevody-i-ih-rol-v-zhiznedeyatelnosti-kletki?seconds=0&chapter_id=98
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=BKh2Cp41YG0
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=i4U8N1AdEBY
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=IzqEkFyWfm8
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=WexyHCTywaA
источник презентации — http://www.myshared.ru/slide/download/
Клеточная стенка | Описание, свойства, компоненты и связь
растительная клетка
См. все среды
- Связанные темы:
- пектин первичная клеточная стенка слизь сотовая пластина вторичная клеточная стенка
Просмотреть все связанные материалы →
клеточная стенка , особая форма внеклеточного матрикса, которая окружает каждую клетку растения. Клеточная стенка отвечает за многие характеристики, которые отличают клетки растений от клеток животных.
Хотя клеточная стенка часто воспринимается как неактивный продукт, служащий в основном механическим и структурным целям, на самом деле она выполняет множество функций, от которых зависит жизнь растений. К таким функциям относятся: (1) обеспечение живой клетки механической защитой и химически буферной средой, (2) обеспечение пористой среды для циркуляции и распределения воды, минералов и других малых молекул питательных веществ, (3) обеспечение жестких строительных блоков из которых могут быть получены стабильные структуры более высокого порядка, такие как листья и стебли, и (4) предоставление места хранения регуляторных молекул, которые обнаруживают присутствие патогенных микробов и контролируют развитие тканей.
Некоторые прокариоты, водоросли, слизевики, водяные плесени и грибы также имеют клеточные стенки. Стенки бактериальных клеток характеризуются наличием пептидогликана, тогда как в стенках архей это химическое вещество отсутствует. Клеточные стенки водорослей аналогичны клеточным стенкам растений, и многие из них содержат специфические полисахариды, полезные для таксономии.
В отличие от клеточных стенок растений и водорослей, клеточные стенки грибов полностью лишены целлюлозы и содержат хитин. Объем этой статьи ограничен стенками клеток растений.
Механические свойства
Все клеточные стенки содержат два слоя: среднюю пластинку и первичную клеточную стенку, и многие клетки образуют дополнительный слой, называемый вторичной стенкой. Средняя пластинка служит цементирующим слоем между первичными стенками соседних клеток. Первичная стенка представляет собой целлюлозосодержащий слой, выложенный делящимися и растущими клетками. Чтобы обеспечить расширение клеточной стенки во время роста, первичные стенки тоньше и менее жесткие, чем у клеток, которые прекратили рост. Полностью выросшая растительная клетка может сохранять свою первичную клеточную стенку (иногда утолщая ее) или может откладывать дополнительный, ригидный слой другого состава, являющийся вторичной клеточной стенкой. Вторичные клеточные стенки отвечают за большую часть механической поддержки растения, а также за механические свойства, ценимые в древесине.
Компоненты
Хотя первичный и вторичный слои стенок различаются по детальному химическому составу и структурной организации, их основная архитектура одинакова и состоит из волокон целлюлозы с высокой прочностью на растяжение, встроенных в водонасыщенную матрицу полисахаридов и структурных гликопротеинов.
Викторина «Британника»
Викторина «Части клетки»
Целлюлоза состоит из нескольких тысяч молекул глюкозы, соединенных друг с другом.
Химические связи между отдельными субъединицами глюкозы придают каждой молекуле целлюлозы плоскую лентовидную структуру, которая позволяет соседним молекулам соединяться латерально в микрофибриллы длиной от двух до семи микрометров. Фибриллы целлюлозы синтезируются ферментами, плавающими в клеточной мембране, и располагаются в виде розетки. Каждая розетка способна «вкручивать» микрофибриллу в клеточную стенку. Во время этого процесса по мере того, как к растущему концу фибриллы добавляются новые субъединицы глюкозы, розетка проталкивается вокруг клетки по поверхности клеточной мембраны, и ее фибрилла целлюлозы оборачивается вокруг протопласта. Таким образом, каждую растительную клетку можно рассматривать как создающую свой собственный кокон из целлюлозных волокон.
Матричные полисахариды
Двумя основными классами полисахаридов матрикса клеточной стенки являются гемицеллюлозы и пектиновые полисахариды, или пектины. Оба синтезируются в аппарате Гольджи, доставляются на поверхность клетки в виде мелких везикул и секретируются в клеточную стенку.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Гемицеллюлозы состоят из молекул глюкозы, расположенных встык, как в целлюлозе, с короткими боковыми цепями ксилозы и других незаряженных сахаров, присоединенных к одной стороне ленты. Другая сторона ленты плотно прилегает к поверхности фибрилл целлюлозы, тем самым покрывая микрофибриллы гемицеллюлозой и предотвращая их неконтролируемое слипание. Было показано, что молекулы гемицеллюлозы регулируют скорость расширения первичных клеточных стенок во время роста.
Гетерогенные, разветвленные и сильно гидратированные пектиновые полисахариды отличаются от гемицеллюлозы важными аспектами. В частности, они заряжены отрицательно из-за остатков галактуроновой кислоты, которые вместе с молекулами рамнозы образуют линейную основу всех пектиновых полисахаридов. Остов содержит участки чистых остатков галактуроновой кислоты, прерываемые сегментами, в которых чередуются остатки галактуроновой кислоты и рамнозы; к этим последним сегментам присоединены сложные разветвленные боковые цепи сахара.
Из-за своего отрицательного заряда пектиновые полисахариды прочно связываются с положительно заряженными ионами или катионами. В клеточных стенках ионы кальция прочно сшивают участки чистых остатков галактуроновой кислоты, оставляя сегменты, содержащие рамнозу, в более открытой, пористой конфигурации. Это поперечное сшивание создает свойства полужесткого геля, характерные для матрикса клеточной стенки — процесс, используемый при приготовлении желейных консервов.
Это структура целлюлозы.