Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985
Биомолекулы
Клетки
Эукариотические клетки растений имеют некоторые специфические особенности
Эукариотические клетки высших растений (рис. 2-21) несколько отличаются от клеток высших животных, несмотря на сходство их основных особенностей. Пожалуй, наиболее явное различие состоит в том, что большинство растительных клеток содержит пластиды. Пластиды — это расположенные в цитоплазме специализированные органеллы, окруженные двумя мембранами. К самым типичным пластидам, характерным для всех клеток зеленых растений, относятся хлоропласти (рис. 2-22). Подобно митохондриям хлоропласты можно рассматривать как «силовые установки», поставляющие энергию. Существенное различие между ними заключается в том, что хлоропласти - это солнечные силовые установки, использующие энергию света, тогда как митохондрии - химические «силовые установки», использующие химическую энергию молекул питательных веществ. Хлоропласты поглощают световую энергию и используют ее для восстановления двуокиси углерода с образованием углеводов, например крахмала, что сопровождается высвобождением молекулярного кислорода (О2). Фотосинтезирующие клетки растений содержат как хлоропласты, так и митохондрии, причем хлоропласты служат «силовыми установками» на свету, а митохондрии - в темноте, когда окисляются углеводы, образовавшиеся в процессе фотосинтеза в дневное время.
Рис. 2-21. Электронная микрофотография клетки листа кукурузы. Заметьте, что по своим размерам хлоропласты значительно превышают митохондрии, однако число их меньше числа митохондрий. По мере увеличения возраста клетки вакуоль обычно становится крупнее. Клеточная стенка относительно толстая и жесткая.
Рис. 2-22. Хлоропласт фотосинтезирующей клетки листа салата.
Хлоропласты значительно крупнее митохондрий и могут иметь самую разную форму. Из-за высокого содержания в фотосинтезирующих клетках пигмента хлорофилла они обычно окрашены в зеленый цвет, однако их окраска может меняться в зависимости от относительных количеств других пигментов, содержащихся в хлоропластах. Молекулы этих пигментов, которые в совокупности способны поглощать световую энергию во всей видимой области спектра, располагаются во внутренней мембране хлоропласта эта мембрана свернута весьма сложным образом в виде дисков, называемых тилакоидами. Подобно митохондриям хлоропласты тоже содержат ДНК, РНК и рибосомы. Вполне вероятно, что хлоропласты, как и митохондрии, произошли в ходе эволюции эукариотических клеток из паразитирующих прокариот (см. рис. 2-11). Однако в данном случае прокариотами, проникшими в другие более крупные прокариотические клетки, были, по-видимому, примитивные цианобактерии, придавшие клеткам способность к фотосинтезу и образованию кислорода.
Растительные клетки содержат также пластиды других типов. В бесцветных лейкопластах запасаются крахмал и масла. Значительное место во многих растительных клетках занимают окруженные одиночной мембраной крупные пузырьки вакуоли (см. рис. 2-21). Они заполнены клеточным соком и различными продуктами, являющимися отходами метаболизма. Эти продукты часто агрегируют с образованием кристаллических отложений. В молодых клетках вакуоли имеют небольшую величину, но по мере старения клеток их размеры увеличиваются, и часто они заполняют весь объем клетки. Вакуоли встречаются также и в некоторых животных клетках, но здесь они. как правило, значительно мельче. У растительных клеток нет ни ресничек, ни жгутиков.
Большинство клеток высших растений полностью окружено клеточной стенкой, которая служит в основном жесткой защитной оболочкой. Клеточная стенка сравнительно толста, имеет пористое строение и очень прочна (рис. 2-21 и 2-23). Она состоит из целлюлозных волокон, «склеенных» друг с другом сложными полимерными цементирующими веществами. Вода и небольшие молекулы легко проходят через поры в клеточной стенке, которая, однако, предохраняет клетку от набухания и растяжения. В одеревеневших частях растений и стволах деревьев первичные клеточные стенки окружены толстыми прочными внешними, или вторичными, стенками. В совокупности они могут выдерживать огромные нагрузки.
Рис. 2-23. Электронная микрофотография клеточной стенки растений. Стенка состоит из перекрещивающихся слоев целлюлозных волокон, погруженных в органический «клей». Стенки растительных клеток очень прочны, по своей структуре они напоминают бетонную плиту, укрепленную стальной арматурой.