Содержание

Клеточная оболочка отсутствует у кого? Строение и функции клеточной оболочки

К надмембранным комплексам клеток растений, грибов и некоторых бактерий относится такая структура, как их стенка. В данной статье будет изучено строение клеточной оболочки у различных групп организмов, а также выяснены функции, которые она выполняет. Как известно, этот компонент впервые был обнаружен английским ученым Робертом Гуком в 17-м столетии. Отметим также, что клеточная оболочка отсутствует у одноклеточных животных и многоклеточных организмов, начиная от кишечнополостных и заканчивая позвоночными: рыбами, амфибиями, пресмыкающимися, птицами и млекопитающими.

Зачем она нужна

Несмотря на то что структура и химический состав стенки грибов, растений и дробянок неодинаков, функции клеточной оболочки у них очень похожи. Прежде всего, это защита цитоплазмы и её органелл от повреждающего влияния факторов внешней среды.

Далее: надмембранный комплекс служит надёжной опорой и обеспечивает прочность контактов в тканях растений и грибов. Ниже мы более подробно рассмотрим, как строение оболочки взаимосвязано с функциями, которые она выполняет.

Особенности клеточной оболочки растений

Данная структура у растительных организмов состоит в основном из полимера, относящегося к классу полисахаридов – целлюлозы. Её молекулярная формула такая же, как и у растительного крахмала (C6H10O5)n. Макромолекулы этого полисахарида содержат остатки бета-глюкозы и имеют только линейное строение, поэтому они могут образовывать волокна, собранные в пучки. Они формируют прочный каркас клеточной стенки, углублённый в коллоидный матрикс, который также состоит в основном из углеводов – пектина и гемицеллюлозы. Также целлюлоза часто встречается и в других частях растений, например, волокна хлопка на 99% состоят из чистой целлюлозы, лён и конопля содержат её в количестве 75-80%, в древесине — до 55%. Как было уже сказано ранее, функции клеточной оболочки обусловлены тем, в ткани каких организмов она входит.

Кроме целлюлозы стенка содержит белки, липиды и неорганические вещества. Например, в состав клеточных оболочек высших споровых растений – хвощей – входит диоксид кремния, поэтому само растение очень жёсткое и прочное и является несъедобным для животных. Один из слоёв, образующих стебель многолетних растений и называемый пробкой, накапливает в оболочках жироподобное вещество – суберин. Вследствие этого цитоплазма и её органоиды разрушаются, а сами клетки могут выполнять только опорную функцию (опробковевание стебля).

Если между волокнами целлюлозы накапливается лигнин, он вместе с гемицеллюлозой усиливает механическую прочность стеблей и стволов древесных пород растений, а пигменты, содержащиеся в лигнине, обуславливают окраску древесины. Стенка также содержит поры, выстланные мембраной, которые обеспечивают транспорт веществ.

Строение и функции клеточной оболочки грибов

У представителей различных групп грибов основу стенки составляет хитин – полисахарид, встречающийся также во внешнем скелете членистоногих и у некоторых бактерий. Надмембранные комплексы грибов содержат также целлюлозу и животный крахмал – гликоген. Например, химическое строение клеточной оболочки дрожжей представлено в основном углеводами – глюканом и маннаном. Сама стенка у них достаточно прочная и плохо переваривается в желудочно-кишечном тракте животных, поэтому питательные вещества дрожжей малодоступны и не всасываются эпителием тонкого кишечника.

Особенности бактерий

Если клеточная оболочка отсутствует у протист, то у прокариотов она имеет очень сложное строение, включая в себя муреин, липопротеиды и липополисахариды, а также тейхоевые кислоты. Липополисахариды стенки способствуют прилипанию бактерий к различным субстратам: например, к эмали зубов или к мембранам эукариот. Поэтому клеточная оболочка бактерий обладает ещё и антигенными свойствами.

Часто стенка бактерий сверху покрыта слизистой капсулой (капсидой), над которой может располагаться ещё один защитный слой – пеплос. В зависимости от её строения, в микробиологии все бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные.

Дифференцировка бактерий по биохимическому составу

Метод, позволивший различать прокариотов по особенностям химического строения их оболочки, был предложен датским учёным Г. Грамом ещё в конце XIX века. Он установил, что одни виды бактерий хорошо окрашиваются анилиновыми красителями и образуют стойкие соединения фиолетового цвета, входящие в состав клеточной оболочки.

Такие прокариоты были названы грамположительными: например, стафилококки и стрептококки. Все они являются чувствительными к антибиотикам ряда пенициллина и актиномицина. Другие бактерии, названные грамотрицательными, не окрашиваются метиловым фиолетовым. Они резистентны к пенициллину, так как имеют прочную капсулу и малопроницаемую клеточную стенку. К ним относятся сальмонелла, шигелла, хеликобактер. Клеточная оболочка бактерий, имеющая различный химический состав, служит важной микробиологической характеристикой, которую учитывают в фармакологии и медицине.

Особенности микоплазм

Остановимся на группе очень мелких бактерий – микоплазм. Микроскопическими исследованиями было доказано, что клеточная оболочка отсутствует у них, поэтому микоплазмы чувствительны к некоторым антибиотикам, например, к тетрациклину. Микоплазмы широко распространены в природе, являются возбудителями многих заболеваний, в том числе мочеполовой системы человека.

Большинство микоплазм в своём обмене веществ обязательно используют кислород и являются строгими аэробами. Являясь паразитами человека и млекопитающих, они быстро размножаются, так как в составе клеточных мембран присутствует холестерин, являющийся благоприятным субстратом для роста и размножения микоплазм.

Адаптации у простейших

Ранее мы отмечали тот факт, что клеточная оболочка отсутствует у инфузории и других одноклеточных животных, например, у корненожек. Зоологи установили, что протисты представляют собой полноценный животный организм, которому присущи все функции: роста, размножения, питания, дыхания, выделения. Более того, обитая в водной среде или увлажнённой почве, протисты через тонкую мембрану осуществляют транспорт воды и минеральных солей, находящихся во внешней среде, а выделяют через плазматические мембранные поры продукты собственного метаболизма. Поэтому у одноклеточных животных нет сложных надмембранных комплексов, что является идиоадаптацией к особенностям условий внешней среды.

Для защиты и сохранения целостности оболочки простейшие имеют пеликулу – наружный более плотный слой эктоплазмы. Благодаря пеликуле, обладающей эластичностью и прочностью, сохраняется постоянная форма тела животного.

В данной статье было изучено строение и химический состав клеточной оболочки, характерной для клеток растительных организмов, а также бактерий и грибов.

Клеточная мембрана и клеточная стенка. Её строение и функции — Наука и Техника — Каталог статей

Клеточная стенка расположена вне клеточной мембраны как внешний слой клеток растений, бактерий, водорослей и грибов. Он имеет несколько функций и является важным компонентом каждой клетки. Оно помогает держать клетку твердым и неповрежденным, и оно защищает всю клетку от инфекции путем не позволять патогенам войти клетку. Оно также позволяет перевозке материалов и в и из клетки. Клетки человека и животных не включают клеточную стенку, но они имеют клеточную мембрану.

Каков состав клеточной стенки?

Клеточная стенка построена по-разному в зависимости от типа клеток. В клеточных стенках растений он состоит из прочных волокон углеводного полимера, называемого целлюлозой. Углеводы образуются в клетках растений в процессе фотосинтеза и являются основным источником энергии для клеток растений. В бактериальных клетках клеточные стенки представляют собой соединение, состоящее из сахара и аминокислотного полимера под названием пептидогликан.

Растительная клеточная стенка имеет до трех секций в слоях, известных как средняя пластинка, первичная клеточная стенка и вторичная клеточная стенка.

Средняя пластинка — самый внешний слой. Он содержит полисахариды, известные как пектины. Целью этого слоя является содействие адгезии клеток, помогая соседним клеткам связываться друг с другом.

Первичная клеточная стенка находится в центральном слое клеточной стенки растения между средней пластинкой и клеточной мембраной. Он обнаружен в растениях, которые активно растут, и состоит в основном из целлюлозных микрофибрилл, которые содержатся внутри матрицы из гемицеллюлозных волокон и пектиновых полисахаридов. Эта часть клеточной стенки обеспечивает всю прочность и гибкость, которые имеют отношение к росту клеток.

Вторичная клеточная стенка образуется между первичной клеточной стенкой и плазматической мембраной в некоторых растительных клетках, но не во всех. После того, как первичная клеточная стенка перестает делиться и расти, она может утолщаться, образуя вторичную клеточную стенку. Это жесткий слой в клеточной стенке, который укрепляет и поддерживает форму клетки. Он может содержать лигнин в дополнение к целлюлозе и гемицеллюлозе, которые были в первичной клеточной стенке. Перед лигнином стоит важная задача по укреплению клеточных стенок растений и содействию проводимости воды в сосудистых тканях растения, которые обеспечивают транспорт воды как внутрь клетки, так и из нее.

Клеточная оболочка и ее видоизменения

Твердая клеточная оболочка растительной клетки плотно прилегает к плазмалемме, она выполняет функцию опорной структуры, придавая тканям растений механическую прочность. Оболочку имеют все соматические клетки высших и большинство низших растений. Оболочки клеток низших растений развиты гораздо слабее, чем у высших, их генеративные клетки лишены твердых оболочек.[ …]

У высших растений клеточные оболочки, разделяющие материнскую клетку на две дочерние, возникают после деления зиготы, а также при последующих делениях клеток зародыша. В этом отношении своеобразием отличаются голосеменные растения, у которых после первого деления клеточная оболочка не возникает. Зооспоры и зоогаметы водорослей и низших грибов лишены оболочек.[ …]

Первичная оболочка. На различных этапах онтогенеза постоянно меняются структура, химический состав и свойства клеточных оболочек, формирующихся от слияния мелких мембранных пузырьков (вакуолей) в экваториальной плоскости клетки. Вновь образовавшаяся оболочка молодой клетки представляет собой тонкую (0,5—1 мкм) эластичную мембрану, способную легко растягиваться. Оболочка зрелых дифференцированных клеток состоит из трех слоев: средний из них — межклеточное вещество, так называемая срединная пластинка, а два других принадлежат каждый соответственно двум соседним клеткам, составляя их собственные первичные оболочки, склеенные прослойкой из межклеточного вещества.

Описанное строение характерно для меристематических и интенсивно растущих клеток.[ …]

Вторичные оболочки возникают у клеток дифференцированных тканей в результате отложения на их поверхности различных веществ. Обычно они, имеют довольно значительную толщину. Под вторичной оболочкой нередко можно обнаружить и третичную оболочку, очевидно, представляющую собой дегенерирующие слои собственно цитоплазмы (рис. 3).[ …]

Впервые плазмодесмы описал в 1861 г. И. Н. Горожанкин. В то время их исследование затруднялось недостаточной разрешающей способностью светового микроскопа. Сейчас изучение плаз-мод есм ведут под электронным микроскопом (рис. 5). Оболочки живых растительных клеток хорошо»окрашМ или янусом зеленым.[ …]

Л — общий вид; Б — часть оболочки при большой .Я увеличении; В — вид сверху: 1 — срединная нластин-ка, 2—4 -т- соответственно внешний, средний и внутренний слои вторичной оболочки, 5 — гюрв, В слепая пора, 7 — плазмодесмсиныс канальцы, 8 — по-роиос пиле. По Гуляеву. [ …]

Гемицеллюлозы — это обширная группа высокомолекулярных полисахаридов (галактаны, ксиланы, арабаны и ряд поли-уронидов), легче поддающихся кислотному гидролизу, чем целлюлоза. Они выполняют функции запасных питательных веществ, содержатся во вторичных оболочках клеток многих семян (в кожуре и эндосперме). В процессе формирования клеточная оболочка растений нередко подвергается значительным изменениям, касающимся ее состава и структуры. Изменения химического состава клеточной оболочки в основном могут быть сведены к следующим процессам: одревеснению, кутинизации, ослизнению и минерализации.[ …]

Кути низа ция клеточных оболочек заключается в откладывании на наружной поверхности клеточной стенки особого вещества — кутина. Кутины подобно суберинам содержат различные высокомолекулярные жирные кислоты и их эфиры, но в отличие от них лишены феллоновой кислоты, а также эфиров глицерина и жирных кислот.[ …]

Рисунки к данной главе:

Вернуться к оглавлению

Клеточная оболочка и ее видоизменения


из «Цитология растений Изд.

4″ Твердая клеточная оболочка растительной клетки плотно прилегает к плазмалемме, она выполняет функцию опорной структуры, придавая тканям растений механическую прочность. Оболочку имеют все соматические клетки высших и большинство низших растений. Оболочки клеток низших растений развиты гораздо слабее, чем у высших, их генеративные клетки лишены твердых оболочек. [c.17]
У высших растений клеточные оболочки, разделяющие материнскую клетку на две дочерние, возникают после деления зиготы, а также при последующих делениях клеток зародыша. В этом отношении своеобразием отличаются голосеменные растения, у которых после первого деления клеточная оболочка не возникает. Зооспоры и зоогаметы водорослей и низших грибов лишены оболочек. [c.17]
Первичная оболочка. На различных этапах онтогенеза постоянно меняются структура, химический состав и свойства клеточных оболочек, формирующихся от слияния мелких мембранных пузырьков (вакуолей) в экваториальной плоскости клетки. Вновь образовавшаяся оболочка молодой клетки представляет собой тонкую (0,5—1 мкм) эластичную мембрану, способную легко растягиваться. Оболочка зрелых дифференцированных клеток состоит из трех слоев средний из них — межклеточное вещество, так называемая срединная пластинка, а два других принадлежат каждый соответственно двум соседним клеткам, составляя их собственные первичные оболочки, склеенные прослойкой из мелсклеточного вещества. Описанное строение характерно для меристематических и интенсивно растущих клеток. [c.17]
Вторичные оболочки возникают у клеток дифференцированных тканей в результате отложения на их поверхности различных веществ. Обычно они имеют довольно значительную толщину. Под вторичной оболочкой нередко можно обнаружить и третичную оболочку, очевидно, представляющую собой дегенерирующие слои собственно цитоплазмы (рис. 3). [c.17]
Гемицеллюлозы — это обширная группа высокомолекулярных полисахаридов (галактаны, ксиланы, арабаны и ряд поли-уронидов), легче поддающихся кислотному гидролизу, чем целлюлоза. Они выполняют функции запасных питательных ве-щ еств, содержатся во вторичных оболочках клеток многих семян (в кожуре й эндосперме). В процессе формирования клеточная оболочка растений нередко подвергается значительным изменениям, касающимся ее состава и структуры. Изменения химического состава клеточной оболочки в основном могут быть сведены к следующим процессам одревеснению, кутинизации, ослизнению и минерализации. [c.20]
Кутинизированные клетки покровных тканей непроницаемы и защищают организм от излишней потери воды. Обычно кутин откладывается в виде пленки, называемой кутикулой, на наружной поверхности клеток эпидермиса листьев и стебля. Кутинизации подвергаются преимущественно оболочки клеток покровных и защитных тканей. [c.21]
Ослизнение клеточных стенок, наблюдаемое у некоторых растений, вызывается превращением клетчатки или крахмала в более высокомолекулярные углеводы — слизи. Исследования слизи семенной кожуры льна показало, что в ней содержатся белки, галактуроновая кислота и ферменты ксила-за и галактаза.
[c.21]
Ослизнение можно наблюдать на эпидермисе многих покрытосеменных растений (семена льна, тыквы, арбуза, дыни, листья засухоустойчивых растений и т. п.). Это приспособительное явление способствует лучшему прорастанию семян и предохраняет растения от перегрева. [c.21]
Проникновению многих веществ, несомненно, способствует пористая структура клеточных оболочек. Имеются данные о различной проницаемости клеточных стенок по отношению к кислотам, щелочам, солям и органическим соединениям. Как известно, в клетку легко проникает углекислый газ, что играет большую роль в процессе фотосинтеза. Установлено такл е, что неорганические кислоты поступают в нее медленнее, чем органические. Среди органических соединений (углеводы, аминокислоты, липиды) даже в пределах одной группы наблюдаются заметные различия в скорости поступления в клетку. Так, моносахариды проникают в клетку быстрее, чем дисахариды к полисахариды, что зависит от величины молекул названных соединений.
Среди прочих органических соединений хорошей способностью к диффузии отличается мочевина. [c.22]

Вернуться к основной статье

1.1.2. Строение дрожжевой клетки — Технология производства дрожжей

 

Дрожжевая клетка состоит из оболочки, цитоплазматической мембраны и цитоплазмы. Размер клетки составляет в среднем 8-10 мкм (рисунок 1).

Рисунок 1 —  Строение дрожжевой клетки:  1 — цитоплазматическая мембрана: 2 — оболочка; 3 — рибосомы; 4 — протоплазма; 5 — ядре; 6 — митохондрия; 7 — капля жира; 8 — вакуоль; 9 — гранулы метахроматина; 10 — рубец (место, где отпочковалась дочерняя клетка).

Оболочка представляет собой плотную, прочную и эластичную структуру, способную обеспечивать постоянство формы клетки и выдерживать значительное осмотическое давление (до 2 МПа). Оболочка, обладающая избирательной проницаемостью, обеспечивает транспорт питательных веществ в клетку и удаление из неё продуктов обмена.

Цитоплазматическая мембрана расположена непосредственно под клеточной стенкой. Основная её функция — регулирование проникновения в клетку питательных веществ и выведения наружу продуктов обмена. Здесь локализуются некоторые ферменты и происходит биосинтез ряда веществ и компонентов клеточной стенки.

Цитоплазма — сложная по составу коллоидная система. В цитоплазме протекают важнейшие процессы биосинтеза и хранится генетическая информация. В ней расположены органоиды (митохондрии, рибосомы, ядро, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи) и вакуоли.

Митохондрии представляют собой сферические или удлиненные внутриклеточные органеллы, содержащие ферментные системы, главным образом переноса электронов. В функции митохондрий входят окислительные реакции, являющиеся источником энергии, перенос электронов по цепи реакций синтеза АТФ, синтез части митохондриальных белков.

Рибосомы — ультрамикроскопические гранулы в виде неправильных шариков, состоящих из белка и РНК. В рибосомах осуществляется синтез белков и ферментов.

Ядро имеет форму круглого и овального пузырька, окруженного оболочкой. Функция ядра — хранение и передача генетической информации при делении клетки.

Эндоплазматический ретикулум представляет сложную мембранную сеть, образующую множество каналов, по которым различные вещества перемещаются от внешней оболочки к центру.

Аппарат Гольджи — скопление мельчайших сплющенных телец, связанных с мембранной системой эндоплазматического ретикулума. Роль аппарата Гольджи, предположительно, заключается в создании новых мембран. Кроме того он выполняет и защитную функцию — консервирование и удаление продуктов секреции клетки.

Вакуоли занимают центральную часть клетки. Они заполнены клеточным соком, который заключен в липопротеидную оболочку. Вакуоли участвуют в осмотическом регулировании и являются местом протекания различных окислительно — восстановительных процессов. Вакуоли образуются при старении дрожжевой клетки в них содержатся питательные вещества, продукты жизнедеятельности и гранулы запасных веществ: валютина, гликогена, трегалозы, жира

Клеточная стенка, строение, химический состав. Видоизменения клеточной стенки

Клеточная стенка, строение, химический состав. Видоизменения  клеточной стенки.

  Наличие прочной оболочки характерная черта растительной клетки, отличающая ее от клетки животной. Оболочка придает клетке определенную форму и прочность и защищает живое содержимое — протопласт и прежде всего плазмалемму, плотно прижатую к оболочке изнутри. Культивируемые на специальных питательных средах клетки высших растений, у которых ферментативным путем удаляется оболочка, всегда принимают сферическую форму. Без оболочки существование растительной клетки в обычных условиях невозможно, так как характерное для нее тургорное давление, уравновешиваемое противодавлением оболочки, неминуемо привело бы к разрыву плазмалеммы и разрушению протопласта. Совокупность клеточных оболочек в составе тела наземного растения, возвышающегося над поверхностью почвы и не имеющего внутреннего скелета, представляет собой своего рода поддерживающий остов, придающий растению механическую прочность.

  Оболочка, как правило, бесцветна  и прозрачна, легко  пропускает солнечный свет. По ней могут передвигаться вода и растворенные низкомолекулярные вещества. У каждой клетки есть собственная оболочка; оболочки соседних клеток как бы сцементированы межклеточными веществами, образующими так называемую срединную пластинку. Вследствие этого соседние клетки оказываются отделенными друг от друга стенкой, образованной двумя оболочками и срединной пластинкой, что дает основание называть оболочку также клеточной стенкой.

 Оболочка  строится протопластом клетки и поэтому  может расти, только находясь в контакте с ним. Очень часто оболочка сохраняется дольше протопласта (когда клетка рано отмирает), но это обычно не ведет к прекращению существования клетки как структурной единицы, ибо форма клетки благодаря прочности оболочки не изменяется. Поэтому растительные клетки и после отмирания могут выполнять важные функции передвижения растворов или механической опоры. Многие типы клеток растения – волокна, трахеиды, членики сосудов, клетки пробки – во взрослом состоянии представляют собой одни клеточные оболочки. В  основном из оболочек отмерших клеток состоит древесина.

   Оболочки клеток столь же разнообразны, как и сами клетки. По составу и строению оболочки часто можно судить о происхождении и функции клеток различных типов. Так, строение ископаемых растений в основном изучают путем исследования оболочек их клеток.

Первоначально к наружи от плазмалеммы возникает первичная клеточная стенка. Она состоит из полисахаридов – пектина и целлюлозы. Первичные клеточные стенки соседних клеток соединены протопектиновой срединной пластинкой. В клеточной стенке линейные очень длинные молекулы целлюлозы, состоящие из глюкозы, собраны в пучки – мицеллы, которые, в свою очередь, объединяются в фибриллы – тончайшие волоконца неопределенной длины. Целлюлоза образует многомерный каркас, который погружен в аморфный сильно обводненный матрикс из нецеллюлозных углеводов: пектинов, гемицеллюлоз и др. именно целлюлоза обусловливает прочность клеточной стенки. Микрофибриллы эластичны и по прочности на разрыв сходны со сталью. Полисахариды матрикса определяют такие свойства стенки, как высокая проницаемость для воды, растворенных мелких молекул и ионов, сильная набухаемость. Благодаря матриксу по стенкам, примыкающим друг к другу, могут передвигаться вода и вещества от клетки к клетке. Некоторые гемицеллюлозы могут откладываться в стенках клеток семян в качестве запасных веществ.

 Материал  оболочек, включающий целлюлозу, широко используется промышленностью. Свойства древесины, бумаги, текстильных материалов в большой степени зависят от молекулярной структуры и химического состава оболочки, и знание их помогает улучшать технологию производства и качество продукции.

   Химический состав и молекулярная организация оболочки. Клеточная оболочка построена в основном из полисахаридов, мономеры которых – сахара —  связаны   между  собой  гликозидной связью (—О—) в виде цепи. Называют полисахариды по составу образующих их мономеров с прибавлением окончания «ан».   Например,   полисахарид  ксилан состоит из остатков сахара ксилозы, маннан —  маннозы, глюкан —  глюкозы и т.д.

  Кроме   полисахаридов,   в   состав   оболочки   могут   входить   белки, минеральные соли,  лигнин,  пигменты,  липиды.  Обычно оболочки пропитаны водой. Полисахариды оболочки по своей роли могут быть подразделены на скелетные вещества и вещества матрикса.     Скелетным    веществом   оболочки высших растений является целлюлоза (клетчатка), в химическом отношении представляющая собой β-1, 4-D глюкан. Число глюкозных остатков в молекуле  и,  следовательно, длина самих молекул могут резко различаться в клеточных оболочках различных растений, что оказывает влияние на свойства целлюлозы. Ее нитчатые   молекулы в оболочке   располагаются   параллельно друг к другу и группируются  по  нескольку десятков  таким   образом, что возникает вытянутая трехмерная решетка, характерная для кристаллов. Эти кристаллические группировки, в образовании которых участвуют ковалентные и водородные связи, составляют основу   микрофибрилл – тончайших волокон, создающих структурный каркас оболочки, ее «арматуру».

Кристаллическое   состояние   молекул   целлюлозы   в   микрофибриллах обусловливает   двойное   лучепреломление   клеточной   оболочки, наблюдаемое    в    поляризационном    микроскопе.   В   микрофибриллах встречаются паракристаллические участки, т е. участки с более рыхлым параллельным, но не имеющим трехмерной ориентации расположениемI целлюлозных молекул. Степень кристалличности микрофибрилл, соотношение   кристаллической и паракристаллической зон довольно сильно варьируют в зависимости от вида растения, состояния клетки и типа оболочки, что оказывает влияние на  механические и физические целлюлозы как сырья. Диаметр микрофибрилл также колеблется у разных клеток (обычно в пределах 10—30 нм), длина может достигать нескольких микрометров. Микрофибриллы могут объединяться в отдельные группы или слои – макрофибриллы толщиной 0,4-0,5 мкм, видимые в световой микроскоп.

Рисунок 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  В процессе жизнедеятельности  клеток, особенно в  зависимости от выполнения какой-либо специализированной функции, наступают  вторичные изменения  клеточной стенки. Нередко они связаны  с радикальными изменениями  ее химического состава, структуры и физико-химических свойств.

  Одревеснение. Клеточная стенка инкрустируется (пропитывается) особым веществом  – лигнином, что  повышает твердость, калорийность, плотность  клеточной стенки и понижает ее пластичность и способность  расти. Одревесневшие  клеточные стенки не теряют способности  пропускать воду и  воздух. Протопласт их может оставаться живым, хотя обычно отмирает. Одревеснение очень  широко распространено в природе. Оно  обеспечивает крепость стволов и ветвей деревьев. Древесина  хвойных и лиственных пород содержит целлюлозы  до 50% и лигнина 20…30%. Одревесневают клеточные  стенки и многих трав, особенно к концу  вегетации.

  Опробковение, или суберинизация. В результате обильного наслаивания в стенке клетки химически стойкого вещества – суберина наступает ее опробковение. По своей химической природе суберин близок к жирам. Он представляет собой аморфное гидрофобное соединение, которое состоит из высокополимерных насыщенных жирных кислот и оксикислот сложного состава. Суберин откладывается преимущественно в стенках клеток вторичной покровной ткани – пробки, которая является прекрасным водо-  и термоизолятором. В малых количествах он накапливается в стенках клеток разнообразных тканей. При полном опробковении протопласт клетки отмирает, так как ламеллы суберина препятствуют проникновению воды и воздуха, при частичном – протопласт долгое время сохраняется.

  Кутинизация – отложение кутина – вещества, близкого к суберину, в поверхностных слоях наружных клеточных стенок и на их поверхности. Кутинизация предохраняет органы растения от избыточного испарения, вымывания продуктов метаболизма осадками и защищает органы от проникновения паразитов, а также от механических повреждений. Кроме того, кутин поглощает ультрафиолетовые лучи и служит как бы радиационным экраном.

  Минерализация. В процессе жизнедеятельности  стенки поверхностных  клеток побегов могут  накапливать минеральные  вещества, особенно кремнезем и углекислый кальций.некоторые группы растений, напрмер многие виды осок, злаков, хвощей, всегда имеют сильно инкрустированные солями клетки покровной ткани – эпидермы. Причем инкрустации может подвергаться не только клеточная стенка, но и разнообразные выросты эпидермы – трихомы. Кроме того, минеральные вещества откладываются и на поверхности клеток покровной ткани – эпидермы. В результате минерализации осевые органы приобретают большую механическую прочность.

  Ослизнение. Превращение целлюлозы и пектина в слизи м близкие к ним камеди, представляющие собой полимерные углеводы, которые отличаются способностью к сильному набуханию при соприкосновении с водой. Ослизнение наблюдается в клеточных сиенках кожуры семян, например у льна. Образование слизей имеет большое приспособительное значение. При прорастании семян слизь закрепляет их  на определенном месте, легко поглощает и удерживает влагу, защищает семена от высыхания, улучшает водный режим всходов. Ослизнение клеточных стенок корневых влосков обеспечивает прочное склеивание их с частицами почвы.

  Мацерация – растворение  межклеточного вещества, приводящее к разъединению клеток. Естественная мацерация происходит в зрелых плодах. Искусственно ее проводят, например, при мочке  льна для освобождения прядильного сырья  – групп клеток лубяных волокон.  

Клеточная оболочка животной клетки

Клетка — элементарная структурная единица всех организмов, но в общих планах строения клетки животных и растений есть отличия. Вы знаете, что в животной клетке отсутствуют хлоропласты, отвечающие в растительной клетке за автотрофное питание. Что еще отличает строение животной клет­ки от растительной? Как приспособлена она к гетеротрофному питанию? Какие ее органеллы отвечают за другие жизненные задания?

Важной составляющей любой клетки является оболочка. Оболочка клетки растения образована клеточной стенкой, устланной плазматической мембраной. Оболочка животной клетки состоит лишь из плазматической мембраны. Ее тол­щина 0,000007 мм, и этот тончайший барьер не только отделяет содер­жимое клетки от окружающей среды, но и обеспечивает связь с ней. Каким образом?

Плазматическая мембрана не является преградой для малых моле­кул неорганических веществ. Так, через всю мембрану к клетке диф­фундируют молекулы кислорода и воды, а из нее — молекулы углекис­лого газа.

Как преодолевают мембрану органические молекулы? Для транс­порта небольших молекул в мембранах есть специальные каналы и молекулы-переносчики. С большими органическими молекулами сложнее: чтобы их захватить, плазматическая мембрана образует впади­ны и выпуклости. Когда их края смыкаются, возникает окруженный мембраной пузырек, который вместе со своим «грузом» оказывается внутри клетки. Этот процесс называют эндоцитозом. В образовавшихся пузырьках большие ор­ганические молекулы расщепляются, и небольшие мо­лекулы проникают во внутреннее содержимое клетки с помощью молекул-переносчиков или через каналы в мембране, окружающей пузырек. Так плазматиче­ская мембрана принимает участие в гетеротрофном питании животной клетки.

С помощью мембранных пузырьков вещества мо­гут и выделяться из клетки. Вокруг их молекул в клет­ке образуется пузырек, который движется к плазмати­ческой мембране. Когда с ней сливается мембрана пузырька, его «груз» оказывается за пределами клетки. Этот процесс называется экзоцитозом.

У плазматической мембраны много функций. Эта составляющая клетки способна «воспринимать» изменения окружаю­щей среды, она участвует в некоторых химических реакциях, происхо­дящих в клетке.

функций клеточной стенки | Типы и структура

Хотя плазматическая мембрана (или клеточная мембрана) уже установила границы для внутренней и внешней клеточной среды, многие клетки все еще окружены широким спектром нерастворимых компонентов.

Например, клетки бактерий, растений и водорослей и грибов окружены жесткой структурой, называемой клеточной стенкой.

Мы изучим функции, структуры и типы клеточной стенки .

Что такое клеточная стенка?

Клеточная стенка представляет собой прочную полупроницаемую мембрану, расположенную снаружи клеточной мембраны. Эта клеточная стенка играет неотъемлемую роль в клетке и выполняет множество функций. В зависимости от типа организма и типа стадии развития, на которой он находится, сама клеточная стенка сильно различается.

Бактериальная клеточная стенка

Бактериальная клеточная стенка Бактериальные клеточные стенки отвечают за поддержание формы клетки и предотвращение лизиса клеток (разрыв клеток из-за высокого осмотического давления).Разработанная процедура окрашивания по Граму основана на способности бактерий поглощать и сохранять окрашивание кристаллическим фиолетовым (те, которые сохраняют его, считаются грамположительными и грамотрицательными, если иное).

1. Грамотрицательные бактерии

Грамотрицательные бактерии характеризуются наличием двухмембранной системы, в которой есть дополнительный внешний слой проницаемой мембраны к плазматической мембране. Клеточные стенки этих бактерий обычно тонкие и находятся между их внутренней и внешней мембранами.
  • Примером грамотрицательной бактерии является Escherichia coli (или E. coli ).

2. Грамположительные бактерии

С другой стороны, грамположительные бактерии характеризуются наличием только одной плазматической мембраны, которая покрыта относительно более толстой клеточной стенкой.
  • Примерами грамположительных бактерий являются распространенные патогены Staphylococcus aureus и Streptococcus (оба вызывают респираторные инфекции), Corynebacterium diphteriae (вызывают дифтерию) и Bacillus anthracis (вызывают дифтерию)

Даже при таких различиях в строении основной составляющей клеточных стенок бактерий является макромолекулопептидогликан. Эта макромолекула состоит из линейных цепей полисахаридов, связанных пептидами, и как структура служит основой клеточной стенки, которая определяет форму бактерий и прикрепляет белковые комплексы к поверхности клеток. Интересно, однако, что пептидогликан делает бактерии уязвимыми мишенями для антибиотиков.

Функции бактериальной клеточной стенки

В то время как структурные компоненты клеточной стенки различаются у грамотрицательных и грамположительных бактерий, функции клеточной стенки универсальны для всех бактерий, обладающих этой структурой.Ниже приведены некоторые из основных функций клеточной стенки у бактерий:

1. Защита

Основная функция клеточной стенки у бактерий — обеспечивать защиту, окружая цитоплазму клетки прочным материалом. Таким образом, он избегает попадания посторонних материалов, которые могут повредить его.

2. Поддержание формы клетки

Еще одной важной функцией клеточной стенки является поддержание формы клетки и предотвращение разрыва за счет разницы осмотического давления внутриклеточной и внеклеточной среды.В дополнение к этому клеточная стенка также предотвращает обширную потерю воды.

3. Содействие межсотовому общению

Помимо обеспечения транспорта (некоторых) веществ внутри и снаружи клетки, клеточная стенка также отвечает за облегчение связи между клетками. Эта функция приписывается биохимической и физиологической активности, происходящей в клеточной стенке.

Растительная клетка и клеточная стенка гриба

В отличие от прокариот , компоненты клеточных стенок эукариот (высшие растения, водоросли и грибы) состоят в основном из полисахаридов .Основным структурным компонентом клеточных стенок высших растений и большинства водорослей является целлюлоза . Целлюлоза представляет собой полимер остатков глюкозы, соединенных β(1→4)-связями. Клеточная стенка грибов
(Источник: Wikimedia) Клеточные стенки грибов, с другой стороны, состоят из полимерного хитина . Хитин представляет собой полимер остатков N-ацетилглюкозамина, которые также связаны β(1→4) связями. Хитин также является структурным компонентом экзоскелета членистоногих.

Функции клеток растений и стенок грибов

Важно отметить, что хотя растительные клетки и клетки грибов состоят из разных материалов; оба по-прежнему состоят из углеводных полимеров. Следовательно, они обладают почти одинаковыми свойствами и функциями.

Вот некоторые из них:

1. Структурная опора

Состав клеточной стенки (целлюлоза в растительных клетках, водоросли и хитин в грибах) идеально подходит для функционирования в качестве структурной опоры самой клетки. Кроме того, клеточная стенка также отвечает за контроль роста каждой отдельной клетки.

2.Сопротивление тургорному давлению

Одной из важнейших функций клеточной стенки растений и грибов является устойчивость к тургорному давлению. Хотя тургорное давление важно для сохранения жесткости клеток, слишком большое его количество может разрушить клетки. Следовательно, необходима прочная конструкция, чтобы уравновесить такую ​​силу.

3. Контроль роста и распространения

В этих типах клеток клеточная стенка напоминает клетке о начале клеточного цикла и делении.Кроме того, он также способствует диффузии, будучи полупроницаемой мембраной, позволяющей проникать некоторым материалам и веществам.

4. Защита

В отношении вышеупомянутой функции клеточная стенка также действует как защитный барьер для инородных материалов и веществ, которые вот-вот попадут в клетку. Кроме того, клеточная стенка важна для удержания воды внутри клеток.

5. Связь

У растений клеточная стенка не является полностью непроницаемой мембраной.На самом деле существуют отверстия (называемые плазмодесмами ), которые служат соединительными путями между соседними клетками. Такие пути позволяют передавать такие продукты, как питательные вещества, ионы и даже отходы.

Хотя уже многое известно о биосинтезе клеточных стенок, все еще остаются большие загадки относительно его трехмерной структуры и организации, физиологической активности и природы во время клеточного деления и роста.

Итак, теперь, зная огромное значение клеточной стенки для живых организмов (то есть бактерий, растений и грибов), как вы думаете, почему эволюция позволила животным клеткам развиваться без нее?

Процитировать эту страницу

Каталожные номера

  • «Медицинское определение грамположительных» . По состоянию на 21 мая 2017 г. Ссылка.
  • – « Пептидогликан. » Энциклопедия наук о жизни. По состоянию на 21 мая 2017 г. Ссылка.
  • «Стены бактериальных клеток: структура, функции и типы – видео и стенограмма урока | Учиться.ком» . По состоянию на 21 мая 2017 г. Ссылка.
  • «Клеточные стенки и внеклеточный матрикс – Клетка – Книжная полка NCBI» . По состоянию на 21 мая 2017 г. Ссылка.
  • «Структура микрофибрилл целлюлозы в первичных клеточных стенках колленхимы» . По состоянию на 21 мая 2017 г. Ссылка.

Клеточная стенка Определение и примеры

Клеточная стенка
сущ., множественное число: клеточные стенки
[sɛl wɑːl]
Определение: Структурный слой, окружающий клетку, расположенный рядом с клеточной мембраной

Клетка является структурным, функциональным , и биологическая единица всех организмов.Это мембраносвязанная структура, содержащая цитоплазму и цитоплазматические структуры. Мембрана, которая окружает клетку и отделяет ее от внешней среды, представляет собой клеточную мембрану, тогда как клеточная стенка представляет собой еще один структурный слой, окружающий клетку, рядом с клеточной мембраной.

Определение клеточной стенки

Что такое клеточная стенка и как она формируется? Вы можете просто определить клеточную стенку как полужесткую толстую защитную структуру, которая окружает клеточную мембрану некоторых типов клеток для защиты и определения формы клетки.Клеточная мембрана сама по себе не может обеспечить требуемую жесткость или прочность.

Все живые организмы состоят из клеток. Клетки отвечают за выполнение всех жизненно важных функций, таких как обмен веществ, размножение и выделение. Клетка состоит из внутриклеточных структур, таких как органеллы. Органеллы имеют специфические функции и встроены в цитоплазму. Клетка окружена плазматической мембраной (или клеточной мембраной), чтобы отделить содержимое клетки от внешней среды.

Биологическое определение: Клеточная стенка представляет собой структурный слой рядом с клеточной мембраной, основная роль которого заключается в обеспечении жесткости клетки и защите от механических воздействий. Его основная функция заключается в придании клетке жесткости, прочности и защите от механических воздействий. Примерами организмов с клеточными стенками являются растения, грибы, протисты (особенно плесени и водоросли) и большинство бактерий (несколько исключений — микоплазма и L-форма бактерий) имеют клеточные стенки.Животные и гетеротрофные протисты не имеют клеточных стенок.

Вопрос: Все ли клетки имеют клеточную стенку?
Ответ: Не все клетки имеют клеточные стенки.

Вопрос: Итак, какие клетки имеют клеточную стенку?
Ответ: Прокариоты, за исключением микоплазмы и бактерий L-формы, и некоторые эукариоты имеют клеточную стенку.

Вопрос: Имеют ли клетки животных клеточную стенку?
Ответ: В клетках животных нет клеточных стенок.Вот почему клетки животных не такие жесткие, как другие клетки, окруженные клеточными стенками. Таким образом, клетки животных обладают большей гибкостью, чем клетки растений.

Клеточная стенка и клеточная мембрана

Клеточные стенки и клеточные мембраны различаются по своей структуре, функциям и другим характеристикам. Краткое изложение см. ниже.

Таблица 1: Клеточная стенка и клеточная мембрана и органоиды
Обычно 0.толщиной от 1 мкм до нескольких мкм; но варьируется в зависимости от состава, т.е. если новая (вторичная) клеточная стенка откладывается старой (первичной) клеточной стенкой Обычно толщина 7,5–10 нм
Компоненты различаются в зависимости от вида Состав липидного двойного слоя, с углеводами и липопротеинами
Придает жесткость, придавая клетке более определенную форму Имея только клеточную мембрану (отсутствует клеточная стенка), клетка более гибкая и может менять форму по мере необходимости
Обеспечивает защиту, т. е.г. против воздействия осмотического давления; более проницаем для малых молекул Обеспечивает защиту, напр. будучи избирательным, регулирующим прохождение веществ, так что не все могут легко проникнуть в клетку, даже если они малы, из-за ее полупроницаемости; защита от осмотического давления только до определенной точки
Не имеет рецепторов клеточной поверхности Имеют рецепторы клеточной поверхности
Присутствуют у растений, грибов, простейших (например,водоросли и плесени) и бактерии Присутствует во всех клетках

 

Функции клеточной стенки

Что делает клеточная стенка? Каковы специфические биологические функции клеточной стенки? Основной функцией клеточной стенки является обеспечение защиты внутренних структур клетки, поскольку плазматическая мембрана считается хрупким слоем, который не может обеспечить аналогичную защиту от различных условий окружающей среды. Кроме того, клеточные стенки отвечают за обеспечение отличительных форм клеток.Когда внутреннее давление внутри клетки увеличивается из-за поступления воды, клеточная стенка препятствует расширению и разрыву клетки. Что делает клеточная стенка? Клеточная стенка контролирует прохождение молекул через клетку, пропуская только небольшие метаболические молекулы, тем самым защищая клетку от различных токсинов и лекарств. У многоклеточных организмов, имеющих клеточные стенки, они помогают склеиванию клеток, придавая им характерную форму.

У растений клеточная стенка отвечает за набухание растения.Клеточная стенка защищает растительную клетку от разрыва, когда в клетку попадает слишком много воды. Вместо того, чтобы лопнуть, клетка способна противостоять осмотическому давлению, оказываемому молекулами воды. Следовательно, клетка остается набухшей. Некоторые растительные клетки имеют клеточную стенку, состоящую из одного слоя. Другие растительные клетки имеют две: первичную и вторичную клеточные стенки. Второй клеточный слой содержит большое количество лигнина и, следовательно, помогает сделать клетку водонепроницаемой.

Рис. 1. Состояние растительных клеток на основе чистого движения воды через клетку при помещении в разные растворы.Основной функцией клеточной стенки является обеспечение жесткости и структурной поддержки . У растений придает набухание. Он удерживает растительную клетку от разрыва (осмотический лизис) при помещении в гипотонический раствор. Чрезмерный осмос предотвращается, когда осмотическое давление воздействует на клеточную стенку, помогая стабилизировать растительную клетку. Однако, если растительную клетку поместить в гипертоническую среду, клеточная стенка не может предотвратить потерю клеткой воды. Это приводит к сморщиванию клеток (или их вялости). Для задействованного механизма читать ТУРГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ .

Структура клеточной стенки

Из чего состоит клеточная стенка? Строение клеточных стенок неодинаково у всех видов; это зависит от стадии развития и типа клеток. Первичная клеточная стенка растения состоит из пектина, целлюлозы и гемицеллюлозы, а также других закрепленных или встроенных полимеров, таких как суберин, лигнин или кутин. Клеточные стенки водорослей состоят из полисахаридов и гликопротеинов, таких как агар и каррагинан; эти молекулы отсутствуют в наземных растениях.Стенки бактериальных клеток состоят из пептидогликанов, тогда как клеточные стенки архей состоят из псевдопептидогликана, S-слоя или полисахаридов. Клеточные стенки грибов состоят из хитинового полимера N-ацетилглюкозамина .

 

Клеточные стенки растений

Имеют ли растительные клетки клеточные стенки? Да, растительные клетки имеют клеточную стенку, которая представляет собой структуру, покрывающую каждую растительную клетку. Клеточная мембрана сама по себе не может обеспечить структурную целостность растительных клеток.Следовательно, структура растительной клетки прочнее с клеточной стенкой. Однако именно по этой причине растительные клетки более жесткие и менее гибкие, чем клетки животных.

Части растительных клеток заключены в жесткую, растяжимую и тонкую первичную клеточную стенку во время их роста, состоящую из пектина , целлюлозы, и гемицеллюлозы . Однако основным компонентом клеточной стенки растений является целлюлоза. Что такое целлюлоза? Целлюлоза представляет собой полисахарид, состоящий из линейной цепи β-(1→4) связанных звеньев D-глюкозы: (C 6 H 10 O 5 ) n .

Клеточная стенка может откладывать под собой еще один слой клеточной стенки. Когда это происходит, старая клеточная стенка называется первичной клеточной стенкой , а вновь отложенная клеточная стенка называется вторичной клеточной стенкой . Вторичная клеточная стенка представляет собой толстую и прочную клеточную стенку, расположенную между первичной клеточной стенкой и клеточной мембраной. Он богат лигнином. Что такое лигнин? Лигнин является наиболее распространенным веществом во вторичной клеточной стенке и состоит из фенольных соединений, образующих сложную сеть.Это делает клеточную стенку непроницаемой для воды.

Средняя пластинка находится между двумя первичными клеточными стенками . Это богатый пектином межклеточный материал, который склеивает соседние клетки. См. Рисунок 2.

Рисунок 2: клеточная стенка растения может состоять из одного или двух слоев. Первичная клеточная стенка отвечает за секрецию второго слоя, называемого вторичной клеточной стенкой, над плазматической мембраной.

Какова функция клеточной стенки растительной клетки? Клеточная стенка растения выполняет следующие функции:

    • Поддерживает клеточную структуру и придает определенную форму
    • Окружает клетку
    • Помогает транспортировать материал через растительную клетку и окружающую среду, а также транспортировать жидкости по каналам
  • Устойчив к изменению осмотического давления

Из чего состоят клеточные стенки различных типов растительных клеток? У высших растений полисахарид целлюлозы образует эластичные волокна. Они тесно связаны друг с другом гликановой поперечной связью. В первичных клеточных стенках целлюлоза представляет собой сеть, встроенную в пектин. Вторичные клеточные стенки содержат лигнин, который отвердевает и укрепляет клеточную стенку. Молекулы клеточной стенки связаны вместе, образуя сложную структуру.

Рисунок 3: Структура клеточной стенки растений. Источник: изменено Марией Викторией Гонзага из BiologyOnline.com, из работ Molecular Expressions Cell Biology: Plant Cell Structure — Cell Wall и через BioRender.

От чего защищает растение клеточная стенка? Стенка растительной клетки защищает ее от внешней среды и от разрыва .Дисбаланс концентрации растворенных веществ внутри и снаружи клетки создает давление, которое растягивает клеточную стенку наружу. Как выглядит растительная клетка из-за этого давления? Растительная клетка выглядит набухшей (набухшей).