Τι είναι μέρος του κυτταρικού τοιχώματος. Κυτταρικό τοίχωμα

Το κυτταρικό τοίχωμα είναι ένα σκληρό, ημιπερατό προστατευτικό στρώμα σε ορισμένους τύπους κυττάρων. Αυτό το εξωτερικό κάλυμμα βρίσκεται δίπλα στα περισσότερα φυτικά κύτταρα, μύκητες, βακτήρια, φύκια και μερικά αρχαία. Ωστόσο, τα ζώα δεν έχουν κυτταρικό τοίχωμα. Εξυπηρετεί πολλές σημαντικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της προστασίας και της δομικής υποστήριξης.

Τα χαρακτηριστικά της δομής του κυτταρικού τοιχώματος εξαρτώνται από τον τύπο του οργανισμού. Για παράδειγμα, στα φυτά, συνήθως αποτελείται από ισχυρές ίνες υδατανθρακικής πολυμερούς κυτταρίνης, που είναι το κύριο συστατικό του βαμβακιού και του ξύλου, και χρησιμοποιείται επίσης στη χαρτοποιία.

Δομή φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων

Το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών είναι πολυστρωματικό και περιλαμβάνει τρία τμήματα: το εξωτερικό στρώμα ή το μεσαίο έλασμα, τα πρωτογενή και δευτερεύοντα κυτταρικά τοιχώματα. Αν και όλα τα φυτικά κύτταρα έχουν ένα μεσαίο έλασμα και ένα πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα, δεν έχουν όλα τα φυτικά κύτταρα δευτερεύον κυτταρικό τοίχωμα.

Το μεσαίο έλασμα είναι το εξωτερικό στρώμα του κυτταρικού τοιχώματος που περιέχει πολυσακχαρίτες που ονομάζονται πηκτίνες. Οι πηκτίνες βοηθούν στην προσκόλληση των κυττάρων συνδέοντας τα τοιχώματα των γειτονικών κυττάρων μεταξύ τους.

Το πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα είναι το στρώμα που σχηματίζεται μεταξύ του μεσαίου ελάσματος και της πλασματικής μεμβράνης στα αναπτυσσόμενα φυτικά κύτταρα. Αποτελείται κυρίως από μικροϊνίδια κυτταρίνης που περιέχονται σε μια μήτρα γέλης από ίνες ημικυτταρίνης και πολυσακχαρίτες πηκτίνης. Το πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα παρέχει τη δύναμη και την ευελιξία που απαιτείται για την ανάπτυξη των κυττάρων.

Το δευτερεύον κυτταρικό τοίχωμα είναι ένα στρώμα που σχηματίζεται μεταξύ του πρωτογενούς κυτταρικού τοιχώματος και της πλασματικής μεμβράνης σε ορισμένα φυτικά κύτταρα. Όταν το πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα σταματήσει να διαιρείται και να αναπτύσσεται, μπορεί να πυκνώσει για να σχηματίσει ένα δευτερεύον κυτταρικό τοίχωμα. Αυτό το ανθεκτικό στρώμα ενισχύει και υποστηρίζει το κλουβί. Εκτός από την κυτταρίνη και την ημικυτταρίνη, ορισμένα δευτερεύοντα κυτταρικά τοιχώματα περιλαμβάνουν λιγνίνη, η οποία τα ενισχύει και εξασφαλίζει τη διαπερατότητα των κυττάρων του αγγειακού ιστού των φυτών.

Λειτουργίες κυτταρικού τοιχώματος

Οι κύριες λειτουργίες του κυτταρικού τοιχώματος είναι να σχηματίζει ένα ικρίωμα για το κύτταρο και να εμποδίζει την επέκτασή του. Οι ίνες κυτταρίνης, οι δομικές πρωτεΐνες και άλλοι πολυσακχαρίτες δίνουν στα κύτταρα το σχήμα τους και παρέχουν υποστήριξη. Πρόσθετες λειτουργίες του κυτταρικού τοιχώματος περιλαμβάνουν:

• Υποστήριξη - παροχή μηχανικής αντοχής και δομής, καθώς και έλεγχος της κατεύθυνσης ανάπτυξης των κυττάρων.
• Αντέχει στην πίεση turgor - τη δύναμη δράσης του περιεχομένου του κυττάρου (πρωτόπλαστη) στα τοιχώματά του. Αυτή η πίεση βοηθά το φυτό να παραμείνει άκαμπτο και όρθιο, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει καταστροφή των κυττάρων.
• Ρύθμιση ανάπτυξης - Στέλνει σήματα στα κύτταρα να εισέλθουν, να διαιρεθούν και να αναπτυχθούν.
• Ρύθμιση διάχυσης - Η πορώδης δομή του κυτταρικού τοιχώματος επιτρέπει σε ορισμένες βασικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεϊνών, να εισέλθουν στο κύτταρο, αποτρέποντας την είσοδο άλλων.
• Επικοινωνία - τα κύτταρα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω των πλασμοδεσμάτων (πόροι ή κανάλια μεταξύ των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων που επιτρέπουν στα μόρια και τα σήματα επικοινωνίας να περάσουν μεταξύ μεμονωμένων φυτικών κυττάρων).
• Προστασία - προστατεύει τα κύτταρα από ιούς και άλλες επικίνδυνες ουσίες ή μικροοργανισμούς και επίσης βοηθά στην πρόληψη της απώλειας νερού.
• Αποθήκευση - αποθηκεύει υδατάνθρακες που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των φυτών, ειδικά στους σπόρους.

Στην αυγή της ανάπτυξης της ζωής στη Γη, όλες οι κυτταρικές μορφές αντιπροσωπεύονταν από βακτήρια. Αναρροφούσαν οργανική ύλη διαλυμένη στον πρωτεύοντα ωκεανό μέσω της επιφάνειας του σώματος.

Με την πάροδο του χρόνου, ορισμένα βακτήρια έχουν προσαρμοστεί για να παράγουν οργανική ύλη από ανόργανη ύλη. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποίησαν την ενέργεια του ηλιακού φωτός. Προέκυψε το πρώτο οικολογικό σύστημα στο οποίο αυτοί οι οργανισμοί ήταν παραγωγοί. Ως αποτέλεσμα, εμφανίστηκε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης, το οποίο απελευθερώθηκε από αυτούς τους οργανισμούς. Με τη βοήθειά του, μπορεί να ληφθεί πολύ περισσότερη ενέργεια από το ίδιο φαγητό και η πρόσθετη ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιπλέξει τη δομή του σώματος: χωρίζοντας το σώμα σε μέρη.

Ένα από τα σημαντικά επιτεύγματα της ζωής είναι ο διαχωρισμός του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος. Ο πυρήνας περιέχει κληρονομικές πληροφορίες. Μια ειδική μεμβράνη γύρω από τον πυρήνα επέτρεψε την προστασία από τυχαία ζημιά. Όπως είναι απαραίτητο, το κυτταρόπλασμα λαμβάνει εντολές από τον πυρήνα που κατευθύνουν τη ζωτική δραστηριότητα και την ανάπτυξη του κυττάρου.

Οι οργανισμοί στους οποίους ο πυρήνας διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα έχουν σχηματίσει ένα υπερ-βασίλειο πυρηνικών (σε αυτούς περιλαμβάνονται φυτά, μύκητες, ζώα).

Έτσι, το κύτταρο - η βάση της οργάνωσης των φυτών και των ζώων - προέκυψε και αναπτύχθηκε στην πορεία της βιολογικής εξέλιξης.

Ακόμη και με γυμνό μάτι, και ακόμα καλύτερα κάτω από ένα μεγεθυντικό φακό, μπορείτε να δείτε ότι ο πολτός ενός ώριμου καρπουζιού αποτελείται από πολύ μικρούς κόκκους, ή κόκκους. Αυτά είναι κύτταρα - τα μικρότερα "τούβλα" που αποτελούν τα σώματα όλων των ζωντανών οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των φυτικών.

Η ζωή ενός φυτού πραγματοποιείται από τη συνδυασμένη δραστηριότητα των κυττάρων του, τα οποία δημιουργούν ένα ενιαίο σύνολο. Με την πολυκυτταρικότητα των φυτικών μερών, παρατηρείται φυσιολογική διαφοροποίηση των λειτουργιών τους, εξειδίκευση διαφόρων κυττάρων ανάλογα με τη θέση τους στο φυτικό σώμα.

Ένα φυτικό κύτταρο διαφέρει από ένα ζωικό κύτταρο στο ότι έχει ένα πυκνό κέλυφος που καλύπτει το εσωτερικό περιεχόμενο από όλες τις πλευρές. Το κύτταρο δεν είναι επίπεδο (όπως συνήθως απεικονίζεται), πιθανότατα μοιάζει με ένα πολύ μικρό κυστίδιο γεμάτο με βλεννογόνο περιεχόμενο.

Δομή και λειτουργία φυτικών κυττάρων

Ας θεωρήσουμε ένα κύτταρο ως δομική και λειτουργική μονάδα ενός οργανισμού. Εξωτερικά, το κύτταρο καλύπτεται με ένα πυκνό κυτταρικό τοίχωμα, στο οποίο υπάρχουν λεπτότερες περιοχές - πόροι. Κάτω από αυτό είναι ένα πολύ λεπτό φιλμ - μια μεμβράνη που καλύπτει το περιεχόμενο του κυττάρου - το κυτταρόπλασμα. Υπάρχουν κοιλότητες στο κυτταρόπλασμα - κενοτόπια γεμάτα με κυτταρικό χυμό. Στο κέντρο του κυττάρου ή κοντά στο κυτταρικό τοίχωμα υπάρχει ένα πυκνό σώμα - ένας πυρήνας με έναν πυρήνα. Ο πυρήνας διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα με ένα πυρηνικό περίβλημα. Μικρά σώματα - πλαστίδια - κατανέμονται σε όλο το κυτταρόπλασμα.

Δομή φυτικών κυττάρων

Η δομή και η λειτουργία των οργανιδίων των φυτικών κυττάρων

Οργανοειδές	Σχέδιο	Περιγραφή	Λειτουργία	Ιδιαιτερότητες
Κυτταρικό τοίχωμα ή πλασματική μεμβράνη		Άχρωμο, διάφανο και πολύ ανθεκτικό	Επιτρέπει τις ουσίες μέσα και έξω από το κύτταρο.	Η κυτταρική μεμβράνη είναι ημιπερατή
Κυτόπλασμα		Πυκνή παχύρρευστη ουσία	Όλα τα άλλα μέρη του κυττάρου βρίσκονται σε αυτό.	Βρίσκεται σε συνεχή κίνηση
Ο πυρήνας (ένα σημαντικό μέρος του κυττάρου)		Στρογγυλεμένο ή οβάλ	Εξασφαλίζει τη μεταφορά κληρονομικών ιδιοτήτων στα θυγατρικά κύτταρα κατά τη διαίρεση	Κεντρικό τμήμα του κελιού
		Σφαιρικό ή ακανόνιστο σχήμα	Συμμετέχει στη σύνθεση πρωτεϊνών
		Μια δεξαμενή που χωρίζεται από το κυτταρόπλασμα με μια μεμβράνη. Περιέχει χυμό κυττάρων	Συσσωρεύονται αποθεματικά θρεπτικά συστατικά και άχρηστα προϊόντα που δεν είναι απαραίτητα για το κύτταρο.	Καθώς το κύτταρο μεγαλώνει, μικρά κενοτόπια συγχωνεύονται σε ένα μεγάλο (κεντρικό) κενοτόπιο
Πλασίδια		Χλωροπλάστες	Αξιοποιήστε τη φωτεινή ενέργεια του ήλιου και δημιουργήστε οργανικά από ανόργανα	Το σχήμα των δίσκων που οριοθετείται από το κυτταρόπλασμα με διπλή μεμβράνη
		Χρωμοπλάστες	Σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης καροτενοειδών	Κίτρινο, πορτοκαλί ή καφέ
		Λευκοπλάστες	Άχρωμα πλαστίδια
Πυρηνικό κέλυφος		Αποτελείται από δύο μεμβράνες (εξωτερική και εσωτερική) με πόρους	Διαχωρίζει τον πυρήνα από το κυτταρόπλασμα	Επιτρέπει την ανταλλαγή μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος

Το ζωντανό μέρος του κυττάρου είναι ένα περιορισμένο σε μεμβράνη, διατεταγμένο, δομημένο σύστημα βιοπολυμερών και εσωτερικών μεμβρανικών δομών που συμμετέχουν σε ένα σύνολο μεταβολικών και ενεργειακών διεργασιών που διατηρούν και αναπαράγουν ολόκληρο το σύστημα ως σύνολο.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό είναι ότι δεν υπάρχουν ανοιχτές μεμβράνες με ελεύθερα άκρα στο κελί. Οι κυτταρικές μεμβράνες περιορίζουν πάντα τις κοιλότητες ή τις περιοχές, κλείνοντάς τις από όλες τις πλευρές.

Ένα σύγχρονο γενικευμένο διάγραμμα φυτικού κυττάρου

Plasmalemma(εξωτερική κυτταρική μεμβράνη) - υπερμικροσκοπική μεμβράνη πάχους 7,5 nm, που αποτελείται από πρωτεΐνες, φωσφολιπίδια και νερό. Είναι ένα πολύ ελαστικό φιλμ που βρέχεται καλά με νερό και αποκαθιστά γρήγορα την ακεραιότητά του μετά από ζημιά. Έχει μια καθολική δομή, δηλαδή τυπική για όλες τις βιολογικές μεμβράνες. Στα φυτικά κύτταρα, έξω από την κυτταρική μεμβράνη, υπάρχει ένα ισχυρό κυτταρικό τοίχωμα που παρέχει εξωτερική υποστήριξη και διατηρεί το σχήμα του κυττάρου. Αποτελείται από φυτικές ίνες (κυτταρίνη), έναν αδιάλυτο στο νερό πολυσακχαρίτη.

PlasmodesmataΤα φυτικά κύτταρα είναι υπομικροσκοπικά σωληνάρια που διαπερνούν τις μεμβράνες και είναι επενδεδυμένα με μια πλασματική μεμβράνη, η οποία έτσι περνάει από το ένα κύτταρο στο άλλο χωρίς διακοπή. Με τη βοήθειά τους, εμφανίζεται η διακυτταρική κυκλοφορία διαλυμάτων που περιέχουν οργανικά θρεπτικά συστατικά. Χρησιμοποιούνται επίσης για τη μεταφορά βιοδυναμικών και άλλων πληροφοριών.

Πόροςονομάζονται οπές στη δευτερεύουσα μεμβράνη, όπου τα κύτταρα διαχωρίζονται μόνο από την κύρια μεμβράνη και τη διάμεση πλάκα. Οι περιοχές της πρωτεύουσας μεμβράνης και του μεσαίου ελάσματος που χωρίζουν τους παρακείμενους πόρους των παρακείμενων κυττάρων ονομάζονται μεμβράνη πόρων ή φιλμ κλεισίματος πόρων. Η μεμβράνη κλεισίματος των πόρων διεισδύει στους πλασμοδιαλυτούς σωλήνες, αλλά συνήθως δεν σχηματίζεται μια διαμπερής οπή στους πόρους. Οι πόροι διευκολύνουν τη μεταφορά νερού και διαλυμένων ουσιών από κύτταρο σε κύτταρο. Στα τοιχώματα των γειτονικών κυττάρων, κατά κανόνα, σχηματίζονται πόροι το ένα ενάντια στο άλλο.

Κυτταρική μεμβράνηέχει ένα καλά καθορισμένο, σχετικά παχύ κέλυφος πολυσακχαριδικής φύσης. Η μεμβράνη των φυτικών κυττάρων είναι προϊόν της δραστηριότητας του κυτταροπλάσματος. Η συσκευή Golgi και το ενδοπλασματικό δίκτυο συμμετέχουν ενεργά στο σχηματισμό του.

Δομή κυτταρικής μεμβράνης

Η βάση του κυτταροπλάσματος είναι η μήτρα του, ή υαλόπλασμα, ένα σύνθετο άχρωμο, οπτικά διαφανές κολλοειδές σύστημα ικανό για αναστρέψιμες μεταβάσεις από κολλοειδές σε γέλη. Ο πιο σημαντικός ρόλος του υαλοπλάσματος είναι να ενώνει όλες τις κυτταρικές δομές σε ένα ενιαίο σύστημα και να διασφαλίζει την αλληλεπίδρασή τους στις διαδικασίες του κυτταρικού μεταβολισμού.

Υαλόπλασμα(ή μήτρα του κυτταροπλάσματος) αποτελεί το εσωτερικό περιβάλλον του κυττάρου. Αποτελείται από νερό και διάφορα βιοπολυμερή (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, πολυσακχαρίτες, λιπίδια), από τα οποία το κύριο μέρος είναι πρωτεΐνες διαφόρων χημικών και λειτουργικών ειδικοτήτων. Το υαλόπλασμα περιέχει επίσης αμινοξέα, μονοσακχαρίτες, νουκλεοτίδια και άλλες ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους.

Τα βιοπολυμερή σχηματίζουν ένα κολλοειδές μέσο με το νερό, το οποίο, ανάλογα με τις συνθήκες, μπορεί να είναι πυκνό (σε μορφή γέλης) ή πιο υγρό (σε μορφή κολλοειδούς), τόσο σε ολόκληρο το κυτταρόπλασμα όσο και στις επιμέρους περιοχές του. Στο υαλόπλασμα, διάφορα οργανίδια και εγκλείσματα εντοπίζονται και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το περιβάλλον του υαλοπλάσματος. Επιπλέον, η θέση τους είναι τις περισσότερες φορές συγκεκριμένη για ορισμένους τύπους κυττάρων. Μέσω της διλιπιδικής μεμβράνης, το υαλόπλασμα αλληλεπιδρά με το εξωκυτταρικό περιβάλλον. Κατά συνέπεια, το υαλόπλασμα είναι ένα δυναμικό περιβάλλον και παίζει σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των μεμονωμένων οργανιδίων και στη ζωτική δραστηριότητα των κυττάρων γενικότερα.

Κυτοπλασματικοί σχηματισμοί - οργανίδια

Τα οργανίδια (οργανίδια) είναι δομικά συστατικά του κυτταροπλάσματος. Έχουν ορισμένο σχήμα και μέγεθος, είναι υποχρεωτικές κυτταροπλασματικές δομές του κυττάρου. Σε περίπτωση απουσίας ή βλάβης τους, το κύτταρο συνήθως χάνει την ικανότητά του να συνεχίσει να υπάρχει. Πολλά από τα οργανίδια είναι ικανά για διαίρεση και αυτοαναπαραγωγή. Οι διαστάσεις τους είναι τόσο μικρές που φαίνονται μόνο μέσω ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.

Πυρήνας

Ο πυρήνας είναι το πιο ορατό και συνήθως το μεγαλύτερο οργανίδιο του κυττάρου. Εξερευνήθηκε για πρώτη φορά λεπτομερώς από τον Robert Brown το 1831. Ο πυρήνας παρέχει τις πιο σημαντικές μεταβολικές και γενετικές λειτουργίες του κυττάρου. Έχει αρκετά μεταβλητό σχήμα: μπορεί να είναι σφαιρικό, οβάλ, λοβωτό, φακοειδές.

Ο πυρήνας παίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή του κυττάρου. Το κύτταρο από το οποίο αφαιρέθηκε ο πυρήνας δεν εκκρίνει πλέον μεμβράνη, παύει να αναπτύσσεται και να συνθέτει ουσίες. Τα προϊόντα της φθοράς και της καταστροφής αυξάνονται σε αυτό, με αποτέλεσμα να πεθαίνει γρήγορα. Ο σχηματισμός ενός νέου πυρήνα από το κυτταρόπλασμα δεν συμβαίνει. Νέοι πυρήνες σχηματίζονται μόνο με διαίρεση ή σύνθλιψη του παλιού.

Το εσωτερικό περιεχόμενο του πυρήνα είναι η καρυόλυμφος (πυρηνικός χυμός), που γεμίζει το χώρο μεταξύ των δομών του πυρήνα. Περιέχει έναν ή περισσότερους πυρήνες, καθώς και σημαντικό αριθμό μορίων DNA που συνδέονται με συγκεκριμένες πρωτεΐνες – ιστόνες.

Δομή πυρήνα

Πυρήνας

Ο πυρήνας, όπως και το κυτταρόπλασμα, περιέχει κυρίως RNA και συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Η πιο σημαντική λειτουργία του είναι ότι σχηματίζει ριβοσώματα, τα οποία πραγματοποιούν τη σύνθεση πρωτεϊνών στο κύτταρο.

Συσκευή Golgi

Η συσκευή Golgi είναι ένα οργανοειδές που κατανέμεται παγκοσμίως σε όλους τους τύπους ευκαρυωτικών κυττάρων. Είναι ένα πολυεπίπεδο σύστημα επίπεδων σακουλών μεμβράνης, οι οποίοι πυκνώνουν κατά μήκος της περιφέρειας και σχηματίζουν φυσαλιδώδεις διεργασίες. Τις περισσότερες φορές βρίσκεται κοντά στον πυρήνα.

Συσκευή Golgi

Η συσκευή Golgi περιλαμβάνει αναγκαστικά ένα σύστημα μικρών κυστιδίων (κυστίδια), τα οποία αποσπώνται από παχύρρευστες στέρνες (δίσκοι) και βρίσκονται κατά μήκος της περιφέρειας αυτής της δομής. Αυτά τα κυστίδια παίζουν το ρόλο ενός συστήματος ενδοκυτταρικής μεταφοράς κοκκίων ειδικού τομέα και μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή κυτταρικών λυσοσωμάτων.

Οι λειτουργίες της συσκευής Golgi συνίστανται επίσης στη συσσώρευση, το διαχωρισμό και την απέκκριση έξω από το κύτταρο με τη βοήθεια φυσαλίδων των προϊόντων ενδοκυτταρικής σύνθεσης, προϊόντων αποσύνθεσης και τοξικών ουσιών. Τα προϊόντα της συνθετικής δραστηριότητας του κυττάρου, καθώς και διάφορες ουσίες που εισέρχονται στο κύτταρο από το περιβάλλον μέσω των καναλιών του ενδοπλασματικού δικτύου, μεταφέρονται στη συσκευή Golgi, συσσωρεύονται σε αυτό το οργανοειδές και στη συνέχεια με τη μορφή σταγονιδίων ή κόκκων. εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα και είτε χρησιμοποιούνται από το ίδιο το κύτταρο είτε απεκκρίνονται έξω... Στα φυτικά κύτταρα, η συσκευή Golgi περιέχει ένζυμα για τη σύνθεση πολυσακχαριτών και το ίδιο το πολυσακχαριδικό υλικό, το οποίο χρησιμοποιείται για την κατασκευή του κυτταρικού τοιχώματος. Πιστεύεται ότι εμπλέκεται στο σχηματισμό κενοτοπίων. Η συσκευή Golgi πήρε το όνομά της από τον Ιταλό επιστήμονα Camillo Golgi, ο οποίος την ανακάλυψε για πρώτη φορά το 1897.

Λυσοσώματα

Τα λυσοσώματα είναι μικρά κυστίδια που οριοθετούνται από μια μεμβράνη, η κύρια λειτουργία της οποίας είναι η διεξαγωγή της ενδοκυτταρικής πέψης. Η χρήση της λυσοσωμικής συσκευής γίνεται κατά τη διάρκεια της βλάστησης του σπόρου του φυτού (υδρόλυση εφεδρικών θρεπτικών συστατικών).

Δομή λυσοσώματος

Μικροσωληνίσκοι

Οι μικροσωληνίσκοι είναι μεμβρανικές, υπερμοριακές δομές που αποτελούνται από πρωτεϊνικά σφαιρίδια διατεταγμένα σε σπειροειδείς ή ευθύγραμμες σειρές. Οι μικροσωληνίσκοι εκτελούν κυρίως μια μηχανική (κινητική) λειτουργία, παρέχοντας κινητικότητα και συσταλτικότητα των κυτταρικών οργανιδίων. Βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα, δίνουν στο κύτταρο ένα ορισμένο σχήμα και εξασφαλίζουν τη σταθερότητα της χωρικής διάταξης των οργανιδίων. Οι μικροσωληνίσκοι διευκολύνουν την κίνηση των οργανιδίων σε μέρη που καθορίζονται από τις φυσιολογικές ανάγκες του κυττάρου. Ένας σημαντικός αριθμός αυτών των δομών εντοπίζεται στο πλάσμα, κοντά στην κυτταρική μεμβράνη, όπου εμπλέκονται στο σχηματισμό και τον προσανατολισμό των μικροϊνιδίων κυτταρίνης των φυτικών κυτταρικών μεμβρανών.

Δομή μικροσωληνίσκου

Κυτταρικό κενό

Το κενοτόπιο είναι το πιο σημαντικό συστατικό των φυτικών κυττάρων. Είναι ένα είδος κοιλότητας (δεξαμενής) στη μάζα του κυτταροπλάσματος, γεμάτη με υδατικό διάλυμα ορυκτών αλάτων, αμινοξέων, οργανικών οξέων, χρωστικών, υδατανθράκων και διαχωρίζεται από το κυτταρόπλασμα με μια κενοτοπική μεμβράνη - τονοπλαστή.

Το κυτταρόπλασμα γεμίζει ολόκληρη την εσωτερική κοιλότητα μόνο στα νεότερα φυτικά κύτταρα. Με την ανάπτυξη του κυττάρου, η χωρική διάταξη της αρχικά συνεχούς μάζας του κυτταροπλάσματος αλλάζει σημαντικά: μικρά κενοτόπια γεμάτα με χυμό κυττάρων εμφανίζονται σε αυτό και ολόκληρη η μάζα γίνεται σπογγώδης. Με την περαιτέρω ανάπτυξη των κυττάρων, τα μεμονωμένα κενοτόπια συγχωνεύονται, ωθώντας τα στρώματα του κυτταροπλάσματος προς την περιφέρεια, ως αποτέλεσμα του οποίου υπάρχει συνήθως ένα μεγάλο κενοτόπιο στο σχηματιζόμενο κύτταρο και το κυτταρόπλασμα με όλα τα οργανίδια βρίσκονται κοντά στη μεμβράνη.

Οι υδατοδιαλυτές οργανικές και μεταλλικές ενώσεις των κενοτοπίων καθορίζουν τις αντίστοιχες οσμωτικές ιδιότητες των ζωντανών κυττάρων. Αυτό το διάλυμα ορισμένης συγκέντρωσης είναι ένα είδος οσμωτικής αντλίας για ρυθμιζόμενη διείσδυση στο κύτταρο και την απελευθέρωση νερού, ιόντων και μορίων μεταβολίτη από αυτό.

Σε συνδυασμό με ένα στρώμα κυτταροπλάσματος και τις μεμβράνες του, που χαρακτηρίζονται από ιδιότητες ημιπερατότητας, το κενοτόπιο σχηματίζει ένα αποτελεσματικό οσμωτικό σύστημα. Τέτοιοι δείκτες των ζωντανών φυτικών κυττάρων όπως το οσμωτικό δυναμικό, η δύναμη αναρρόφησης και η πίεση στροβιλισμού προσδιορίζονται οσμωτικά.

Δομή κενοτοπίων

Πλασίδια

Τα πλαστίδια είναι τα μεγαλύτερα (μετά τον πυρήνα) κυτταροπλασματικά οργανίδια, εγγενή μόνο στα κύτταρα των φυτικών οργανισμών. Δεν βρίσκονται μόνο στα μανιτάρια. Τα πλαστίδια παίζουν σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό. Διαχωρίζονται από το κυτταρόπλασμα με μια μεμβράνη διπλής μεμβράνης και ορισμένοι τύποι τους έχουν ένα καλά ανεπτυγμένο και διατεταγμένο σύστημα εσωτερικών μεμβρανών. Όλα τα πλαστίδια είναι της ίδιας προέλευσης.

Χλωροπλάστες- τα πιο διαδεδομένα και πιο σημαντικά λειτουργικά πλαστίδια φωτοαυτοτροφικών οργανισμών, τα οποία πραγματοποιούν φωτοσυνθετικές διεργασίες που τελικά οδηγούν στον σχηματισμό οργανικής ύλης και στην απελευθέρωση ελεύθερου οξυγόνου. Οι χλωροπλάστες των ανώτερων φυτών έχουν πολύπλοκη εσωτερική δομή.

Δομή χλωροπλάστη

Τα μεγέθη των χλωροπλαστών σε διαφορετικά φυτά δεν είναι τα ίδια, αλλά κατά μέσο όρο, η διάμετρός τους είναι 4-6 μικρά. Οι χλωροπλάστες είναι σε θέση να κινούνται υπό την επίδραση της κίνησης του κυτταροπλάσματος. Επιπλέον, υπό την επίδραση του φωτισμού, υπάρχει μια ενεργή κίνηση χλωροπλαστών τύπου αμοιβάδας προς την πηγή φωτός.

Η χλωροφύλλη είναι η κύρια ουσία των χλωροπλαστών. Χάρη στη χλωροφύλλη, τα πράσινα φυτά είναι σε θέση να χρησιμοποιούν φωτεινή ενέργεια.

Λευκοπλάστες(άχρωμα πλαστίδια) είναι σαφώς σημειωμένα κυτταροπλασματικά σώματα. Το μέγεθός τους είναι κάπως μικρότερο από το μέγεθος των χλωροπλαστών. Όλο και πιο μονότονο και το σχήμα τους, πιο κοντά στο σφαιρικό.

Δομή λευκοπλαστών

Βρίσκεται στα κύτταρα της επιδερμίδας, στους κονδύλους, στα ριζώματα. Όταν φωτίζονται, μετατρέπονται πολύ γρήγορα σε χλωροπλάστες με αντίστοιχη αλλαγή στην εσωτερική δομή. Οι λευκοπλάστες περιέχουν ένζυμα, με τη βοήθεια των οποίων το άμυλο συντίθεται από την περίσσεια γλυκόζης που σχηματίζεται στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, το μεγαλύτερο μέρος της οποίας εναποτίθεται σε ιστούς ή όργανα αποθήκευσης (κόνδυλοι, ριζώματα, σπόροι) με τη μορφή κόκκων αμύλου. Σε ορισμένα φυτά, τα λίπη εναποτίθενται σε λευκοπλάστες. Η εφεδρική λειτουργία των λευκοπλαστών εκδηλώνεται περιστασιακά με το σχηματισμό πρωτεϊνών αποθήκευσης με τη μορφή κρυστάλλων ή άμορφων εγκλεισμάτων.

Χρωμοπλάστεςστις περισσότερες περιπτώσεις, είναι παράγωγα χλωροπλαστών, περιστασιακά - λευκοπλάστες.

Δομή χρωμοπλαστών

Η ωρίμανση τριανταφυλλιάς, πιπεριάς, ντομάτας συνοδεύεται από τη μετατροπή των χλωρο- ή λευκοπλαστών των κυττάρων του πολτού σε καροτενοειδοπλάστες. Τα τελευταία περιέχουν κυρίως κίτρινες πλαστιδικές χρωστικές - καροτενοειδή, τα οποία, όταν ωριμάσουν, συντίθενται εντατικά σε αυτά, σχηματίζοντας χρωματιστά σταγονίδια λιπιδίων, στερεά σφαιρίδια ή κρυστάλλους. Σε αυτή την περίπτωση, η χλωροφύλλη καταστρέφεται.

Μιτοχόνδρια

Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια που είναι χαρακτηριστικά των περισσότερων φυτικών κυττάρων. Έχουν μεταβλητό σχήμα ραβδιών, κόκκων, κλωστών. Ανακαλύφθηκε το 1894 από τον R. Altman χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο φωτός, και η εσωτερική δομή μελετήθηκε αργότερα χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Δομή μιτοχονδρίου

Τα μιτοχόνδρια έχουν δομή δύο μεμβρανών. Η εξωτερική μεμβράνη είναι λεία, η εσωτερική σχηματίζει αποφύσεις διαφόρων σχημάτων - σωληνάρια στα φυτικά κύτταρα. Ο χώρος μέσα στα μιτοχόνδρια είναι γεμάτος με ένα ημι-υγρό περιεχόμενο (μήτρα), το οποίο περιλαμβάνει ένζυμα, πρωτεΐνες, λιπίδια, άλατα ασβεστίου και μαγνησίου, βιταμίνες, καθώς και RNA, DNA και ριβοσώματα. Το ενζυματικό σύμπλεγμα των μιτοχονδρίων επιταχύνει τον πολύπλοκο και διασυνδεδεμένο μηχανισμό των βιοχημικών αντιδράσεων που έχουν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό του ATP. Σε αυτά τα οργανίδια, τα κύτταρα παρέχονται με ενέργεια - ο μετασχηματισμός της ενέργειας των χημικών δεσμών των θρεπτικών ουσιών σε δεσμούς ATP υψηλής ενέργειας κατά τη διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής. Είναι στα μιτοχόνδρια που συμβαίνει η ενζυματική διάσπαση των υδατανθράκων, των λιπαρών οξέων, των αμινοξέων με την απελευθέρωση ενέργειας και την επακόλουθη μετατροπή της σε ενεργειακό ATP. Η συσσωρευμένη ενέργεια ξοδεύεται σε διαδικασίες ανάπτυξης, σε νέες συνθέσεις κ.λπ. Τα μιτοχόνδρια πολλαπλασιάζονται με σχάση και ζουν για περίπου 10 ημέρες, μετά από τις οποίες καταστρέφονται.

Ενδοπλασματικό δίκτυο

Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι ένα δίκτυο καναλιών, σωληναρίων, κυστιδίων, δεξαμενών που βρίσκονται μέσα στο κυτταρόπλασμα. Ανακαλύφθηκε το 1945 από τον Άγγλο επιστήμονα K. Porter, είναι ένα σύστημα μεμβρανών με υπερμικροσκοπική δομή.

Η δομή του ενδοπλασματικού δικτύου

Ολόκληρο το δίκτυο είναι ενσωματωμένο σε ένα ενιαίο σύνολο με την εξωτερική κυτταρική μεμβράνη του πυρηνικού περιβλήματος. Διακρίνετε μεταξύ λείου και τραχιού EPS, που φέρει ριβοσώματα. Τα ενζυμικά συστήματα που εμπλέκονται στο μεταβολισμό του λίπους και των υδατανθράκων βρίσκονται στις μεμβράνες του λείου EPS. Αυτός ο τύπος μεμβράνης κυριαρχεί σε κύτταρα σπόρων πλούσια σε αποθηκευτικές ουσίες (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, έλαια), τα ριβοσώματα προσκολλώνται στη μεμβράνη του κοκκώδους EPS και κατά τη σύνθεση ενός μορίου πρωτεΐνης, η πολυπεπτιδική αλυσίδα με τα ριβοσώματα βυθίζεται στο κανάλι EPS. Οι λειτουργίες του ενδοπλασματικού δικτύου είναι πολύ διαφορετικές: μεταφορά ουσιών τόσο μέσα στο κύτταρο όσο και μεταξύ γειτονικών κυττάρων. διαίρεση του κυττάρου σε ξεχωριστά τμήματα, στα οποία λαμβάνουν χώρα διάφορες φυσιολογικές διεργασίες και χημικές αντιδράσεις ταυτόχρονα.

Ριβοσώματα

Τα ριβοσώματα είναι μη μεμβρανικά κυτταρικά οργανίδια. Κάθε ριβόσωμα αποτελείται από δύο σωματίδια που δεν έχουν το ίδιο μέγεθος και μπορούν να χωριστούν σε δύο θραύσματα, τα οποία συνεχίζουν να διατηρούν την ικανότητα να συνθέτουν πρωτεΐνη αφού συνδυάζονται σε ένα ολόκληρο ριβόσωμα.

Δομή ριβοσώματος

Τα ριβοσώματα συντίθενται στον πυρήνα, στη συνέχεια τον αφήνουν, περνώντας στο κυτταρόπλασμα, όπου προσκολλώνται στην εξωτερική επιφάνεια των μεμβρανών του ενδοπλασματικού δικτύου ή βρίσκονται ελεύθερα. Ανάλογα με τον τύπο της συντιθέμενης πρωτεΐνης, τα ριβοσώματα μπορούν να λειτουργήσουν μόνα τους ή να συνδυαστούν σε σύμπλοκα - πολυριβοσώματα.

Σε αντίθεση με τα ζώα και πολλά πρωτόζωα, Στα φυτά, τα βακτήρια και τους μύκητες, σχεδόν όλα τα κύτταρα έχουν τοίχο, που βρίσκεται έξω από την κυτταροπλασματική μεμβράνη και έχει αυξημένη αντοχή. Η κύρια λειτουργία αυτής της δομής είναι η υποστήριξη και η προστασία.

Τα κυτταρικά τοιχώματα (ή κυτταρικά τοιχώματα) κατασκευάζονται από ουσίες που συντίθενται από τα ίδια τα κύτταρα. Η χημική τους σύσταση είναι διαφορετική σε φυτά, μύκητες και προκαρυώτες. Επιπλέον, ακόμη και στο ίδιο φυτό, η σύνθεση των τοιχωμάτων είναι κάπως διαφορετική για διαφορετικά κύτταρα.

Το κυτταρικό τοίχωμα των φυτών αποτελείται κυρίως από κυτταρίνη. Η κυτταρίνη είναι ένας πολυσακχαρίτης του οποίου το μονομερές είναι η γλυκόζη.

Η βάση των βακτηριακών κυτταρικών τοιχωμάτων είναι η ουσία μουρεΐνη (αναφέρεται στις πεπτιδογλυκάνες). Στα θετικά κατά Gram βακτήρια, η μεμβράνη περιέχει διάφορα οξέα και η ίδια η μεμβράνη είναι στενά συνδεδεμένη με την κυτταροπλασματική μεμβράνη. Στα gram-αρνητικά βακτήρια, η μεμβράνη είναι πιο λεπτή και δεν γειτνιάζει με τη μεμβράνη. Μεταξύ της μεμβράνης και του περιβλήματος σχηματίζεται ένας περιπλασματικός χώρος. Εξωτερικά, η κυτταρική μεμβράνη των gram-αρνητικών προκαρυωτών περιβάλλεται από μια εξωτερική μεμβράνη που αποτελείται από λιποπολυσακχαρίτη.

Στους μύκητες, η κύρια ουσία των κυτταρικών τοιχωμάτων είναι η χιτίνη και όχι η κυτταρίνη.

Σύνθεση φυτικού κυτταρικού τοιχώματος

Στα φυτά, το τοίχωμα των θυγατρικών κυττάρων σχηματίζεται ήδη κατά τη διαίρεση του γονέα. Στη συνέχεια, ονομάζεται πρωτεύον. Πολλά κύτταρα αργότερα αναπτύσσουν μια δευτερεύουσα μεμβράνη.

Η πρωτογενής κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από μικροϊνίδια κυτταρίνηςβυθισμένο σε μήτρα άλλων πολυσακχαριτών. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των ινών κυτταρίνης είναι η αντοχή τους. Το μόριο της κυτταρίνης είναι μια μακρά αλυσίδα πολυσακχαρίτη. Μεμονωμένα μόρια συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου σε μια δέσμη που ονομάζεται μικροϊνίδιο. Αυτά τα ινίδια σχηματίζουν τον σκελετό του κυτταρικού τοιχώματος.

Η μήτρα του κυτταρικού τοιχώματος αποτελείται από πολυσακχαρίτες πηκτίνες και ημικυτταρίνες, καθώς και μια σειρά από άλλες ουσίες (για παράδειγμα, πρωτεΐνες). Οι ουσίες πηκτίνης είναι μια ομάδα όξινων πολυσακχαριτών, τα μόριά τους μπορεί να είναι όχι μόνο γραμμικά, αλλά και διακλαδισμένα. Οι ημικυτταρίνες είναι επίσης μια μικτή ομάδα πολυσακχαριτών. Τα γραμμικά τους μόρια είναι μικρότερα σε μήκος από την κυτταρίνη.

Τα κελύφη των γειτονικών φυτικών κυττάρων είναι αλληλένδετα μεσαίο έλασμα που αποτελείται από πηκτικά μαγνησίου και ασβεστίου, τα οποία χαρακτηρίζονται από κολλητικότητα.

Η σύνθεση των τοιχωμάτων των φυτών περιλαμβάνει νερό (αποτελεί περισσότερο από το ήμισυ της μάζας), προκαλώντας μια σειρά από φυσικές και χημικές ιδιότητες των πολυσακχαριτών.

Το άκαμπτο πλαίσιο του φυτού είναι σε πολλά σημεία γεμάτο κανάλια ( πλασμοδεσματα), μέσω του οποίου το κυτταρόπλασμα ενός κυττάρου συνδέεται με το κυτταρόπλασμα γειτονικών κυττάρων.

Τα κύτταρα της μεσόφυλλης των φύλλων (όπως και κάποια άλλα) σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους έχουν μόνο ένα πρωτεύον τοίχωμα. Στην πλειονότητα των κυττάρων, ένα δευτερεύον τοίχωμα που αποτελείται από πρόσθετα στρώματα κυτταρίνης εναποτίθεται στην εσωτερική πλευρά της κύριας μεμβράνης. Συνήθως αυτή τη στιγμή το κύτταρο είναι ήδη διαφοροποιημένο και δεν αναπτύσσεται (η εξαίρεση είναι, για παράδειγμα, τα κύτταρα του κολεγχύματος).

Σε κάθε ξεχωριστό στρώμα της δευτερεύουσας πάχυνσης, τα μικροϊνίδια κυτταρίνης βρίσκονται στην ίδια γωνία (παράλληλα μεταξύ τους). Ωστόσο, διαφορετικά στρώματα έχουν διαφορετικές γωνίες, γεγονός που παρέχει μεγαλύτερη αντοχή.

Μέρος των φυτικών κυττάρων λιγνώνεται (στοιχεία τραχείας ξυλώματος, σκληρόγχυμα κ.λπ.). Αυτή η διαδικασία βασίζεται στην εντατική λιγνίωση των τοιχωμάτων (μικρές ποσότητες λιγνίνης υπάρχουν σε όλες τις μεμβράνες). Η λιγνίνη δεν είναι πολυσακχαρίτης, αλλά σύνθετη πολυμερής ουσία. Οι αποθέσεις λιγνίνης μπορεί να έχουν διάφορα σχήματα (συνεχείς, δακτυλιοειδείς, σπειροειδείς, διχτυωτές). Συγκρατεί την κυτταρίνη ενωμένη, δεν της αφήνει να κινηθεί. Η λιγνίνη όχι μόνο παρέχει δύναμη, αλλά παρέχει επίσης πρόσθετη προστασία από δυσμενείς φυσικούς και χημικούς παράγοντες.

Λειτουργίες κυτταρικού τοιχώματος

Τα κελύφη διαφορετικών κυττάρων μαζί παρέχουν σε ολόκληρο το φυτό και στα επιμέρους μέρη του μηχανική αντοχή και υποστήριξη. Αυτή η λειτουργία του κυτταρικού τοιχώματος είναι παρόμοια με μία από τις λειτουργίες του σκελετού των ζώων. Ωστόσο, δεν είναι η μόνη.

Η ακαμψία των τοιχωμάτων εμποδίζει τα κύτταρα να τεντωθούν και να σπάσουν. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με τους φυσικούς νόμους, το νερό μπορεί να εισέλθει στα κύτταρα με όσμωση. Για τα ποώδη φυτά, η τουργοκεντρικότητα των κυττάρων είναι το μόνο στήριγμα.

Τα μικροϊνίδια κυτταρίνης περιορίζουν την ανάπτυξη των κυττάρων και καθορίζουν το σχήμα τους. Εάν τα μικροϊνίδια δακτυλογραφούν το κύτταρο, τότε αυτό θα αυξηθεί σε μήκος (κατά την κατεύθυνση των ινών).

Τα σχετιζόμενα κυτταρικά τοιχώματα σχηματίζονται αποπλαστμέσω του οποίου κινούνται το νερό και τα μέταλλα. Τα Plasmodesmata δεσμεύουν τα περιεχόμενα διαφορετικών κυττάρων σε ένα ενιαίο σύστημα - σύμπλασ.

Τα τοιχώματα των αγγείων του ξυλώματος, οι τραχειίδες και οι σωλήνες κόσκινου εκτελούν λειτουργία μεταφοράς.

Τα εξωτερικά κυτταρικά τοιχώματα των επιδερμικών κυττάρων καλύπτονται με κερί (επιδερμίδα). Αφενός εμποδίζει την εξάτμιση του νερού, αφετέρου τη διείσδυση επιβλαβών μικροοργανισμών.

Σε ορισμένα φυτά, σε ορισμένα κύτταρα, οι μεμβράνες τροποποιούνται και χρησιμεύουν ως χώρος αποθήκευσης θρεπτικών συστατικών.

Το κυτταρικό τοίχωμα (κυτταρικό τοίχωμα) είναι ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός φυτικού κυττάρου που το διακρίνει από ένα ζωικό κύτταρο. Το κυτταρικό τοίχωμα δίνει στο κύτταρο ένα συγκεκριμένο σχήμα. Τα φυτικά κύτταρα που καλλιεργούνται σε ειδικά θρεπτικά μέσα, από τα οποία αφαιρείται ενζυματικά το τοίχωμα, παίρνουν πάντα σφαιρικό σχήμα. Το κυτταρικό τοίχωμα δίνει στο κύτταρο αντοχή και προστατεύει τον πρωτοπλάστη, εξισορροπεί την πίεση του στροβιλισμού και έτσι αποτρέπει τη ρήξη του πλάσματος. Η συλλογή των κυτταρικών τοιχωμάτων σχηματίζει τον εσωτερικό σκελετό που στηρίζει το σώμα του φυτού και του προσδίδει μηχανική αντοχή.

Το κυτταρικό τοίχωμα είναι άχρωμο και διαφανές, μεταδίδει εύκολα το ηλιακό φως. Συνήθως οι τοίχοι είναι κορεσμένοι με νερό. Η μεταφορά του νερού και των χαμηλών μοριακών ενώσεων που διαλύονται σε αυτό (μεταφορά κατά μήκος του αποπλάστη) πραγματοποιείται κατά μήκος του συστήματος των κυτταρικών τοιχωμάτων.

Το κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται κυρίως από πολυσακχαρίτες, οι οποίοι μπορούν να υποδιαιρεθούν σε σκελετικές ουσίες και ουσίες μήτρας.

Η σκελετική ουσία του φυτικού κυτταρικού τοιχώματος είναι η κυτταρίνη (ίνα), η οποία είναι η βήτα-1,4-D-γλυκάνη. Είναι η πιο άφθονη οργανική ύλη στη βιόσφαιρα. Τα μόρια της κυτταρίνης είναι πολύ μακριές μη διακλαδισμένες αλυσίδες, είναι διατεταγμένες παράλληλα μεταξύ τους σε ομάδες πολλών δεκάδων και συγκρατούνται μεταξύ τους με πολλούς δεσμούς υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται μικροϊνίδια, τα οποία δημιουργούν το δομικό πλαίσιο του τοίχου και καθορίζουν την αντοχή του. Τα μικροϊνίδια κυτταρίνης είναι ορατά μόνο σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, η διάμετρός τους είναι 10-30 nm, το μήκος φτάνει αρκετά μικρά.

Η κυτταρίνη είναι αδιάλυτη και δεν διογκώνεται στο νερό. Είναι πολύ χημικά αδρανές, αδιάλυτο σε οργανικούς διαλύτες, πυκνά αλκάλια και αραιά οξέα. Τα μικροϊνίδια κυτταρίνης είναι ελαστικά και πολύ ανθεκτικά στο σχίσιμο (παρόμοια με το χάλυβα). Αυτές οι ιδιότητες καθορίζουν την ευρεία χρήση της κυτταρίνης και των προϊόντων της. Η παγκόσμια παραγωγή ινών βαμβακιού, η οποία αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από κυτταρίνη, είναι 1,5 * 107 τόνοι ετησίως. Από την κυτταρίνη, λαμβάνεται σκόνη χωρίς καπνό, οξικό μετάξι και βισκόζη, σελοφάν και χαρτί. Μια ποιοτική αντίδραση στην κυτταρίνη πραγματοποιείται με ένα αντιδραστήριο χλωρίου-ψευδάργυρου-ιωδίου, το κυτταρικό τοίχωμα είναι χρωματισμένο μπλε-ιώδες.

Στους μύκητες, η σκελετική ουσία του κυτταρικού τοιχώματος είναι η χιτίνη, ένας πολυσακχαρίτης που κατασκευάζεται από υπολείμματα γλυκοζαμίνης. Η χιτίνη είναι ακόμα πιο ανθεκτική από την κυτταρίνη.

Τα μικροϊνίδια βυθίζονται σε μια άμορφη μήτρα, συνήθως μια πλαστική γέλη κορεσμένη με νερό. Η μήτρα είναι ένα πολύπλοκο μείγμα πολυσακχαριτών, τα μόρια του οποίου αποτελούνται από υπολείμματα πολλών διαφορετικών σακχάρων και είναι μικρότερες και διακλαδισμένες αλυσίδες από εκείνα της κυτταρίνης. Οι πολυσακχαρίτες μήτρας καθορίζουν τέτοιες ιδιότητες του κυτταρικού τοιχώματος όπως ισχυρή διόγκωση, υψηλή διαπερατότητα στο νερό και ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους που διαλύονται σε αυτό και ιδιότητες ανταλλαγής κατιόντων. Οι πολυσακχαρίτες μήτρας χωρίζονται σε δύο ομάδες - ουσίες πηκτίνης και ημικυτταρίνες.

Οι ουσίες της πηκτίνης διογκώνονται έντονα ή διαλύονται στο νερό. Καταστρέφονται εύκολα από τα αλκάλια και τα οξέα. Οι απλούστεροι εκπρόσωποι των ουσιών της πηκτίνης είναι τα υδατοδιαλυτά πηκτικά οξέα - προϊόντα του πολυμερισμού του άλφα-D-γαλακτουρονικού οξέος (έως 100 μονάδες) που συνδέονται με δεσμούς 1,4 σε γραμμικές αλυσίδες (άλφα-1,4-D-γαλακτουρονάνη ). Τα πηκτικά οξέα (πηκτίνες) είναι πολυμερείς ενώσεις άλφα-D-γαλακτουρονικού οξέος υψηλότερου μοριακού βάρους (100-200 μονάδες), στις οποίες οι καρβοξυλομάδες είναι μερικώς μεθυλιωμένες. Τα πηκτικά και τα πηκτινικά είναι άλατα ασβεστίου και μαγνησίου των πηκτικών και πηκτικών οξέων. Τα πηκτικά οξέα, τα πηκτικά και τα πηκτινικά είναι υδατοδιαλυτά παρουσία σακχάρων και οργανικών οξέων για να σχηματίσουν πυκνά πηκτώματα.

Τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών περιέχουν κυρίως πρωτοπεκτίνες - υψηλού μοριακού βάρους πολυμερή μεθοξυλιωμένου πολυγαλακτουρονικού οξέος με αραβινάνες και γαλακτάνες· στα δικοτυλήδονα φυτά, οι αλυσίδες γαλακτουρονών περιέχουν μικρή ποσότητα ραμνόζης. Οι πρωτοπηκτίνες είναι αδιάλυτες στο νερό.

Οι ημικυτταρίνες είναι διακλαδισμένες αλυσίδες κατασκευασμένες από υπολείμματα ουδέτερων σακχάρων, γλυκόζη, γαλακτόζη, μαννόζη, ξυλόζη είναι πιο κοινές. βαθμός πολυμερισμού 50-300. Οι ημικυτταρίνες είναι χημικά πιο σταθερές από τις ουσίες πηκτίνης· υδρολύονται πιο δύσκολα και διογκώνονται λιγότερο στο νερό. Οι ημικυτταρίνες μπορούν να εναποτεθούν στα τοιχώματα των κυττάρων των σπόρων ως εφεδρικές ουσίες (φοίνικα, λωτός). Οι ουσίες πηκτίνης και οι ημικυτταρίνες συνδέονται με αμοιβαίες μεταβάσεις. Εκτός από τους πολυσακχαρίτες, μια ειδική δομική πρωτεΐνη υπάρχει στη μήτρα των κυτταρικών τοιχωμάτων. Συνδέεται με τα υπολείμματα του σακχάρου αραβινόζης και ως εκ τούτου είναι μια γλυκοπρωτεΐνη.

Οι πολυσακχαρίτες μήτρας κάνουν περισσότερα από το να γεμίζουν απλώς τα κενά μεταξύ των κυτταρινικών μικροϊνιδίων. Οι αλυσίδες τους είναι διατεταγμένες με τάξη και σχηματίζουν πολυάριθμους δεσμούς τόσο μεταξύ τους όσο και με μικροϊνίδια, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την αντοχή του κυτταρικού τοιχώματος.

Τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών συχνά τροποποιούνται χημικά. Η λιγνίωση, ή η λιγνίωση, συμβαίνει όταν η λιγνίνη, μια πολυμερής ένωση φαινολικής φύσης, αδιάλυτη στο νερό, εναποτίθεται στη μήτρα. Το λιγνωμένο κυτταρικό τοίχωμα χάνει την ελαστικότητά του, η σκληρότητα και η αντοχή σε θλίψη αυξάνονται απότομα και η διαπερατότητά του στο νερό μειώνεται. Τα αντιδραστήρια για τη λιγνίνη είναι: 1) φθορογλουκινόλη και συμπυκνωμένο υδροχλωρικό ή θειικό οξύ (τα λιγνωμένα τοιχώματα αποκτούν χρώμα κόκκινο κερασιού) και 2) η θειική ανιλίνη, με τη δράση της οποίας τα λιγνωμένα τοιχώματα γίνονται κίτρινα λεμονιού. Η λιγνίωση είναι χαρακτηριστική των κυτταρικών τοιχωμάτων του αγώγιμου ιστού του ξυλώματος (ξύλο) και του μηχανικού ιστού του σκληρογχύματος.

Η υποβερινοποίηση, ή η υποβερινοποίηση, συμβαίνει ως αποτέλεσμα της εναπόθεσης υδρόφοβων πολυμερών - σουβερίνης και κεριού - στην εσωτερική πλευρά του κυτταρικού τοιχώματος. Το Suberin είναι ένα μείγμα εστέρων πολυμερών λιπαρών οξέων. Τα μονομερή κεριού είναι λιπαρές αλκοόλες και εστέρες κεριού. Το κερί αφαιρείται εύκολα με οργανικούς διαλύτες και λιώνει γρήγορα και σχηματίζει κρυστάλλους. Το Suberin είναι μια άμορφη ένωση που δεν λιώνει ούτε διαλύεται σε οργανικούς διαλύτες. Το Suberin και το κερί, σχηματίζοντας εναλλασσόμενα παράλληλα στρώματα, ευθυγραμμίζουν ολόκληρη την κυτταρική κοιλότητα από το εσωτερικό με τη μορφή φιλμ. Η μεμβράνη υποερίνης είναι πρακτικά αδιαπέραστη από το νερό και τα αέρια· επομένως, μετά τον σχηματισμό της, το κύτταρο συνήθως πεθαίνει. Ο φελλός είναι χαρακτηριστικός των κυτταρικών τοιχωμάτων του περιβλήματος του ιστού του φελλού. Το αντιδραστήριο στο κυτταρικό τοίχωμα με φελλό είναι το Σουδάν III, χρώματος πορτοκαλοκόκκινο.

Τα εξωτερικά τοιχώματα των κυττάρων του περιθωρίου ιστού της επιδερμίδας υφίστανται απολέπιση. Η κοτίνη και το κερί εναποτίθενται σε εναλλασσόμενες στρώσεις στην εξωτερική επιφάνεια του κυτταρικού τοιχώματος με τη μορφή μεμβράνης - επιδερμίδας. Η Kutin είναι μια πολυμερής ένωση που μοιάζει με λίπος, παρόμοια σε χημική φύση και ιδιότητες με τη σουμπερίνη. Η επιδερμίδα προστατεύει το φυτό από την υπερβολική εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια του φυτού. Μπορείτε να το βάψετε με αντιδραστήριο Sudan III σε πορτοκαλοκόκκινο χρώμα.

Η ανοργανοποίηση του κυτταρικού τοιχώματος συμβαίνει λόγω της εναπόθεσης στη μήτρα μεγάλης ποσότητας ορυκτών, πιο συχνά πυριτίου (οξείδιο του πυριτίου), λιγότερο συχνά οξαλικού και ανθρακικού ασβεστίου. Τα ορυκτά προσδίδουν σκληρότητα και ευθραυστότητα στον τοίχο. Η εναπόθεση διοξειδίου του πυριτίου είναι χαρακτηριστική των επιδερμικών κυττάρων της αλογοουράς, των σπαθιών και των δημητριακών. Η ακαμψία των στελεχών και των φύλλων που αποκτάται ως αποτέλεσμα της πυριτίωσης χρησιμεύει ως προστατευτικός παράγοντας κατά των σαλιγκαριών και επίσης μειώνει σημαντικά την εδωσιμότητα και τη θρεπτική αξία των φυτών.

Σε ορισμένα εξειδικευμένα κύτταρα, παρατηρείται η βλεννογόνος μεμβράνη του κυτταρικού τοιχώματος. Σε αυτή την περίπτωση, αντί για δευτερεύον τοίχωμα κυτταρίνης, εναποτίθενται άμορφοι, πολύ ενυδατωμένοι όξινοι πολυσακχαρίτες με τη μορφή βλέννας και τσίχλας, τα οποία είναι χημικά κοντά σε ουσίες πηκτίνης. Η βλέννα διαλύεται καλά στο νερό με το σχηματισμό βλεννογόνων διαλυμάτων. Κολλώδη ούλα, τεντωμένα σε κλωστές. Όταν στεγνώσουν, έχουν μια κεράτινη σύσταση. Όταν εναποτίθεται βλέννα, ο πρωτοπλάστης ωθείται σταδιακά πίσω στο κέντρο του κυττάρου, ο όγκος του και ο όγκος του κενοτοπίου σταδιακά μειώνονται. Τελικά, η κυτταρική κοιλότητα μπορεί να γεμίσει πλήρως με βλέννα και το κύτταρο πεθαίνει. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η βλέννα μπορεί να περάσει μέσω του πρωτεύοντος κυτταρικού τοιχώματος στην επιφάνεια. Η συσκευή Golgi παίρνει το κύριο μέρος στη σύνθεση και έκκριση της βλέννας.

Η βλέννα που εκκρίνεται από τα φυτικά κύτταρα έχει διάφορες λειτουργίες. Έτσι, η βλέννα του καλύμματος της ρίζας χρησιμεύει ως λιπαντικό για να διευκολύνει την ανάπτυξη της άκρης της ρίζας στο έδαφος. Οι βλεννοαδένες των εντομοφάγων φυτών (sundew) εκκρίνουν παγιδευτική βλέννα, στην οποία προσκολλώνται τα έντομα. Η βλέννα που εκκρίνεται από τα εξωτερικά κύτταρα του χιτωνίου του σπόρου (λινάρι, κυδώνι, πλατάνια) στερεώνει τον σπόρο στην επιφάνεια του εδάφους και προστατεύει το δενδρύλλιο από την ξήρανση. Η βλέννα χρωματίζεται μπλε με αντιδραστήριο μπλε του μεθυλενίου.

Η απελευθέρωση των ούλων συνήθως συμβαίνει όταν τα φυτά τραυματίζονται. Για παράδειγμα, διαρροή τσίχλας από τραυματισμένες περιοχές κορμών και κλαδιών παρατηρείται συχνά στα κεράσια και τα δαμάσκηνα. Η κόλλα κερασιού είναι ένα στερεοποιημένο κόμμι. Το κόμμι εκτελεί προστατευτική λειτουργία, καλύπτοντας την πληγή από την επιφάνεια. Τα κόμμεα σχηματίζονται κυρίως σε ξυλώδη φυτά από τις οικογένειες των ψυχανθών (ακακία, τραγάκανθος astragalus) και τις υποοικογένειες των ροδόχρου δαμάσκηνου (κερασιά, δαμάσκηνο, βερίκοκο). Τα ούλα και η βλέννα χρησιμοποιούνται στην ιατρική.

Το κυτταρικό τοίχωμα είναι ένα απόβλητο προϊόν του πρωτοπλάστη. Πολυσακχαρίτες μήτρας, γλυκοπρωτεΐνη τοιχώματος, λιγνίνη και βλέννα σχηματίζονται στη συσκευή Golgi. Η σύνθεση της κυτταρίνης, ο σχηματισμός και ο προσανατολισμός των μικροϊνιδίων πραγματοποιούνται από το πλάσμα. Σημαντικό ρόλο στον προσανατολισμό των μικροϊνιδίων έχουν οι μικροσωληνίσκοι, οι οποίοι βρίσκονται παράλληλα με τα εναποτιθέμενα μικροϊνίδια κοντά στο πλάσμα. Εάν οι μικροσωληνίσκοι καταστραφούν, σχηματίζονται μόνο ισοδιαμετρικά κύτταρα.

Ο σχηματισμός κυτταρικού τοιχώματος ξεκινά κατά τη διαίρεση των κυττάρων. Στο επίπεδο διαίρεσης, σχηματίζεται μια κυτταρική πλάκα, ένα ενιαίο στρώμα κοινό για δύο θυγατρικά κύτταρα. Αποτελείται από ουσίες πηκτίνης με ημι-υγρή σύσταση. χωρίς κυτταρίνη. Σε ένα ενήλικο κύτταρο, η κυτταρική πλάκα διατηρείται, αλλά υφίσταται αλλαγές, επομένως ονομάζεται διάμεση, ή διακυτταρική πλάκα (διακυτταρική ουσία) (Εικ. 16). Η μέση πλάκα είναι συνήθως πολύ λεπτή και σχεδόν δυσδιάκριτη.

Αμέσως μετά τον σχηματισμό της κυτταρικής πλάκας, οι πρωτοπλάστες των θυγατρικών κυττάρων αρχίζουν να αποθέτουν το δικό τους κυτταρικό τοίχωμα. Αποτίθεται από το εσωτερικό τόσο στην επιφάνεια της κυτταρικής πλάκας όσο και στην επιφάνεια άλλων κυτταρικών τοιχωμάτων που προηγουμένως ανήκαν στο μητρικό κύτταρο. Μετά τη διαίρεση, το κύτταρο εισέρχεται στη φάση ανάπτυξης τάνυσης, η οποία οφείλεται στην έντονη οσμωτική απορρόφηση νερού από το κύτταρο που σχετίζεται με το σχηματισμό και την ανάπτυξη του κεντρικού κενοτοπίου. Η πίεση turgor αρχίζει να τεντώνει τον τοίχο, αλλά δεν σπάει λόγω του γεγονότος ότι νέα τμήματα μικροϊνιδίων και ουσιών μήτρας εναποτίθενται συνεχώς σε αυτό. Η εναπόθεση νέων τμημάτων υλικού συμβαίνει ομοιόμορφα σε ολόκληρη την επιφάνεια του πρωτοπλάστη, έτσι το πάχος του κυτταρικού τοιχώματος δεν μειώνεται.

Τα τοιχώματα των διαιρούμενων και αναπτυσσόμενων κυττάρων ονομάζονται πρωτεύοντα. Περιέχουν πολύ (60-90%) νερό. Στην ξηρή ύλη κυριαρχούν οι πολυσακχαρίτες μήτρας (60-70%), η περιεκτικότητα σε κυτταρίνη δεν ξεπερνά το 30% και δεν υπάρχει λιγνίνη. Το πάχος του πρωτεύοντος τοιχώματος είναι πολύ μικρό (0,1-0,5 μικρά).

Για πολλά κύτταρα, η εναπόθεση του κυτταρικού τοιχώματος σταματά ταυτόχρονα με τη διακοπή της κυτταρικής ανάπτυξης. Τέτοια κύτταρα περιβάλλονται από ένα λεπτό πρωτεύον τοίχωμα μέχρι το τέλος της ζωής (Εικ. 16).

Ρύζι. δεκαέξι.

Σε άλλα κύτταρα, η εναπόθεση του τοιχώματος συνεχίζεται ακόμη και αφού το κύτταρο φτάσει στο τελικό του μέγεθος. Σε αυτή την περίπτωση, το πάχος του τοιχώματος αυξάνεται και ο όγκος που καταλαμβάνεται από την κυτταρική κοιλότητα μειώνεται. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται δευτερεύουσα πάχυνση τοιχώματος και το ίδιο το τοίχωμα ονομάζεται δευτερεύον (Εικ. 17).

Ο δευτερεύων τοίχος μπορεί να θεωρηθεί ως μια πρόσθετη, κυρίως μηχανική, λειτουργία στήριξης. Είναι ο δευτερεύων τοίχος που είναι υπεύθυνος για τις ιδιότητες του ξύλου, των υφαντικών ινών, του χαρτιού. Το δευτερεύον τοίχωμα περιέχει σημαντικά λιγότερο νερό από το πρωτεύον. κυριαρχείται από μικροϊνίδια κυτταρίνης (40-50% του βάρους της ξηράς ουσίας), τα οποία βρίσκονται παράλληλα μεταξύ τους. Από τους πολυσακχαρίτες της μήτρας, οι ημικυτταρίνες (20-30%) είναι χαρακτηριστικές, υπάρχουν πολύ λίγες ουσίες πηκτίνης. Τα δευτερεύοντα κυτταρικά τοιχώματα είναι συνήθως λιγνωμένα. Σε μη ξινιδωμένα δευτερεύοντα τοιχώματα (ίνες λιναριού, τρίχες βαμβακιού), η περιεκτικότητα σε κυτταρίνη μπορεί να φτάσει το 95%. Η υψηλή περιεκτικότητα και ο αυστηρά διατεταγμένος προσανατολισμός των μικροϊνιδίων καθορίζουν τις υψηλές μηχανικές ιδιότητες των δευτερευόντων τοιχωμάτων. Συχνά, κύτταρα με δευτερογενές λιγνωμένο κυτταρικό τοίχωμα πεθαίνουν μετά την ολοκλήρωση της δευτερογενούς πάχυνσης.

Το μεσαίο έλασμα κολλάει γειτονικά κύτταρα. Εάν διαλυθεί, τα κυτταρικά τοιχώματα χάνουν τη σύνδεσή τους μεταξύ τους και αποσυνδέονται. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαβροχή. Η φυσική διαβροχή είναι αρκετά συχνή, στην οποία οι ουσίες πηκτίνης της μεσαίας πλάκας μετατρέπονται σε διαλυτή κατάσταση με τη βοήθεια του ενζύμου πηκτινάση και στη συνέχεια ξεπλένονται με νερό (υπερώριμοι καρποί αχλαδιού, πεπονιού, ροδάκινου, μπανάνας). Συχνά παρατηρείται μερική διαβροχή, κατά την οποία η μέση πλάκα δεν διαλύεται σε ολόκληρη την επιφάνεια, αλλά μόνο στις γωνίες των κυττάρων. Λόγω της πίεσης του στροβιλισμού, τα γειτονικά κύτταρα σε αυτές τις θέσεις στρογγυλεύονται, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται μεσοκυτταρικοί χώροι (Εικ. 16). Οι μεσοκυττάριοι χώροι σχηματίζουν ένα ενιαίο διακλαδισμένο δίκτυο, το οποίο γεμίζει με υδρατμούς και αέρια. Έτσι, οι μεσοκυττάριοι χώροι βελτιώνουν την ανταλλαγή αερίων των κυττάρων.

Χαρακτηριστικό γνώρισμα του δευτερεύοντος τοιχώματος είναι η ανομοιόμορφη εναπόθεσή του πάνω από τον πρωτεύοντα τοίχο, με αποτέλεσμα να παραμένουν μη παχύρρευστες περιοχές (πόροι) στο δευτερεύον τοίχωμα. Εάν το δευτερεύον τοίχωμα δεν είναι πολύ παχύ, οι πόροι μοιάζουν με ρηχές κοιλότητες. Σε κύτταρα με ισχυρό δευτερεύον τοίχωμα, οι πόροι στο τμήμα έχουν τη μορφή ακτινωτών καναλιών που εκτείνονται από την κυτταρική κοιλότητα έως το πρωτεύον τοίχωμα. Σύμφωνα με το σχήμα του καναλιού των πόρων, διακρίνονται πόροι δύο τύπων - απλοί και οριοθετημένοι (Εικ. 17).

Ρύζι. 17. Τύποι πόρων: Α - κύτταρα με δευτερεύοντα τοιχώματα και πολυάριθμους απλούς πόρους. Β - ένα ζευγάρι απλών πόρων. Β - ένα ζευγάρι οριοθετημένων πόρων

Για απλούς πόρους, η διάμετρος του καναλιού πόρων είναι ίδια σε όλο το μήκος του και έχει σχήμα στενού κυλίνδρου. Οι απλοί πόροι είναι χαρακτηριστικοί των παρεγχυματικών κυττάρων, των ινών του πράσματος και του ξύλου.

Οι πόροι σε δύο γειτονικά κύτταρα τείνουν να εμφανίζονται ο ένας απέναντι από τον άλλο. Αυτοί οι κοινοί πόροι έχουν τη μορφή ενός μόνο καναλιού, που χωρίζεται από ένα λεπτό διάφραγμα από τη μέση πλάκα και το πρωτεύον τοίχωμα. Ένα τέτοιο σύνολο δύο πόρων γειτονικών τοιχωμάτων γειτονικών κυττάρων ονομάζεται ζεύγος πόρων και λειτουργεί ως σύνολο. Το τμήμα του τοιχώματος που χωρίζει το κανάλι τους ονομάζεται μεμβράνη κλεισίματος πόρων ή μεμβράνη πόρων. Στα ζωντανά κύτταρα, το φιλμ του πόρου που κλείνει διεισδύει από πολυάριθμα πλασμοδεσμήματα (Εικ. 18).

Τα Plasmodesmata είναι εγγενή μόνο στα φυτικά κύτταρα. Είναι κορδόνια κυτταροπλάσματος που διασχίζουν το τοίχωμα γειτονικών κυττάρων. Ο αριθμός των πλασμοδεσμών σε ένα κύτταρο είναι πολύ μεγάλος - από αρκετές εκατοντάδες έως δεκάδες χιλιάδες, συνήθως τα πλασμοδεσμήματα συλλέγονται σε ομάδες. Η διάμετρος του καναλιού του πλασμοδέσματος είναι 30-60 nm. Τα τοιχώματά του είναι επενδεδυμένα με πλασμάλημμα, συνεχόμενα με το πλάσμα γειτονικών κυττάρων. Στο κέντρο του πλασμοδέσμου υπάρχει ένας κύλινδρος μεμβράνης - η κεντρική ράβδος του πλασμοδέσμου, συνεχής με τις μεμβράνες των στοιχείων του ενδοπλασματικού δικτύου και των δύο κυττάρων. Μεταξύ της κεντρικής ράβδου και του πλασμαλήμματος, υπάρχει ένα υαλόπλασμα στο κανάλι, το οποίο είναι συνεχές με το υαλόπλασμα των παρακείμενων κυττάρων.

Ρύζι. δεκαοχτώ. Plasmodesmata κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (διάγραμμα): 1 - σε μια διαμήκη τομή. 2 - σε διατομή. Pl - plasmalemma; TsS - η κεντρική ράβδος του πλασμοδέσματος. ER - στοιχείο του ενδοπλασματικού δικτύου

Έτσι, οι πρωτοπλάστες των κυττάρων δεν απομονώνονται πλήρως μεταξύ τους, αλλά επικοινωνούν μέσω των καναλιών των πλασμοδεσμών. Μέσω αυτών υπάρχει ενδοκυτταρική μεταφορά ιόντων και μικρών μορίων, καθώς και ορμονικών ερεθισμάτων. Μέσω των πλασμοδεσμάτων, οι πρωτοπλάστες των κυττάρων σε έναν φυτικό οργανισμό σχηματίζουν ένα ενιαίο σύνολο, που ονομάζεται σύμπλασ, και η μεταφορά ουσιών μέσω των πλασμοδεσμάτων ονομάζεται συμπλαστική, σε αντίθεση με την αποπλαστική μεταφορά κατά μήκος των κυτταρικών τοιχωμάτων και των μεσοκυττάριων χώρων.

Στους γραμμωμένους πόρους (Εικ. 17), το κανάλι στενεύει απότομα κατά την εναπόθεση του κυτταρικού τοιχώματος, επομένως το εσωτερικό άνοιγμα του πόρου, που ανοίγει στην κυτταρική κοιλότητα, είναι πολύ στενότερο από το εξωτερικό, εφάπτεται στο κύριο τοίχωμα. . Οι οριοθετημένοι πόροι είναι χαρακτηριστικός των πρώιμων νεκρών κυττάρων των υδατοαγώγιμων στοιχείων από ξύλο. Σε αυτά, το κανάλι πόρων διαστέλλεται με τρόπο που μοιάζει με χωνί προς το φιλμ κλεισίματος και το δευτερεύον τοίχωμα κρέμεται με τη μορφή κορυφογραμμής πάνω από το εκτεταμένο τμήμα του καναλιού, σχηματίζοντας έναν θάλαμο πόρων. Το όνομα του οριοθετημένου πόρου προέρχεται από το γεγονός ότι, όταν το δούμε από την επιφάνεια, το εσωτερικό άνοιγμα μοιάζει με μικρό κύκλο ή στενή σχισμή, ενώ το εξωτερικό άνοιγμα φαίνεται να συνορεύει με το εσωτερικό με τη μορφή κύκλου μεγαλύτερης διαμέτρου ή ευρύτερη σχισμή.

Οι πόροι διευκολύνουν τη μεταφορά νερού και διαλυμένων ουσιών από κύτταρο σε κύτταρο χωρίς να διακυβεύεται η αντοχή του κυτταρικού τοιχώματος.

Αυτό το κέλυφος εκτελεί μεταφορικές, προστατευτικές και δομικές λειτουργίες. Πολλά πρωτόζωα δεν διαθέτουν κυτταρικό τοίχωμα. Η φύση έχει επίσης στερήσει από τα ζώα αυτό το στοιχείο. Το κέλυφος βρίσκεται στους περισσότερους προκαρυώτες, αρχαία και εκπροσώπους της χλωρίδας.

Βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα

Το κέλυφος περιλαμβάνει μουρεΐνη (πεπτιδογλυκάνη). Μπορεί να είναι gram-θετικό και gram-αρνητικό. Το κυτταρικό τοίχωμα του πρώτου τύπου βακτηρίων περιέχει ένα εξαιρετικά παχύ στρώμα πεπτιδογλυκάνης. Προσκολλάται σφιχτά στη μεμβράνη και διαποτίζεται από λιποτεϊχοϊκό και τειχοϊκό οξύ. Το gram-αρνητικό κυτταρικό τοίχωμα περιέχει ένα λεπτότερο στρώμα πεπτιδογλυκάνης. Υπάρχει ένας περιπλασματικός χώρος μεταξύ της πλασματικής μεμβράνης και αυτής. Εξωτερικά, το κέλυφος περιβάλλεται από ένα άλλο στρώμα. Παρουσιάζεται ως λιποπολυσακχαρίτης. Αυτή η μεμβράνη δρα ως πυρετογόνος ενδοτοξίνη.

Φυτικό κυτταρικό τοίχωμα

Η κυτταρίνη λειτουργεί ως βασικό στοιχείο στο περίβλημα. Το κυτταρικό τοίχωμα θεωρείται το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των υψηλότερων εκπροσώπων της χλωρίδας. Είναι κυρίως μια σύνθετη μήτρα πολυμερούς. Ένα κύτταρο χωρίς τοίχο ονομάζεται πρωτοπλάστης. Υπάρχουν ειδικές αυλακώσεις στα κοχύλια. Μέσα από αυτούς τους πόρους περνούν τα πλασμοδέσματα - κυτταροπλασματικά σωληνάρια. Συνδέουν το ένα κυτταρικό τοίχωμα των φυτών με ένα άλλο. Αυτά τα σωληνάρια παρέχουν την ανταλλαγή ουσιών μεταξύ τους. Πρέπει να ειπωθεί ότι το κυτταρικό τοίχωμα των μυκήτων είναι πολύ πιο απλό από το κέλυφος των στοιχείων των υψηλότερων εκπροσώπων της χλωρίδας.

Χημική σύνθεση

Διαφέρει ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου και τον ιστό στον οποίο υπάρχει. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η χημική σύνθεση αλλάζει επίσης μέσα στο ίδιο κέλυφος γύρω από τον πρωτοπλάστη. Τα μόρια της κυτταρίνης σχηματίζουν δεσμίδες μέσω δεσμών υδρογόνου. Ονομάζονται μικροϊνίδια. Οι πλεγμένες τούφες σχηματίζουν τον σκελετό του κελύφους. Το κυτταρικό τοίχωμα των μυκήτων στις περισσότερες περιπτώσεις σε αυτή την περιοχή περιέχει χιτίνη. Τα μικροϊνίδια βρίσκονται στη μήτρα του περιβλήματος. Αυτό, με τη σειρά του, περιλαμβάνει διάφορες χημικές ουσίες. Ανάμεσά τους επικρατούν οι πολυσακχαρίτες. Αυτές περιλαμβάνουν, ειδικότερα, ουσίες πηκτίνης και ημικυτταρίνες. Ας τα εξετάσουμε.

Ημικυτταρίνη

Είναι μια ομάδα πολυσακχαριτών. Πρόκειται για πολυμερή εξόζες και πεντόζες - γλυκόζη, γαλακτόζη, μαννόζη, ξυλόζη κ.λπ. Τα μόρια ημικυτταρίνης, όπως και τα μόρια κυτταρίνης, παρουσιάζονται με τη μορφή αλυσίδας. Ωστόσο, διακρίνονται από τα τελευταία για το μικρότερο μήκος, την έντονη διακλάδωση και τη μικρότερη τάξη τους. Αυτές οι αλυσίδες διασπώνται πιο εύκολα από τα ένζυμα και διαλύονται.

Πηκτινικές ουσίες

Αντιπροσωπεύονται από πολυμερή που σχηματίζονται από μονοσακχαρίτες (γαλακτόζη και αραβινόζη), γαλακτουρονικό (σάκχαρο) οξύ, μεθυλική αλκοόλη. Τα μόρια της πηκτίνης είναι μακριά. Μπορούν να είναι διακλαδισμένα ή γραμμικά. Περιέχουν μεγάλο αριθμό καρβοξυλικών ομάδων. Αυτό καθιστά δυνατό τον συνδυασμό τους με ιόντα Ca2- και Mg2+. Το αποτέλεσμα είναι ζελατινώδη, κολλώδη πηκτικά ασβεστίου και μαγνησίου. Στη συνέχεια, σχηματίζονται διάμεσες πλάκες από αυτές, με τις οποίες το ένα κυτταρικό τοίχωμα συνδέεται με ένα άλλο. Τα μεταλλικά ιόντα μπορούν να ανταλλάσσονται με άλλα κατιόντα. Αυτό καθορίζει την ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων των κελυφών. Οι πηκτίνες και τα πηκτικά είναι άφθονα στα κυτταρικά τοιχώματα πολλών φρούτων. Δεδομένου ότι τα πηκτώματα σχηματίζονται κατά την εκχύλισή τους και την επακόλουθη προσθήκη ζάχαρης, οι πηκτίνες χρησιμοποιούνται ως πηκτωματοποιητές στην παρασκευή μαρμελάδας.

Μήτρα

Εκτός από στοιχεία υδατάνθρακα, περιέχει τη δομική πρωτεΐνη εξτενεΐνη - γλυκονροτεΐνη. Στη σύνθεσή της, αυτή η πρωτεΐνη είναι κοντά στα κολλαγόνα που υπάρχουν στον μεσοκυττάριο χώρο των ζώων. Η μήτρα καταλαμβάνει περίπου το 60% της ξηρής ύλης του κελύφους. Όχι μόνο γεμίζει τα κενά μεταξύ των μικροϊνιδίων, αλλά σχηματίζει ισχυρούς χημικούς (ομοιοπολικούς και υδρογόνους, ειδικότερα) δεσμούς μεταξύ απευθείας δεσμών μορίων κυτταρίνης και μακρομορίων. Αυτό παρέχει την απαραίτητη αντοχή του κυτταρικού τοιχώματος, την πλαστικότητα και την ελαστικότητά του.

Λιγνίνη

Λειτουργεί ως η κύρια ουσία επικάλυψης στο κέλυφος. Η λιγνίνη είναι ένα πολυμερές με μη διακλαδισμένα μόρια που αποτελούνται από αρωματικές αλκοόλες. Αφού σταματήσει η ανάπτυξη των στοιχείων, αρχίζει η εντατική λιγνίωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα μόρια κυτταρίνης εμποτίζονται με το πολυμερές. Η λιγνίνη μπορεί να συσσωρευτεί με τη μορφή ξεχωριστών περιοχών - δακτυλίων, δικτύων ή σπειρών. Αυτό, συγκεκριμένα, είναι χαρακτηριστικό των κυτταρικών τοιχωμάτων του ξυλώματος, ενός αγώγιμου ιστού. Η συσσώρευση μπορεί επίσης να συμβεί με τη μορφή συνεχούς στρώματος. Το πολυμερές δεν εναποτίθεται μόνο σε εκείνες τις περιοχές όπου συμβαίνουν επαφές γειτονικών κυττάρων με τη μορφή πλασμοδεσμών. Η λιγνίνη, συγκρατώντας τις ίνες κυτταρίνης μαζί, λειτουργεί ως ένα σκληρό και πολύ άκαμπτο πλαίσιο. Ενισχύει τη θλιπτική και εφελκυστική αντοχή των κελυφών. Η λιγνίνη παρέχει επίσης πρόσθετη προστασία από χημικές και φυσικές επιδράσεις και μειώνει τη διαπερατότητα του νερού. Η περιεκτικότητα σε πολυμερές στο κέλυφος μπορεί να είναι έως και 30%. Η επικάλυψη λιγνίνης συχνά οδηγεί σε λιγνίωση των τοίχων. Αυτό, με τη σειρά του, συνεπάγεται τον θάνατο του περιεχομένου. Σε συνδυασμό με την κυτταρίνη, η λιγνίνη προσδίδει συγκεκριμένες ιδιότητες στο ξύλο. Αυτό, με τη σειρά του, το καθιστά ένα ευέλικτο οικοδομικό υλικό.

Λιπαρές ουσίες

Μπορούν επίσης να εναποτεθούν στο κέλυφος. Οι ουσίες που μοιάζουν με λίπος περιλαμβάνουν την κουτίνη, το κερί και τη σουμπερίνη. Το τελευταίο συσσωρεύεται μέσα από το κύτταρο. Το καθιστά σχεδόν αδιαπέραστο από διαλύματα και νερό. Ως αποτέλεσμα, ο πρωτοπλάστης πεθαίνει και το κύτταρο γεμίζει με αέρα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται στεγανοποίηση. Παρατηρείται στους ιστούς του περιβλήματος των πολυετών δενδροφυτειών. Η μεμβράνη του επιδερμικού κυττάρου προστατεύεται από κεριά και κυτίνη. Είναι υδρόφοβες ουσίες. Οι πρόδρομοί τους εκκρίνονται στην επιφάνεια από το κυτταρόπλασμα. Εκεί πολυμερίζονται. Η στιβάδα της πετσέτας συνήθως διαποτίζεται από πολυσακχαριτικά στοιχεία (πηκτίνη και κυτταρίνη). Σχηματίζει την επιδερμίδα. Το κερί συχνά συσσωρεύεται σε κρυσταλλική μορφή στην επιφάνεια των φυτικών στοιχείων (καρποί, φύλλα) και σχηματίζει μια συγκεκριμένη πλάκα. Μαζί με την επιδερμίδα προστατεύει το κύτταρο από τη διείσδυση λοιμώξεων και διάφορες βλάβες. Επιπλέον, μειώνουν την εξάτμιση του νερού.

Ορυκτοποίηση

Εμφανίζεται στα τοιχώματα των επιδερμικών κυττάρων μερικών φυτών (σπόροι, δημητριακά και άλλα). Οι ορυκτές ουσίες συσσωρεύονται σε αυτά σε αρκετά μεγάλη ποσότητα. Το πυρίτιο και το ανθρακικό ασβέστιο βρίσκονται κυρίως. Κατά τη διαδικασία της ανοργανοποίησης, οι μίσχοι και τα φύλλα των φυτειών αποκτούν ακαμψία, σκληρότητα και καταστρέφονται λιγότερο.

συμπέρασμα

Τα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών έχουν πολλές λειτουργίες. Ειδικότερα, παρέχουν ακαμψία για μηχανική και δομική στήριξη, σχήμα και καθοδήγηση ανάπτυξης. Το κέλυφος αποτρέπει την στροβιλότητα - ωσμωτική πίεση. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε περιπτώσεις όπου παρέχεται επιπλέον όγκος νερού στο φυτό.