Строение растительной клетки

СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Растительная живая клетка, сформировавшейся нормально, состоит из протоплазмы, ядра, пластид, хондриосом, включений, клеточного сока и оболочки. Живые составные части клетки, ее органоиды (протоплазма, ядро, пластиды и хондриосомы) часто объединяются под общим названием - протопласт.

Протопласт является основой живой растительной клетки, наличие его предопределяет обмен веществ. Все жизненные явления растений - питание, рост, размножение и т.д. - происходят благодаря наличию в клетке живого содержимого - протопласта. В результате жизнедеятельности протопласта в клетке образуются различные включения и оболочка ее. Все части клетки связаны между собой, взаимно обусловливают друг друга и в общей своей совокупности определяют жизненные свойства клетки.

Протоплазма. Наиболее существенной частью протопласта клетки являются протоплазма, которая иногда называется еще цитоплазмой, или плазмой. Протоплазма представляет собой слизистое бесцветное, вязкое, полужидкое вещество. Внешним видом зона похожа отчасти на белок сырого куриного яйца.

Химический состав протоплазмы. По химическому составу протоплазма представляет собой, окладной (комплекс веществ, который в отдельных типах клеток имеет свои характерные особенности. В состав протоплазмы входят различные органические соединения, минеральные (неорганические) вещества и в большом количестве вода (до 60-80% от общего веса протоплазмы). Основная часть органических соединений протоплазмы состоит из белков (более 50%), которые называются конституционными в отличие от белков, входящих в оклада включений клеток.

Кроме белков, в состав протоплазмы входят углеводы, жиры и сложные по своему содержанию жироподобные вещества - липоиды. Липоиды играют существенную роль в процессе поступления веществ в клетку. Они не растворяются в воде и является составной частью поверхностного слоя протоплазмы - плазмалемме. Наличие липоидов в этом слое протоплазмы способствует проникновению в клетку таких веществ, которые не растворяются в воде, но растворимы в липоидов.

Химический состав протоплазмы не является постоянным, неизменным. Напротив, как показали исследования с помощью радиоактивных изотопов, в живых клетках всегда происходит некоторое изменение химического состава протоплазмы.

При некоторых физиологических состояниях протоплазма по своему строению приближается к твердому телу. Так, например, в клетках различных семян протоплазма очень густая, содержит всего 8 - 16% воды, но сохраняет жизнеспособность. С изменением условий - при доступе достаточного количества воды, воздуха и при наличии необходимой температуры - протоплазма клеток видоизменяется, разжижается, и семя выходит из состояния покоя.

Физические свойства протоплазмы.  По своему физическому строению протоплазма представляет собой сложную систему коллоидов. Характерной особенностью вещества, находящегося в колидному состоянии, чрезвычайно сильна ее раздробленность (дисперсность). Частицы такого раздробленного вещества находятся в окружающей среде во взвешенном состоянии и непрерывном, колебательном движении, они не кристаллизируются и не проходят через перепонки растительного или животного происхождения. Размеры коллоидных частиц очень малы - 0,1-0,001 м и мельче.

Коллоиды имеют очень высокую гидрофильность, т.е. способность присоединять к себе большое количество воды. При впитывании воды коллоиды сильно отекают и в то же время остаются резко отграниченными от воды.

Одной из важных особенностей протоплазмы живой клетки и есть способность не смешиваться с водой. Эта особенность протоплазмы имеет исключительное значение в жизнедеятельности клетки.

Причины способности протоплазмы не смешиваться с водой, окружающей ее далеко не выяснены, есть предположение, что протоплазма окружена очень тонким слоем особого вещества, которая не растворяется в воде.

Коллоидное состояние протоплазмы предопределяет всю сложность поступления веществ в клетку. Как уже отмечалось, основная масса протоплазмы состоит из воды, однако ее нельзя считать простой жидкостью. От обычной жидкости протоплазма отличается такими свойствами. При наличии большого количества воды она имеет значительную вязкость, которая не свойственна простой жидкости. Протоплазма обладает эластичностью, она вытягивается в тонкие нити, не разрываясь, что также свойственно жидкости.

Это указывает на наличие связи между частицами протоплазмы, т.е. на наличие у нее определенной структуры. Таким образом, протоплазма, несмотря на жидкое состояние, имеет отличие от обычных жидкостей очень тоненькую микроскопическую структур, строение, которое, однако, не является постоянным, а все время меняется в процессе жизнедеятельности и развития клетки. Микроструктура протоплазмы неодинакова даже в отдельных слоях протоплазмы. Это объясняется тем, что вещества, из которых состоит протоплазма живой клетки, непрерывно находятся во взаимодействии как друг с другом, так и с веществами, которые поступают в клетку.

У молодых клеток можно обнаружить два, а у старых три слоя протоплазмы. Первый поверхностный слой протоплазмы прилегает к оболочке клетки в виде тончайшей пленки, лишенной зернистого строения. Этот слой протоплазмы называется плазма л е м о й.

Второй слой составляет основную массу протоплазмы, должен чаще зернистое строение и называется мезоплазмою. Третий слой протоплазмы образуется в более развитых клетках, в которых в центре появляются специальные полости, называемые вакуолями. Вакуоли заполнены не протоплазмой, а клеточным соком. Третий слой протоплазмы - внутренняя тончайшая пленка, которая прилегает к вакуоли, - называется тонопластом.

Различные теории о постоянной структуре протоплазмы (гранулярная, зернистая, нитчатая, или фибриллярные), существовавшие ранее, были построены на наблюдениях за мертвой протоплазмой после воздействия на нее различными химическими препаратами, которые убивали ее и искажали истинном строении протоплазмы.

В процессе жизнедеятельности клетки протоплазма не остается постоянной, неизменной. Протоплазма легко разрушается под воздействием как низких, так и высоких температур. Губительно действуют на нее и химические вещества определенной концентрации. Чувствительность же протоплазмы к различным неблагоприятным факторам неодинакова. Например, протоплазма в клетках листьев или стеблей при повышении окружающей температуры до 60-70 °С может ссаживаться (явление коагуляции) и терять свое нормальное состояние и жизненные свойства. Протоплазма же клеток сухих семян выдерживает нагревание до 80-100 °С, а протоплазма в прорастающих семян, когда она находится в жидком состоянии, погибает уже при нагревании до 50-60 ° С.

Наличие внешнего и внутреннего слоев протоплазмы имеет большое значение в жизни клетки, так как они имеют свойство полупроницаемости. Свойство полупроницаемости протоплазмы заключается в том, что слои протоплазмы легко пропускают одни вещества и трудно или совсем не пропускают другие, то есть имеют избирательную способность. Это свойство протоплазмы играет существенную роль в обмене веществ клеток и в явлениях тургора и плазмолиза.

Движение протоплазмы. В живых клетках протоплазма обладает способностью двигаться. Интенсивность движения протоплазмы внутри клетки выявлена у разных растений неодинаково. На движение протоплазмы имеют большое влияние различные условия, в том числе температура. Низкая и очень высокая температуры (более 50 °С) задерживают движение протоплазмы.

Различают два вида движения протоплазмы: вращательное и струйное. Вращательным, или круговым, движением протоплазмы называется такой, при котором протоплазма движется вдоль оболочки клетки в одном направлении. Такое движение протоплазмы наблюдается обычно в молодых клетках.

Струйным движением протоплазмы называется такой, при котором протоплазма способна двигаться внутри клетки в нескольких направлениях, образуя различные потоки. Это движение протоплазмы наблюдается в старых клетках, с вакуолями, которые образовались.

Вокруг этих вакуолей размещается протоплазма в виде трех стенных  слоев и тяжей.

Движение протоплазмы хорошо заметно в микроскоп при большом увеличении в клетках листа элодея, валиснерии, в волосках крапивы, традесканции, когда протоплазмой передвигаются и пластиды. Движение протоплазмы зависит от внешних условий.

Явление движения протоплазмы имеет большое значение в жизни клетки - оно способствует интенсивному обмену веществ.

Ядро. Ядро клетки является одним из основных, постоянных элементов ее. Всякая живая клетка имеет ядро. Только у бактерий и в некоторых водорослей (сине-зеленых) оно отсутствует или неясно обнаружено. По современным данным, это объясняется тем, что в упомянутых низших растений ядерное вещество находится в диффузном (рассеянном) состоянии.

Ядро по химическому составу и физическим строением отличается от протоплазмы. По консистенции оно гуще и имеет большую вязкость, чем протоплазма. В состав его входят сложные белки - нуклеопротеиды, содержащие нуклеиновые кислоты (главным образом рибонуклеиновую - РНК и дезоксирибонуклеиновую-ДНК).

Ядро в состоянии покоя всегда углубленно в протоплазму и не смешивается с ним.

В ядре различают: ядерную оболочку, внутреннее содержание и одно или несколько ядрышек. Эти составные части бывают хорошо заметны, особенно когда на ядро ​​действуют красителями. В состоянии покоя ядро ​​отмежевывается от протоплазмы ядерной оболочкой в, виде очень тонкой пленки, при делении его исчезает и потом в конце процесса деления вновь появляется.

Внутреннее содержимое ядра имеет сложное строение и называется кариоплазма, или ядерной плазмой. Ядерная плазма состоит из двух основных элементов: хроматина и ядерного сока.

Хроматин состоит из особого вещества, легко окрашивается, конечно мелкозернистого строения. Хроматин иногда образует будто тончайшую сетку, заполняющей полость ядра. По своему химическому составу хроматин имеет белковое строение, но сложную, чем в протоплазмы.

Вся хроматиновая сетка погружена в более жидкую, не окрашенную часть ядра - ядерный сок. Непосредственно в ядре клетки хорошо заметно одно или несколько ядрышек, отличающиеся еще гуще консистенции, чем ядро.

Местоположение ядра в клетке изменяется с возрастом. В молодых клетках оно расположено в центре, а в старых - чаще ближе к оболочке клетки.

Размер ядра клеток различных растений колеблется от 1 - до 1,5 мм. Крупные ядра имеют клетки орхидей, лилий и саговников, а мельчайшие - грибов.

Форма ядра меняется с возрастом клетки. В молодых клетках оно обычно округлое, в старых клетках очертание ядра изменяется и приобретает овальной или дисковидные формы.

Части клетки растений имеют одно ядро, но существуют также двух ядерные и многоядерные клетки. В высших цветковых растений клетки обычно одноядерные, многоядерные клетки часто имеют грибы. Многоядерность присуща и одноклеточным водорослям - каулерпы, вошерии, ботридию и др..

Функции ядра клетки разнообразны и сложны. Ядро является центром управления жизнедеятельностью клетки. Считается, что такие жизненные функции клетки, как рост, обмен веществ, образование клеточной оболочки, деление клетки, неразрывно и связанные с наличием в клетке ядра. Оно способно выделять различные ферменты (катализаторы), без которых обмен веществ в клетке невозможен.

Ядро выполняет вместе с протоплазмой весьма существенную жизненную функцию при размножении клеток: деление клеток без ядра не происходит. Еще в 90-х годах прошлого века русский ученый проф. И. Герасимов, экспериментально исследуя функции ядра, установил эту исключительную роль его в жизни клетки.

Деления клетки предшествует деление ядра. Сначала делится внутри клетки ядро, а потом делится сама клетка.

Известно, что ядро ​​не может существовать без протоплазмы так же, как и протоплазма не может существовать без ядра клетки, и поэтому нельзя приписывать монопольную роль ядру в физиологических явлениях клетки и, в частности, в передаче наследственных признаков.

Роль ядрышек, которых бывает в ядре одно или несколько, в жизни клетки остается еще далеко не выясненной. Ряд исследователей считает, что ядрышки играют важную роль в синтезе белка протоплазмы. Ядрышка всегда находятся внутри ядра и имеют чаще шарообразную форму.

Пластиды. Кроме протоплазмы и ядра, составной частью протопласта растительной клетки зеленых растений есть пластиды. Пластиды присущие только клеткам растений. В клетках животных пластид нет. У представителей же растительного мира пластиды отсутствуют только у бактерий, грибов и слизевиков.

Пластиды представляют собой живые белковые тельца. Они разные как по форме, так и по функциям и обычно окрашены в определенный цвет. Они всегда в протоплазме, имеют густую консистенцию, поэтому их хорошо видно в микроскоп.

Пластиды способны расти, размножаться поперечным перешнуровыванием и вместе с протоплазмой передвигаться. Внутри клетки. В пластидах вырабатываются органические образования, которые являются; вместилищами ферментов.

Каждая пластида состоит из бесцветной протоплазматической основы, называется стромой, и красителя - пигмента. Если добыть краситель, то строма пластид сохраняет свою форму.

В зависимости от окраски, функции и формы различают три основных типа пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты .

Хлоропласты - пластиды зеленого цвета, обусловливается наличием в хлоропластах пигмента хлорофилла. Наличие хлорофилла характерна для всех зеленых растений, с его участием в растениях осуществляется процесс фотосинтеза. Хлоропласты имеют чаще всего форму дискообразных зернышек, которые нередко называются хлорофилловыми зернами. У некоторых растений хлоропласты имеют форму веретенообразных и шаровидных зерен. У водорослей эти пластиды бывают Разнообразных форм в виде пластинок, лент, чашевидных телец, и называются хроматофорами.

Большая часть хлоропластов встречается в вегетативных органах растения - листьях и стеблях. Зеленый цвет всех растений обусловливается наличием в клетках этих пластид.

Хлорофилл - зеленый пигмент, который пропитывает строму хлоропласта, имеет сложное строение. По сути, хлорофилловые зерна зачастую содержат 4 пигменты: 2 хлорофилла - 2 каротиноида - каротин и ксантофил. Как показали исследования советского ученного М. С. Цвету, первый зеленый пигмент - хлорофилл а имеет синеватый оттенок, а второй - хлорофилл б-имеет желтоватый оттенок. Каротин имеет оранжевый, а ксантофил золотисто-желтую окраску. Теперь каротиноидов описано всего около 50. Конечно собственно хлорофилл - зеленый пигмент - значительно преобладает над каротиноидами, которые в нормальных условиях - роста растений остаются незаметными или слабо выраженными.

Хлорофилл имеет сложное химическое строение, похожее на строение красителя гемоглобина крови.

Величина хлоропластов обычно равен 4 - 6 С, а число их в отдельных клетках цветковых растений колеблется в пределах 20 - 50 шт.

Роль хлоропластов в жизни растений очень велика. В хлоропластах растений, главным образом в листьях, происходит сложный физиологический процесс - ассимиляция, или фотосинтез.

Хромопласты - пластиды желтого или оранжевого цвета. Окраска хромопластов обусловлено, наличием в этих пластидах двух пигментов: каротина - оранжевого цвета и ксантофила - золотисто-желтого цвета. Хромопласты встречаются преимущественно в лепестках цветков, в плодах растений (помидоры, шиповник, апельсины), реже в корнях (морковь). По форме хромопласты хорошо отличаются от других пластид, они имеют форму треугольных пластинок, палочек. Благодаря яркой окраске цветков и плодов растений от наличия хромопластов они хорошо заметны, что способствует лучшему посещению цветков насекомыми, а плодов птицами.

Лейкопласты-бесцветные пластиды, имеющие форму округлых зернышек. Эти пластиды образуются обычно в молодых надземных органах, а также в подземных органах и семян. Лейкопласты часто называют крахмалообразователями, потому что в них образуется и откладывается вторичный (запасной) крахмал в виде мелких зернышек.

Процесс образования пластид в растительных клетках окончательно еще не изучен. Большинство ученых склонны считать, что пластиды образуются из хондриосом, но существует и другое мнение - о происхождении пластид по особым мелких зернистых образований протоплазмы - протопласты.

Часто можно наблюдать у растений переход одного типа пластид в другой. Плоды помидоров, например, сначала бывают зеленые, в этой фазе плодов в клетках существуют хлоропласты, в период созревания плоды помидоров становятся оранжево от наличия хромопластов. При наличии необходимых условий (свет) лейкопласты способны накапливать в себе зеленый пигмент - хлорофилл и, следовательно, превращаться в хлоропласты. Переход лейкопластов в хлоропласты можно наблюдать в клубнях картофеля, когда они во время роста почему-то оказываются на поверхности почвы. Если же клубни картофеля, позеленели, засыпать землей, хлоропласты переходят в лейкопласты.

Хондриосомы. Хондриосомы - это мелкие тельца в виде зернышек, палочек и ниточек, всегда в протоплазме. По физиологическим свойствам хондриосомы схожи с протоплазмой, они также состоят преимущественно из белковых веществ, но имеют более густую консистенцию, чем протоплазма.

Хондриосомы найдено в протоплазме клеток почти всех растений, за исключением некоторых низших - водорослей, бактерий. В живых клетках хондриосомы находятся все время в движении. Полагают, что хондриосомы участвуют в дыхании клеток, накоплении эфирных масел, дубильных веществ, крахмала. С хондриосом, как уже отмечалось, образуются пластиды. Размножаются хондриосомы преимущественно делением.

Внутриклеточные включения. В процессе жизнедеятельности клетки протопласт ее производит различные вещества, которые рассматриваются как второстепенные части клетки и обычно называются включениями в клетку. Включение в клетку очень разнообразны. К ним относятся форменные неактивные образования в виде жировых капель, кристаллов белков, зерен крахмала. Это так называемые эргастичные вещества.

К включений клетки относятся также клеточный сок и растворенные в нем различные соли, сахары, кристаллы минеральных солей и т. д. Часть включений используется растениями на питание, а некоторые откладываются в различных частях растения в виде запасных питательных веществ.

Среди большого разнообразия запасных питательных веществ растительной клетки чаще других встречаются углеводы, жиры и белки.

Крахмал. Распространенным, из углеводных включений в растительной клетке является крахмал. Крахмал откладывается в пластидах в виде зерен различной формы эллиптической, шаровидной, многогранной, палочковидные. Различные виды растений отличаются формой и величиной крахмальных зерен. Зерна крахмала картофеля овальной формы и сравнительно большие, тогда как зерна крахмала риса многогранней и очень мелкие, зерна крахмала пшеницы круглые и т. д.

Слоистость зерен крахмала - чередование темных и светлых слоев - обусловливается неодинаковым содержанием воды в этих слоях, а следовательно, и неодинаковым преломлением света в разных слоях зерна. Слоистость крахмальных зерен бывает выявлена ​​резко (клубни картофеля, семян гороха и фасоли) или слабо (зерновки ржи, пшеницы, ячменя), она может быть концентрической (семена гороха, бобов) или эксцентричной (клубни картофеля), когда слои крахмальных зерен имеют неравномерную толщину .

Различают простые, полусложные и сложные зерна крахмала. Простые зерна крахмала одиночные, различной формы-яйцевидные, эллипсовидные, линзовидную, многогранные и др.., Они имеют один образовательный центр. Сложные имеют несколько образовательных центров и вокруг каждого из них размещаются слои. Полусложные зерна имеют в центре изолированные слои вокруг центра, которые окружены ближе к периферии еще общими слоями.

Содержание крахмала в растениях различных родов неодинаков. Разное количество его содержится и в отдельных частях растений. Большое количество крахмала является в зерне риса (62-82%), пшеницы (57 - 75%), кукурузы (57-72%). Много крахмала содержится в клубнях картофеля. Размер крахмальных зерен различных растений разнообразен. В среднем они составляют 5-20 но есть и такие, что достигают 150 -и более.

Крахмальные зерна в холодной воде не растворяются. В горячей воде они неограниченно отекают, расплываются в клейкую массу и образуют клейстер. Гидролизуется крахмал в непрочных растворах кислот, от действия которых переходит в сахар. В живых растительных клетках крахмал под воздействием ферментов (катализаторов) амилазы и мальтазы гидролизуется в виноградный сахар, или глюкозу.

Различают ассимилирующий, транзиторный и по-пасном крахмал. Ассимилирующий, или первичный, крахмал образуется в процессе фотосинтеза в виде щепотке зерен

преимущественно в клетках листьев. Здесь под влиянием ферментов он превращается в сахары, которые в растворенном виде поступают в органы растения, где снова превращаются в крахмал - вторичный, или запасной. В отдельных растений запасной крахмал откладывается в лейкопласты различных органов - в клубнях, корнях, семенах, корневищах, плодах.

Транзиторный, или передающий, крахмал находится на путях передвижения от фотосинтезирующих органов (листья) в органы - вместилищ. Под действием раствора йода крахмал окрашивается в синий цвет. Это характерная реакция на крахмал.

Как запасной углевод, крахмал используется растениями в процессе обмена веществ. В промышленности крахмал широко применяется для получения глюкозы, из которой далее добывают спирт.

Из других углеводов в растительных клетках образуются сахары, инулин, который есть в клеточном соке в растворенном состоянии.

Жиры. В протоплазме клеток жирные масла образуются в виде капель разной величины. Реже они встречаются в клеточном соке и в пластидах. Больше жирных масел накапливается в семени, особенно в семени так называемых масличных культур (подсолнечник, лен, конопля, хлопок, соя, арахис и др.). Семена сои и арахиса содержит масла более 50%, зерно пшеницы до 2%, кукурузы до 6% (на сухое вещество). Жирные масла растений человек широко использует в пищу и в промышленности.

Эфирные масла. Эфирные масла встречаются в клетках в виде капель и представляет собой сложную смесь органических соединений. Они летучие и имеют очень сильный запах. Большое количество эфирных масел содержится в клетках эфиромасличных растений (мята, герань, роза, тмин, эвкалипт, апельсин, лимон).

Эфирные масла растений широко используются в парфюмерной, косметической, пищевой, мыловаренной промышленности. Содержание эфирных масел в растениях очень незначительно. В цветках и плодах они исчисляются десятыми долями процента (на сырой вес). Например, для получения 1 г эфирного масла розы требуется около 4 кг лепестков.

Белки. Белки встречаются во всех живых клетках, часто в виде кристаллов клубнеобразной формы. Они содержатся в ядре клетки, протоплазме и пластидах. Следует различать конституционные белки, которые составляют основу всего протопласта, и запасные белки, которые откладываются в семени в так называемых алейроновых, или протеиновых зернах. Больше алейроновых зерен содержится в семенах бобовых растений (горох, фасоль, соя, арахис и др.)..

В семенах бобовых растений Алейрон зерна содержатся в тех клетках, в которых есть и крахмальные зерна. В отличие от крахмальных зерен они мельче, овальной формы и при воздействии на них раствором йода окрашиваются в желтый цвет. В зерне злаков (пшеница, овес, ячмень) Алейрон зерна заполняют специальные клетки, расположенные под оболочкой семени в один или несколько слоев. Этот слой клеток называется алейроновым слоем.

Твердые отложения солей и кремнезема в клетках. В соке клеток различных видов растений нередко образуются твердые отложения в виде кристаллов, из которых чаще всего наблюдаются кристаллы щавелевокислой извести (в гвоздичных). Форма кристаллов разнообразна, они бывают одиночные и такие, сросшиеся в пучки или сростки. Кристаллы в виде пучков игл называются Рафид, а кристаллы в виде сростков называются друзами.

У некоторых растений в клетках образуются твердые отложения в виде цистолитов. Это своеобразные холмистые образования удлиненной гвоздеобразной формы, на тонкой ножке. Цистолиты представляют собой выросты оболочки клеток эпидермиса; они пропитаны углекислой известью и кремнеземом.

Клеточный сок. Молодые клетки растений бывают полностью заполнены протопластом, по мере же роста их внутри появляется большое количество мелких полостей, заполненных жидкостью - клеточным соком. Эти полости называются вакуолями. По мере роста клеток увеличиваются и вакуоли. В более старых клетках вакуоли нередко сливаются в один большой размер, зачастую занимает центральную часть клетки.

В клетках, имеющих одну центральную вакуоль, протоплазма размещается по стенкам. В этом пристенном слое протоплазмы содержатся ядро, пластиды и хондриосомы. Иногда ядро ​​бывает в центре клетки, в таких случаях оно окружается протоплазмой, которая соединяется тонкими протоплазматическими тяжами с основным пристенным слоем протоплазмы клетки. В таких случаях тяжи протоплазмы разделяют центральную вакуоль на несколько вакуолей. Клеточный сок представляет собой жидкость которая выделяется протоплазмой, но не смешивается с ним. Как уже отмечалось, протоплазма взрослых клеток имеет три слоя, третий ее слой - тонопласт - задерживает проникновения клеточного сока в протоплазму. Клеточный сок - водный раствор различных органических и неорганических веществ. Основной составной частью его является вода, в которой растворены различные органические кислоты, сахары, различные соли, пигменты, белковые, дубильные вещества, алкалоиды, гликозиды и др… В зависимости от содержания упомянутых веществ клеточный сок растений имеет неодинаковый химический состав и вкусовые качества.

Химический состав клеточного сока у представителей разных видов растений разный. Неодинаков он и у сортов одного вида. Особенно это различие хорошо видно ​​у сортов плодовых культур. Химический состав клеточного сока меняется и в пределах одного растения в зависимости от ее возраста. Примером могут быть плоды разной спелости на одном растении (яблоки, виноград, арбузы и др..). На изменение химического состава клеточного сока очень влияют внешние условия.

Органические кислоты (яблочная, лимонная, виноградная,, щавелевая и др.). Предоставляют клеточному соку кислого вкуса. Действие кислот определяется свойствами их отбирать воду у тканей, связывать щелочи, т.е. изменять щелочную реакцию протоплазмы на кислую. Яблочная кислота содержится в большом количестве в яблоках, она есть и в плодах малины, рябины, барбариса. Лимонная кислота является в большом количестве в плодах лимона, смородины, крыжовника, земляники. В листьях табака и других растениях. На винную кислоту богатые плоды винограда, помидоров, шелковицы, ананаса. Щавелевая кислота часто бывает у разных видов щавеля, кислицы, ревеня и других растений.

Из многих других кислот, встречающихся в клеточном соке растений, следует упомянуть бензойную кислоту, которая накапливается в плодах брусники и клюквы. Эта кислота обладает свойством предохранять растения и их плоды от различных заболеваний.

В клеточном соке с сахаров встречаются глюкоза, или виноградный сахар, фруктоза, или плодовый сахар, свекловичный сахар, инулин. Сахары часто скапливаются в клеточном соке различных органов растений как запасные вещества. Сахароза, или тростниковый сахар, образуется многими растениями (стебли сахарного тростника, сорго, кукурузы, корни моркови, плоды арбузов, дынь, винограда и т. д.), но особенно много ее в стеблях сахарного тростника (до 50%) и в корнях сахарной свеклы (12 - 25%), из которых добывают сахар который  используется нами в пищу.

В клеточном соке многих растений семейства сложноцветных (клубни земляной груши, корни одуванчика, георгины, цикория) встречается инулин. При воздействии спиртом инулин выпадает в виде сферокристаллов, т.е. шарообразных кристаллов, состоящих из большого количества тонких игл, которые плотно соприкасаются.

Алкалоидами называются сложные органические соединения, содержащие азот и имеют некоторые общие свойства с лугами. Алкалоиды часто представляют собой ядовитые вещества и придают растениям горького вкуса. В определенных дозах многие алкалоиды используются в медицине как лечебные средства. Роль алкалоидов в жизнедеятельности растения не совсем ясна. В растениях алкалоиды образуются как конечный продукт, обмена веществ, и поэтому часто их рассматривают как отбросы и как защитное средство растений от животных, не поедают растения с большим содержанием алкалоидов.

Обычно в клеточном соке растений алкалоиды содержатся в виде солей, растворенных в воде. В отдельных растений алкалоиды сосредоточены в различных органах: в плодах и семян (кофе, люпин, белладонна, мак), в стеблях (мак, белена, дурман), в коре (хинное дерево), в листьях (чай, табак, люпин),  в корневищах (аконит).

Большинство алкалоидов приспособлена к определенным растениям, но есть и такие растения, которые производят несколько алкалоидов. Так, например: в коре хинного дерева, кроме алкалоида хинина, есть еще 30 других алкалоидов; в молочном соке мака содержится около 22 различных алкалоидов. Некоторые алкалоиды используются как наркотики - никотин (табак), кофеин (кофе),  морфин (мак).

Глюкозиды - сложные органические соединения, образующиеся в клеточном соке. Глюкозиды встречаются в большом количестве в группе лекарственных растений - ландыш, наперстянка, горицвет, полынь, пахучая трава, донник. Они легко растворяются в воде и спирте, горькие на вкус, иногда ядовитые, например, глюкозид соланин, который есть в плодах, семенах и молодых растениях картофеля.

Характерной, особенностью дубильных веществ является вяжущий вкус, наличие которого легко обнаружить в неспелых плодах черемухи, айвы, хурмы, рябины, груши, терна. Крепкий настой чая, в листьях которого есть дубильные вещества, имеет вяжущий вкус. Количество дубильных веществ в растениях бывают разные. Много их и в коре дуба, ивы, лиственницы, эвкалипта.

Роль дубильных веществ в жизни растений, так же как роль алкалоидов и глюкозидов, не совсем ясна. В клеточном соку они находятся в растворенном виде. При хранении плодов и при пониженной температуре дубильные вещества окисляются и количество их резко снижается. Дубильные вещества широко применяют в кожевенной промышленности при дублении кож. Под их влиянием кожи становятся мягкими,  пригодными для изготовления различных вещей.

Окраски клеточного сока у разных растений зависит от наличия в растворенном в виде красителей - пигментов, чрезвычайно разнообразных по своей окраской (фиолетовые, синие, желтые, красные). Чаще всего в клеточном соке содержится пигмент антоциана, который есть в разных органах растений и придает им фиолетовой, синей и даже черной окраски.

Наличие антоциана хорошо видно в цветках многих растений (звонки, незабудки, фиалки, розы и др.. ).  У многих растений фиолетовую окраску имеют. Лестницы (озимая рожь, пырей), в других - листья (красная капуста, бегония) или плоды (виноград, слива, черная смородина). На интенсивность проявления антоциана влияют внешние условия. Большое количество антоциана содержится в растениях Крайнего Севера. Доказано, что растения с большим содержанием антоциана отмечаются повышенной зимостойкостью.

Кроме антоциана, в растениях часто встречается желтый пигмент-антохлор, что приводит желтую окраску цветков ленка, георгин, коровяка, лядвенца. Не следует смешивать окраски пигмента клеточного сока с окраской пластид. В клеточном соке встречаются в растворенном виде минеральные вещества - нитраты, фосфаты, хлориды.

В клеточном соке растений есть особые органические соединения разнообразной химической природы - витамины.

Основоположником учения о витаминах является русский ученый М. И., Лунин, который еще в 1880 г. провел опыты по изучению значение витаминов в жизни животных. Теперь установлено более 30 различных витаминов. Обозначают их латинскими, буквами А, В, В1, В2, С, Б, и др.. Почти все витамины вырабатываются растениями в чистом виде, а в некоторых случаях в растениях образуются особые вещества - провитамины (например,. Провитамин А, то есть каротин), которые в животном организме переходят в витамины. Теперь витамины производят искусственно, синтетическим способом.

В живых растениях витамины активно участвуют в обмене веществ, в дыхательном процессе.

Сложные биохимические процессы, происходящие в растениях, связанные с деятельностью ферментов. Ферментами, или энзимами, называются особые органические вещества образующихся в растительных и животных организмах. Они являются биологическими катализаторами, то есть способны ускорять в организме разные процессы. Ферменты обладают белковыми происхождениями. Существует большое количество ферментов, но каждый из них имеет специфическое действие.

О наличии в растениях тех или иных ферментов судят по их действию. Так, например, фермент диастаза, который находится в большом количестве в зерне злаков, способствует гидролиза крахмала с образованием сахара-мальтозы. Фермент липаза приводит расщепление жира на глицерин и жирные кислоты. Фермент сахара вызывает гидролиз дисахаридов на простые сахары. Существуют специальные дыхательные ферменты, которые способствуют процессу дыхания, и др..

Ферменты обладают специфическим действием не только тогда, когда содержащиеся в живой клетке, но и тогда, когда их добывают из нее. Это свойство их широко используется в различных видах пищевой промышленности - винокурении, пивоварении, хлебопечении и др... Например, способность фермента диастазы быстро гидролизовать крахмал с образованием мальтозы - солодового сахара - используется при пивоварении и винокурении. Много сделали в деле изучения ферментов отечественные академики Н. Бах, А. И. Опарин и др..

Фитогормоны, особые же вещества, которые производятся протопластом, обладающие свойствами усиливать какой-либо физиологический процесс. Растительных гормонов существует много. Из них в практике сельского хозяйства в последнее время широко распространен гормон роста - ауксин, который ускоряет рост, а следовательно, увеличивает и урожай растений. Открытие гормонов и практическое применение в растениеводстве принадлежит советским ученым - Н. Г. Холодным, Н. А. Максимову, Ю. В. Ракитин.

Антибиотики - сложные химические вещества, образующиеся растениями и обладают способностью подавлять и даже убивать микроорганизмы. Антибиотики имеют избирательного способность действия, для одних микроорганизмов они губительны, для других безвредны. Используя эти свойства антибиотиков, медики широко применяют их при лечении различных инфекционных заболеваний. Действуя губительно на возбудителей заболеваний, антибиотики не оказывающие отрицательного воздействия на клетки тканей человека или животного. Теперь в медицине широко используются лечебные препараты из антибиотиков: пенициллин, стрептомицин, грамицидин и др..

Фитонциды - это также антибиотики, которые выделяются высшими растениями в виде летучих веществ. Выделяемые растениями летучие вещества губительно действуют на многие микроорганизмы. Большое количество фитонцидов выделяют такие растения, как чеснок, лук, хрен, черемуха, сосна и многие другие. Впервые указал на наличие фитонцидов в высших растений советский ученый проф. Б. П. Токин.

Многие растения выделяют густую жидкость - млечный сок, который чаще всего имеет белый окрас, но бывает желтого и красного цветов. Некоторые растения содержат в молочном соке каучук. Наибольшее количество каучука содержится в молочном соку тропического дерева гевеи - Неуеа, растущий в Бразилии и Индонезии.

Оболочка клетки. Почти все растительные клетки имеют твердую оболочку, которая в виде тонкой прозрачной перепонки тесно соприкасается с протоплазмой. У высших растений только половые клетки не имеют твердой оболочки.

Характерной особенностью клеточной оболочки является ее исключительная прочность. Она не растворяется в воде даже при кипячении. Не могут растворить ее многие кислоты, щелочи. Растворяется клеточная оболочка только в соляной кислоте и в специальном реактиве Швейцера - раствор окиси меди в аммиаке. Прочность оболочки клетки обусловливается тем, что она построена из очень устойчивым химическим соединением - целлюлозы, или клетчатки гемицеллюлозы, пектиновых веществ. Целлюлоза относится к сложным углеводам (полисахариды), ее химическая формула схожа с крахмалом. Однако при воздействии на нее йодом она не окрашивается в синий цвет.

Клеточная оболочка защищает протопласт от влияния различных внешних условий (от высыхания, механического повреждения).

Оболочки клетки образуют как бы скелет растения.

Оболочка клетки не остается неизменной, она растет в плоскости и в толщину. Растительная клетка в процессе жизнедеятельности растений значительно меняется, она увеличивается  в размерах. С увеличением клетки в размере оболочка ее также разрастается чаще за счет растяжения. В зависимости от характера разрастания оболочки выходят клетки соответствующей формы. Клетки при равномерном разрастании оболочки выходят округлые или квадратные. При неравномерном разрастании оболочки клетки приобретают удлиненной или звездчатой ​​формы.

Первичная оболочка молодых клеток тонкая, эластичная, прозрачная и однородная по строению. По мере роста клетки оболочка ее меняется, она утолщается, становится менее эластичной и несет химические изменение. Рост оболочки клетки в толщину происходит в результате образования вторичной оболочки, которая накладывается на первичную оболочку растущей клетки последовательными слоями, обычно с середины, реже извне.

В результате роста клеток в толщину оболочка ее чаще состоит из трех слоев: первичной, вторичной и оболочек.

У клеток с утолщенными оболочками внутренняя клеточная полость сильно сужается. Нередко утолщение оболочки происходит неравномерно и - отдельными участками. Рост оболочки клетки продолжается до определенного предела.

Растительные клетки не изолированы друг от друга полностью. При детальном изучении выяснилось, что в оболочке клетки всегда наблюдаются места неутолщенные, так называемые поровые каналы. Неутолщенные места первичной оболочки содержатся против поровых каналов и Называются замыкающими пленками. Эти запирающие пленки вместе с поровыми каналами  вторичной и третичной

оболочек образуют поры, через какие клетки соединяются между собой. Через поры проходят газы, растворы и т. д.

При сильном увеличении под микроскопом заметно, что поры имеют вид мелких точек. Как правило, время соседних клеток совпадают. Через эти поры проходит из клетки в клетку протоплазма в виде тончайших нитей, которые называются плазмод ес м а м и.

Через поры с помощью плазмодесм происходит обмен реществ между соседними клетками. Плазмодесмы были открыты российскими учеными Е. П. Русовым и В. Н. Горожанкин.

Кроме таких простых пор, которые обычно образуются в оболочке паренхимных клеток, являются так называемые окаймленные поры. Окаймленные поры встречаются в стенках сосудов и трахей проводящей ткани и имеют сложное строение.

Окаймленные поры в разрезе имеют вид двух развилок, между которыми проходит первичная оболочка, разделяющая две соседние клетки. Первичная оболочка окаймленной поры проницаема, через нее поступают жидкие из одной клетки в другую.

У многих растений (хвойные) первичная оболочка окаймленной поры имеет внутри утолщение округлой формы, называется тором, или т о р с о г. Торус выполняет в окаймленных порах роль двустороннего клапана. При очень сильном давлении содержимого одной клетки Торус прижимается к одному из отверстий, тем самым закупоривает пору и уменьшает или вовсе прекращает переливание воды. Окаймленная пора одной клетки расположена обычно против окаймленной поры второго слоя клеток .

Клетки растительного организма соединены между собой особым клейким веществом, которое называется пектиновым. Пектиновые вещества будто цементирует клетки между собой. Пектиновое вещество менее прочное, чем целлюлоза, она легко разрушается щелочами, растворяется при кипячении в смеси азотной кислоты с бертолетовой солью, а у некоторых растений и при кипячении в воде. Пектиновое вещество разрушается также под действием ферментов некоторых бактерий и грибов.

Разрушение пектиновых вещества можно наблюдать при варке клубней картофеля, которые развариваются и становятся рассыпчатыми. Разрушение пектиновых веществ возможно и в естественных условиях, например при процессе созревания плодов различных культур (арбузы, помидоры, яблоки и др.).

При разрушении пектиновых веществ, которые склеивают отдельные клетки, растительные ткани разъединяются на отдельные клетки. Разъединение растительных тканей на отдельные Клетки известное под названием мацерации. Явление мацерации широко используется в практике сельского хозяйства при вымачивании прядильных культур - льна, конопли, джута и др.. В стеблях этих растений при их вымачивании происходит процесс мацерации, межклеточное вещество разрушается, волокна стеблей разъединяются и далее используются для изготовления пряжи.

Оболочка клеток растений не остается все время постоянной, она может испытывать такие основные изменение: одеревенение, кутинизация,  ослизнение,  минерализация.

Примером одеревенение оболочки могут быть оболочки клеток древесных растений. В таких клеток в оболочке откладывается особое вещество - лигнин, - которое придает этим клеткам особой прочности и стойкости против загнивания. Лигнин относится к ароматическим соединениям и имеет консервирующие свойства, поэтому одеревеневшие оболочки сохраняются после смерти растений длительный срок.

Опробкование оболочки клеток вызывается появлением особым жирообразным веществом суберином. Оболочки клеток, пропитанные суберином, испытывают химические изменение и становятся непроницаемыми для воды и газов и поэтому хорошо защищают растение от высыхания. Клетки с оболочками становятся мертвыми и образуют у растений защитный слой.

Опробковиння оболочки можно наблюдать у клеток кожицы клубней картофеля. У некоторых растений слой с опробковилих клеток на стволах и ветвях достигает большой толщины. Толстый внешние и пробковый слой ствола, например, пробкового дуба используется для изготовления пробок для бутылок и других изделий.

Кутинизация оболочки заключается в том, что на внешних стенках оболочки клеток покровной ткани растений (кожуры) выделяется вещество кутин. Кутин по своему химическому строению несколько схож с суберином и откладывается обычно на внешней поверхности клеток кожицы листьев, побегов, образуя тонкую пленку, которая называется кутикулой. Кутикула не проницаема для воды и воздуха и поэтому защищает растения от излишнего испарения, она развивается в большей степени у растений засушливых местностей. На корнях растений, как правило, кутикула не развивается.

Ослизнения оболочки клетки можно наблюдать на прорастающих семенах льна. Сухие семена льна, находится в состоянии покоя, гладкое, скользкое, имеет текучесть. Ослизнена оболочка способствует сохранению в семенах влаги, что обеспечивает лучшее, быстрее прорастания.

У многих растений (злаки, осоки, хвощи и др.). Происходит минерализация оболочки.

Межклетниках. Не все клетки растения прилегают плотно друг к другу. Часто в местах соприкосновения нескольких клеток образуются полости - межклетниках, заполненные воздухом или жидкостью.