Клеточная стенка у растений образована: Клеточная стенка растений образована: а)хитином б)целлюлозой в)муреином г)крахмалом

Итоговый тест по биологии 7 класс | Тест по биологии (7 класс) на тему:

Итоговый тест по биологии 7 классе

Выберите один правильный ответ

1. Какие растения являются низшими:

А) водоросли

Б) мхи

В) голосеменные

Г) плауны

2. Клеточная стенка у растений образована:

А) хитином

Б) гликогеном

В) целлюлозой

Г) белком

3. Какую водоросль можно использовать при биологической очистке сточных вод:

А) хлорелла

Б) ламинария

В) хондрус

Г) спирогира

4. Как называется гаметофит папоротника:

А) предросток

Б) заросток

В) проросток

Г) подросток

5. Чего не формируют голосеменные растения:

А) корень и почки

Б) цветов и листьев

В) цветов и плодов

Г) корень и лист

6. Какая жизненная форма растений появляется  у Покрытосеменных:

А) травы

Б) деревья

В) кустарники

7. Цветок представляет собой:

А) видоизмененный побег

Б) видоизмененный плод

В) видоизмененный лист

Г) видоизмененный стебель

8. Главные части цветка:

А) тычинка и пестик

Б) цветоножка и цветоложе

В) венчик и чашечка

Г) пыльник и завязь

9. Классы Покрытосеменных:

А) Однодольные и Бездольные

Б) Однодольные и Двудольные

В) Двудольные и  Бездольные

Г) Трехдольные и Четырехдольные

10. Растения семейства Крестоцветных:

А) капуста и пастушья сумка

Б) арахис и соя

В) одуванчик и подсолнечник

Г) картофель и томат

11. Растения семейства Сложноцветных:

А) капуста и пастушья сумка

Б) арахис и соя

В) астра  и подсолнечник

Г) картофель и томат

12. Растения семейства Бобовых:

А) капуста и пастушья сумка

Б) клевер и соя

В) одуванчик и подсолнечник

Г) картофель и томат

13. Растения семейства Пасленовые:

А) капуста и пастушья сумка

Б) арахис и соя

В) одуванчик и подсолнечник

Г) перец и баклажан

14. У растений какого семейства плод яблоко:

А) Розоцветные

Б) Крестоцветные

В) Пасленовые

Г) Сложноцветные

Выберите верное утверждение.

  1. Практически все растительные организмы – автотрофы
  1. Клеточная стенка растений образована хитином
  1. Растения характеризуются ограниченным ростом
  1. Низшие растения – водоросли
  1. Хлорелла и хламидомонада – одноклеточные зеленые водоросли
  1. Бурую водоросль ламинарию используют в пищу
  1. Хвойные – наиболее распространенные представители Отдела Покрытосеменные
  1. Деление клеток камбия приводит к утолщению дерева
  1. Цветок представляет собой видоизмененный побег
  1.  Главные части цветка – тычинка и пестик
  1. А
  2. В
  3. А
  4. Б
  5. В
  6. А
  7. А
  8. А
  9. Б
  10. А
  11. В
  12. Б
  13. Г
  14. А
  15. 1,4,5,6,8,9,10.

Есть ли у архей клеточная стенка: 9 интересных фактов

В этой статье мы узнали о фактах, связанных с архебактериями, и узнали, есть ли у архей клеточная стенка или нет.

Археи имеют клеточную стенку, расположенную за пределами клеточной мембраны, которая помогает общаться с внешней средой. Он полужесткий по своей природе. помогает защитить клетку от внешней среды.

Клеточная стенка архей состоит из псевдопептидогликана, который похож на пептидогликан по морфологии, но состоит из различных типов сахаров в полисахаридных цепях. Бактериальный клеточная стенка состоит из пептидогликана.

Все ли археи имеют клеточные стенки?

У большинства архей есть клеточная стенка, за исключением некоторых, таких как термоплазма и ферроплазма. Клеточная стенка ахей образована белком поверхностного слоя, который в дальнейшем образует S-слой. Клеточная стенка обеспечивает как химическую, так и физическую защиту.

Клеточная стенка метанобактерий состоит из псевдопептидогликан. Псевдопептидогликан химически отличается от эукариотического пептидогликана отсутствием D-аминокислот и N-ацетилмурамовая кислота.

Другая структура клеточной стенки, наблюдаемая у архей, представляет собой псевдомуреин, метанохондроитин, глутаминилгликан, сульфатированные гетерополисахариды и белковые оболочки. Иногда они связаны с другими типами белков, такими как СТАБИЛЬНЫЕ протеазы или биндосома.

Галобактерии от Википедия

Зачем археям клеточная стенка?

Археи — это одноклеточные организмы, клеточная стенка которых находится вне цитоплазматической мембраны. Клеточная стенка защищает от механического и осмотического стресса. Клеточная стенка также способствует развитию тургорного давления.

Тургорное давление – это давление, оказываемое клеткой на клеточную стенку. В засуху клеточная стенка растений помогает поддерживать структурную целостность формы клеток различных частей растения, таких как стебель, листья и другие структуры.

Клеточная стенка архей является основным связующим звеном клетки с внешней средой. Это поможет сохранить внутренние составляющие клетки.

В чем уникальность клеточной стенки архей?

Клеточная стенка архей, состоящих из необычных липидов, имеющих повторяющиеся звенья изопренильной группы, соединенные с молекулой глицерина, и S-слой гликопротеина, образующий решетчатые структуры, которые присоединены к мембране.

У архей отсутствует нормальный пептидогликан, который обычно встречается в клетках прокариот. У метаногенных архей слой псевдомуреина (подобно структуре пептидогликана).

Археи производили различные типы различных типов гликан-связывающий белки. Этот гликан отвечает за бактериальную колонизацию. Гликопротеин, продуцируемый археями, отвечает за многие типы связей.

Состав стены призыва архей

Компания клеточная стенка архей ids, образованные поверхностным S-слоем белка. Белки S-слоя обладают способностью образовывать двумерные кристаллы с квадратной (p2), наклонной (p4) или гексагональной (p2 или p3) симметрией. .

архей Белки S-слоя модифицируются путем присоединения N-сцепленный а в некоторых случаях путем присоединения O-связанный гликаны.

Археи, у которых отсутствует S-слой, имеют вторую крайнюю мембрану или сахарный полимер, подобный гетерополисахариды, псевдомуреин, метанохондроитин как их клеточная оболочка. Эти полностью полимерные стенки вызовов могут быть сформированы как единая структура клеточной стенки или поддерживаться дополнительным S-слоем.

Схема клеточной стенки архей

Мембранные структуры архей из Википедия На главную, архейный фосфолипид: 1, изопреновые цепи; 2 — эфирные связи; 3, фрагмент L-глицерина; 4, фосфатная группа. Средний, бактериальный или эукариотический фосфолипид: 5, цепи жирных кислот; 6, сложноэфирные связи; 7, фрагмент D-глицерина; 8, фосфатная группа. Внизу: 9 — липидный бислой бактерий и эукариот; 10 — липидный монослой некоторых архей.

Жесткая ли клеточная стенка архей?

Клеточная стенка архей состоит из различных полисахаридов и гликоконъюгатов. Клеточная стенка архей лишена пептидогликана, но обладает жесткостью, что способствует сопротивлению внутреннему осмотическому давлению.

Клеточная стенка архей жесткая, полужесткая и гибкая, что защищает клетку от внешнего стресса. Он обеспечит как структурную поддержку, так и защиту. Клеточная стенка архей действует как фильтрующий механизм.

Проницаема ли клеточная стенка архей?

У некоторых архей клеточная стенка полупроницаема. Клеточная стенка расположена снаружи клеточной мембраны и позволяет части растворенного вещества проходить через нее и поддерживать состав клетки.

Имеют ли клетки архей хлоропласт?

Как и прокариоты, архебактерии не имеют связанных с мембраной органелл. Связанные с мембраной органеллы, такие как ядра, митохондрии, эндоплазматическая сеть, лизосомы, комплексы Гольджи или хлоропласты отсутствуют у архей.

Хлоропласт – органелла, отвечающая за процесс фотосинтеза. Но архейские бактерии не выполняют таких функций. Это зависит от других органелл для его питания и движения.

хлоропластов принадлежит клеткам высокого класса, таким как эукариотические клетки, в основном многоклеточные клетки.

Способ размножения архей

Археи размножаются бесполым путем путем фрагментации, бинарного деления или почкования. Поскольку археи лишены ядер, других способов размножения не наблюдается. Нет видов архей, которые образуют эндоспоры так же, как прокариоты.

Среда обитания архей

Первый археон обнаружен у экстремофилов (живущих в очень экстремальных условиях, таких как горячие источники и соленые озера). Их уникальный состав клеточных стенок помогает им жить в таких суровых условиях. никакие другие организмы не могут выжить в таких экстремальных условиях.

Археи присутствуют почти во всех средах обитания, включая почву, океан и болота. Они присутствуют в многочисленных количествах в океанах.

Они присутствуют в микробиоме человека. Они важны и играют необходимую роль в кишечнике, полости рта и на коже.

Экологическое значение архей

Археи играют важную роль в большинстве биологических процессов, таких как фиксация углерода, круговорот азота, круговорот органических соединений и поддержание микробных симбиотических (полезных для обоих организмов) и синтрофических сообществ.

Пищевые типы метаболизма архей

  • Фототрофы– там источник энергии – солнечный свет, а источник углерода – органические соединения. Например Галобактерии.
  • Литотрофы– источником энергии являются неорганические соединения, а источниками углерода – органические соединения или фиксация углерода. Например Ферроглобус, метанобактерии or Пирилобус.
  • Органотрофы– источником энергии являются органические соединения. Органические соединения или фиксации углерода являются источником углерода для архара, которые являются органотрофами. Например Пирококк, Сульфолобус or метаносарцины.

Заключение

В завершение статьи мы утверждаем, что клеточная стенка архей отличается от прокариот из-за присутствия псевдомуреина, псевдопептидогликана и другого типа полисахаридного состава. Благодаря этим различным видам клеточная стенка состава, он смог вырасти и выжить в очень экстремальных условиях.

Формирование, рост и химическая природа

РЕКЛАМА:

Проведем углубленное изучение образования, роста и химической природы клеточной стенки растительной клетки.

Большинство растительных клеток имеют прочную жесткую клеточную стенку, и это считается существенным отличием растительных клеток от животных.

Голые протопласты отмечены у низших групп растений. Половые клетки высших растений, как правило, лишены стенок.

РЕКЛАМА:

Первые исследователи заметили клеточную стенку задолго до того, как была обнаружена более важная материя протоплазма. Естественно, тогда этому уделялось значительное внимание. С открытием протоплазмы стенка, очевидно, потеряла большую часть своего значения.

В последние годы клеточная стенка снова привлекла серьезное внимание исследователей. На самом деле впечатляющие успехи в технике исследований, в применении рентгеновских лучей, фотографии в поляризованном свете и электронного микроскопа, а также растущее коммерческое значение целлюлозы дали новый импульс исследованиям стен.

Клеточная стенка обычно рассматривается как секреторный продукт протопласта. В этом смысле это должна быть неживая мембрана, окружающая протопласт. Он защищает протопласт от неблагоприятных внешних воздействий, разграничивает его, придает клеткам механическую устойчивость, а также придает клеткам форму.

Но сам факт того, что стенка секретируется протопластом и что между ними существует тесная связь, заставил некоторых исследователей поверить в то, что она не может быть полностью неживой.

Формирование клеточной стенки:

Формирование клеточной стенки и процесс его следует искать в методе клеточного деления. Во время митоза образуются два дочерних ядра, прошедших ряд сложных изменений.

РЕКЛАМА:

За ядерным делением следует цитоплазматическое деление (цитокинез). При этом протоплазматические вещества скапливаются в экваториальной области в виде мелких капелек, которые с течением времени слипаются и образуют сплошную пластинку, называемую клеточной пластинкой (рис. 508).

Эта пластинка претерпевает физические и химические изменения и в конечном итоге превращается в межклеточное вещество, срединную пластинку. Фактически, средняя пластинка является «цементом» между двумя клетками.

При надлежащей химической обработке средняя пластинка может быть растворена, когда клетки теряют цементирующий материал и становятся изолированными. Средняя пластинка оптически неактивна и имеет коллоидную природу. Он состоит из пектатов кальция и часто магния.

Протопласт продолжает секретировать материалы клеточной стенки на средней пластинке, и в конечном итоге формируется мягкая, нежная и пластичная стенка. Это первичная клеточная стенка (рис. 509).). Он состоит в основном из целлюлозы и пектиновых соединений, а также может содержать другие полисахариды.

Это действительно первая сформировавшаяся клеточная стенка, которая может сохраняться во многих клетках как единственная стенка. Первичная стенка оптически активна.

В процессе роста клетки первичная клеточная стенка все больше и больше растягивается. Со временем материалы вторичной клеточной стенки откладываются на первичной стенке. Может случиться так, что первичные стенки соседних клеток сливаются с межклеточным веществом и образуют общий слой между двумя клетками.

В этом случае средняя пластина не является исключительно цементирующим материалом. Некоторые исследователи приписывают такому слою термин составная средняя пластинка. Вторичная стенка в основном состоит из целлюлозы, которая

РЕКЛАМА:

могут претерпевать другие модификации.

У многих клеток он обычно трехслойный, причем слои различаются по физико-химическим свойствам, среди которых наиболее толстым является средний (рис. 510).

Некоторые авторы предполагали, что помимо внутреннего слоя вторичной стенки может присутствовать еще один слой с другим химическим составом, и предпочитали называть этот слой третичным или конечным (Фрей Висслинг).

При нанесении вторичного материала на первичную стенку остаются небольшие тонкие участки. Эти участки называются первичными ямочными полями (рис. 509), через которые тонкие фибриллы цитоплазмы проходят от одной клетки к другой и таким образом устанавливают органическую непрерывность протоплазмы.

РЕКЛАМА:

Эти фибриллы известны как плазмодесмы (рис. 516). Поскольку вторичные стенки закладываются после того, как клетка перестала увеличиваться, она не растет, как первичная стенка.

Таким образом, его можно рассматривать как совокупность дополнительных слоев, делающих стену толстой и массивной и в основном обеспечивающих механическую поддержку. Таким образом, клеточная стенка состоит по крайней мере из трех слоев — межклеточного вещества, первичной и вторичной стенки.

Субмикроскопический характер целлюлозной стенки стал известен в последние годы в результате исследований, проведенных с помощью рентгеновских лучей, поляризованного света и электронного микроскопа. Считается, что стенка состоит из пористой матрицы целлюлозы.

Самые мелкие единицы представляют собой чрезвычайно тонкие нитевидные тела, называемые микрофибриллами, которые сгруппированы в более крупные пучки и анастомозируют, образуя трехмерную сеть с межфибриллярной системой микрокапилляров.

РЕКЛАМА:

Фибриллы представляют собой агрегаты, называемые мисцеллами, большого количества длинноцепочечных молекул целлюлозы, расположенных вдоль более длинной оси фибриллы. Коллоидные пектиновые соединения и другие нецеллюлозные вещества заполняют микрокапилляры анастомозирующей системы.

Рост клеточной стенки:

Установлено, что первичная клеточная стенка мягкая и пластичная. В его состав входят целлюлоза и пектиновые вещества. Пектиновые вещества представляют собой гидрофильные коллоиды; они могут поглощать и удерживать воду.

Благодаря мягкости и пластичности первичная стенка значительно растягивается в процессе роста клетки, когда на первичную стенку откладываются новые материалы клеточной стенки.

РЕКЛАМА:

Описаны два процесса роста клеточной стенки, а именно: рост путем инвагинации и рост путем прилегания. Первый метод, хотя и довольно сложный для объяснения, включает вклинивание или интерполяцию новых материалов клеточных стенок между существующими материалами растянутой первичной стенки. Этот процесс приводит к увеличению площади поверхности.

Во время роста путем наложения новые материалы откладываются слой за слоем на внутренней стороне первичной клеточной стенки, как страницы книги. Этот метод вызывает увеличение толщины в основном на второстепенных стенках.

Хотя локально возможны оба метода роста, рост путем присоединения встречается чаще. При этом вторичные стены укладываются слоями, за исключением области ям, и поэтому стена становится довольно толстой и массивной.

Рост путем присоединения обычно центростремительный, происходящий извне. В одноклеточных телах, таких как пыльцевые зерна и споры, рост является центробежным, что объясняет заметно толстую и шипастую экзину.

Содержимое дегенерировавших клеток, окружающих споры (тапетальные клетки), возможно, участвует в образовании экзины. Электронно-микроскопические исследования привели к выдвижению двух теорий относительно методов роста, а именно мозаичного роста и мультисетчатого роста.

Первый требует, чтобы новые микрофибриллы проталкивались в тонкие участки, пронизанные цитоплазмой. Вторая, более поздняя концепция, утверждает, что новые пластинки с более плотными микрофибриллами добавляются центростремительно к предыдущим.

РЕКЛАМА:

Таким образом, классическая полемика относительно роста стенки за счет инвагинации и аппозиции все еще продолжается.

Во многих растительных клетках первичная стенка может сохраняться до постоянной стадии. В этом случае стенка остается сравнительно тонкой и более или менее однородной. В древесных частях растений, особенно в водопроводящих частях (ксилеме), клетки и сосуды имеют массивные и своеобразно утолщенные стенки. Здесь вторичные вещества локализуются в определенных областях первичной клеточной стенки, а не откладываются повсюду.

Из-за локального характера утолщения получаются следующие своеобразные узоры или узоры (рис. 511):

(i) В элементах протоксилемы отмечаются кольцеобразные или кольцеобразные утолщения, где вторичные вещества располагаются центростремительно в виде колец через равные промежутки (рис. 511 А и Б).

(ii) Спиральное утолщение встречается также в элементах протоксилемы, вторичная стенка откладывается в виде спирали (рис. 511 C и D).

(iii) Лестничная форма:

РЕКЛАМА:

Второстепенные дела заняли здесь место как ступеньки лестницы (рис. 511 E и F).

(iv) сетчатый:

Второстепенные материи здесь принимают форму сети (рис. 511G).

(v) Без косточек:

В этом случае материалы вторичных клеточных стенок отлагаются практически по всей первичной стенке, оставляя только небольшие тонкие участки кое-где. Эти незагущенные участки и есть ямки (рис. 511 З и I).

Поля ямок, присутствующие на первичной стенке, могут развиваться в ямки по мере роста и созревания клетки, или ямки могут возникать над частями первичной стенки, которые не несут полей ямок. Ямки, по сути, представляют собой области, через которые происходит диффузия жидкости от клетки к клетке. На виде спереди они выглядят как круглые, овальные или пятиугольные участки на стене.

Ямки обычно образуются парами, т. е. если ямка присутствует на одной клетке, то в соседней клетке будет образовываться комплементарная ямка. Картина становится ясной в разрезе (рис. 512).

Итак, в области ямки единственной стенкой между двумя рядом лежащими клетками является первичная клеточная стенка вместе со средней пластинкой. Ее называют ямочной мембраной или закрывающей мембраной. Ямы бывают двух видов. Тот, что только что описан, представляет собой простую яму. В клетках с толстыми стенками простые ямки могут распадаться на две и более полостей и иметь вид разветвленных каналов. Их называют ветвистыми ямками (рис. 513).

Второй тип, когда второстепенная стена выгибается или нависает с обеих сторон, называется окаймленной ямой. В этом случае за счет указанного нависания материалов образуется куполообразное тело, которое может быть представлено двумя кружками, меньшая у отверстия указывает на отверстие ямки (рис. 514), а большая внутри показывает ямку полостная или ямочная камера.

На виде спереди эти ямки имеют два круга, полость ямки образует границу вокруг отверстия ямки, отсюда и название. В окаймленной ямке мембрана ямки, как обычно, состоит из первичных стенок двух клеток и срединной пластинки.

Вздутие центральной части ямочной оболочки. Вздутая часть называется тором. Тор может изменить свое положение. Из-за изменения давления он может раскачиваться и подходить к устью приямка и, таким образом, перекрывать отверстие приямка (рис. 514D).

Наличие тора характерно для окаймленных ямок голосеменных – Coniferales, Ginkgo и Gnetales. В других группах сосудистых растений они встречаются редко. Обычно ямы бывают простыми или окаймленными.

В некоторых случаях это может быть комбинация обоих — окаймленная ямка, дополненная простой ямкой (рис. 515). Такой тип ямы называется полуокаймленной. Здесь тор либо слабо развит, либо отсутствует. Большая ямка с одной стороны может быть дополнена двумя или более маленькими ямками с противоположной стороны. Это известно как односторонняя составная точечная коррозия. Глухая яма, яма без дополнительной, встречается довольно редко. Это может произойти, когда, например, ямка расположена напротив межклеточного пространства.

В трахеарных элементах вторичной древесины некоторых семейств двудольных, таких как Leguminosae, Cruciferae, Myrtaceae и Caprifoliaceae, на свободной поверхности вторичных стенок окаймленных ямок образуются мелкие выросты в виде скульптур.

Эти ямы, которые по внешнему виду напоминают сито, называются облачными ямами. Выступы, образующие облачение, преломляющие и различного типа. В полуокаймленных ямках они встречаются только на окаймленной стороне пары.

Они обнаруживаются в филогенетически более развитой ксилеме и считаются развитой формой ямки.

Во вторичной древесине хвойных в просвете трахеид, простирающихся от одной тангенциальной стенки к другой, обычна стержневидная или стержневидная скульптура. Они известны как трабекулы, которые обычно встречаются в длинных радиальных рядах клеток.

На окрашенных препаратах трахеид некоторых голосеменных растений отмечаются стержневидные или серповидные утолщения межклеточных материалов и первичных стенок по наружному и нижнему краям частично окружающих их пар ямок.

Это характерные утолщения средней пластинки и первичных стенок, которые видны сквозь вторичные стенки в окрашенных препаратах. Их называют крассулами.

Толстянки представляют собой границы полей первичных ямок молодых клеток, из которых они развились.

Термины «бруски Санио» или «ободки Санио», в честь Санио, который много работал с древесиной хвойных деревьев в девятнадцатом веке, применялись к толстянкам долгое время. Но это считалось довольно запутанным, потому что эти термины применялись и к трабекулам.

Химическая природа клеточной стенки:

Клеточная стенка в основном состоит из нерастворимого полисахарида, целлюлозы, с эмпирической формулой (C 6 H 10 O 6 ) n . Пектиновые соединения, гемицеллюлозы и другие полисахариды могут оставаться связанными с целлюлозой.

Средняя пластинка, как уже сообщалось, в основном состоит из пектатов кальция, а часто и магния. Первичная и вторичная стенки в основном состоят из целлюлозы. К целлюлозе могут быть добавлены другие вещества или последняя может быть модифицирована различными способами.

Целлюлоза — самый сложный нерастворимый углевод. Это основной материал для создания каркаса растения. В норме целлюлозная стенка не переваривается; за исключением некоторых грибов и бактерий, не употребляется в пищу.

Целлюлозная стенка проницаема для воды и растворенных веществ. Экономически это имеет большое значение. Хлопковые волокна, ценные в коммерческом отношении волокна льна и пеньки, а также бумажная масса представляют собой чисто целлюлозные материалы.

Вискоза, целлофен, нитроцеллюлоза и некоторые пластмассы также производятся из целлюлозы.

Дает следующие микрохимические реакции:

(i) Фиолетовый цвет с раствором хлор-цинка-йода,

(ii) Синий цвет с йодом, а затем с 50% серной кислотой.

Лигнин:

Лигнин встречается в стенках древесных тканей. Это может придать достаточную прочность и жесткость элементам растения. Целлюлоза может быть преобразована в лигнин или может быть связана с ним.

В результате инфильтрации этого сложного вещества стенки становятся достаточно толстыми и твердыми. При постепенном лигнификации стенки большинство клеток теряют протоплазму и в конечном итоге погибают.

Он появляется в средней пластинке и первичной стенке, а позже может быть обнаружен даже во вторичной стенке. Как и целлюлоза, лигнин также проницаем для воды и растворенных веществ. Это придает необходимую прочность и жесткость элементам растения, чтобы они могли выдерживать нагрузки, такие как растяжение и сжатие. Большинство механических тканей имеют одревесневшие стенки.

Одревесневшие стенки становятся (i) ярко-желтыми при обработке раствором сульфата анилина; (ii) красный с флороглюкином и соляной кислотой и (iii) желтый с раствором хлор-цинк-йод.

Кутин:

Это восковая или жировая модификация, встречающаяся на наружных стенках эпидермальных клеток надземных органов. Кутин остается связанным с целлюлозой и часто с пектиновыми материалами. Стены, пропитанные кутином, называются кутинизированными.

Кутин непроницаем для воды, поэтому кутинизированные стенки могут сильно препятствовать испарению воды с поверхности растений. Хотя в норме он локализуется на наружных стенках эпидермальных клеток, часто субэпидермальные клетки также кутинизированы.

Пропитка кутином, связанная с отложением других воскообразных материалов, приводит к образованию прочного гидроизоляционного слоя на наружной поверхности надземных органов. Этот эффективный слой называется кутикулой. Некоторые фрукты также обладают прочной кутикулой для удержания воды.

Кутин получается:

(i) Желтый, при обработке раствором едкого кали,

(ii) Желто-коричневый с йодом, затем серной кислотой и

(iii) Розовато-красный с Суданом III.

Суберин:

Еще одно жирное вещество, по многим свойствам напоминающее кутин. Это важный компонент стенок клеток пробки.

Стены из суберина, так называемые субериновые стены, относительно более водонепроницаемы и, следовательно, могут эффективно сдерживать потерю воды с поверхности.

Хотя обычно суберин ограничен периферическим слоем, он может также встречаться во внутренних клетках энтодермы и экзодермы.

Суберин окрашивает (i) в желтовато-коричневый цвет с раствором хлор-цинка-йода,

(ii) Коричневый с раствором едкого кали.

Слизь и камедь:

Слизи и камеди представляют собой вещества, родственные углеводам клеточной стенки. Они могут довольно быстро поглощать воду и могут удерживать воду. Слизь присутствует в кожуре семян и водных растениях.

Хороший пример — семена топмари обыкновенной — Plantago ovata семейства Plantaginaceae. У растений, населяющих засушливые регионы, такие как пустыни, слизь, безусловно, способствует прорастанию, что является там действительно самой серьезной проблемой. У водных растений слизь защищает их от насекомых.

Слизистые волоски становятся фиолетовыми при обработке раствором йода, а затем серной кислотой.

Минеральные вещества:

Нередки случаи отложения различных неорганических солей на клеточной стенке. Частицы кремния инфильтрируют стенку растений злаково-осоковых семейств и хвощей. Оксалаты кальция присутствуют на стенках некоторых растений.

Кристаллы карбоната кальция необычной формы встречаются в листьях растений семейств Moraceae, Urticaceae, Cucurbitaceae, Acanthaceae и др. Цистолиты представляют собой конгломераты кристаллов карбоната кальция, откладывающиеся на стебельчатом выступе клеточной стенки целлюлозы.

Благодаря сильному налету извести они приобретают неправильную форму и часто заполняют объем увеличенных ячеек (рис. 507). Помимо этих минеральных веществ, на стену могут быть нанесены различные органические вещества, такие как смолы, дубильные вещества, жирные вещества, ароматические масла и т. д.

Дополнительная информация:

Плазмодесмы:

Отграничение протопласта в теле растения из-за наличия острой стенки далеко не полное.

Первичная стена вряд ли однородна. Небольшие разрывы или сетки на стенке пересекаются чрезвычайно тонкими и тонкими тяжами цитоплазмы, чтобы установить связь между двумя соседними клетками.

Эти нити называются плазмодесмами (рис. 516). Они свойственны всем живым клеткам. Плазмодесмы обнаружены у красных водорослей, печеночников, мхов, папоротников и семенных растений.

Они, по-видимому, остаются агрегированными в первичных ямочных полях (рис. 509).). После образования вторичных стенок они, возможно, остаются приуроченными к замыкающим мембранам ямок. Из-за их чрезвычайной хрупкости плазмодесмы не могут быть нормально продемонстрированы.

С помощью некоторых специальных приемов их можно легко увидеть в эндосперме семян с обильным запасом пищи, таких как финиковая пальма — Феникс (рис. 504), и в семядолях. У голосеменных они очень тонкие.

Хотя наличие плазмодесм определенно указывает на тесную связь между протопластом и стенкой, их происхождение и развитие остаются спорными.

Некоторые исследователи считают, что на ранней стадии роста стенка пронизана цитоплазмой, которая постепенно сужается в результате накопления микрофибрилл и пектиновых веществ и в конечном итоге образует тонкие нити плазмодесм.

Другие считают, что плазмодесмы существуют на ранней стадии клеточной пластинки, а также увеличиваются с увеличением поверхности стенки и часто расщепляются. Время от времени выдвигались различные предложения об их функциях.

Хотя ничего точно не известно, предполагается, что:

(i) Они могут способствовать проведению раздражителей — внешних и внутренних, через ткани растений;

(ii) может быть в основном связан с перемещением пищи, особенно в таких областях, как эндосперм; и

(iii) могут служить каналами для перемещения некоторых вирусов.

Их присутствие в гаусториоподобных телах таких паразитов, как Cuscuta и Orobanchi, указывает на их роль в перемещении пищи и вирусов.

Межклеточные пространства:

Клетки обычно остаются компактно расположенными в меристематическом состоянии. При постепенной дифференцировке тесный контакт между соседними клетками может частично нарушаться, так что между ними появляются промежутки.

Они известны как межклеточные пространства. Обычно они остаются заполненными воздухом или водой и представляют собой непрерывную систему аэрации или проводимости. Пространства сильно различаются по форме, размеру и расположению.

Они могут быть очень маленькими и в то же время некоторые из них могут быть довольно большими, так что ткани становятся рыхлыми и губчатыми. Большие из них обычно называют камерами, а удлиненные — каналами.

Межклетники обычно образованы разделением стенок по местам контакта с последующим стягиванием отделившихся частей. Образующиеся при этом пространства называются схизогенными (schizo — расщепленными), так как раньше считалось, что они образуются в результате расщепления средней пластинки.

Но Мартенс в 1937—1938 гг. и другие убедительно доказали, что этот процесс гораздо сложнее, особенно в случае делящихся клеток. По их мнению, при делении клетки новая срединная пластинка, образующаяся в результате физико-химических изменений клеточной пластинки, между новообразованными клетками сначала соприкасается с первичной стенкой материнской клетки (рис. 517), а не со средней пластинкой этой клетки.

Таким образом, новые и старые срединные пластинки разделены целлюлозной стенкой. В месте контакта возникает небольшая полость, называемая внутристеночной полостью, которая обычно имеет треугольную форму в поперечном сечении. Теперь материнская клеточная стенка растворяется напротив полости, и последняя постепенно достигает наружной срединной пластинки, и таким образом образуется пространство.

Часто внутри старой срединной пластинки, истинно межклеточной, образуется отдельная полость либо до образования внутристеночной полости, либо в процессе ее образования, либо даже после ее образования. Две полости могут сливаться, образуя большое пространство.

Водные растения обладают особенно большими пространствами, которые часто проходят через междоузлия в виде каналов. Схизогенно образованные пространства часто представляют собой специализированные структуры, секреторные протоки у хвойных и некоторых сперматофитов.

Примерами служат смоляные протоки Pinus (рис. 518A) и секреторные протоки некоторых представителей семейств Compositae и Umbelliferae.

Здесь клетки, выстилающие полость протока, являются секреторными, и продукты выделяются в каналы. Секреторные клетки называются эпителиальными.

Другой тип межклеточного пространства может возникнуть в результате разрушения клеток, ранее занимавших положение пространства. Они известны как лизигенные (лизис = разрыхление) пространства.

Этим методом образуются большие воздушные пространства некоторых водных растений и некоторых однодольных корней, таких как кукуруза, и масляные полости цитрусовых (рис. 518В), эвкалипта и т. д.

В случае секреторных полостей разрушенные клетки выделяют свой секрет в пространство и сами остаются в спавшемся состоянии вокруг полости.

Некоторые кариозные полости, хотя и менее распространенные, формируются комбинацией обоих методов. Их относят к шизо-лизигенным. Примерами являются лакуны протоксилемы (рис. 518С) таких растений, как кукуруза.

Раскрытие энергии биотоплива, хранящейся в клеточных стенках растений

Исследования

Свежесрезанный стебель сахарного тростника. Каждая растительная клетка окружена волокнистой стенкой, которая обеспечивает прочность и позволяет клетке продолжать расти. Ученые штата Пенсильвания изучают, как устроены клеточные стенки, и эта информация может привести к более совершенным способам сбора энергии, хранящейся в их химических связях. Предоставлено: Патрик Мэнселл / Penn State. Creative Commons

9 июня, 2015

By Cherie Winner

Благодаря своим хлоропластам растения являются превосходными сборщиками солнечной энергии. Они используют его для создания листьев, цветов, плодов, стеблей и корней. Мы собираем небольшой процент этой энергии в виде пищи и меньшее количество в виде дров для отопления.

Но подавляющее большинство растительной биомассы не используется нами. В каждом сельскохозяйственном регионе Земли огромное количество структурных частей сельскохозяйственных культур — таких вещей, как стебли кукурузы, сахарного тростника, бобовых стеблей и стеблей пшеницы — выбрасывается, потому что мы не придумали способ превратить их в топливо.

Специалист по растениям Дэниел Косгроув, посвятивший десятилетия изучению клеточных стенок, делающих растения устойчивыми к химическому превращению, считает, что так быть не должно.

Учитывая масштабы нашей потребности в энергии и размер этого неиспользованного возобновляемого ресурса, говорит он, «очевидной целью являются стенки клеток растений».

Высвобождение энергии растений

Мы являемся экспертами в использовании структурных частей растений для изготовления вещей — древесины для зданий и мебели, льна и хлопка для одежды — но когда дело доходит до использования их для получения энергии, мы не продвинулись вперед далеко за пределами неандертальской стадии: мы сжигаем их.

«У меня дома есть печь на древесных гранулах, и в связи с холодами, которые у нас сейчас, мы сжигаем много этих древесных гранул, чтобы согреться», — говорит Косгроув, заведующий кафедрой биологии Эберли. . «Проблема в том, что если вы не хотите использовать старый паровой двигатель или что-то в этом роде, трудно собрать энергию из древесных гранул для приведения в движение автомобиля».

Сахарный тростник возвышается над биологом штата Пенсильвания Дэном Косгроувом в оранжерее лаборатории Buckhout Lab. Косгроув, член Национальной академии наук, изучает, как клетки растений строят, расширяются и поддерживают свои клеточные стенки. Предоставлено: Патрик Мэнселл / Penn State. Креатив Коммонс

Что нам нужно, говорит он, так это жидкое топливо, предпочтительно углеродно-нейтральное, которое можно производить серийно и которое совместимо с современными двигателями внутреннего сгорания. Ближе всего мы подошли к этанолу, получаемому в основном путем ферментации кукурузы, которую мы затем смешиваем с нефтяным бензином. Но кукурузный этанол не является долгосрочным решением. Он отвлекает лучшие сельскохозяйственные угодья от производства продуктов питания, уменьшает разнообразие экосистем, а с точки зрения производства и транспортировки он не является углеродно-нейтральным.

Это тоже упускает суть. Мы производим этанол из крахмала внутри кукурузных зерен. Миллионы тонн стеблей кукурузы часто используются для борьбы с эрозией или вспахиваются, чтобы вернуть питательные вещества в почву, но энергия, запасенная в химических связях в их клеточных стенках, остается неиспользованной, потому что мы не знаем, как расщепить стены и отпустите его. Биотопливные культуры, такие как тополь и просо, являются менее ценными источниками энергии, чем могли бы быть, по той же причине.

«Проблема в том, что мы недостаточно хорошо понимаем структуру клеточной стенки, чтобы подойти к ее преобразованию с научной точки зрения», — говорит Косгроув.

Министерство энергетики США (DOE) согласно с ним. В 2009 году агентство профинансировало три исследовательских центра Energy Frontier, направленных на поиск хорошего способа превратить древесину и волокнистый растительный материал в жидкое топливо. Две программы направлены на разрушение клеточных стенок. Третий, Центр структуры и формирования лигноцеллюлозы со штаб-квартирой в Пенсильвании, смотрит на проблему с противоположной точки зрения: в первую очередь, как образуются клеточные стенки. Идея состоит в том, что понимание того, как устроены клеточные стенки, облегчит нам их разборку.

«У нас есть уникальная точка зрения и уникальная группа исследователей, в основном из штата Пенсильвания, но также и из пяти других учреждений», — говорит Косгроув, директор Центра. «Мы проводим разнообразную междисциплинарную работу, в которой участвуют физики и специалисты по компьютерному моделированию, биологи и генетики. Нас интересуют фундаментальные проблемы построения клеточных стенок, потому что не только биохимия определяет свойства клеточных стенок. »

Как растет ваш сад

Тайна строения растений начинается с того, как они растут. В определенных зонах на кончиках стеблей, побегов и почек новые клетки добавляются в результате пролиферации: клетки получают питательные вещества, увеличиваясь примерно в два раза, а затем делятся, образуя две дочерние клетки, которые сами растут и делятся. Когда структура или организм достигает полного размера, прекращается как расширение, так и деление клеток. Такой рост очень похож на то, что происходит у животных.

Но другие части растения разрастаются, иногда массово, без деления клеток. Стебель становится длиннее и толще, потому что клетки в нем удлиняются и расширяются. Этот способ роста встречается у всех растений, от петунии до секвойи, и растениям необходимо достигать больших размеров. Если бы растительные клетки не становились больше, если бы они оставались такими же, как в проростке, ландшафт выглядел бы совсем по-другому.

«Кто-то подсчитал, что если бы самое высокое дерево в мире, красное дерево, росло бы так же, как растут клетки вашей печени, оно было бы высотой до бедер и до пояса. Около трех футов в высоту», — говорит Косгроув.

Пусть течет

Загадка заключается в том, как именно растительные клетки так сильно расширяются. Каждая клетка окружена гибкой клеточной мембраной, а сразу за ней — клеточной стенкой — коробчатой ​​структурой, настолько прочной и жесткой, насколько это может показаться.

Большинство основных компонентов клеточной стенки известны уже почти 200 лет. Возможно, самым известным из них является целлюлоза, неперевариваемый, но полезный для здоровья толстой кишки полимер, известный как «пищевое волокно». В своей основной форме целлюлоза представляет собой длинную цепь молекул глюкозы (сахара). Клеточные стенки содержат плотные слои микрофибрилл целлюлозы, каждый из которых состоит из двух десятков таких цепочек, прилипших друг к другу.

Свежесрезанный кусок сахарного тростника, окрашенный толуидиновым синим, чтобы лучше видеть клетки. Каждая клетка окружена тонкой волокнистой клеточной стенкой. Две большие темные области представляют собой сосудистые пучки, которые транспортируют воду и сахара. Кредит: Эдвард Вагнер. Все права защищены.

Но наше понимание того, как сделаны все части и как они взаимодействуют друг с другом, все еще развивается. За последние четыре года ученые Центра многое узнали о комплексе синтеза целлюлозы, или CSC, производящем целлюлозные цепочки и микрофибриллы. Сотни CSC встроены в клеточную мембрану, окружающую каждую растущую клетку.

Эта «наномашина», как Косгроув называет CSC, представляет собой большую структуру в форме пончика, состоящую как минимум из 18 ферментов, каждый из которых строит целлюлозные цепи. Новоиспеченные цепочки проходят через «бубликовое отверстие» в середине ЦСК наружу клетки. Там они выстраиваются параллельно другим новым цепочкам, образуя микрофибриллу. Затем микрофибриллы внедряются в матрицу других молекул и сшиваются с ней.

После завершения формирования одной оболочки вокруг клетки новая начинает формироваться прямо внутри первой. С течением времени развивается много слоев, самый внутренний из которых всегда является самым новым. У древесных растений есть вторая фаза развития, при которой стенки одревесневают или становятся деревянистыми. В этот момент клетки не становятся больше, но их стенки становятся толще и тверже.

В 1990-х годах лаборатория Косгроува открыла класс белков, которые каким-то образом ослабляют связи, удерживающие компоненты стенки вместе, ровно настолько, чтобы позволить клеточной стенке расти, создавая большее пространство внутри для заполнения гелеобразными внутренностями клетки. Он назвал белки экспансинами.

«По сей день механизм действия экспансинов остается загадкой», — говорит Косгроув. «Они работают таким образом, который кажется противоречащим нашим представлениям о том, как устроена клеточная стенка — они превращают клеточную стенку из чего-то, что ведет себя как твердое тело, в то, что ведет себя как жидкость и начинает течь. Затем стенки могут расширяться. и клетки растут».

И тем не менее, даже при росте стены остаются прочными. Их составляющие остаются связанными друг с другом способом, который мы пока не понимаем, — и эти связи необходимо разорвать, чтобы высвободить хранящуюся внутри энергию.

Увидеть — значит поверить 

Чтобы узнать больше о том, как образуются клеточные стенки, Чарльз Андерсон, доцент кафедры биологии, и Ин Гу, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии, используют методы, которые позволяют им на самом деле видеть многие из строительные блоки клеточных стенок и клеточный механизм, который их соединяет.

«Мне нравится смотреть», — говорит Гу. «Пока не увижу, не поверю!»

Ее лаборатория изучает, как контролируется ориентация микрофибрилл целлюлозы. Когда цепочки целлюлозы впервые выходят из клетки, они лежат крестообразно, перпендикулярно длинной оси клетки. Позже они поворачиваются и в конечном итоге располагаются вдоль.

Биолог из штата Пенсильвания Ин Гу и ее коллеги использовали белки с флуоресцентной меткой, чтобы показать, что целлюлоза снаружи растительных клеток связана со специфическими структурами внутри клеток. Эта связь помогает контролировать ориентацию волокон целлюлозы. Предоставлено: Патрик Мэнселл / Penn State. Креатив Коммонс

В эксперименте с проростками небольшого цветкового растения ее научный сотрудник Шундай Ли и аспирант Лэй Лэй показали, что комплекс синтеза целлюлозы связан с поддерживающими структурами внутри клетки, и что эта связь помогает контролировать ориентацию волокон целлюлозы. вне клетки.

Они пометили определенные белки соединениями, которые флуоресцируют при воздействии лазера. Затем они сфотографировали отдельные клетки проростка, который все еще был жив и рос, через лазерный конфокальный микроскоп.

При одной длине волны света красное свечение выявило расположение внутри ячейки опорных стоек. В свете другой длины волны зеленое свечение показало расположение белка CSI1, который, как ранее обнаружил Гу, прикреплен к механизму производства целлюлозы. Покадровые записи живой клетки на обеих длинах волн показали, что CSI1 перемещается туда-сюда вдоль распорок. Поскольку распорки ориентированы в клетке крест-накрест, а CSI1 соединен как с ними, так и с механизмом целлюлозы, это движение приведет к тому, что новые цепи целлюлозы будут ориентированы крест-накрест к клеткам.

Теперь коллеги из Центра могут использовать другие методы для изучения вращения микрофибрилл и того, как это движение связано со способностью клетки расти.

«У нас хорошее сотрудничество в Центре, — говорит Гу, — поэтому мы можем делать то, что у нас хорошо получается, а затем отправлять наши образцы другим людям для анализа, измерения физических свойств и просмотра их взаимосвязи». к клеточной структуре».

Выплата

Разгадка тайны клеточных стенок может сделать больше, чем предоставить альтернативный источник топлива, говорит Косгроув. В местах, где растительные остатки выбрасываются, а не используются для предотвращения эрозии почвы и восполнения почвы, фермеры могут продавать остатки. В некоторых случаях избавиться от остатков растений может быть даже важнее, чем получить доход.

«В Бразилии выращивают сахарный тростник, — говорит Косгроув. «Они измельчают стебли, извлекают сахара, но затем у них остается огромный остаток материала клеточных стенок. Это очень похоже на стебли кукурузы, только крупнее. Раньше их сжигали, но это создавало проблемы с загрязнением воздуха, поэтому они запретили его сжигать. Так что у них осталась эта проблема, что вы делаете со всем этим хламом?»

Выращивание сельскохозяйственных культур специально для производства топлива, уже проводимое на экспериментальной основе, может стать достаточно эффективным, чтобы приносить прибыль.

Результаты исследования могут быть воплощены в широком спектре других продуктов. «Клеточные стенки используются во многих вещах, — говорит он. «Это хлопок, это древесина, это волокна, и это используется во многих промышленных процессах. Знания позволяют вам улучшить все это. мы можем изменить это, чтобы сделать продукт лучше, разнообразнее и дешевле».

В прошлом году Министерство энергетики продлило финансирование Центра еще на четыре года. Косгроув говорит, что он будет рад позволить другим разрабатывать конкретные приложения на основе исследований клеточных стенок.