В регуляции  водного и теплового режима растений участвуют ткани, стенки клеток которых  пропитаны суберином. Отложение суберина делает стенки трудно проницаемыми для воды и растворов (например, в эндодерме, перидерме).

Поверхность эпидермальных клеток растений защищена гидрофобными веществами — кутиюм и восками. Предшественники этих соединений секретируются из цитоплазмы на поверхность, где и происходит их полимеризация. Слой кутина обычно пронизан полисахаридными компонентами стенки (целлюлозой, пектином) и образует кутикулу. Кутикула участвует в регуляции водного режима тканей и защищает клетки от повреждений и проникновения инфекции.

В первичных клеточных стенках на долю целлюлозы приходится до 30% сухой массы стенки. Количество гемицеллюлоз и пектиновых веществ меняется в зависимости от объекта. Вместе с белками пектиновые вещества могут составлять около 30% сухой массы клетки, причем количество белка достигает 5-10%. Около 40% приходится на долю гемицеллюлоз. Благодаря контакту соседних клеток друг с другом возникает единая система клеточных стенок, получившая название апопласта. По апопласту, минуя мембранные барьеры, от клетки к клетке перемещаются вещества. Межмолекулярное пространство в фазе клеточной стенки, где осуществляются диффузия, адсорбция и освобождение водорастворимых веществ, называется кажущимся свободным пространством.

Клеточные стенки растений пронизаны отверстиями — порами диаметром до 1 мкм. Через них проходят тяжи — плазмодесмы, благодаря которым осуществляются межклеточные контакты. Каждая плазмодесма представляет собой канал, выстланный плазмалеммой, непрерывно переходящей из клетки в клетку. Центральную часть поры занимает десмотрубка, состоящая из спирально расположенных белковых субъединиц. Десмотрубка сообщается с мембранами ЭР соседних клеток. Вокруг десмотрубки имеется слой цитоплазмы, которая может соединяться с цитоплазмой соседних клеток. Таким образом, связи между клетками могут осуществляться через цитоплазму, плазмалемму, ЭР и клеточные стенки. Единая система цитоплазмы клеток тканей и органов называется симпластом.

Будучи  продуктом метаболической активности протопласта, клеточная стенка выполняет функцию защиты содержимого клетки от повреждений и избыточной потери воды, поддерживает форму (за счет тургора) и определяет размер клетки, служит важным компонентом ионного обмена клетки (как ионообменник) и местом транспорта веществ из клетки в клетку внеклеточным путем (апопластный транспорт). Биогенез клеточной стенки играет важную роль в росте и дифференцировке клетки.

Фазы  роста клеток по Саксу: деление, растяжение, дифференциация.

Формирование  клеточной стенки:

1)После  деления клетки, на месте разрыва образуется цепочка пузырьков – визикул (их продуцирует Аппарат Гольджи).Потом из них образуется срединная пластинка.

2)Затем  откладываются фибриллы целлюлозы  с пектатом кальция образующие  каркас для первичной оболочки. На этот каркас накладываются с двух сторон слои гемицеллюлозных фибрилл пропитанных пектиновым веществом. Первичная оболочка обладает растяжимостью, и в этот период клетка растет растяжением.

3)Со  временем откладываются все новые  слои гемицеллюлозы но уже  пропитанные лигнином. Теперь клеточная стенка становится более прочной, и уже не обладает растяжимостью.

5. Основные свойства  цитоплазмы: вязкость, эластичность, подвижность,  раздражимость.

Цитоплазма  – это часть клетки заключенная  между плазмодесмой и ядром.

Цитоплазма состоит из 3 слоев:

1)Плазмолемма  – располагается на поверхности  цитоплазмы, окружая ее и отделяя  от клеточной стенки. Имеет мембранное  строение обеспечивающее в основном  избирательную проницаемость.

2)Мезоплазма (матрикс, гиалоплазма) – сложная  бесцветная коллоидная часть. Состоит из белков, РНК, полисахаридов, липидов. Обладает вязкостью в зависимости от растворенных в ней веществ. Внутри нее расположены все органоиды. Делится еще на 2 слоя:

А)Эндоплазма – способна к движению

Б)Эктоплазма – не способна к движению

3)Тонопласт  – отделяет клеточный сок от  цитоплазмы. Имеет мембранное строение обеспечивающее в основном полупроницаемость.

6. Мембранный принцип  организации поверхности  цитоплазмы и органелл  клетки. Функции мембран.  Аппарат Гольджи,  рибосомы, пероксисомы, лизосомы и митохондрии.

Мембраны  обеспечивают в клетке принцип  компартментации — клетка оказывается поделенной на зоны, каждая из которых играет свою роль в жизни клетки. В то же время деятельность отдельных компартментов взаимосвязана и интегрирована, и это тоже является функцией мембран. Большая часть клеточных мембран генетически связана друг с другом, то есть возникает друг от друга или служит продолжением друг друга. В то же время такие органеллы, как хлоропласты и митохондрии, образуются в клетке путем деления. Их мембраны, по-видимому, не связаны в своем происхождении с другими. Мембраны имеют трехслойное строение. Основу составляет двойной слой липидов, обращенных к друг другу гидрофобными концами, а с двух сторон располагаются белки. На поверхности мембран располагаются различные рецепторы, они принимают участие во всех жизненных процессах.

Значение  мембран трудно переоценить. С их помощью в клетке осуществляются важнейшие принципы экономичности, скорости, направленности и сопряженности всех процессов.

1. Мембраны  — это пограничные структуры,  обеспечивающие диалектическое  единство разделения и связи  клеточных компонентов.

2. С  помощью мембран поддерживается  гомеостаз — постоянство среды в каждом компартменте клетки.

3. Через  мембраны происходит обмен веществ, энергии и информации между клеткой и окружающей средой.

4. Мембраны  связаны с важнейшими биохимическими  процессами, так как в них локализованы ферменты, осуществляющие синтез, гидролиз, окисление, перенос и т. д.

5. На  мембранах хлоропластов и митохондрий происходят сложные процессы биоэнергетики (фотосинтетическое и окислительное фосфорилирование), снабжающие клетку энергией.

6. Мембраны  выполняют рецепторную функцию,  воспринимая внешние раздражения и передавая сигналы о них организму в целом.

Аппарат Гольджн. В растительных клетках  аппарат Гольд-жи (АГ) представлен  диктиосомами, везикулами и межцистер-ными образованиями. Уплощенные цистерны —  диктиосомы расположены пачками  по несколько штук. Они ограничены мембраной толщиной 7 — 8 нм. На регенерационном полюсе АГ происходит новообразование диктиосом из мембран гладкого ЭР. На секреторном полюсе формируются секреторные пузырьки (везикулы). В клетке растений содержатся от нескольких до сотен АГ. В диктиосомах АГ образуются гликопротеины и гликолипиды и осуществляется накопление и мембранная «упаковка» соединений, необходимых для синтеза полимеров клеточной стенки и различных растительных слизей. С помощью везикул Гольджи углеводные компоненты доставляются к плазмалемме. Мембрана пузырьков встраивается в плазмалемму, способствуя ее росту и обновлению. Секретируемые вещества оказываются в клеточной стенке. Мембраны АГ являются связующим звеном между мембранами ЭР и плазмалеммой.

Рибосомы. Рибосомы осуществляют синтез белков — трансляцию матричной, или информационной, РНК (мРНК). Каждая рибосома состоит из двух нуклеопротеиновых субъединиц. В цитоплазме растительных клеток находятся 80s рибосомы, состоящие из 40 и 60s субъединиц, в хлоропластах — 70s рибосомы, а в митохондриях — 78 — 80 s рибосомы, отличные от цитоплазматических и хлоропластных. Субъединицы рибосом, образованные в ядрышке, поступают в цитоплазму, где происходит сборка рибосом на молекуле мРНК.

Рибосомы  в цитоплазме могут быть свободными, прикрепленными к мембранам эндоплазматического ретикулума, к наружной мембране ядерной оболочки либо образуют полирибосомные (полисомные) комплексы.

Пероксисомы (округлые органоиды диаметром 0,2—1,5 мкм, ограниченные элементарной мембраной и содержащие гранулярный матрикс) многочисленны в клетках листьев, где они тесно связаны с хлоропластами. В них окисляется синтезируемая в хлоропластах в ходе фотосинтеза гликолевая кислота и образуется аминокислота глицин, которая в митохондриях превращается в серии. В листьях высших растений пероксисомы участвуют в фотодыхании.

Лизосома  — клеточный органоид содержащий ряд ферментов — гидролаз, способных расщеплять белки, липиды и нуклеиновые кислоты, функциями которого являются переваривание захваченных клеткой частиц, автофагия (уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми) и автолиз.

7. Поступление воды  в растительную  клетку. Диффузия, осмос.  Осмотический потенциал.  Методы измерения  осмотического потенциала  в клетке.

Пассивный транспорт — это движение веществ по физико-химическим градиентам без затраты клеткой метаболической энергии. Подобное движение происходит как в живой, так и в неживой природе.

Другая  категория процессов транспорта веществ — активный транспорт — присуща только живым организмам, которые способны осуществлять передвижение молекул и ионов против физико-химических градиентов.

Пассивный транспорт. Важнейшим механизмом передвижения веществ является диффузия. В газах и жидкостях молекулы и ионы находятся в постоянном движении благодаря кинетической энергии, которой обладают эти частицы. По второму закону термодинамики каждая система стремится уменьшить свою внутреннюю энергию и увеличить энтропию. Поэтому в сообщающихся растворах разных концентраций частицы растворенного вещества будут перемещаться из более концентрированного раствора в менее концентрированный. Одновременно из второго сосуда в первый на том же основании будут передвигаться молекулы растворителя.

Если  объемы с различными концентрациями не сообщаются, а разделены перегородкой, проницаемой для растворителя, но не проницаемой для растворенного вещества, то выравнивание концентраций будет происходить лишь за счет перемещения молекул растворителя. Такие перегородки называют полупроницаемыми, а движение частиц через них — осмосом. Осмос — это одностороннее движение растворителя через полупроницаемую мембрану по градиенту концентрации (химического потенциала). Поскольку почвенный раствор всегда сильнее разбавлен, чем водный раствор веществ в клетке (химический потенциал воды выше в почвенном растворе), вода поступает в клетку по законам осмоса. Одной из форм пассивного транспорта является электрофорез — движение заряженных частиц за счет электрической энергии по градиенту электрического потенциала.

Растительная  клетка это осмотическая система, а полупроницаемая мембрана это плазмолемма и тонопласт.

Может быть 3 вида осмоса:

1)экзосмос  – движение воды из клетки  в гипертонический р-р

2)эндосмос  – движение воды в клетку  из гипотонического р-ра

3)изоосмос  – движение воды есть, но туда-сюда.

- Осмотическое давление  - это давление которое нужно приложить что бы воспрепятствовать проникновению воды через полупроницаемую мембрану.

- Осмотическое давление - это давление которое развивает раствор всасывая воду через мембрану.

Осмотическое  давление возникает в результате осмотического передвижения молекул  воды из р-ра с меньшей концентрацией  в р-р с большей концентрацией.

P=RTCi (Pосм давление, R-универсальная газ пост, T-абсолютн t,C-конц, i-изотонич коэффициент =1 для неэлектр)

Существует 2 метода определения осмотического  давления:

1) криоскопический  (по t замерзания устанавливают концентрацию и подставляют ее в уравнение)

2)плазмолитический (по подбору изотонического р-ра, т.е. берется среднее значение  концентраций растворов при котором только начинается уголковый плазмолиз и предидущего)

Тургорное давление. Тургор – это напряженное состояние клеточной стенки, которое создает ее содержимое.

Тургор  зависит от вида растения и от времени  суток(утром выше, днем понижается, вечером повышается)

Сосущая сила – это сила с которой клетка всасывает в себя воду.

S=P-T

Существует 2 метода определения сосущей силы:

1)по  изменению размера ткани

2)по  изменению концентрации раствора

8. Поступление солей  в растительную  клетку. Явление пиноцитоза. Поступление ионов в вакуоль.

9. Транспирация и  её значение. Устьичная  и кутикулярная  транспирация. Методы  устьичного контроля  транспирации. Влияние  внешних условий  на движение устьиц. Типы движения  устьиц.

Транспирация  – это физиологический процесс испарения воды растением.