ФІЗІОЛОГІЯ РОСЛИН З ОСНОВАМИ МІКРОБІОЛОГІЇ Електронний посібник
Головна Анотація Теоретичні відомості Лабораторні заняття Глосарій Список використаних джерел Укладачі	1. ФІЗІОЛОГІЯ РОСЛИННОЇ КЛІТИНИ
	1.1. Клітина як структурно-функціональна одиниця рослинного організму 1.2. Загальна морфологія рослинної клітини 1.3. Будова і фізіологічні функції компонентів клітини 1.4. Клітинні мембрани, їх будова, хімічний склад та функції 1.5. Амінокислоти, пептиди, білки, ферменти, нуклеїнові кислоти 1.6. Вітаміни, ліпіди, вуглеводи 1.7. Макроергічні сполуки 1.1. Клітина як структурно-функціональна одиниця рослинного організму Клітина – це елементарна біологічна відкрита система, яка здатна до самовідтворення, саморегуляції та саморозвитку. Для проходження цих процесів у клітині повинен постійно відбуватися обмін речовин і вироблятися енергія. Клітина Рис.1. Рослинна клітина Анаболізм – це сукупність біохімічних процесів, які сприяють засвоєнню поживних речовин і енергії, утворенню тіла клітини (наприклад, фотосинтез). Анаболізм Катаболізм – це розпад органічних сполук, синтезованих під час анаболізму, на більш прості, необхідні для побудови нових органічних сполук і вивільнення певної кількості енергії. До катаболізму належить дихання. Катаболізм Єдність цих двох типів обміну і складає основу життя. 1.2. Загальна морфологія рослинної клітини Згідно із сучасними уявленнями, рослинна клітина складається з трьох основних частин – оболонки, протопласта (протоплазма) і вакуолі (рис. 1). Клітинна оболонка відносно жорстка, складна у хімічному відношенні і є продуктом діяльності протопласта. Протопласт, тобто жива частина клітини, є колоїдним розчином із розміщеними у ньому структурними компонентами (ядро, пластиди, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Ґольджі, рибосоми). Рис. 2. Структурні компоненти рослинної клітини 1.3. Будова і фізіологічні функції компонентів клітини Клітинна оболонка та її функції Оболонка клітини утворюється з продуктів секреторної діяльності протопласта, які послідовно нашаровуються у процесі розвитку клітини. Завдяки проміжкам між фібрилами клітинна стінка має достатню гнучкість (рис. 3). Рис. 3. Структура мікрофібрили Як правило, у вторинній оболонці виділяється три шари – зовнішній, середній і внутрішній. У цих шарах кут розташування целюлозних мікрофібрил різний, що забезпечує твердість, незначну розтяжність оболонки і високу міцність усієї структури (рис. 4, 5). Рис. 4. Целюлозні волокна в окремих шарах клітинної стінки Рис. 5. Структура клітинної оболонки Протопласт – це колоїдна система. Протопласт Центральною і найважливішою органелою клітини є ядро (рис. 6). Рис. 6. Будова типового клітинного ядра Клітина луски цибулі під час розгляду під світловим мікроскопом https://www.youtube.com/watch?v=ATHfvjMxP5E. Пластиди – це продукти життєдіяльності рослинної клітини. Вони утворюються з пропластид – маленьких амебоподібних тілець (d 0,05 – 0,5 мкм), які беруть початок від ініціальних часток, що відокремлюються від ядра і містять нуклеоплазму. У рослинних клітинах містяться три типи пластид: лейкопласти (безбарвні) (рис. 7), хлоропласти (зелені) (рис. 8) і хромопласти (оранжеві) (рис. 9). Сукупність пластид прийнято позначати поняттям “пластидом”. Рис. 7. Лейкопласти в клітинах бульби картоплі Рис. 8. Хлоропласти рослинної клітини Рис. 9. Хромопласти рослинної клітини Мітохондрії містяться у цитоплазмі всіх клітин еукаріотів. До складу мітохондрій входять білки, ліпіди, вітаміни, рибосоми, РНК, ДНК, ферментативний комплекс. Мітохондрії (рис. 10). Рис. 10. Будова мітохондрії Рибосоми – це ультрамікроскопічні утворення діаметром близько 0,2 мкм. (рис. 11). Рис. 11. Рибосома (синтез білка) Апарат Ґольджі – це комплекс великих і малих порожнин “безладного” типу, оточених мембраною. Найбільш великим і типовим компонентом апарату Гольджі є диктіосоми – кілька великих ущільнених цистерн (мембранних дисків). Від країв цистерн відшнуровуються пухирці і зливаються з плазматичними мембранами, а синтезовані сполуки відкладаються поза протопластом (рис. 12, 13). Рис. 12. Схематичне зображення частини диктіосом рослинної клітини Рис. 13. Схема роботи апарату Ґольджі Апарат Гольджі https://www.youtube.com/watch?v=yKW4F0Nu-UY Ендоплазматичний ретикул (ендоплазматична сітка) – це система мембран (каналів), що пронизують цитоплазму. (рис. 14). Рис. 14. Ендоплазматичний ретикулум Вакуоля – це поширений відділ клітини, оточений біологічною мембраною – тонопластом. Вона заповнена водним розчином солей, органічних речовин, а також продуктами метаболізму клітини. (рис. 15). Рис. 15. Вакуоля рослинної клітини Лізосоми – це малі сферичні, оточені мембраною тільця, у яких розміщені окремі ферменти або їх групи. (рис. 16, 17). Рис. 16. Структура лізосоми Рис. 17. Біологічна функція лізосом Мікротрубочки – це порожнисті, видовжені протоплазматичні частки діаметром 18 – 30 нм і довжиною кілька мікронів, складені з фібрилярних тяжів, основою яких є білок тубулін (рис. 18). Рис. 18. Розміщення і структура мікротрубочки 1.4. Клітинні мембрани, їх будова, хімічний склад та функції Цитоплазматична мембрана – це ультратонкі структури товщиною 5 – 10 нм, утворені з білків (60 %), фосфоліпідів (40 %) і невеликої кількості вуглеводів (рис. 19). Рис. 19. Рідинно-мозаїчна модель мембрани 1.5. Амінокислоти, пептиди, білки, ферменти, нуклеїнові кислоти Амінокислоти – це органічні кислоти, у вуглеводневому радикалі яких атом водню заміщений аміногрупою. Відомо понад 200 амінокислот, але до складу рослинних білків входять лише 20 (рис. 20, 21). Рис. 20. Загальна схема α-амінокислоти в неіонізованій формі Рис. 21. Утворення пептидного зв'язку Білки – це високомолекулярні гетерополімери, побудовані з амінокислот. Загалом молекули білків включають від 100 амінокислотних залишків до кількох мільйонів (рис. 22). Білки, що складаються лише із залишків амінокислот, називаються простими, або протеїнами. Залежно від природи небілкової частини молекули білка, яка ще називається простетичною групою, протеїди поділяються на групи. Рис. 22. Структура білка Функції білків Ферменти – це високоспецифічні біологічні каталізатори. Будь-яка клітина містить тисячі ферментів, кожний з яких регулює відповідну хімічну реакцію або групу взаємопов’язаних реакцій. Рис. 23. Активування молекули субстрату ферментом Нуклеїнові кислоти – У клітині існують два типи функціонально різних нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), що міститься у хромосомах, хлоропластах і мітохондріях, і рибонуклеїнові кислоти (РНК), які зустрічаються майже в усіх структурних компонентах живої клітини. ДНК і РНК належать до макромолекулярних сполук. (рис. 24). Рис. 24. Нуклеїнові кислоти 1.6. Вітаміни, ліпіди, вуглеводи Серед інших органічних речовин, які містяться у рослинах, вітаміни займають особливе місце. Вітаміни (від лат. vita – життя) (рис. 25). є життєво важливими сполуками для рослинних і тваринних організмів. Вітаміни та їх значення. Рис. 25 Основні представники водорозчинних вітамінів Вітамін С (аскорбінова кислота), хімічна формула – С6Н8О6 (рис. 26). Аскорбінова кислота Дезоксиаскорбінова кислота Рис. 26. Вітамін С Вітамін В1 (тіамін) свою назву отримав завдяки наявності в ньому атома сірки (рис. 27). Рис. 27. Вітамін В1 Вітамін В2 (рибофлавін, вітамін росту) за хімічною природою є азотистою основою (рис. 28). Рис.28. Вітамін В2 У групу жиророзчинних організмів входять Вітаміни групи А; Вітаміни групи D; Вітамін E; Вітамін K. Вуглеводи – це найважливіші  і найпоширеніші органічні сполуки, які утворюються у процесі фотосинтезу (рис. 29, 30,31). Рис. 29. Глюкоза Рис.30. Сахароза Рис.31. Целюлоза Рис. 32. Схема класифікації вуглеводів Ліпідами прийнято називати жири і жироподібні речовини – ліпоїди. (рис. 33, 34, 35). Рис.33. Приклади структур, які утворюють фосфоліпіди у водних розчинах Рис. 34 Рис. 35 1.7. Макроергічні сполуки Накопичення і перенесення енергії у клітині може здійснюватися за допомогою хімічних сполук. Встановлено, що основною сполукою такого типу є аденозинтрифосфорна кислота – АТФ, до складу якої входять залишок азотистої основи – аденін, рибоза і три залишки фосфорної кислоти (рис. 36). Рис. 36 Віддаючи один або два фосфорних залишки різним акцепторам, вона відповідно перетворюється в АДФ (аденозиндифосфат) і АМФ (аденозинмонофосфат). Макроергічні сполуки (рис. 37). Рис. 37 Питання для самоконтролю 1. Будова рослинної клітини. Основні органоїди клітини та їх функції. 2. Хімічний склад і структура цитоплазми. 3. Що необхідно розуміти під проникністю цитоплазми? 4. Будова біологічної мембрани, хімічний склад, функції. 5. Білки, їх будова і функції. 6. Ферменти, їх хімічна природа, властивості і локалізація. 7. Вітаміни, їх фізіологічна роль. 8. Макроергічні сполуки. 9. Значення і класифікація вуглеводів. 10. Які показники характеризують якість жирів? 11. Які незамінні амінокислоти входять до складу білків? Лабораторне заняття 1 Плазмоліз і деплазмоліз, вихід барвних речовин із вакуолі. Визначення життєздатності насіння за забарвленням цитоплазми
		На початок	Наступна тема