§ 4. Жизнедеятельность клетки, её деление и рост

Непрерывное перемещение полужидкой внутренней среды клетки, обеспечивающее транспорт веществ и согласованную работу органоидов.

• 1. Транспортная роль — обеспечивает распределение питательных веществ, кислорода и клеточных органоидов внутри клетки.
• 2. Зависимость от температуры — наиболее интенсивно протекает при оптимальной температуре 37 °С и полностью останавливается при перегреве свыше 40–42 °С.

Особое студенистое пектиновое вещество, расположенное между оболочками соседних растительных клеток и связывающее их в единую ткань.

• 1. Механическая прочность — обеспечивает плотное сцепление клеток и целостность органов растения.
• 2. Разрушение — при разрушении межклеточного вещества клетки легко разъединяются (при кулинарной варке картофеля, в мякоти спелых арбузов, рассыпчатых яблок и томатов).

Пространства и полости между оболочками растительных клеток, возникающие при разрушении межклеточного вещества и округлении клеток.

• 1. Содержимое — заполнены воздухом и водяными парами.
• 2. Физиологическая роль — обеспечивают газообмен, циркуляцию кислорода для дыхания и углекислого газа для фотосинтеза в толще растительных тканей.

Специализированные плотные структуры клеточного ядра, выступающие основными материальными носителями наследственной информации.

• 1. Самокопирование — перед началом деления клетки каждая хромосома удваивается, образуя две идентичные продольные половины — хроматиды.
• 2. Расхождение — в ходе деления хроматиды расходятся к разным полюсам клетки, гарантируя равное распределение наследственного материала дочерним клеткам.

Универсальное биологическое свойство живых клеток и организмов реагировать изменениями жизнедеятельности на внешние и внутренние воздействия.

• 1. Пример проявления — изменение скорости движения цитоплазмы и пластид в клетках под влиянием температуры, света и механических факторов.

Напряжённое состояние клеточной стенки растения (от лат. «тургор» — вздутие, наполнение), вызванное давлением клеточного сока изнутри вакуоли.

• 1. Механизм возникновения — создаётся осмотическим давлением водного раствора в центральной вакуоли клетки.
• 2. Значение для растения — придаёт упругость органам (листьям, молодым побегам); при дефиците воды тургор снижается, что приводит к увяданию.

Сложный упорядоченный процесс образования двух новых дочерних клеток из одной материнской, лежащий в основе роста и размножения организмов.

• 1. Принцип Р. Вирхова (1858 г.) — доказал, что любая клетка возникает исключительно из уже существующей клетки путём её деления.
• 2. Последовательность — делению цитоплазмы строго предшествует деление ядра с точным расхождением удвоенных хромосом.

Биохимический процесс расщепления органических веществ в митохондриях под действием кислорода до воды и углекислого газа с выделением энергии.

• 1. Локализация — протекает в митохондриях («энергетических станциях клетки»).
• 2. Энергетическая суть — высвобождающаяся энергия аккумулируется и расходуется на все жизненные потребности клетки (рост, синтез, деление).

Процесс нейтрализации, изоляции и удаления из клетки токсичных, избыточных или ненужных продуктов метаболизма.

• 1. Вывод наружу — удаление растворённых продуктов обмена веществ сквозь клеточную оболочку во внешнюю среду.
• 2. Внутриклеточная изоляция — накопление продуктов жизнедеятельности (кристаллов солей, оксалатов) в вакуолях клетки.

Выдающийся немецкий учёный, патологоанатом и биолог, сформулировавший фундаментальный биологический принцип «всякая клетка происходит только от клетки».

• В 1858 году научно доказал, что новые клетки образуются исключительно путём деления предшествующей материнской клетки.
• Опроверг существовавшее в естествознании до середины XIX века ложное представление о самозарождении клеток из бесструктурного межклеточного вещества.
• Внёс решающий вклад в развитие клеточной теории строения живых организмов и заложил основы клеточной патологии.

В живой растительной клетке непрерывно протекают основные взаимосвязанные жизненные процессы:

• Питание — образование органических веществ при фотосинтезе в хлоропластах, а также поглощение воды и минеральных солей извне;
• Клеточное дыхание — расщепление части органических веществ кислородом в митохондриях с выделением необходимой для жизни энергии;
• Движение цитоплазмы — постоянное внутриклеточное перемещение веществ и органоидов;
• Раздражимость — закономерный ответ клетки на температурные, световые и химические воздействия среды;
• Выделение — удаление продуктов жизнедеятельности или их изоляция в вакуолях;
• Рост, развитие и деление (размножение) клетки.

Движение цитоплазмы имеет первостепенное транспортное и координирующее значение:

• Перемещает внутри клетки питательные вещества, минеральные соединения и растворённый кислород к работающим органоидам;
• Обеспечивает контакт и слаженное химическое взаимодействие между клеточными структурами (ядром, пластидами, митохондриями, вакуолями);
• Скорость движения цитоплазмы напрямую отражает уровень метаболической активности клетки — чем активнее обмен веществ, тем выше скорость её движения.

Клетки, составляющие ткани и органы растения, не разъединяются благодаря двум факторам:

• Наличию межклеточного вещества — особого пектинового соединения, выполняющего роль природного цемента между оболочками соседних клеток;
• Наличию плазмодесм — микроскопических цитоплазматических нитей, проходящих через поры клеточных стенок и связывающих соседние клетки в неразрывную целостную биологическую систему.

Вещества поступают в живую растительную клетку в виде водных растворов из почвы, воздуха, межклетников и соседних клеток:

• Растворы свободно фильтруются сквозь поры целлюлозной оболочки (стенки);
• Далее вещества проходят через клеточную мембрану, обладающую свойством избирательной полупроницаемости;
• Мембрана строго регулирует транспорт: пропускает необходимые воде и ионам молекулы и препятствует проникновению нежелательных соединений, сохраняя эту способность исключительно при жизни клетки.

Раздражимость — это фундаментальное свойство всех живых клеток и организмов воспринимать изменения условий окружающей среды (раздражители) и отвечать на них приспособительными изменениями строения или функций. В растительной клетке раздражимость наглядно проявляется в изменении интенсивности движения цитоплазмы: наибольшая скорость наблюдается при оптимальной температуре около 37 °С, тогда как при перегреве выше 40–42 °С движение цитоплазмы полностью прекращается.

Тургор (от лат. turgor — наполнение, вздутие) — это напряжённое упругое состояние клеточной оболочки, вызванное гидростатическим давлением клеточного сока изнутри вакуолей:

• Тургор обеспечивает механическую прочность и форму растительных клеток;
• Придаёт упругость листьям, травянистым стеблям и лепесткам цветков, поддерживая их вертикальное положение на воздухе;
• При нехватке воды давление клеточного сока в вакуолях падает, напряжение клеточных оболочек ослабевает, и наступает увядание побегов.

Деление растительной клетки складывается из строго скоординированных фаз:

• Деление ядра: перед делением ядро увеличивается, в нём проявляются хромосомы. Каждая хромосома удваивается (копирует себя), образуя две сестринские хроматиды;
• Расхождение хромосом: в процессе деления хроматиды расходятся к противоположным полюсам клетки, благодаря чему обе новые клетки получают абсолютно идентичный материнскому набор генетической информации;
• Деление цитоплазмы: в экваториальной зоне клетки формируется перегородка из мембраны и целлюлозной стенки, цитоплазма с органоидами равномерно разделяется, давая начало двум самостоятельным дочерним клеткам.

Рост органов растения обусловлен протеканием двух параллельных клеточных процессов:

• Непрерывным делением молодых клеток образовательной ткани (меристемы) на верхушках побегов и кончиках корней, что обеспечивает постоянное увеличение общего числа клеток в растении;
• Ростом и растяжением образовавшихся клеток: молодые клетки интенсивно поглощают воду, их мелкие вакуоли сливаются в одну крупную центральную вакуоль, а клеточные оболочки растягиваются под тургорным давлением, многократно увеличивая физический объём каждой клетки.