БИОХИМИЯ ЗЕРНА

Тело многоклеточного организма (растения) содержит огромное количество клеток, которые выполняют различные функции и образуют разнообразные ткани и органы ( 1).

Снаружи клетка покрыта клеточной оболочкой или клеточной стенкой ( 1), за которой располагается наружная мембрана, окружающая протоплазму. Протоплазма состоит из ядра и цитоплазмы.

Цитоплазма. Полужидкое содержимое клетки, в которой расположены все субклеточные органеллы (ядро, пластиды, митохондрии, рибосомы, лизосомы и растворимые ферменты).

Ядро. Необходимая составная часть всех клеток, участвующая во всех жизненных процессах, протекающих в клетке. Для него характерна более плотная консистенция по сравнению с цитоплазмой. Ядро состоит из оболочки, наружной мембраны, ядрышка и хромосом. Число хромосом строго определено для каждого вида растений: у твердой пшеницы — 28, мягкой — 42, ржи —14 и т.д.

Хромосомы несут видовую и индивидуальную информацию, обеспечивающую передачу наследственных признаков организма. Основная функция ядра— хранение и реализация наследственной информации.

Пластиды. Особые органеллы в цитоплазме растительных клеток, состоящие из липидов, белков, пигментов и минеральных веществ. Они содержат также различные ферменты, витамины и др. Среди пластид наибольшее значение имеют хлоропласта, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, благодаря которому зеленые растения используют световую энергию солнца и за ее счет образуют органические вещества из неорганических (фотосинтез).

Митохондрии. В них происходят основные окислительно- восстановительные процессы клетки. Назначение митохондрий— извлечение энергии из поступающих в клетку питательных веществ в процессе дыхания ( 2). Освобожденная энергия накапливается в виде высокоэнергетических фосфатных связей аденозинтрифосфорной кислоты (АТР). Поэтому митохондрии называют силовыми, или энергетическими станциями клетки.

 Рибосомы. В них происходит процесс синтеза белков. Они> расположены во всех участках клетки. Функция рибосом — синтез белков из аминокислот, выработанных или поглощенный клеткой и используемых для построения новых белков. Рибосомы образуют агрегаты (полирибосомы или полисомы).

Мембраны. Входят в клеточные органеллы ( 3) (ядро, хлоропласты, митохондрии). Они представляют собой функционально активные поверхностные структуры клеток, состоящие из нескольких молекулярных слоев, отграничивающих цитоплазму и большинство внутриклеточных структур, а также образующих внутриклеточную систему канальцев, складок и замкнутых полостей. Мембраны имеют сложные структуры толщиной 6... 10 нм, состоящие в основном из белков и липидов. В них содержатся также углеводы, неорганический соли, влага и другие соединения. Строение мембраны жидкостно-мозаичное, основу мембран составляет двойной слой молекул фосфолипи- дов. Гидрофильные остатки фосфолипидов обращены наружу, а гидрофобные — внутрь. Расстояние между монослоями фосфолипидов не превышает 6,5... 7,5 нм. Мембрана содержит белки: периферийные и внутренние (интегральные). Периферийные белки электростатическими силами прикреплены к полярным концам фосфолипидов и покрывают липиды не сплошным слоем, а мозаично. Интегральные белки свободно плавают в липидном слое. У некоторых из них большая часть молекул погружена в липидный слой, а остальная выступает за пределы мембраны. Молекулы другого типа внутренних белков более крупные, насквозь пронизывающие мембрану. В отдельных местах мембраны пронизаны порами диаметром около 0,8 нм {числом до 1010 на 1 см2).

Мембраны обладают свойствами полупроницаемых перегородок. Через поры могут проникать вода и растворенные в ней вещества, если размеры их молекул меньше диаметра пор. Кроме того, в мембранах имеются так называемые каналы ионной проводимости, которые избирательно пропускают определенные ионы. Они преодолевают мембранный барьер и проникают в цитоплазму разными путями — через поры и каналы ионной проводимости с помощью диффузионных сил благодаря градиенту концентрации, определяемому химическим потенциалом. Скорость диффузии повышается под влиянием электрического потенциала, возникающего на внутренней и внешней сторонах мембраны, в результате различной концентрации отрицательно и положительно заряженных ионов. Таким образом, движущей силой при диффузии ионов становится электрохимический потенциал, представляющий собой комплекс химического и электрохимического потенциала.

Основная часть ионов преодолевает бимолекулярный слой липидов. Через мембраны наиболее легко проникают вещества, растворимые в липидах. В остальных случаях обязательно участие специфических молекул — переносчиков. Одни из них вступают с веществом в комплексное соединение и в таком виде проникают через мембрану, а после разрушения комплексного соединения возвращаются за новой порцией, оставляя перенесенный ион за пределами мембраны. Другие переносчики встраиваются в мембрану, становятся своеобразным каналом, через который ионы проталкиваются от одной молекулы к другой, пока не достигнут обратной стороны мембраны.

Мембраны выполняют многочисленные функции. Они служат защитой клетки, обеспечивая постоянство внутриклеточной среды. Через мембрану клетка вступает в контакт с внешней средой.

Вакуоли. Характерны для клеток растений. Они заполнены клеточным соком сложного состава. От цитоплазмы вакуоли отделены особой мембраной.

Клеточные стенки. Растительные клетки покрыты толстыми наружными стенками (оболочками), представляющими собой дополнительное образование на наружной поверхности тонкой клеточной мембраны — клеточные стенки. В состав клеточных стенок у большинства растений входят клетчатка и гемицеллк> лозы. Небольшие межклеточные пространства заполнены органическим веществом, которое прочно скрепляет клетки между собой.