Механическая ткань — вид ткани в растительном организме, волокна из живых и мёртвых клеток с сильно утолщённой клеточной стенкой, придающие механическую прочность организму. Возникает из верхушечной меристемы, а также в результате деятельности прокамбия и камбия.
Степень развития механических тканей во многом зависит от условий обитания: они почти отсутствуют у растений влажных лесов, у многих прибрежных растений, но зато хорошо развиты у большинства растений засушливых местообитаний.
Механические ткани присутствуют во всех органах растения, но наиболее они развиты по периферии стебля и в центральной части корня.
Выделяют следующие типы механических тканей:
- колленхима — эластичная опорная ткань первичной коры молодых стеблей двудольных растений, а также листьев. Состоит из живых клеток с неравномерно утолщёнными не одревесневшими первичными оболочками, вытянутые вдоль оси органа;
- склеренхима — (лубяные волокна) прочная ткань из быстро отмирающих клеток с одревесневшими и равномерно утолщенными оболочками, обеспечивает прочность органов и всего тела растений.Различают два типа склеренхимных клеток: волокна и склереиды. Волокна — это длинные тонкие клетки, обычно собранные в тяжи или пучки (например, лубяные или древесинные волокна).Склереиды — это округлые мертвые клетки с очень толстыми одревесневшими оболочками. Ими образованы семенная кожура, скорлупа орехов, косточки вишни, сливы, абрикоса; они придают мякоти груш характерный крупчатый характер. Встречаются группами в корке хвойных и некоторых лиственных пород, в твердых оболочках семян и плодов. Их клетки круглой формы с толстыми стенками и маленьким ядром.
Использование
Промышленное применение имеют лубяные волокна, идущие на изготовление тканей (лён, рами, кенаф), верёвок и канатов (пенька из волокон конопли).
Прочнейший скелет растения, или механическая ткань
Механическая ткань растений является их незаменимой частью. Она обеспечивает защиту растения от различных негативных воздействий: сильного ветра, дождя, неосторожного соприкосновения с животными или людьми. Эта ткань оберегает от окружающей среды даже хрупкие цветки и травы.
Недаром эта ткань носит другое название — арматурная. Внутри растения она образует некое подобие скелета, позволяя растительному организму сохранять упругость и прочность одновременно.
Что такое механическая ткань
Если рассматривать сущность растительных тканей в широком смысле, то они представляют собой совокупность клеток, имеющих схожие характеристики и функции.
В биологии принято выделять шесть разновидностей тканей:
- покровные — обеспечивает наружную защиту, к ним относятся пробка, кожица и корка древесных растений;
- образовательные ткани (меристемы) — находятся в зоне роста (верхушках побегов или окончаний корней)
- проводящие ткани — способствуют передвижению питательных веществ по растительному организму с помощью ситовидных трубок;
- основные ткани (паренхима) — выполняют функцию фотосинтеза, обеспечивают воздухообмен с окружающей средой;
- механические — делают растение устойчивым и прочным;
- выделительные — выводят из растения ненужные вещества (воду, соли, эфирное масло, смолу, нектар цветков).
Основной признак клеток механического типа — толстые и плотные оболочки. На них возложена задача обеспечивать растению гибкость и сопротивляемость.
Расположение
Каждый орган растения включает в себя некоторую долю арматурной ткани. Однако самое большое ее количество сосредоточено в стебле, который играет роль оси. Здесь ткань находится в отдалении от центра стебля, разбиваясь на части или образуя сплошной покров. В корне, который окружен почвой и не может сломаться, совокупность механических клеток приходится на центральную часть корневой системы.
Наиболее хорошо механический тип развит у тех растений, которые произрастают в засушливых местах. Напротив, очень небольшое его количество имеют обитатели влажных лесов или растущие по берегам рек, озер или морей.
Арматурная ткань имеет первичное происхождение и делится на несколько разновидностей в зависимости от нескольких факторов: состава, формы клеток, а также способа утолщения клеточных оболочек.
Колленхима
Относится к первичному типу ткани. Свойственна молодым растущим побегам, так как состоит из живых, постепенно увеличивающихся клеток, которые сильно вытянуты вдоль органа.
Эти клетки имеют неравномерно утолщенною оболочку и в зависимости от нее делятся на три вида:
- уголковая — оболочка утолщается в тех местах, где соединяются несколько клеток (от трех др пяти), встречается в стеблях тыквы, свеклы, георгина;
- пластинчатая — имеет клетки, которые вытянуты параллельно линии стебля (у подсолнечника и баклажана);
- рыхлая — оболочки клеток утолщаются между промежутками (лопух, крапива, мать-и-мачеха, марь белая).
Колленхима иногда может содержать в себе хлоропласты, поэтому способна играть и фотосинтезирующую роль.
Склеренхима
Самый распространенный и наиболее прочный тип растительного скелета. Клетки склеренхимы мертвые, с равномерно утолщенными одревесневшими оболочками очень высокой прочности. Они имеют вытянутую форму с заостренными концами (прозенхиму).
В отличии от колленхимы особенность склеренхимы заключается в большей упругости. Также она дает возможность растениям избегать чрезмерных изгибов из-за собственной массы. Склеренхима состоит из волокон и склереидов.
Волокна
Как и у всей склеренхимы, клетки волокон имеют узкое длинное строение с толстыми клеточными стенками. Имеют немногочисленные поры простой формы. Волокна могут располагаться как отдельными участками, так и группой. Они образуют отдельный слой под эпидермисом стеблей, коры или корней.
Волокна не уступают по прочности стали, однако менее упругие и пластичные. Когда органы растения прекращают свой рост, волокна также перестают дифференцироваться.
Читайте также: Калькулятор размера ткани для постельного белья
Склереиды
Представляют собой омертвевшие паренхимные клетки, имеющие одревесневшие оболочки большой толщины.
Склереиды весьма разнообразны по форме. Ниже приведена таблица, основанная на их классификации.
| Форма склереидов | Описание |
| Брахисклереиды | Короткая форма, напоминающая шар, самый распространенный тип склереидов |
| Остеосклереиды | Имеют вытянутую цилиндрическую форму |
| Трихосклереиды | Очень тонкие ветвящиеся клетки, отростки которых могут проникать в межклетники |
| Астросклереиды | Также имеют несколько ответвлений, по форме схожи со звездами |
| Макросклереиды | Длинные клетки в форме палочки |
| Нитевидные склереиды | Тонкие длинные тела делают их похожими на волокна |
| Идиобласты | Расположены одиночно, выполняют опорную функцию, наиболее часто встречаются у вечнозеленых представителей |
Склереиды находятся практически во всех растительных органах: в плодах, листьях или стеблях. Формируются они на протяжении всей жизни организма.
Использование
Материалы, получаемые из механического типа, широко используются в текстильной промышленности и сельском хозяйстве. В частности, особую ценность представляют собой лубяные волокна, входящие в состав склеренхимы однолетних или многолетних растений.
В промышленности
Из мягких лубяных волокон, получаемых из льна или рами, изготавливают ткань для одежды и пряжу. Лен-долгунец обладает высокими тонкими стеблями, а волокна составляют примерно четверть от всей массы растения. Рами можно встретить в странах с субтропическим климатом. Его волокна отличаются высоким качеством и очень мягкие на ощупь. Подходит для изготовления постельного белья или сетей для ловли рыбы.
Существуют растения обладающие и грубыми волокнами. Произрастают они в основном в тропиках. Волокна абаки и листьев агавы очень прочные и жесткие, из них делают канаты, веревки, мешковину.
Лубяные волокна находятся также в коре деревьев. Например, так называемое «лыко» получают из липы еще с древнейших времен. Оно подходит для изготовления кистей, веревок, рыболовецких сетей, мочалок.
Видео
В этом видео рассказывается о механическом типе ткани.
Типы животных и растительных тканей
Виды растительной ткани
Клетки существуют не изолированно. Они соединены между собой пластинами, состоящими в основном из протопектина. Эти пластинки вместе с клеточными оболочками составляют растительную ткань.
Различают следующие виды тканей:
Покровные тканизащищают плоды и овощи от неблагоприятных внешних воздействий; механических повреждений, патогенных микроорганизмов, сельскохозяйственных вредителей, метеорологических факторов.
Различают два вида покровных тканей: эпидермис (кожица) и перидермис (пробка).
Эпидермис — однорядная покровная ткань из вытянутых клеток.
Характерной особенностью эпидермиса является наличие кутикулы, образуемой жироподобным веществом кутином и восками.
Кутикула усиливает защитные свойства эпидермиса, поэтому удаление воскового налета, повреждение кутикулы вызывает быструю порчу плодов и овощей.
Кутикула отличается у разных видов плодов и овощей по структуре, толщине и составу. Эти факторы влияют на сохраняемость плодов и овощей. Чем она толще и более плотно покрывает эпидермиапьные клетки, тем меньше возможность проникновения микроорганизмов внутрь и смачивания водой.
Клетки эпидермиса также содержат вакуоль, ядра, а некоторые и хлоропласты, что придает окраску плодам и овощам.
Иногда клетки эпидермиса разрастаются с образованием волосков, покрытых кутикулой. Тогда плоды и овощи имеют опушение (персики, крыжовник, абрикосы и др.).
На поверхности эпидермиса расположены устьица — мельчайшие отверстия, через которое осуществляется газообмен между внутренними тканями и внешней средой.
Эпидермис покрывает в основном наземные плоды и некоторые овощи — лук, чеснок, томаты, перец и др.
Перидерма — это вторичная покровная ткань, состоящая из нескольких рядов плотно сомкнутых клеток. Клетки перидермы пропитаны суберином, что обеспечивает хорошие защитные свойства.
Перидермой покрыты клубни и корнеплоды. Так как они произрастают в почве, то нуждаются в эффективной защите от механического давления, оказываемого почвой, камнями, от микроорганизмов и вредителей, населяющих почву.
Паренхимные ткани — это основные ткани, которые образуют мякоть плодов и овощей.
Механические ткани — ткани, придающие плотность органам растений.
Клетки этих тканей толстостенные, имеют несколько удлиненную форму, содержат пектиновые вещества, хлорофилл, крахмал, полифенолы.
Механические ткани можно наблюдать в виде жилок на листьях, придающих им прочность, у одревесневших корнеплодов (свеклы), в виде каменистых клеток в мякоти плодов (груш, айвы) и овощей (хрена).
Повышенное содержание механических тканей, например, каменистых клеток — нежелательно, так как ухудшает консистенцию мякоти.
Проводящие ткани осуществляют связь между разными органами и тканями. Без этого невозможен обмен веществ.
Они состоят из прозенхимных клеток значительной длины и представлены тремя типами: трахеи, трахеиды — проводят растворы минеральных веществ, и ситовидные трубки — проводят растворы органических веществ.
Совокупность трахей, трахеидов, механических тканей образует древесину, и называется ксилемой, а ситовидные трубки с паренхимными и механическими тканями образуют флоэму.
Наиболее выражена ксилема и флоэма у корнеплодов типа моркови.
Проводящие ткани оказывают существенное влияние на потребительские свойства, сохраняемость плодов.
Сильно развитая проводящая ткань с большим количеством механических тканей придает мякоти грубую, хрящевидную или деревянистую (переросшие корнеплоды, черешни бигаро) консистенцию. Образовательные ткани служат для образования постоянных тканей.
В организмах животных выделяют следующие виды тканей:
1.эпителиальная покрывает организм снаружи, выстилает поверхность внутренних органов и полости, входит в состав желез внутренней и внешней секреции. Признаки эпителиальной ткани:
Читайте также: Bump текстуры ткани для
·Покровный эпителий (ороговевающий).
·Эпителий слизистых оболочек.
·Эпителий серозных оболочек (выстилающий брюшную, плевральную и перикардиальную полости).
Белки. Структура, функции. Биосинтез белка
Молекулы белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из остатков α-L-аминокислот (которые являются мономерами), также в состав белков могут входить модифицированные аминокислотные остатки и компоненты не аминокислотной природы. Для обозначения аминокислот в научной литературе используются одно- или трёхбуквенные сокращения. Хотя на первый взгляд может показаться, что использование в большинстве белков «всего» 20 видов аминокислот ограничивает разнообразие белковых структур, на самом деле количество вариантов трудно переоценить: для цепочки из 5 аминокислотных остатков оно составляет уже более 3 миллионов, а цепочка из 100 аминокислотных остатков (небольшой белок) может быть представлена более чем в 10 130 вариантах. Белки длиной от 2 до нескольких десятков аминокислотных остатков часто называют пептидами, при большей степени полимеризации — белками, хотя это деление весьма условно.
При образовании белка в результате взаимодействия α-карбоксильной группы (-COOH) одной аминокислоты с α-аминогруппой (-NH2) другой аминокислоты образуются пептидные связи. Концы белка называют N- и C-концом, в зависимости от того, какая из групп концевого аминокислотного остатка свободна: -NH2 или -COOH, соответственно. При синтезе белка на рибосоме первым (N-концевым) аминокислотным остатком обычно является остаток метионина, а последующие остатки присоединяются к C-концу предыдущего.
Уровни организации
Уровни структурной организации белков: 1 — первичная, 2 — вторичная, 3 — третичная, 4 — четвертичная
К. Линдстрём-Ланг предложил выделять 4 уровня структурной организации белков: первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Хотя такое деление несколько устарело, им продолжают пользоваться [4] . Первичная структура (последовательность аминокислотных остатков) полипептида определяется структурой его гена и генетическим кодом, а структуры более высоких порядков формируются в процессе сворачивания белка [19] . Хотя пространственная структура белка в целом определяется его аминокислотной последовательностью, она является довольно лабильной и может зависеть от внешних условий, поэтому более правильно говорить о предпочтительной или наиболее энергетически выгодной конформации белка [4] .
Первичная структура
Пример выравнивания аминокислотных последовательностей белков (гемоглобинов) из разных организмов
Первичная структура — последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Первичную структуру белка, как правило, описывают, используя однобуквенные или трёхбуквенные обозначения для аминокислотных остатков.
Важными особенностями первичной структуры являются консервативные мотивы — устойчивые сочетания аминокислотных остатков, выполняющие определённую функцию и встречающиеся во многих белках. Консервативные мотивы сохраняются в процессеэволюции видов, по ним часто удаётся предсказать функцию неизвестного белка [20] . По степени гомологии (сходства) аминокислотных последовательностей белков разных организмов можно оценивать эволюционное расстояние между таксонами, к которым принадлежат эти организмы.
Первичную структуру белка можно определить методами секвенирования белков или по первичной структуре его мРНК, используя таблицу генетического кода.
Вторичная структура
Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями. Ниже приведены самые распространённые типы вторичной структуры белков ] :
Третичная структура
Третичная структура — пространственное строение полипептидной цепи. Структурно состоит из элементов вторичной структуры, стабилизированных различными типами взаимодействий, в которых гидрофобные взаимодействия играют важнейшую роль
Четвертичная структура
Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) — взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четвертичной структурой, образуются на рибосомах по отдельности и лишь после окончания синтеза образуют общую надмолекулярную структуру. В состав белка с четвертичной структурой могут входить как идентичные, так и различающиеся полипептидные цепочки. В стабилизации четвертичной структуры принимают участие те же типы взаимодействий, что и в стабилизации третичной. Надмолекулярные белковые комплексы могут состоять из десятков молекул.
Функции белков в организме
Каталитическая функция
Наиболее хорошо известная роль белков в организме — катализ различных химических реакций. Ферменты — группа белков, обладающая специфическими каталитическими свойствами, то есть каждый фермент катализирует одну или несколько сходных реакций. Ферменты катализируют реакции расщепления сложных молекул (катаболизм) и их синтеза (анаболизм), а также репликации и репарации ДНК и матричного синтеза РНК. Известно несколько тысяч ферментов; среди них такие как, например, пепсин расщепляют белки в процессе пищеварения. В процесс посттрансляционной модификации некоторые ферменты добавляют или удаляют химические группы на других белках. Известно около 4000 реакций, катализируемых белками [56] . Ускорение реакции в результате ферментативного катализа иногда огромно: например, реакция, катализируемая ферментом оротат-карбоксилазой, протекает в 10 17 раз быстрее некатализируемой (78 миллионов лет без фермента, 18 миллисекунд с участием фермента) [57] . Молекулы, которые присоединяются к ферменту и изменяются в результате реакции, называютсясубстратами.
Хотя ферменты обычно состоят из сотен аминокислот, только небольшая часть из них взаимодействует с субстратом, и ещё меньшее количество — в среднем 3—4 аминокислоты, часто расположенные далеко друг от друга в первичной аминокислотной последовательности — напрямую участвуют в катализе [58] . Часть фермента, которая присоединяет субстрат и содержит каталитические аминокислоты, называетсяактивным центром фермента.
Структурная функция
Структурные белки цитоскелета, как своего рода арматура, придают форму клеткам и многим органоидам и участвуют в изменении формы клеток. Большинство структурных белков являются филаментозными: например, мономеры актина и тубулина — это глобулярные, растворимые белки, но после полимеризации они формируют длинные нити, из которых состоит цитоскелет, позволяющий клетке поддерживать форму [59] . Коллаген и эластин — основные компоненты межклеточного вещества соединительной ткани (например, хряща), а из другого структурного белка кератина состоят волосы, ногти, перья птиц и некоторые раковины.
Читайте также: Роспись нитью по ткани
Защитная функция
Существуют несколько видов защитных функций белков:
1. Физическая защита. В ней принимает участие коллаген — белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоёв кожи (дермы)); кератин, составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производныхэпидермиса. Обычно такие белки рассматривают как белки со структурной функцией. Примерами этой группы белков служат фибриногены итромбины [60] , участвующие в свёртывании крови.
2. Химическая защита. Связывание токсинов белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию. Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма [61] .
3. Иммунная защита. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Белки системы комплемента и антитела (иммуноглобулины) относятся к белкам второй группы; они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Антитела, входящие в состав адаптативной иммунной системы, присоединяются к чужеродным для данного организма веществам, антигенам, и тем самым нейтрализуют их, направляя к местам уничтожения. Антитела могутсекретироваться в межклеточное пространство или закрепляться в мембранах специализированных В-лимфоцитов, которые называютсяплазмоцитами [62] . В то время как ферменты имеют ограниченное сродство к субстрату, поскольку слишком сильное присоединение к субстрату может мешать протеканию катализируемой реакции, стойкость присоединения антител к антигену ничем не ограничена [63] .
Регуляторная функция
Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые не служат ни источником энергии, ни строительным материалом для клетки. Эти белки регулируют транскрипцию, трансляцию, сплайсинг, а также активность других белков и др. Регуляторную функцию белки осуществляют либо за счёт ферментативной активности (например,протеинкиназы), либо за счёт специфического связывания с другими молекулами, как правило, влияющего на взаимодействие с этими молекулами ферментов.
Так, транскрипция генов определяется присоединением факторов транскрипции — белков-активаторов и белков-репрессоров — к регуляторным последовательностям генов. На уровне трансляции считывание многих мРНК также регулируется присоединением белковых факторов [64] , а деградация РНК и белков также проводится специализированными белковыми комплексами [65] . Важнейшую роль в регуляции внутриклеточных процессов играют протеинкиназы — ферменты, которые активируют или подавляют активность других белков путём присоединения к ним фосфатных групп.
Сигнальная функция
Сигнальная функция белков — способность белков служить сигнальными веществами, передавая сигналы между клетками, тканями, о́рганами и разными организмами. Часто сигнальную функцию объединяют с регуляторной, так как многие внутриклеточные регуляторные белки тоже осуществляют передачу сигналов.
Сигнальную функцию выполняют белки-гормоны, цитокины, факторы роста и др.
Гормоны переносятся кровью. Большинство гормонов животных — это белки или пептиды. Связывание гормона с рецептором является сигналом, запускающим в клетке ответную реакцию. Гормоны регулируют концентрации веществ в крови и клетках, рост, размножение и другие процессы. Примером таких белков служит инсулин, который регулирует концентрацию глюкозы в крови.
Клетки взаимодействуют друг с другом с помощью сигнальных белков, передаваемых через межклеточное вещество. К таким белкам относятся, например, цитокины и факторы роста.
Цитокины — небольшие пептидные информационные молекулы. Они регулируют взаимодействия между клетками, определяют их выживаемость, стимулируют или подавляют рост, дифференцировку, функциональную активность и апоптоз, обеспечивают согласованность действий иммунной, эндокринной и нервной систем. Примером цитокинов может служить фактор некроза опухоли, который передаёт сигналы воспаления между клетками организма [66] .
Транспортная функция
Растворимые белки, участвующие в транспорте малых молекул, должны иметь высокое сродство (аффинность) к субстрату, когда он присутствует в высокой концентрации, и легко его высвобождать в местах низкой концентрации субстрата. Примером транспортных белков можно назвать гемоглобин, который переносит кислород из лёгких к остальным тканям и углекислый газ от тканей к лёгким, а также гомологичные ему белки, найденные во всех царствах живых организмов [67] .
Некоторые мембранные белки участвуют в транспорте малых молекул через мембрану клетки, изменяя её проницаемость. Липидный компонент мембраны водонепроницаем (гидрофобен), что предотвращает диффузию полярных или заряженных (ионы) молекул. Мембранные транспортные белки принято подразделять на белки-каналы и белки-переносчики. Белки-каналы содержат внутренние заполненные водой поры, которые позволяют ионам (через ионные каналы) или молекулам воды (через белки-аквапорины) перемещаться через мембрану. Многие ионные каналыспециализируются на транспорте только одного иона; так, калиевые и натриевые каналы часто различают эти сходные ионы и пропускают только один из них [68] . Белки-переносчики связывают, подобно ферментам, каждую переносимую молекулу или ион и, в отличие от каналов, могут осуществлять активный транспорт с использованием энергии АТФ. «Электростанция клетки» — АТФ-синтаза, которая осуществляет синтез АТФ за счёт протонного градиента, также может быть отнесена к мембранным транспортным белкам [69] .
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом