Оболочки клеток клубней — основа их структурной организации и прочности

№42-2,

Сельскохозяйственные науки

Работа посвящена рассмотрению оболочек клеток клубней как основа их структурной организации и прочности.

Похожие материалы

Как известно, все живое в природе состоит из клеток, причем, растительные клетки имеют достаточно жесткие стенки определяющие размер и форму клеток, а в конечном счете и общую структуру мякоти клубня, корнеплода или плода. Внутреннее гидростатическое давление в клетке вызывает упругое растяженние оболочки и, поэтому, клеточная оболочка наряду с другими выполняет опорную функцию. Толщина клеточной оболочки варьирует от десятых долей микрона до десятков микронов и в ней обычно различают три части. Первичная оболочка окружает делящиеся меристематические клетки, а также удлинняющиеся в процессе роста клетки. Наряду с этим клеточная оболочка часто утолщается за счет образования вторичной оболочки, которая накладывается на первичную изнутри, что делает клетку менее эластичной. Между первичными оболочками двух смежных клеток находится третья, имеющая аморфное строение и называемая серединной пластинкой. Хотя целлюлоза, из которой в основном и состоит оболочка, входит и в серединную пластинку, последняя в основном состоит из кальциевых солей пектиновых кислот, благодаря которым смежные клетки соединяются воедино.

Глюкоза - наиболее распространенное органическое соединение в растительном и животном мире. Она является характерным веществом клеточной оболочки растения составляющим от 25 до 50% органического вещества этого компонента клетки. Целюлоза является линейным (неразветвленным) полисахаридом, состоящим из остатков 3 - D - глюкозы, соединенных 1,4 - гликозидной связью. Максимальная ширина этого полимера составляет около 0,8 нм, а площадь поперечного сечения 0,33 нм. Поскольку кольца остатков глюкозы расположены в одной плоскости, вся молекула полимера напоминает ленту. В клеточной оболочке молекулы глюкозы образуют различные структурные единицы. Примерно 100 параллельных цепей образуют структурную единицу называемую элементарной микрофибрилой. Около 20 элементарных микрофибрил, параллельных друг другу образуют микрофибрилу, диаметр которой составляет около 25 нм, а длина ее может достигнуть 10 мкм. Микрофибрилы являются основными структурными единицами клеточной оболочки и легкоразличимы на электронных микрофотографиях. В первичной оболочке микрофибрилы расположены беспорядочно, переплетаясь друг с другом, а во вторичной они расположены параллельно друг другу. Промежутки между микрофибрилами имеют обычно несколько десятков нанометров в поперечнике. Эти щели, окружающие микрофибрилу целлюлозы, заполнены матриксом из аморфных компонентов, которые могут занимать больший обьем в клеточной оболочке, чем сами микрофибрилы целлюлозы. Так основным компонентом клеточной оболочки по массе является вода. Матрикс клеточной оболочки содержит лингнины, полисахариды нецеллюлозной природы, например, пектины, небольшое количество белка, свободную и связанную воду, значительное количество кальция, другие катионы и иногда силикаты. Лигнины представляют собой сложный полимер, построенный из фенилпропаноидных ( Се ,Сз ) единиц, в состав основной цепи которых входят разные остатки. Этот полимер является вторым по распространенности классом органических веществ в расстениях, составляя примерно 50% от количества целлюлозы. Лигнины обладают заметной гидрофобностью и поэтому играют в клеточных оболочках роль водоотталкивающих агентов.

Пектин состоит в основном из остатков a- D - галактуроновой кислоты, связанных 1,4 - гликозидным связями. Карбоксильная группа остатков уроновои кислоты в обычных условиях диссоциирована и имеет отрицательный заряд. Наличие этого отрицательного заряда приводит к тому, что способность клеточной оболочки связывать катионы оказывается огромной. В частности клеточная оболочка связывает много двухвалентных катионов кальция ( Са 2+ ), который помогает обьединению в одно целое различных полимеров.

Клеточные оболочки зрелых растений обычно вполне устойчивы к действию силовых нагрузок, хотя и деформируются и растягиваются под их действием.

Как оболочка в целом, так и целлюлоза обладают упругими свойствами, которые можно выразить через модуль упругости (модуль Юнга). Модуль упругости для чистой целлюлозы равен примерно

104 МПа . Вследствие сложной трехмерной упаковки микрофибрил в оболочке и присутствия других компонентов модуль упругости клеточной оболочки значительно ниже чем у целлюлозы. Так экспериментально было найдено, что модуль упругости для оболочки клетки Nitella составляет около 700 МПа.

Внутри клеточных оболочек существует давление, являющееся по существу гидростатическим давлением называемым тургорным. Вследствие этого давления в клеточной оболочке возникают напряжения, которые варьируют в зависимости от физиологического состояния растения. Так при 6 атм в оболочке клетки Nitella возникают напряжения около 3.1 МПа в направлении совпадающим с продольной осью цилиндрической клетки и около 6.1 МПа в поперечном. При этих больших давлениях и напряжениях относительная деформация оболочки не велика всего лишь 4%. Это указывает на то, что оболочка растительных клеток довольно прочная и хорошо приспособлена в условиях нагружения сохранять размеры клеток, а следовательно служить основой их структурной организации и определять прочность как клеток, так и клубней в целом.

Список литературы

  1. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях Научный редактор: Зволинский В.П.. 2015. С. 45-46.
  2. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. СОРТОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ КЛУБНЕЙ К МЕХАНИЧЕСКИМ ПОВРЕЖДЕНИЯМ // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Науч. ред. В.П. Зволинский. Волгоград, 2015. С. 199-200.
  3. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛУБНЕЙ ОТ КОНСТРУКЦИИ, ФОРМЫ, ПОКРЫТИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях Научный редактор: Зволинский В.П.. 2015. С. 37-38.
  4. Мишхожев А.А. О ВЛИЯНИИ СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ НА ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 40. С. 21-23.
  5. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ // В сборнике: Научно-практические основы устойчивого ведения аграрного производства материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Волгоград, 2015. С. 40-42.
  6. Мишхожев А.А. ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОЛЬЦЕВОГО РАСПЫЛИТЕЛЯ // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 41. С. 43-47.
  7. Мишхожев А.А. ОЦЕНКА ЗАТРАЧИВАЕМОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МОДИФИЦИРОВАННОГО ПЛОСКОРЕЗА НА ГОРНЫХ СКЛОНАХ // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 1. № 41. С. 39-43.
  8. Мишхожев А.А. О СПОСОБАХ ОБЛЕГЧАЮЩИХ ОБНАРУЖЕНИЕ МИКРОПОВРЕЖДЕНИЙ ЗЕРНА // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 3. № 41. С. 23-26.
  9. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. ЗАВИСИМОСТЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛУБНЕЙ ОТ КОНСТРУКЦИИ, ФОРМЫ, ПОКРЫТИЯ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ // В сборнике: Научно-практические основы устойчивого ведения аграрного производства материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Волгоград, 2015. С. 33-34.
  10. Пазова Т.Х., Мишхожев А.А. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ // В сборнике: Научно-практические основы устойчивого ведения аграрного производства материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Волгоград, 2015. С. 40-42.
  11. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ "СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ" ДЛЯ СТУДЕНТОВ БАКАЛАВРОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 110800.62 "АГРОИНЖЕНЕРИЯ" // Мишхожев В.Х., Тешев А.Ш., Урусмамбетов Х.Г., Бекаров А.Д., Мишхожев А.А., Габаев А.Х. Рецензенты: Х.Х. Сабанчиев, Х.Л. Губжоков. Нальчик, 2014. Том Часть 1
  12. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ "СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ" ДЛЯ СТУДЕНТОВ БАКАЛАВРОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 110800.62 "АГРОИНЖЕНЕРИЯ" // Мишхожев В.Х., Тешев А.Ш., Урусмамбетов Х.Г., Бекаров А.Д., Мишхожев А.А., Габаев А.Х. Рецензенты: Х.Х. Сабанчиев, Х.Л. Губжоков. Нальчик, 2014. Том Часть 2
  13. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ "СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ МАШИНЫ" ДЛЯ СТУДЕНТОВ БАКАЛАВРОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ 110800.62 "АГРОИНЖЕНЕРИЯ" // Мишхожев В.Х., Тешев А.Ш., Урусмамбетов Х.Г., Бекаров А.Д., Мишхожев А.А., Габаев А.Х. Рецензенты: Х.Х. Сабанчиев, Х.Л. Губжоков. Нальчик, 2014. Том Часть 3
  14. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. СОРТОВЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ КЛУБНЕЙ К МЕХАНИЧЕСКИМ ПОВРЕЖДЕНИЯМ // В сборнике: Актуальные вопросы развития аграрной науки в современных экономических условиях материалы IV-ой Международной научно-практической конференции молодых учёных. Науч. ред. В.П. Зволинский. Волгоград, 2015. С. 199-200.
  15. Мишхожев А.А. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПРОЦЕССА ПРОТРАВЛИВАНИЯ СЕМЯН СЕРИЙНЫМИ МАШИНАМИ // NovaInfo.Ru. 2016. Т. 2. № 40. С. 23-27.
  16. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ // В сборнике: Наука и устойчивое развитие Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2015. С. 38-42.
  17. Габаев А.Х., Мишхожев А.А. АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЕСТЕСТВЕННЫХ КОРМОВЫХ УГОДИЙ В ГОРНЫХ РАЙОНАХ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ // В сборнике: Наука и устойчивое развитие Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2015. С. 34-36.