Будова рослинної клітини
Довгий час вважали, що клітина - це маса цитоплазми, яка оточена клітинною оболонкою і містить ядро. Таке уявлення проіснувало до удосконалення методів мікроскопічного дослідження. Роздільна сила найсильнішого світлового мікроскопа складає близько 150-200 нм і не дозволяє побачити багато органели, а тим більше розглянути їх внутрішню будову. Останнє стало можливим лише після винаходу електронного мікроскопа. Роздільна здатність електронного мікроскопа приблизно на 2-3 порядки вище світлового мікроскопа і становить близько 0,1-1 нм. Правда, цінність електронного мікроскопа знижується через низку технічних труднощів. Низька проникаюча здатність електронів змушує використовувати ультратонкі зрізи - 300-500 нм. Крім того, в більшості випадків спостереження в електронному мікроскопі проводиться на фіксованих зрізах. У зв'язку з цим інтерпретація картин, видимих в електронний мікроскоп, повинна проводитися з обережністю. Не виключена можливість, що та чи інша картина являє собою артефакт (наслідок відмирання). І все ж застосування електронного мікроскопа значно просунуло знання про структуру і ультраструктурі клітини. Розгляд за допомогою електронного мікроскопа показало, що клітина має надзвичайно складною структурною організацією і являє собою систему, диференційовану на окремі органели.
В рослинній клітині слід розрізняти клітинну оболонку і вміст. Основні життєві властивості присуши саме вмісту клітини - протопластах. Крім того, для дорослої рослинної клітини характерна наявність вакуолі - порожнини, заповненої клітинним соком. Протопласт складається з ядра, цитоплазми і включених в неї великих органел, видимих в світловий мікроскоп: пластид, мітохондрій. У свою чергу цитоплазма являє собою складну систему з численними мембранними структурами, такими, як апарат Гольджі, ендоплазматичнийретикулум, лізосоми, і немембранні структурами-мікротрубочки, рибосоми та ін. Всі зазначені органели занурені в матрикс цитоплазми - гіалоплазму, або основну плазму. Кожна з органел має свою структуру і ультраструктуру. Під ультраструктурою розуміється розташування в просторі окремих молекул, що складають дану органеллу. Навіть за допомогою електронного мікроскопа далеко не завжди можна побачити ультраструктуру дрібніших органел (рибосом). У міру розвитку науки відкриваються все нові структурні утворення, що знаходяться в цитоплазмі, і в зв'язку з цим наші сучасні уявлення про неї ні в якій мірі не є остаточними. Розміри клітин і окремих органел приблизно такі: клітина 10 мкм, ядро 5-30 мкм, хлоропласт 2-6 мкм, мітохондрії 0,5-5 мкм, рибосоми 25 нм. У створенні надмолекулярних структур окремих органоїдів клітини велике значення мають так звані слабкі хімічні зв'язки. Найбільш важливу роль грають водневі, вандерваальсови і іонні зв'язку. Найважливішою особливістю є те, що енергія утворення цих зв'язків незначна і лише трохи перевищує кінетичну енергію теплового руху молекул. Саме тому слабкі зв'язки легко виникають і легко руйнуються. Середня тривалість життя слабкою зв'язку становить лише частку секунди. Поряд зі слабкими хімічними зв'язками велике значення мають гідрофобні взаємодії. Обумовлені вони тим, що гідрофобні молекули або частини молекул, що знаходяться у водному середовищі, розташовуються так, щоб не контактувати з водою. При цьому молекули води, об'єднуючись один з одним, як би виштовхують неполярні групи, зближуючи їх. Саме слабкі зв'язки визначають у великій мірі конформацию (форму) таких макромолекул, як білки і нуклеїнові кислоти, лежать в основі взаємодії молекул і, як наслідок, в освіті і самосборке субклітинних структур, в тому числі органел клітини.
Для підтримки складної структури цитоплазми необхідна енергія. Згідно з другим законом термодинаміки всяка система прагне до зменшення впорядкованості, до ентропії. Тому будь-яке впорядковане розташування молекул потребує притоку енергії ззовні. З'ясування фізіологічних функцій окремих органел пов'язано з розробкою методу їх ізоляції (виділення з клітини). Такий метод диференціального центрифугування, який заснований на поділі окремих компонентів протопласта. Залежно від прискорення вдається виділити все більш і більш дрібні фракції органел. Спільне застосування методів електронної мік-роскопія і диференціального центрифугування дало можливість намітити зв'язку між структурою і функціями окремих органел.