3.1. Структурные элементы растительной клетки. Состав и функции клеточной оболочки

Плоды и овощи являются живыми органами растений со всеми особенностями, присущими биологическим объектам. Некоторые из этих особенностей обусловлены клеточным строением.

Клетка - мельчайшая жизнеспособная структурная едини­ца живого организма, сохраняющая все свойства целого орга­низма. В ней протекают все жизненно важные для плодов и овощей процессы. Размер клетки - десятки микрон. Форма клетки может быть шаровидной, кубической, удлиненной, звездчатой и т.д.

Выделяют два основных типа клеток - паренхимные и прозенхимные.

Паренхимные клетки имеют многогранную форму, длина отличается от ширины в 2-3 раза. Из паренхимных клеток со­стоят запасающие ткани - мякоть арбуза, яблока и др.

Прозенхимные клетки имеют вытя­нутую форму, длина превышает шири­ну и толщину в 5-10 и более раз. Из прозенхимных клеток состоят покров­ные и проводящие ткани.

Схематично строение растительной клетки представлено на рис. 3.1.

Цитоплазма 1 контролирует посту­пление веществ в клетку, участвует в расщеплении веществ, поступающих из окружающей среды, и в синтезе ве­ществ клеточной стенки.

Ядро 2 отвечает за управление кле­точными процессами, регулирование синтеза белка и передачу наследствен­ных свойств. Клеточная стенка 9 отвечает за механическую прочность клетки, защищает от неблаго­приятных воздействий. Эндоплазматическая сеть 6 поддер­живает структуру цитоплазмы, отвечает за транспирацию ве­ществ, синтез жиров и углеводов. Является местом локализа­ции рибосом. Представляет собой разветвленную систему ми­кроскопических канальцев, полостей, которые связывают ци­топлазму с наружной оболочкой ядра и другими клетками. Митохондрии 4 являются энергетическими центрами клетки. Количество их по мере созревания клетки уменьшается. Аппа­рат Гольджи 5 отвечает за синтез сложных углеводов, изоля­цию чужеродных ядовитых веществ (вещества накапливаются в «цистернах» аппарата, упаковываются в пузырьки и переме­щаются в вакуоли). Хлоропласты 7 отвечают за фотосинтез, придание тканям зеленой окраски. Хромопласты 8 - за нако­пление каротиноидов, придание оранжевой окраски. Вакуоль 3 представляет собой полость, наполненную клеточным соком - слабоконцентрированным водным раствором органических и минеральных веществ. По мере созревания клетки его доля увеличивается.

Лейкопласты отвечают за накопление запасных питатель­ных веществ (крахмала),рибосомы - за синтез белка из амино­кислот, лизосомы - за растворение (лизис) различных веществ чужеродных тел. При разрушении мембран, окружающих ли­зосомы, идет разрушение собственных веществ цитоплазмы.

Наличие твердой клеточной стенки - особенность расти­тельных клеток, отличающая их от микробных и животных клеток. Прочный ограниченно растяжимый каркас клеточной стенки образован волокнами (фибриллами) целлюлозы. Про­странство между фибриллами заполнено молекулами прото­пектина, гемицеллюлоз, воды и др. Первичная клеточная обо­лочка имеет поровые участки, через которые проходят каналь­цы эндоплазматической сети, образуя плазмодесмы, благодаря чему осуществляется связь с внешней средой и соседними клетками.

Во время роста клетки объем ее увеличивается, происходит поверхностный рост клеточной стенки благодаря внедрению новых участков (мицелл) целлюлозы. После окончания роста стенки клетки утолщаются с образованием вторичной клеточ­ной стенки, играющей большую роль при хранении плодов и овощей в свежем виде и при переработке. При отложении лиг­нина в межмицеллярные промежутки (например, в стареющих клетках свеклы, редиса) происходит одревеснение клеточной стенки. Одревесневшие клетки остаются живыми, т.е. клеточ­ная стенка остается газо- и водопроницаемой. Однако расти­тельная ткань становится грубой, жесткой и непригодной для переработки. Может идти и обратный процесс - раздревесне­ние каменистых клеток, например при дозревании груш и айвы в результате снижения содержания в них лигнина.

При отложении в клеточной стенке суберина (стойкого жи­роподобного аморфного вещества) происходит опробковение, стенка становится газо- и водонепроницаемой. Клетки отмира­ют, но при этом обеспечивают механическую прочность, защи­щают растительную ткань от испарения и от микроорганизмов. Однако масса отходов (огрубевшей кожицы) при очистке уве­личивается.

При отложении на поверхности клеточной стенки кутина образуется кутикула, также препятствующая испарению. Клет­ка остается живой.

Клеточная стенка не является сплошной. В ней имеются мельчайшие каналы, через которые могут в одну и другую сто­рону проходить молекулы воды и растворенных в воде ве­ществ. Принято говорить, что клеточная оболочка является проницаемой.

Клетки могут плотно прилегать одна к другой и даже быть соединенными между собой посредством срединных пластин (межклеточного вещества), в которых молекулы протопектина переплетаются между собой и с молекулами гемицеллюлоз. Срединные пластины разрушаются вследствие ферментатив­ного расщепления протопектина при перезревании плодов. При этом клетки разъединяются, ткани плодов разрыхляются, происходит процесс мацерации тканей, что приводит к сниже­нию технологических свойств сырья, предназначенного для производства соков, компотов, варенья. Полная мацерация тка­ней яблок таких сортов, как ренет Симиренко, антоновка обыкновенная и некоторых других, делает их непригодными для переработки на вышеупомянутые продукты.

Способность тканей плодов и овощей размягчаться в ре­зультате гидролитического расщепления пектиновых веществ срединных пластин используют при получении пюре. Объекты с более кислым клеточным соком, такие, как слива, вишня, раз­вариваются быстрее. Структура яблок малокислых сортов при тепловой обработке разрушается плохо. Разваривание снижа­ется с возрастанием концентрации сахара. В сахарном сиропе 40-60 %-ной концентрации степень гидролиза протопектина срединных пластин в 5-10 раз меньше, чем в чистой воде. По­этому при производстве компота яблоки разваривающихся со­ртов бланшируют в сахарном сиропе.