КЛІТИННА РОСЛИНА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЧАСТИНИ (ОРГАНЕЛИ) ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Клітини рослин - це основні одиниці, що складають організми, що належать до царства рослин (царство Plantae).

Як і все живе, рослини також складаються з клітин, і вони відомі як рослинні клітини . Для будь-якого розглянутого живого організму клітина являє собою найосновнішу одиницю, тобто найменшу частину особини, яка зберігає характеристики всього живого.

У його внутрішніх приміщеннях, а також у внутрішніх клітинах тварин, оскільки це тип еукаріотичної клітини, існує тип "рідини" (цитозол), в який занурена низка відділень, обмежених мембранами. , які ми знаємо як органели або органели.

Органели будь-якої клітини можна вважати аналогічними органам організму тварини (серце, печінка, нирки, легені, шлунок тощо), але в значно меншому масштабі, тобто менші (клітини рослин можуть вимірювати до 100 мкм ).

Клітини рослинної цибулі з їх ядрами. Джерело: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Таким чином, кожну клітинку можна розглядати як спільність підклітинних компонентів, кожна зі своїми функціями, які роблять можливим життя, але не в змозі вижити самостійно поза клітиною.

У тваринних клітинах деяких органел рослинних клітин немає, тому між двома типами завжди робиться особлива відмінність. Серед цих органел, лише в рослинних клітинах, виділяються клітинна стінка, вакуола та хлоропласти, останні відповідальні за неймовірний процес фотосинтезу.

Особливості

Рослини, задумані, як і всі багатоклітинні організми, як велика клітинна спільнота, мають клітини різного типу, які виконують різні функції.

Є осередки, що спеціалізуються на:

- захист,

- механічну опору,

- синтез продовольчих запасів,

- транспорту, поглинання та секреції,

- меристематична активність та розмноження та

- зв’язок між спеціалізованими тканинами

Загальна характеристика

Клітини рослин поділяють багато характеристик між собою, але, в свою чергу, вони діляться деякими характеристиками з клітинами тварин, характеристиками, притаманними всім еукаріотичним клітинам.

Фотографія мікроскопного виду тканини водної трави (Зображення Андреа Віершилінг www.pixabay.com)

Далі ми представимо список деяких спільних характеристик та характеристик рослинних клітин:

- Це еукаріотичні клітини : у них генетичний матеріал укладений у мембранозне ядро ​​та мають інші відділення, оточені подвійними або одинарними мембранами.

- Усі вони мають клітинну стінку : плазматична мембрана (та, яка оточує цитозол своїми органелами) оточена і захищена жорсткою стінкою, складеною зі складних мереж полісахаридів, таких як целюлоза (полімер молекул глюкози).

- У них є пластиди : серед спеціальних органел, якими є лише рослинні клітини, є пластиди, спеціалізовані на різних функціях. У хлоропластах (де хлорофіл є фотосинтетичний пігмент) є найбільш важливими, так як вони є основним місцем відбувається фотосинтез , процес , за допомогою якого рослини отримують перевагу сонячного світла, води і вуглекислого газу для синтезу органічної речовини і виробляють кисень.

- Вони є автотрофними клітинами : наявність хлоропластів всередині них дає рослинним клітинам можливість "синтезувати власну їжу", тому вони трохи автономніші, ніж клітини тварин, отримувати енергію та вуглець.

- У них є вакуола : у цитозолі рослинних клітин є спеціальна органела, вакуола, де зберігаються вода, цукри і навіть деякі ферменти.

- Вони є потужними : за певних обставин багато диференційовані рослинні клітини мають здатність виробляти нову особину безстатево.

Частини (органели) рослинної клітини та їх функції

Органели клітин рослин

Цитозоль і плазматична мембрана

Цитозол - це все, що знаходиться навколо ядра. Це різновид рідини, яка включає мембранозні відділення та інші структури. Інколи термін "цитоплазма" використовується для позначення цієї рідини та плазматичної мембрани одночасно.

Клітинна мембрана. Джерело: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Така "рідина" оточена і міститься мембраною - плазматичною мембраною, яка є не що інше, як ліпідний двошаровий з сотнями асоційованих білків, інтегральних або периферійних, які опосередковують обмін речовин між клітиною та середовищем, яке її оточує.

Оскільки клітини рослин оточені клітинною стінкою, багато авторів ввели термін протопласт для позначення всього, що знаходиться всередині цієї стінки, тобто рослинної клітини: плазматичної мембрани та цитозолу з його органелами.

Цитоскелет

Цитоскелет, мережа ниткоподібних білків у цитоплазмі клітин. Джерело: Аліса Авеліно / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Клітини рослин, як і клітини тварин, мають цитоскелет. Цитоскелет складається з ряду молекулярних "скелетів", які проходять через клітину і організовують всі внутрішні компоненти цитозолу.

Вони працюють в русі везикул, в транспортуванні речовин і молекул через клітину і, крім того, в структуруванні та підтримці клітини.

Цей цитоскелет складається з ниток білка під назвою F-актин та мікротрубочок, які є полімерами іншого білка, відомого як тубулін.

Ядро хроматину та ядерна оболонка

Ядра еукаріотичної клітини. Джерело: Мар'яна Руїс Вільяреаль (LadyofHats), переклад Келвінсон. / CC0

Ядро - це органела, яка містить генетичний матеріал ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота), який упаковується у вигляді хроматину (з чого виготовлені хромосоми). Це органела, покрита мембранною системою, відомою як ядерна оболонка.

Нуклеол

Всередині нього також є область, відома як ядерце, в якій є деякі білки та гени, кодуючі рибосомну РНК (рибонуклеїнову кислоту).

Ця оболонка насправді складається з серії спеціалізованих цистерн, які оточують ядро ​​і контролюють обмін матеріалами між ядром і цитозолом, що відбувається через комплекси ядерної пори.

Він складається з двох мембран, що обмежують просвіт або нуклеоплазму, одну внутрішню і одну зовнішню, остання продовжується мембранами шорсткого ендоплазматичного ретикулума (тієї, що має вбудовані рибосоми).

Внутрішня мембрана пов'язана з деякими внутрішніми компонентами ядра і, ймовірно, організовує їх просторово. Деякі автори вказують на існування ядра-скелета, білкові нитки (як і цитоскелети в цитозолі) дозволяють організувати хроматин.

Ендоплазматичний ретикулум

1-ядерна мембрана. 2-ядерні пори. 3-груба ендоплазматична ретикулума (RER). 4-гладкий ендоплазматичний ретикулум (SER). 5-Рибосома прикріплена до грубого ендоплазматичного ретикулума. 6-макромолекули. 7-транспортні везикули. 8-апарат Гольджі. 9-цис обличчя апарату Гольджі. 10-Транс обличчя апарату Гольджі. 11-Цистерни апарату Гольджі. Джерело: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivative work: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Це дуже динамічна мембранна система, чисельність якої мінлива, а також її структура, організація та розташування в цитозолі.

Зазвичай його ділять на "гладку" частину та іншу "шорстку" частину, продовжуючи зовнішню ядерну оболонку, в яку вже вбудовано багато рибосом, які є частиною молекулярної машини, що відповідає за синтез білка.

Клітинні білки обробляються і розподіляються в ендоплазматичному ретикулумі, особливо ті, які призначені для ліпідних мембран (секреторний шлях). Якщо це відбувається, це один з сайтів, де відбуваються деякі посттрансляційні модифікації білків, такі як глікозилювання.

У багатьох клітинах, що утворюють залози, ця органела дуже рясна і працює в секреції жирів, олій та ароматних олій.

Він також багатий клітинами епідермісу, які утворюють ліпіди, які відкладаються у вигляді воску на поверхні листя та інших органів рослини.

Апарат Гольджі

Ця органела, також мембранна, складається із серії сплющених циркулярних цистерн, відмежованих однією мембраною. Зміст цих цистерн, їх хімічний склад та їх функції змінюються від однієї «обличчя» до іншої.

У деяких "нижчих" рослинах "зовнішня" цистерна пов'язана з ендоплазматичним ретикулумом і називається відділом цис або "обличчям" комплексу Гольджі, тоді як більш "далекі" цистерни складають частину транс- обличчя. .

Посередині між цис і транс цистернами знаходяться "середні" цистерни, а на перехідній стороні утворюються секреторні везикули.

Комплекс Гольджі відповідає за обробку та упаковку різних макромолекул, а також за їх транспортування (вивезення) на клітинні поверхні або у вакуолі. До таких макромолекул належать ліпіди та білки.

На відміну від тваринних клітин, рослинні клітини Гольджі мають важливу синтезну діяльність, оскільки беруть участь у синтезі de novo глікопротеїнів, пектинів, геміцелюлоз та деяких секреторних продуктів та компонентів клітинних стінок.

Рибосоми

Схема рибосоми

Рибосоми - це дуже маленькі органели, мають сферичну форму. Зазвичай вони знаходяться на грубому ендоплазматичному ретикулумі, але деякі є вільними в цитоплазмі. Вони складаються з РНК і білків.

Вони беруть участь у синтезі макромолекул, переважно білків.

Вакуоль і Тонопласт

Вакуола - це багатофункціональна органела, яка бере участь у зберіганні, перетравленні, осморегуляції та підтримці форми та розміру рослинних клітин.

Всередині цих органел може зберігатися багато речовин: кольорові пігменти, такі як антоціани, які забарвлюють листя і пелюстки, деякі органічні кислоти, які функціонують для регулювання pH, деякі «захисні» хімікати від травоїдних тварин і вторинні метаболіти.

Під мікроскопом їх можна побачити як «порожні ділянки» в цитозолі, мають сферичний вигляд, а іноді і дуже великі, оскільки вони можуть займати до 90% об’єму клітини.

Оскільки це органела, ми повинні припустити, що вона оточена мембраною, тонопластом . Ця мембрана відповідає за регуляцію проходження речовин між вакуолярним просвітом і цитозолом, для чого в ньому є деякі спеціалізовані білки.

Вакуолі також функціонують як "травні органели" клітин, тому вони часто виконують функції, аналогічні функціям лізосом у клітинах тварин.

Мітохондрії

Як і в решті еукаріотичних клітин, у рослинних клітинах є мітохондрії, які представляють собою органели, оточені двома мембранами, однією внутрішньою, а іншою зовнішньою, які вкладають матрицю, вони спеціалізуються на синтезі енергії у вигляді АТФ та дихання стільниковий.

Вони являють собою циліндричні або еліптичні органели, трохи витягнуті і, в деяких випадках, гіллясті. У них є свій геном, тому вони здатні кодувати і синтезувати багато своїх білків, хоча і не всі, оскільки ядерна ДНК клітин кодує інших.

Пластиди

Пластиди - це група різних клітинних компонентів, які виникають із попередників, відомих як пропластидії. Вони, як правило, більші оргналеї, ніж мітохондрії, з подвійною мембраною та щільною матрицею, що називається стромою . Вони також мають свій геном.

Хлоропласти, етіопласти, амілопласти та хромопласти належать до цього сімейства органел. Таким чином, це основні органели, які відрізняють рослинні клітини від тварин.

- Хлоропласти - це пластиди, відповідальні за фотосинтез і є тими, у яких зберігається хлорофіл , найкращий фотосинтетичний пігмент.

Схема хлоропласта. Джерело: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Амілопласти - це пластиди, які функціонують при зберіганні крохмалю в різних тканинах.

- Хромопласти - це пластиди, які мають жовтувату або помаранчеву забарвлення або пігментацію, оскільки вони можуть містити різні пігменти всередині.

- Ефіопласти , з іншого боку, знаходяться в «етіольованих» тканинах і є насправді хлоропластами, які втратили хлорофіл. У недиференційованих тканинах їх можна назвати лейкопластами .

Пероксисоми або мікротіла

Основна структура пероксисоми

Пероксисоми або мікротіла - це органели, оточені простою мембраною, які відрізняються від везикул за розміром і вмістом. Зазвичай вони відомі як пероксисоми, оскільки всередині них утворюється токсична хімічна речовина під назвою перекис водню (H ₂ O ₂ ), яка шкідлива для клітин.

Вони являють собою органели з великою кількістю окислювальних ферментів всередині і відповідають за синтез деяких молекул, хоча їх основна функція - це окислення та розпад певних типів ліпідів, амінокислот, азотистих основ тощо.

Вони особливо важливі в клітинах насіння, оскільки вони працюють при перетворенні жирів і ліпідів, що зберігаються в них, у вуглеводи, які є основним джерелом енергії для ембріональних клітин.

Деякі модифіковані пероксисоми відомі як гліоксисоми, оскільки в них відбувається цикл гліоксилатів, завдяки якому атоми вуглецю, отримані в результаті фотосинтетичних процесів, переробляються.

Клітинна стінка

Клітинна стінка рослини. Джерело: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Це ще одна з характерних органел рослинних клітин (гриби також мають стінові клітини, але їх склад різний).

Клітинна стінка складається з складної мережі полімеру під назвою целюлоза, який складається з повторюваних одиниць цукру, що називається глюкозою. Ця структура має багато функцій, але найважливіше - підтримувати структуру рослинних клітин і тканин та захищати їх зовні.

Незважаючи на те, що розглядається під мікроскопом, воно має відносно тонку структуру, воно надає клітинам рослин деяку механічну жорсткість і стійкість до деформацій, особливо в різних кліматичних умовах.

Плазмодесмати

У рослинній тканині можуть спостерігатися вузькі цитоплазматичні канали, оточені плазматичною мембраною і з'єднуючи сусідні клітини через їх протопласти (все, що знаходиться всередині клітинної стінки).

Типи рослинних клітин

Рослинні організми мають багато різних типів клітин, які є продуктом процесів диференціації клітин, які контролюються як генетично, так і екологічно.

Багато вчених визнають колекцію рослинних клітин, і ось деякі з них:

- Початкові або меристематичні клітини : вони знаходяться в меристемах , які є основними центрами росту і поділу всіх рослин, оскільки вони перебувають у постійному мітотичному поділі. Від них диференціюються інші клітини рослини.

- диференційовані клітини : всі рослини мають три основні типи диференційованих клітин, які походять від меристематичних клітин, паренхіматозних клітин, колленхімальних клітин та склеренхіми .

Паренхіматозні або паренхіматозні клітини

Це найпоширеніші клітини. Деякі автори описують їх як "звірину тягаря" рослини, оскільки вони найпоширеніші, але вони найменш спеціалізовані, тобто найменш диференційовані.

У них тонка стінка первинної клітини і не розвивається вторинною стінкою. Вони відповідають за «заповнення» наявного простору в рослинних тканинах і надання структури, тому вони можуть мати різну форму і розміри.

Ті паренхіматозні клітини, які спеціалізуються на фотосинтезі, також відомі як клітини хлоренхіми . Ці клітини також беруть участь у зберіганні води в коренях, стеблі, листках, плодах і насінні.

Холенхімальні або колленхімні клітини

Вони є клітинами, які надають "гнучку підтримку" тканинам рослин. Вони витягнуті і мають різну форму, яка може змінюватися під час росту рослини. Вони мають первинну стінку, яка може бути потовщена осадженням додаткової целюлози.

Вони є "клеєвими" клітинами, оскільки саме вони забезпечують більшу підтримку, ніж паренхіматозні клітини, зберігаючи гнучкість. Вони завжди набряклі, так як їх вакуолі наповнені водою.

Клетки склеренхіми

Ці клітини, на відміну від попередніх двох, мають вторинну клітинну стінку, яка зміцнюється лігніном, полімером, що складається з різних кислот і досить різнорідних фенольних молекул. Термін походить від грецького "skleros", що означає "важкий".

Вони є менш поширеними клітинами, ніж паренхіматозні та коланхімальні клітини, і гинуть, коли досягають зрілості. Вони надають структурну міцність тканинам, які перестають рости в довжину.

Відомо два типи клітин склеренхіми: волокна та склереїди . Перші довгі, з товстими, ущільненими клітинними стінками, що робить їх міцними та гнучкими.

Склереїди, з іншого боку, більш різноманітні, морфологічно кажучи, але, як правило, кубічні або сферичні. Ці клітини - це те, що складається з шкірок і ямок багатьох плодів. Вони не гнучкі, але досить жорсткі.

Клітини судинних тканин

Судинні тканини рослин складаються з клітин. Це ті, які відповідають за провідність води та поживних речовин та мінералів через організм овочів.

Тканина ксилеми (ксилема) - це те, що транспортує воду та мінеральні поживні речовини з кореня до решти рослини. З іншого боку, тканина флоеми (флоема) проводить цукру та органічні поживні речовини з листя до решти рослини. Сума обох рідин відома як сік .

Ксилема складається з трахеид , які довгі клітини, які звужують на їх кінцях. Вони розглядаються як тип клітини склеренхіми. Ці клітини гинуть, коли досягають зрілості, тому те, що залишилося ", - це" оболонка ", утворена потовщеною клітинною стінкою.

Інші клітини, які називаються елементами судин , також знаходяться в цій тканині , яка транспортує воду та мінерали швидше, ніж трахеїди. Вони також гинуть в зрілому віці, роблячи їх порожнистими «трубочками», коротшими і вужчими, ніж трахеїди.

Флоеми складаються з клітинного типу , відомий як елементи сітовідних трубок . Це живі, метаболічно активні клітини. Вони з’єднуються на своїх кінцях і утворюють ситову трубку , через яку фотосинтетичні продукти транспортуються з листя до іншої частини тіла.

Список літератури

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Основна клітинна біологія. Гарленд Наука.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Біологія клітин рослин: будова та функція. Навчання Джонса і Бартлетта.
3. Лодіш, Х., Берк, А., Зіпурський, С. Л., Мацудайра, П., Балтімор, Д., Дарнелл, Дж. (2000). Молекулярна клітинна біологія 4-е видання. Національний центр інформації про біотехнології, книжкова полиця.
4. Nabors, MW (2004). Вступ до ботаніки (№ 580 N117i). Пірсон,.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Біологія (9 вип.) Брукс / Коул, Cengage Learning: США.