Rastline kletke. Značilnosti rastlinskih celic

Telesa živih organizmov so lahko enojna celica, njihova skupina ali ogromna skupka milijard takšnih osnovnih struktur. Slednje vključujejo večino višje rastline.

Odprtje celice R. Hooke

Teorija majhnih elementov strukture vseh živih bitij je prešla pot razvoja, merjena na stotine let. Strukturo lupine rastlinskih celic so prvič opazili v mikroskopu britanskega znanstvenika R. Hookeja. Oblikovane so bile splošne določbe celične hipoteze Schleiden in Schwann, Pred tem so podobne ugotovitve izvedli tudi drugi raziskovalci.

Angležek R. Hook je preučil del hrastove plute v mikroskopu in rezultate predstavil na srečanju Kraljevega društva v Londonu 13. aprila 1663 (po drugih virih je bil dogodek leta 1665). Izkazalo se je, da lubje drevesa sestavljajo drobne celice, imenovane Hookeove celice. Stene teh komorij, ki tvorijo vzorec v obliki satov, je znanstvenik štel za živo snov, votlina pa je bila prepoznana kot brezživljena, pomožna struktura. Kasneje je bilo dokazano, da znotraj celic rastlin in živali vsebujejo snov, brez katere je njihov obstoj nemogoč in dejavnost celotnega organizma.

Teorija celic

Pomembno odkritje R. Hookeja je bilo razvito v delih drugih znanstvenikov, ki so se učili struktura živalskih celic in rastline. Podobni strukturni elementi so znanstveniki opazili na mikroskopskih odsekih večceličnih gob. Ugotovljeno je bilo, da imajo strukturne enote živih organizmov delitev. Na podlagi raziskave so predstavniki biološke znanosti Nemčije M. Schleiden in T. Schwann oblikovali hipotezo, ki je kasneje postala celična teorija.

Primerjava celice rastlin in živali z bakterijami, algami in glivami je dovoljeno nemških raziskovalcev, da pridejo do naslednjega zaključka: Robert Hooke odkril "kamero" - a osnovne strukturne enote, in jih dosegli v procesih življenja so v središču večine organizmov na Zemlji. Pomemben dodatek je predstavil R. Virchow leta 1855, pri čemer je poudarjal, da je celična delitev edini način njihovega razmnoževanja. Teorija Schleiden-Schwann z izboljšavami je postala splošno priznana v biologiji.

Celica - najmanjši element strukture in vitalne dejavnosti rastlin

Po teoretičnih izjavah Schleidna in Schwanna je organski svet tisti, ki dokazuje podobno mikroskopsko strukturo živali in rastlin. Poleg teh dveh kraljestev je celični obstoj značilen za glive, bakterije in ni virusov. Rast in razvoj živih organizmov zagotavlja nastanek novih celic v procesu delitve že obstoječih.

Večcelični organizem ni le skupek strukturnih elementov. Majhne enote strukture so medsebojno povezane, tvorijo tkiva in organe. Enocelični organizmi živijo v izolaciji, kar jim ne preprečuje ustvarjanja kolonij. Glavni znaki celice so:

• sposobnost samostojnega obstoja;
• lasten metabolizem;
• samo-razmnoževanje;
• razvoj.

V evoluciji življenja je bila ena najpomembnejših faz ločitev jedra iz citoplazme s pomočjo zaščitne membrane. Komunikacija je preživela, ker ločeno te strukture ne morejo obstajati. Zdaj sta dve izjemni kraljesti - jedrski in jedrski organizmi - izločeni. Druga skupina sestavljajo rastline, gobe in živali, ki jih preučujejo ustrezni oddelki znanosti in biologije na splošno. Celica rastline ima jedro, citoplazmo in organele, o katerih bomo razpravljali v nadaljevanju.

Raznolikost rastlinskih celic

Ob razpadu zrelega lubenica, jabolka ali krompirja lahko strukturne "celice", napolnjene s tekočino, vidimo s prostim očesom. To so parenhimske celice plodov, katerih premer je do 1 mm. Lobna vlakna so podolgovate strukture, katerih dolžina znatno presega širino. Na primer, rastlinska celica, ki se imenuje bombaž, doseže dolžino 65 mm. Vlakna lanenega semena in konoplje imajo linearne dimenzije 40-60 mm. Tipične celice so veliko manjše od -20-50 mikronov. Take drobne strukturne elemente je mogoče upoštevati le pod mikroskopom. Značilnosti najmanjših enot strukture rastlinskega organizma se kažejo ne samo pri razlikah v obliki in velikosti, ampak tudi pri funkcijah, ki se izvajajo v tkivu.

Rastlinska celica: osnovne značilnosti strukture

Jedro in citoplazma sta tesno povezana in med seboj povezana, kar potrjujejo študije znanstvenikov. To so glavni deli evkariontske celice, vsi drugi elementi strukture so odvisni od njih. Jedro služi za kopičenje in prenos genetskih informacij, potrebnih za sintezo beljakovin.

Britanski znanstvenik R. Brown leta 1831 je v celičnih rastlinah družine orhidej najprej opazil posebno telo (jedro). To jedro je bilo obkroženo s poltroplastno citoplazmo. Ime te snovi pomeni v dobesednem prevodu iz grške "primarne celične mase". Lahko je bolj tekoča ali viskozna, vendar nujno prekrita z membrano. Zunanja lupina celice sestoji predvsem iz celuloze, lignina, voska. Eden od znakov, ki razlikuje rastlinske in živalske celice, je prisotnost te močne celulozne stene.

Struktura citoplazme

V notranjosti rastlinska celica napolnjena s hialoplazmo z drobnimi granulami, ki so v njej suspendirane. Bliže ovojnici, tako imenovana endoplazma prehaja v bolj viskozno eksoplazmo. Te snovi, ki napolnijo celico rastline, služijo kot prostor za pretok biokemičnih reakcij in transportov spojin, namestitev organoidov in vključkov.

Približno 70-85% citoplazme je voda, 10-20% pa beljakovine, druge kemične sestavine - ogljikove hidrate, lipide, mineralne spojine. Rastlinske celice imajo citoplazmo, v kateri so med končnimi produkti sinteze bioregulatorji funkcij in rezervnih snovi (vitamini, encimi, olja, škrob).

Kernel

Primerjava rastlinskih celic in živali kaže, da imajo podobno strukturo jedra, ki je v citoplazmi in zavzema do 20% njenega volumna. Anglež R. R. Brown, ki je z mikroskopom prvič menil, da je to najpomembnejšo in stalno sestavino vseh eukaritov, mu je dal ime iz latinskega besednega jedra. Videz jeder običajno sovpada z obliko in velikostjo celic, vendar se včasih razlikuje od njih. Obvezni elementi strukture - membrana, kariolimna, nukleoloza in kromatin.

V membrani, ki ločuje jedro iz citoplazme, obstajajo pore. Snovi izhajajo iz jedra do citoplazme in nazaj. Cariolymph je tekoča ali viskozna jedrska vsebnost s kromatinskimi mesti. Nukleol vsebuje ribonukleinsko kislino (RNA), ki prodre v ribosome citoplazme in sodeluje pri sintezi beljakovin. Druga nukleinska kislina, deoksiribonukleinska (DNA), je prisotna tudi v velikih količinah. DNK in RNA sta najprej odkrili v živalskih celicah leta 1869, kasneje pa so jih našli v rastlinah. Jedro je "kontrolni center" za intracelularne procese, prostor za shranjevanje informacij o dednih lastnostih celotnega organizma.

Endoplazemski retikulum (EPS)

Struktura celic živali in rastlin ima pomembno podobnost. Nepogrešljivi so notranji tubule v citoplazmi, napolnjene s snovmi drugačnega izvora in sestave. Zrnata sorta EPS se od agranularnega tipa razlikuje od prisotnosti ribosomov na površini membrane. Prvi sodeluje pri sintezi beljakovin, slednji pa ima vlogo pri nastajanju ogljikovih hidratov in lipidov. Kot so ugotovili raziskovalci, kanali ne prehajajo le citoplazme, ampak so povezani z vsakim organoidom živih celic. Zato se vrednost EPS ocenjuje zelo visoko kot udeleženec v metabolizmu, sistem komunikacije z okoljem.

Ribosomi

Strukturo rastlinske ali živalske celice je težko predstavljati brez teh majhnih delcev. Ribosomi so zelo majhni, lahko jih vidite le v elektronskem mikroskopu. V sestavi telesa prevladujejo beljakovine in molekule ribonukleinskih kislin, zanemarljivo je število kalcijevih in magnezijevih ionov. Skoraj celotna količina celične RNK je koncentrirana v ribosomih, zagotavlja sintezo proteinov, "zbira" beljakovine iz aminokislin. Potem proteine ​​vstopajo v kanale EPS in jih omrežje prenaša po celici, prodrejo v jedro.

Mitohondrije

Ti organeli celice se štejejo za energetske postaje, ki so vidni, ko so povečani v običajnem svetlobnem mikroskopu. Število mitohondrije se spreminja v zelo širokih mejah, lahko jih je en ali tisoč. Struktura organoida ni zelo zapletena, v notranjosti sta dve membrani in matrica. Mitohondrije sestavljajo beljakovinski lipidi, DNA in RNA, so odgovorni za biosintezo ATP-adenozin trifosfata. Za to snov je za rastlinske ali živalske celice značilna prisotnost treh fosfatov. Odstranitev vsakega od njih daje energijo, potrebno za vse procese vitalne aktivnosti v sami celici in v celotnem organizmu. Nasprotno, dodajanje ostankov fosforna kislina Omogoča shranjevanje energije in jo prenese v tej obliki skozi celico.

Razmislite o celičnih organelih na sliki spodaj in navedite tiste, ki jih že poznate. Upoštevajte velika vezikula (vakuol) in zelene plastide (kloroplasti). O njih bomo govorili.

Golgi Complex

Kompleksna celična organelle sestoji iz granul, membran in vakuolov. Kompleks je bil odprt leta 1898 in je dobil po italijanskem biologu. Značilnosti rastlinskih celic sestavljajo enakomerna porazdelitev Golgi delcev skozi celotno citoplazmo. Znanstveniki menijo, da je kompleks potreben za uravnavanje vsebnosti vode in odpadnih izdelkov, odstranitev presežnih snovi.

Plastidi

Le celice rastlinskih tkiv vsebujejo organele zelene barve. Poleg tega so brezbarvne, rumene in oranžne plastide. Njihova struktura in funkcije odražajo vrsto rastlinske prehrane in lahko spremenijo barvo s kemičnimi reakcijami. Glavne vrste plastidov so:

• oranžni in rumeni kromoplasti, ki jih tvorita karoten in ksantofil;
• kloroplasti, ki vsebujejo zrna klorofila, - zeleni pigment;
• levkoplastika - brezbarvna plastida.

Struktura rastlinskih celic je povezana s kemičnimi reakcijami sinteze organskih snovi iz ogljikovega dioksida in vode z uporabo svetlobne energije. Ime tega neverjetnega in zelo zapletenega procesa je fotosinteza. Reakcije so posledica klorofila, to je snov, ki lahko zajame energijo svetlobnega snopa. Prisotnost zelenega pigmenta pojasnjuje značilno barvo listov, zelnate stebla, nezrelo sadje. Klorofil je po strukturi podoben hemoglobinu živali in ljudi.

Rdeča, rumena in oranžna barvila različnih rastlinskih organov so posledica prisotnosti kromoplastov v celicah. Njihova osnova je velika skupina karotenoidov, ki igrajo pomembno vlogo pri metabolizmu. Leukoplasti so odgovorni za sintezo in kopičenje škroba. Plastidi rastejo in razmnožujejo v citoplazmi, skupaj s premikanjem po notranji lupini rastlinske celice. So bogati z encimi, ioni, drugimi biološko aktivnimi spojinami.

Razlike v mikroskopski strukturi glavnih skupin živih organizmov

Večina celic spominja na majhno vrečko, napolnjeno s sluzi, krvnimi celicami, granulami in mehurji. Pogosto obstajajo različni vključki v obliki trdnih kristalov mineralov, kapljic olj, škrobnih zrn. Celice so tesno povezane s sestavo rastlinskih tkiv, celotna življenjska doba je odvisna od aktivnosti teh najmanjših enot strukture, ki tvorijo celoto.

Z večcelično strukturo obstaja specializacija, ki se izraža v različnih fizioloških nalogah in funkcijah mikroskopskih strukturnih elementov. Določajo jih predvsem lokacija tkiv v listih, koreninah, steblu ali generativnih organih rastline.

Naj poudarimo glavne elemente primerjave rastlinske celice z elementarnimi enotami strukture drugih živih organizmov:

1. Gusto membrano, značilno samo za rastline, tvori celuloza (celuloza). V glivah je membrana močan chitin (poseben protein).
2. Celice rastlin in gliv se razlikujejo po barvi zaradi prisotnosti ali odsotnosti plastidov. Takšna telesa kot kloroplasti, kromoplasti in levkoplasti so prisotna samo v rastlinski citoplazmi.
3. Obstaja organoid, ki razlikuje živali - to je centriol (celični center).
4. Samo v celici rastline je velika centralna vakuolo, napolnjena s tekočo vsebino. Običajno je ta celični sok obarvan s pigmenti v različnih barvah.
5. Glavna rezervna spojina rastlinskega organizma je škrob. Gobe ​​in živali kopičijo glikogen v svojih celicah.

Alge so znane po številnih posameznih, svobodnih živečih celicah. Takšen neodvisni organizem je na primer klamidomon. Čeprav se rastline med živalmi razlikujejo po prisotnosti celulozne celične stene, vendar so spolne celice brez takšne gostote lupine - to je še en dokaz enotnosti ekološkega sveta.