РАСТИТЕЛНА КЛЕТКА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЧАСТИ (ОРГАНЕЛИ) И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Растителните клетки са основните единици, които съставляват организмите, принадлежащи към царството на растенията (царство Plantae).

Както всички живи същества, растенията също са съставени от клетки и те са известни като растителни клетки. За всеки разглеждан жив организъм клетката представлява най-основната единица, тоест най-малката част на индивид, която запазва характеристиките на всичко живо.

В нейната вътрешност, както и във вътрешността на животински клетки, тъй като това е тип еукариотна клетка, има вид "течност" (цитозолът), в която потъват поредица от отделения, ограничени от мембрани., които познаваме като органели или органели.

Органелите на всяка клетка могат да се считат аналогични на телесните органи на животно (сърце, черен дроб, бъбреци, бели дробове, стомах и др.), Но в значително по-малък мащаб, тоест по-малки (растителните клетки могат да измерват до 100 микрона).

Растителни клетки лук с техните ядра. Източник: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

По този начин всяка клетка може да се разглежда като общност от субклетъчни компоненти, всяка със собствени функции, които правят живота възможен, но неспособен да оцелее самостоятелно извън клетката.

Някои органели от растителни клетки не присъстват в животинските клетки, поради което винаги се прави специално разграничение между двата вида. Сред тези органели, присъстващи само в растителните клетки, се открояват клетъчната стена, вакуолата и хлоропластите, които са отговорни за невероятния процес на фотосинтеза.

Характеристика

Растенията, замислени като всички многоклетъчни организми, като голяма клетъчна общност, имат клетки от различен тип, които изпълняват различни функции.

Има клетки, специализирани в:

- защитата, - механичната опора, - синтез на хранителни резерви, - транспорт, абсорбция и секреция, - меристематична активност и възпроизводство и

- връзката между специализираните тъкани

Основни характеристики

Растителните клетки споделят много характеристики помежду си, но от своя страна те споделят някои характеристики с животински клетки, характеристики, които са присъщи на всички еукариотни клетки.

Снимка на микроскопския изглед на тъканта на водна трева (Изображение на Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

След това ще представим списък на някои от споделените характеристики и характеристики на растителните клетки:

- Те са еукариотни клетки: те имат своя генетичен материал, затворен в мембранно ядро ​​и имат други отделения, заобиколени от двойни или единични мембрани.

- Всички те имат клетъчна стена: плазмената мембрана (тази, която обхваща цитозола с неговите органели) е заобиколена и защитена от твърда стена, съставена от сложни мрежи от полизахариди като целулоза (полимер на глюкозни молекули).

- Те имат пластиди: сред специалните органели, които имат само растителните клетки, са пластидите, специализирани в различни функции. На хлоропластите (където хлорофил е фотосинтетичния пигмент) са най-важни, тъй като те са основната сайта възниква фотосинтеза, на процеса, чрез който растенията се възползват от слънчева светлина, вода и въглероден диоксид, за да се синтезира органична материя и произвеждат кислород.

- Те са автотрофни клетки: наличието на хлоропласти вътре в тях осигурява на растителните клетки способността да "синтезират собствената си храна", така че те са малко по-автономни от животните клетки за получаване на енергия и въглерод.

- Те имат вакуола: в цитозола на растителните клетки има специална органела, вакуолата, където се съхраняват вода, захари и дори някои ензими.

- Те са топотентни: при определени обстоятелства много диференцирани растителни клетки имат способността да генерират нов индивид асексуално.

Части (органели) на растителната клетка и техните функции

Органели от растителни клетки

Цитозол и плазмена мембрана

Цитозолът е всичко, което е около ядрото. Това е вид течност, която включва мембранни отделения и други структури. Понякога терминът "цитоплазма" се използва за означаване на тази течност и плазмената мембрана едновременно.

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

Такава "течност" е заобиколена и съдържаща мембрана - плазмената мембрана, която не е нищо повече от липиден двуслоен със стотици свързани протеини, интегрални или периферни, които посредничат в обмена на вещества между клетката и околната среда, която я заобикаля.

Тъй като растителните клетки са заобиколени от клетъчна стена, много автори са въвели термина протопласт, за да се отнасят до всичко, което е вътре в тази стена, тоест растителната клетка: плазмената мембрана и цитозолът с неговите органели.

Цитоскелет

Цитоскелет, мрежа от нишковидни протеини в клетъчната цитоплазма. Източник: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Растителните клетки, подобно на животинските клетки, имат цитоскелет. Цитоскелетът се състои от поредица молекулярни "скелета", които преминават през клетката и които организират всички вътрешни компоненти на цитозола.

Те работят при движението на везикулите, при транспортирането на вещества и молекули през клетката и в допълнение при структурирането и поддържането на клетката.

Този цитоскелет е съставен от нишки на протеин, наречен F-актин и микротрубове, които са полимери на друг протеин, известен като тубулин.

Хроматиново ядро ​​и ядрена обвивка

Еукариотично клетъчно ядро. Източник: Мариана Руиз Виляреал (LadyofHats), превод от Келвинсон. / CC0

Ядрото е органелата, която съдържа генетичния материал, ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина), който е опакован под формата на хроматин (от какви хромозоми са направени). Това е органела, покрита от мембранна система, известна като ядрената обвивка.

ядърце

Вътре в него има и регион, известен като нуклеола, в който има някои протеини и гените, които кодират рибозомната РНК (рибонуклеинова киселина).

Тази обвивка всъщност се състои от поредица от специализирани казанчета, които обграждат ядрото и контролират обмена на материали между ядрото и цитозола, който се осъществява през комплексите на ядрените пори.

Той е съставен от две мембрани, които ограничават лумена или нуклеоплазма, една вътрешна и една външна, като последната продължава с мембраните на грубия ендоплазмен ретикулум (тази с вградени рибозоми).

Вътрешната мембрана е свързана с някои вътрешни компоненти на ядрото и вероятно ги организира пространствено. Някои автори посочват съществуването на ядро-скелет, чиито протеинови нишки (както и тези на цитоскелета в цитозола) позволяват организирането на хроматин.

Ендоплазмения ретикулум

1-ядрена мембрана. 2-ядрени пори. 3-Груб ендоплазмен ретикулум (RER). 4-гладък ендоплазмен ретикулум (SER). 5-Рибозом, прикрепен към грубия ендоплазмен ретикулум. 6-Macromolecules. 7-транспортни везикули. 8-Голджи апарат. 9-цис лице на апарата Голджи. 10-Транс лице на апарата Голджи. 11-Цистерни от апарата Голджи. Източник: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivative work: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Това е много динамична мембранна система, чието изобилие е променливо, както и нейната структура, организацията и разположението й в цитозола.

Обикновено се разделя на "гладка" част и друга "грапава" част, като продължава с външната ядрена обвивка, в която вече са вградени множество рибозоми, които са част от молекулярната машина, отговаряща за синтеза на протеини.

Клетъчните протеини се обработват и разпределят в ендоплазмения ретикулум, особено тези, предназначени за липидните мембрани (секреторен път). Ако се появи, това е едно от местата, където се появяват някои посттранслационни модификации на протеини, като гликозилиране.

В много от клетките, които образуват жлези, тази органела е много изобилна и работи в отделянето на мазнини, масла и ароматни масла.

Освен това е в изобилие от епидермални клетки, които правят липиди, които се отлагат като восъци по повърхността на листата и други растителни органи.

апарат на Голджи

Тази органела, също мембранна, се състои от серия от сплескани кръгли цистерни, обособени с една мембрана. Съдържанието на тези резервоари, химичният им състав и функциите им се променят от едното "лице" в другото.

При някои "долни" растения "външна" казанче е свързана с ендоплазмения ретикулум и е известна като цис отделение или "лице" на комплекса Голджи, докато по-"отдалечените" цистерни образуват част от транс- лицето., В средата между цис и транс цистерните са "средни" цистерни и секретни везикули се образуват от транс страницата.

Комплексът Голджи е отговорен за обработката и опаковането на различни макромолекули, както и за тяхното транспортиране (износ) до клетъчната повърхност или във вакуоли. Такива макромолекули включват липиди и протеини.

За разлика от животинските клетки, Голгите на растителните клетки имат важни синтезни дейности, тъй като те участват в синтеза de novo на гликопротеини, пектини, хемицелулози и някои секреторни продукти и компоненти на клетъчните стени.

Рибозомите

Схема на рибозома

Рибозомите са много малки органели, със сферична форма. Обикновено са на грубия ендоплазмен ретикулум, но някои са свободни в цитоплазмата. Те са съставени от РНК и протеини.

Те участват в синтеза на макромолекули, главно протеини.

Вакуол и тонопласт

Вакуолата е многофункционална органела, която участва в съхранението, храносмилането, осморегулацията и поддържането на формата и размера на растителните клетки.

В тези органели могат да се съхраняват много вещества: цветни пигменти като антоцианини, които оцветяват листата и венчелистчетата, някои органични киселини, които функционират за регулиране на pH, някои „защитни“ химикали срещу тревопасни и вторични метаболити.

Под микроскоп те могат да се разглеждат като "празни места" в цитозола, със сферичен вид и понякога много големи, тъй като могат да заемат до 90% от обема на клетката.

Тъй като е органела, трябва да приемем, че е заобиколена от мембрана, тонопласта. Тази мембрана е отговорна за регулирането на преминаването на вещества между вакуоларния лумен и цитозола, за които има някои специализирани протеини.

Вакуолите също функционират като "храносмилателни органели" на клетките, така че те често изпълняват функции, аналогични на тези на лизозомите в клетките на животните.

Митохондриите

Както в останалите еукариотни клетки, растителните клетки имат митохондрии, които са органели, заобиколени от две мембрани, едната вътрешна, а другата външна, които заграждат матрица, те са специализирани в синтеза на енергия под формата на АТФ и дишането клетъчен.

Те са цилиндрични или елиптични органели, малко удължени и в някои случаи разклонени. Те имат свой геном, така че са способни да кодират и синтезират много от своите протеини, макар и не всички, тъй като ядрената ДНК на клетките кодира за други.

пластиди

Пластидите са група от различни клетъчни компоненти, които възникват от прекурсори, известни като пропластидии. Обикновено са по-големи оргналеи от митохондриите, с двойна мембрана и плътна матрица, наречена строма. Те също имат свой геном.

Хлоропластите, етиопластите, амилопластите и хромопластите принадлежат към това семейство органели. По този начин това са основните органели, които отличават растителните клетки от животните.

- Хлоропластите са пластидите, отговорни за фотосинтезата и са тези, в които се съхранява хлорофилът, фотосинтетичният пигмент par excellence.

Схема на хлоропласт. Източник: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Амилопластите са пластиди, които функционират при съхранението на нишесте в различни тъкани.

- Хромопластите са пластиди, които имат жълтеникаво или оранжево оцветяване или пигментация, тъй като вътре могат да съдържат различни пигменти.

- Етиопластите, от друга страна, се намират в „етилирани” тъкани и всъщност са хлоропласти, които са загубили хлорофила. В недиференцираните тъкани те могат да бъдат наречени левкопласти.

Пероксизоми или микро антитела

Основна структура на пероксизом

Пероксизомите или микротялата са органели, заобиколени от обикновена мембрана, които се различават от везикулите по големина и съдържание. Обикновено са известни като пероксизоми, тъй като вътре в тях се произвежда токсичен химикал, наречен водороден пероксид (H ₂ O ₂), който е вреден за клетките.

Те са органели с голямо количество окислителни ензими вътре и са отговорни за синтеза на някои молекули, въпреки че основната им функция е окисляването и разграждането на определени видове липиди, аминокиселини, азотни основи и др.

Те са особено важни в клетките на семената, тъй като работят при превръщането на мазнините и липидите, съхранявани в тях, във въглехидрати, които са основният източник на енергия за ембрионалните клетки.

Някои модифицирани пероксизоми са известни като глиоксизоми, тъй като вътре в тях протича глиоксилатният цикъл, чрез който въглеродните атоми, получени от фотосинтетичните процеси, се рециклират.

Клетъчна стена

Растителна клетъчна стена. Източник: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Това е друга от характерните органели на растителните клетки (гъбичките също имат стенни клетки, но съставът им е различен).

Клетъчната стена се състои от сложна мрежа от полимер, наречен целулоза, който е съставен от повтарящи се единици на захар, наречена глюкоза. Тази структура има много функции, но най-важното е да поддържа структурата на растителните клетки и тъкани и да ги защитава отвън.

Въпреки че гледано под микроскоп, изглежда, че е сравнително тънка структура, тя придава на растителните клетки известна механична твърдост и устойчивост на деформации, особено в различен климат.

Plasmodesmata

В растителната тъкан могат да се наблюдават тесни цитоплазмени канали, заобиколени от плазмената мембрана и свързващи съседните клетки чрез техните протопласти (всичко, което е вътре в клетъчната стена).

Типове растителни клетки

Растителните организми имат много различни видове клетки, които са продукт на процесите на диференциране на клетките, които се контролират както генетично, така и от околната среда.

Много учени разпознават колекция от растителни клетки и ето някои от тях:

- Начални или меристематични клетки: те се намират в меристемите, които са основните центрове на растеж и деление на всички растения, тъй като те са в постоянно митотично деление. От тях се разграничават другите клетки на тялото на растението.

- Диференцирани клетки: всички растения имат три основни типа диференцирани клетки, които са получени от меристематични клетки, паренхимни клетки, колленхимни клетки и склеренхимни клетки.

Паренхимни или паренхимни клетки

Това са най-често срещаните клетки. Някои автори ги описват като „зверове на бреме“ на едно растение, тъй като те са най-изобилни, но са най-слабо специализираните, тоест най-малко диференцирани.

Те имат тънка първична клетъчна стена и не развиват вторична стена. Те са отговорни за „запълването“ на наличното пространство в растителните тъкани и осигуряват структура, така че те могат да имат различни форми и размери.

Тези паренхимни клетки, които се специализират във фотосинтезата, са известни също като клетки на хлоренхима. Тези клетки също участват в съхранението на вода в корените, стъблото, листата, плодовете и семената.

Холенхимни или коленхимни клетки

Те са клетки, които осигуряват "гъвкава подкрепа" на растителните тъкани. Те са продълговати и имат различни форми, които могат да се променят по време на растежа на растението. Те имат първична стена, която може да бъде удебелена от отлагането на допълнителна целулоза.

Те са "лепилни" клетки, тъй като те са тези, които осигуряват по-голяма подкрепа от паренхимните клетки, като същевременно поддържат гъвкавост. Те винаги са подути, тъй като вакуолите им са пълни с вода.

Склеренхимни клетки

Тези клетки, за разлика от предишните две, имат вторична клетъчна стена, която е подсилена с лигнин, полимер, съставен от различни киселини и доста хетерогенни фенолни молекули. Терминът произлиза от гръцкото "skleros", което означава "твърд".

Те са по-рядко срещани клетки от паренхимните и коленхимни клетки и умират, когато достигнат зрялост. Те осигуряват структурна здравина на тъканите, които спират да растат по дължина.

Известни са два вида склеренхимни клетки: влакна и склереиди. Първите са дълги, с дебели, вдлъбнати клетъчни стени, което ги прави силни и гъвкави.

От друга страна, склереидите са по-разнообразни, морфологично казано, но обикновено са кубични или сферични. Тези клетки са това, което съставлява корите и ямите на много плодове. Те не са гъвкави, а по-скоро твърди.

Клетките в съдовите тъкани

Съдовите тъкани на растенията са изградени от клетки. Това са тези, които са отговорни за провеждането на вода и хранителни вещества и минерали през тялото на зеленчуци.

Ксилемовата тъкан (ксилем) е това, което транспортира вода и минерални хранителни вещества от корена до останалата част от растението. Флоемната тъкан (флоемата), от друга страна, пренася захари и органични хранителни вещества от листата към останалата част от растението. Сумата от двете течности е известна като сок.

Най- дървесна тъкан се състои от tracheids, които са дълги клетки, стесняват в краищата си. Те се считат за вид клетка на склеренхима. Тези клетки умират, когато достигнат зрялост, така че това, което е „останало“, е „черупката“, образувана от удебелената клетъчна стена.

В тази тъкан се намират и други клетки, наречени съдови елементи, които транспортират водата и минералите по-бързо от трахеидите. Те също умират на зрелост, което ги прави кухи „тръбички“, по-къси и по-тесни от трахеидите.

В флоема се състои от клетъчен тип, известен като елементи на сито тръби. Това са живи, метаболитно активни клетки. Те се съединяват в краищата си, за да образуват ситовата тръба, чрез която фотосинтетичните продукти се транспортират от листата до останалата част на тялото.

Препратки

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Съществена клетъчна биология. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Биология на растителните клетки: структура и функция. Джоунс и Бартлет Обучение.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Молекулярна клетъчна биология 4-то издание. Национален център за информация за биотехнологиите, рафт за книги.
4. Nabors, MW (2004). Въведение в ботаниката (№ 580 N117i). Pearson,.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Биология (9-ти изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: САЩ.