RASTLINSKA CELICA: ZNAČILNOSTI, DELI (ORGANELE) IN FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Rastlinske celice so temeljne enote, ki sestavljajo organizme, ki pripadajo kraljestvu rastlin (kraljestvo Plantae).

Kot vsa živa bitja tudi rastline sestavljajo celice in te so znane kot rastlinske celice . Za vsak obravnavani živi organizem celica predstavlja najbolj osnovno enoto, to je najmanjši del posameznika, ki ohranja značilnosti vsega živega.

V njeni notranjosti, pa tudi v notranjosti živalskih celic, ker gre za vrsto evkariontske celice, obstaja vrsta "tekočine" (citosol), v kateri je potopljena vrsta predelkov, omejenih z membranami. , ki jih poznamo kot organele ali organele.

Organele katere koli celice lahko štejemo za analogne telesnim organom živali (srce, jetra, ledvice, pljuča, želodec itd.), Vendar v bistveno manjšem obsegu, torej manjše (rastlinske celice lahko merijo do 100 mikronov ).

Čebulne rastlinske celice s svojimi jedri. Vir: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Tako je mogoče vsako celico obravnavati kot skupnost podceličnih komponent, vsaka s svojimi funkcijami, ki omogočajo življenje, vendar ne morejo preživeti same od sebe.

Nekateri organeli rastlinskih celic niso prisotni v živalskih celicah, zato je med obema vrstama vedno ločeno. Med temi organeli, ki so prisotni le v rastlinskih celicah, izstopajo celična stena, vakuol in kloroplasti, ki so odgovorni za neverjeten proces fotosinteze.

Lastnosti

Rastline, zasnovane kot vsi večcelični organizmi, kot velika celična skupnost, imajo celice različnih vrst, ki opravljajo različne funkcije.

Obstajajo celice, specializirane za:

- zaščito,

- mehansko podporo,

- sintezo zalog hrane,

- transport, absorpcija in izločanje,

- meristematsko delovanje in razmnoževanje in

- povezava med specializiranimi tkivi

Splošne značilnosti

Rastlinske celice imajo med seboj številne značilnosti, ki pa imajo nekatere lastnosti z živalskimi celicami, značilnosti, ki so lastne vsem evkariontskim celicam.

Fotografija mikroskopskega prikaza tkiva vodne trave (slika Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Nato bomo predstavili seznam nekaterih skupnih lastnosti in značilnosti rastlinskih celic:

- So evkariontske celice : njihov genski material je zaprt znotraj membranskega jedra in ima druge predelke, obdane z dvojnimi ali enojnimi membranami.

- Vsi imajo celično steno : plazma membrana (tista, ki obdaja citosol s svojimi organeli) je obdana in zaščitena s togo steno, sestavljeno iz zapletenih mrež polisaharidov, kot je celuloza (polimer molekul glukoze).

- Imajo plastide : med posebnimi organeli, ki jih imajo samo rastlinske celice, so plastidi, specializirani za različne funkcije. V kloroplaste (kjer je klorofil a fotosintetskega pigmenta) so najpomembnejši, saj so glavna stran pojavi fotosintezo , proces, v katerem rastline izkoristiti sončne svetlobe, vode in ogljikovega dioksida sintetizirati organske snovi in ​​proizvajajo kisik.

- So avtotrofne celice : prisotnost kloroplastov znotraj njih daje rastlinskim celicam možnost, da "sintetizirajo lastno hrano", zato so nekoliko bolj avtonomne od živalskih celic, da pridobijo energijo in ogljik.

- Imajo vakuolo : v citosolu rastlinskih celic je posebna organela, vakuola, kjer so shranjeni voda, sladkorji in celo nekateri encimi.

- Totipotentni so : v nekaterih okoliščinah ima veliko diferenciranih rastlinskih celic možnost, da rodijo novega posameznika aseksualno.

Deli (organele) rastlinske celice in njihove funkcije

Organele rastlinskih celic

Citosolna in plazemska membrana

Citosol je vse, kar je okoli jedra. Je nekakšna tekočina, ki vključuje membranske predelke in druge strukture. Občasno se za to tekočino in plazemsko membrano uporablja izraz "citoplazma".

Celična membrana. Vir: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Takšna "tekočina" je obdana in vsebuje membrano, plazemsko membrano, ki ni nič drugega kot lipidni dvoplast s stotinami povezanih beljakovin, integralnih ali obrobnih, ki posredujejo izmenjavo snovi med celico in okoljem, ki jo obdaja.

Ker so rastlinske celice obdane s celično steno, so številni avtorji skovali izraz protoplast in se nanašali na vse, kar je znotraj te stene, torej na rastlinsko celico: plazemsko membrano in citosol s svojimi organeli.

Citoskelet

Citoskelet, mreža nitastih beljakovin v celični citoplazmi. Vir: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Rastlinske celice, tako kot živalske celice, imajo citoskelet. Citoskelet je sestavljen iz niza molekulskih "odrov", ki prečkajo celico in ki organizirajo vse notranje komponente citosola.

Delujejo pri gibanju veziklov, pri prenašanju snovi in ​​molekul skozi celico ter poleg tega pri strukturiranju in podpori celice.

Ta citoskelet je sestavljen iz nitk beljakovin, imenovanih F-aktin, in mikrotubul, ki so polimeri drugega proteina, znanega kot tubulin.

Kromatinsko jedro in jedrska ovojnica

Evkariontsko celično jedro. Vir: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), prevod Kelvinsong. / CC0

Jedro je organela, ki vsebuje genetski material, DNK (deoksiribonukleinska kislina), ki je pakiran v obliki kromatina (iz katerega so narejeni kromosomi). To je organela, ki jo pokriva membranski sistem, znan kot jedrska ovojnica.

Nucleolus

V njeni notranjosti je tudi območje, imenovano nukleolus, v katerem je nekaj beljakovin in genov, ki kodirajo ribosomsko RNA (ribonukleinska kislina).

To ovojnico dejansko sestavlja vrsta specializiranih cistern, ki obkrožajo jedro in nadzorujejo izmenjavo materiala med jedrom in citosolom, ki poteka skozi komplekse jedrske pore.

Sestavljena je iz dveh membran, ki omejujeta lumen ali nukleoplazmo, ena notranja in ena zunanja, slednja pa se nadaljuje z membranami grobega endoplazemskega retikuluma (tistega z vgrajenimi ribosomi).

Notranja membrana je povezana z nekaterimi notranjimi komponentami jedra in jih verjetno prostorsko organizira. Nekateri avtorji opozarjajo na obstoj jedra-skeleta, katerega proteinski filamenti (pa tudi tisti iz citoskeleta v citosolu) omogočajo organizacijo kromatina.

Endoplazemski retikulum

1-jedrska membrana. 2-jedrske pore. 3-grobi endoplazemski retikulum (RER). 4-gladek endoplazemski retikulum (SER). 5-Ribosome, pritrjen na grobi endoplazemski retikulum. 6-makromolekule. 7-transportni vezikli. 8-Golgijev aparat. 9-cis obraz Golgijevega aparata. 10-Trans obraz aparata Golgi. 11-Cisterne Golgijevega aparata. Vir: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivativno delo: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Gre za zelo dinamičen membranski sistem, katerega številčnost je spremenljiva, pa tudi njegova struktura, organizacija in razporeditev v citosolu.

Običajno ga delimo na "gladek" del in drug "hrapav" del, nadaljujemo z zunanjo jedrsko ovojnico, v kateri je že vgrajenih več ribosomov, ki so del molekularne mehanizacije, zadolžene za sintezo beljakovin.

Celični proteini se predelajo in porazdelijo v endoplazemski retikulum, zlasti tisti, ki so namenjeni lipidnim membranam (sekretorna pot). Če se pojavi, je eno od mest, kjer se pojavijo nekatere posttralacijske modifikacije beljakovin, kot je glikozilacija.

V mnogih celicah, ki tvorijo žleze, je ta organela zelo bogata in deluje pri izločanju maščob, olj in dišečih olj.

Veliko je tudi v epidermalnih celicah, ki tvorijo lipide, ki se odlagajo kot voski na površini listov in drugih rastlinskih organov.

Golgijev aparat

Ta organela, tudi membranska, je sestavljena iz niza sploščenih krožnih cistern, omejenih z eno samo membrano. Vsebina teh rezervoarjev, njihova kemična sestava in njihove funkcije se spreminjajo iz enega "obraza" v drugega.

V nekaterih "nižjih" rastlinah je "zunanja" cisterna povezana z endoplazmatskim retikulumom in je znana kot predel cis ali "obraz" kompleksa Golgi, medtem ko so bolj "oddaljene" cisterne del trans lica. .

Na sredini med cisternami in trans cisternami so "srednje" cisterne, na trans strani pa tvorijo sekretorne vezikle.

Komplet Golgi je odgovoren za predelavo in pakiranje različnih makromolekul, pa tudi za njihov transport (izvoz) proti celični površini ali v vakuole. Med take makromolekule spadajo lipidi in beljakovine.

Za razliko od živalskih celic imajo Golgijeve rastlinske celice pomembne sintezne aktivnosti, saj sodelujejo pri sintezi glikoproteinov, pektinov, hemiceluloz in nekaterih sekretornih produktov in sestavin celičnih sten.

Ribosomi

Shema ribosoma

Ribosomi so zelo majhne organele, sferične oblike. Običajno so na grobem endoplazmatskem retikuluu, nekateri pa so v citoplazmi prosti. Sestavljajo jih RNA in beljakovine.

Ti so vključeni v sintezo makromolekul, predvsem beljakovin.

Vacuole in Tonoplast

Vakuola je večnamenska organela, ki sodeluje pri shranjevanju, prebavi, osmoregulaciji in ohranjanju oblike in velikosti rastlinskih celic.

Znotraj teh organelov se lahko shrani veliko snovi: obarvani pigmenti, kot so antocianini, ki obarvajo liste in cvetni listi, nekatere organske kisline, ki uravnavajo pH, nekatere „obrambene“ kemikalije pred rastlinojedi in sekundarnimi presnovki.

Pod mikroskopom jih lahko vidimo v citosolu kot "prazna mesta", sferičnega videza in včasih zelo velika, saj lahko zasedejo do 90% volumna celice.

Ker gre za organelo, moramo domnevati, da je obdana z membrano, tonoplastom . Ta membrana je odgovorna za uravnavanje prehoda snovi med vakuolarnim lumenom in citosolom, za katere ima nekaj specializiranih beljakovin.

Vakuole delujejo tudi kot "prebavne organele" celic, zato pogosto izpolnjujejo funkcije, ki so analogne tistim lizosomov v živalskih celicah.

Mitohondrije

Tako kot v ostalih evkariontskih celicah imajo rastlinske celice mitohondrije, ki so organele, obdane z dvema membranama, eno notranjo in drugo zunanjo, ki obdaja matrico, pa so specializirane za sintezo energije v obliki ATP in dihanja celični.

So valjaste ali eliptične organele, nekoliko podolgovate in ponekod razvejane. Imajo svoj genom, zato so sposobni kodirati in sintetizirati veliko svojih beljakovin, čeprav ne vseh, saj jedrska DNK celice kodira za druge.

Plastidi

Plastidi so skupina različnih celičnih komponent, ki izhajajo iz prekurzorjev, znanih kot proplastidija. Običajno so večji od mitohondrijev, z dvojno membrano in gosto matrico, imenovano stroma . Imajo tudi svoj genom.

Kloroplasti, etioplasti, amiloplasti in kromoplasti spadajo v to družino organelov. Tako so to glavne organele, ki ločujejo rastlinske celice od živali.

- Kloroplasti so plastidi, odgovorni za fotosintezo in so tisti, ki hranijo klorofil , odličnost fotosintetskega pigmenta.

Shema kloroplasta. Vir: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Amiloplasti so plastidi, ki delujejo pri skladiščenju škroba v različnih tkivih.

- Kromoplasti so plastidi, ki imajo rumenkasto ali oranžno barvo ali pigmentacijo, saj lahko v sebi vsebujejo različne pigmente.

- Etioplasti se nahajajo v "etioliranih" tkivih in so dejansko kloroplasti, ki so izgubili klorofil. V nediferenciranih tkivih jih lahko imenujemo levkoplasti .

Peroksizomi ali mikrotelesa

Osnovna struktura peroksisoma

Peroksizomi ali mikrotelesa so organele, obdane s preprosto membrano, ki se od veziklov razlikujejo po velikosti in vsebnosti. Običajno jih poznamo kot peroksizome, saj se v njih proizvaja strupena kemikalija, imenovana vodikov peroksid (H ₂ O ₂ ), ki je škodljiva za celice.

So organele z veliko količino oksidativnih encimov v notranjosti in so odgovorne za sintezo nekaterih molekul, čeprav je njihova glavna funkcija oksidacija in razkroj določenih vrst lipidov, aminokislin, dušikovih baz itd.

Še posebej pomembne so v semenskih celicah, saj delujejo pri pretvorbi maščob in lipidov, shranjenih v teh, v ogljikove hidrate, ki so glavni vir energije za embrionalne celice.

Nekateri spremenjeni peroksisomi so znani kot glioksisomi, saj se znotraj njih zgodi cikel glikoksilata, s katerim se ogljikovi atomi, dobljeni iz fotosintetskih procesov, reciklirajo.

Celična stena

Rastlinska celična stena. Vir: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

To je še ena izmed značilnih organelov rastlinskih celic (glive imajo tudi stenske celice, vendar je njihova sestava drugačna).

Celična stena je sestavljena iz zapletene mreže polimera, imenovanega celuloza, ki je sestavljen iz ponavljajočih se enot sladkorja, imenovanih glukoza. Ta struktura ima veliko funkcij, najpomembnejše pa je, da ohranijo strukturo rastlinskih celic in tkiv ter jih zaščitijo od zunaj.

Čeprav se zdi, da je pod mikroskopom videti, da gre za razmeroma tanko strukturo, daje rastlinskim celicam določeno mehansko togost in odpornost na deformacije, zlasti v različnih podnebjih.

Plazmodesmati

V rastlinskem tkivu lahko opazimo ozke citoplazemske kanale, ki jih obdaja plazemska membrana in prek svojih protoplastov povezuje sosednje celice (vse kar je znotraj celične stene).

Rastlinske celice

Rastlinski organizmi imajo veliko različnih vrst celic, ki so produkt postopkov diferenciacije celic, ki jih nadzirajo tako gensko kot okoljsko.

Številni znanstveniki prepoznavajo zbirko rastlinskih celic in tukaj jih je nekaj:

- Začetne ali meristematske celice : najdemo jih v meristemih , ki so glavna središča rasti in delitve vseh rastlin, saj so v stalni mitotski delitvi. Od teh se ločijo ostale celice rastlinskega telesa.

- Diferencirane celice : vse rastline imajo tri glavne vrste diferenciranih celic, ki izhajajo iz meristematskih celic, parenhimskih celic, kolenhimalnih celic in celic sklerenhima .

Parenhimske ali parenhimske celice

To so najpogostejše celice. Nekateri avtorji jih opisujejo kot "zveri bremena" rastline, saj so te najbolj obilne, vendar so najmanj specializirane, torej najmanj diferencirane.

Imajo tanko primarno celično steno in ne razvijejo sekundarne stene. Odgovorni so za "polnjenje" razpoložljivega prostora v rastlinskih tkivih in zagotavljajo strukturo, tako da imajo lahko različne oblike in velikosti.

Tiste parenhimske celice, ki so specializirane za fotosintezo, so znane tudi kot klorenhimske celice . Te celice sodelujejo tudi pri shranjevanju vode v koreninah, steblu, listih, plodovih in semenih.

Kolenhimske ali kolenhimalne celice

So celice, ki rastlinskim tkivom zagotavljajo "fleksibilno podporo". So podolgovate in imajo različne oblike, ki se lahko med rastjo rastline spreminjajo. Imajo primarno steno, ki jo je mogoče zgostiti z odlaganjem dodatne celuloze.

So "lepilne" celice, saj so tiste, ki zagotavljajo večjo podporo kot parenhimske celice, hkrati pa ohranjajo prožnost. Vedno so otekle, saj so njihove vakuole polne vode.

Celice sklerenhima

Te celice imajo, za razliko od prejšnjih dveh, sekundarno celično steno, ki je okrepljena z ligninom, polimerom, sestavljenim iz različnih kislin in precej heterogenih fenolnih molekul. Izraz izhaja iz grškega "skleros", kar pomeni "težko".

So manj pogoste celice kot parenhimske in kolenhimske celice in umrejo, ko dosežejo zrelost. Tkivom, ki prenehajo rasti v dolžino, dajejo strukturno trdnost.

Znani sta dve vrsti sklerenimskih celic: vlakna in sklereidi . Prve so dolge, z debelimi, lignificiranimi celičnimi stenami, zaradi česar so močne in prožne.

Po drugi strani so sklereidi morfološko bolj raznoliki, na splošno pa so kubični ali sferični. Te celice so tisto, kar sestavljajo lupine in jame mnogih plodov. Niso prilagodljivi, ampak precej trdi.

Celice v žilnih tkivih

Vaskularna tkiva rastlin sestavljajo celice. To so tisti, ki so odgovorni za prenašanje vode in hranil in mineralov skozi telo zelenjave.

Ksilemsko tkivo (ksilem) je tisto, kar transportira vodo in mineralne hranilne snovi iz korena do preostale rastline. Floem tkivo (floem) po drugi strani prenaša sladkorje in organska hranila iz listov do ostale rastline. Vsota obeh tekočin je znana kot sok .

Ksilem je sestavljen iz kasnega , ki so dolge celice zožijo na koncih. Štejejo kot vrsta celice sklerenhima. Te celice odmrejo, ko dosežejo zrelost, tako da je "preostala" "lupina", ki jo tvori odebeljena celična stena.

V tem tkivu so tudi druge celice, imenovane elementi plovil , ki vodo in minerale prevažajo hitreje kot traheidi. Prav tako umrejo v zrelosti, zaradi česar so votle "cevi", krajše in ožje od trahejdov.

Floem je sestavljen iz celičnega tipa znan kot elementi sito cevi . To so žive, presnovno aktivne celice. Na svojih koncih se združijo in tvorijo sito cevko , skozi katero se fotosintetični izdelki prenašajo od listov do ostalega telesa.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Bistvena celična biologija. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Biologija rastlinskih celic: zgradba in delovanje. Učenje Jonesa in Bartletta.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekularna celična biologija, 4. izdaja. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji, knjižna polica.
4. Nabors, MW (2004). Uvod v botaniko (št. 580 N117i). Pearson,.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: ZDA.