Рослинна клітина

Одноклітинні рослини вважаються гіршими рослинами, такими як сині водорості та гриби, в яких одна клітина виконує всі життєво важливі функції та розмноження. У одноклітинних рослин форма клітин може бути сферичною, овальною, циліндричною, кубічною або еліптичною.

Багатоклітинні рослини вважаються більшістю, і різні їх функції виконують тканини, що складаються з спеціалізованих клітин.

до багатоклітинні рослини, форма клітин може бути набагато різноманітнішою, тобто кулястою (водорость Chlorella vulgaris sp.), багатогранною, ниркоподібною, циліндричною (ліберійські та дерев’яні судини), яйцеподібною (пивні дріжджі Saccharomyces cerevisiae sp.), призматичною (помаранчева серцевина).

За формою та розміром розрізняють:

клітини паренхіми, з приблизно рівними осями та закругленими кутами
проферментативні клітини, з більшою поздовжньою віссю.

Розмір рослинних клітин визначається їх походженням, їх функцією та середовищем, в якому вони ростуть, коливаючись в одноклітинних водоростях від 20 мкм до 100 см, а у вищих рослин від 0,04 мкм (Rosa sp.) до 250-255 мм ( Boehmeria tenacissima sp.).

Фігура 1 - Схема клітини рослини (після Enger et al., 2007)

Протопласт клітини рослини

протопласти або жива частина рослинної клітини складається з цитоплазматичних плівок, цитоплазма власне, ядро, пластиди, хондріосоми, рибосоми, диктиосоми, сферосоми, ендоплазматичний ретикулум, лізосоми, пероксисоми, гліоксисоми, ломазоми, центросома, війки/джгутики.

Цитоплазматичні плівки є:

плазмалема, дуже тонкий фільм, що межує з зовнішня клітинна стінка, який активно втручається у відкладення речовини, необхідної для формування клітинної стінки, втручається у виведення секреторних продуктів ендоплазматичного ретикулуму, контролює всмоктування, секрецію та виведення речовин шляхом селективної напівпроникності;
тонопластул, цитоплазматична плівка, що межує з вакуомою, з роллю у селективній напівпроникності через більший вміст полярних ліпідів порівняно з плазмалемою.

Гліоксизомія, як особлива форма пероксисом вони втручаються в перетворення ліпідів у вуглеводи, відіграючи роль у процесі проростання рослин.

Ломазомія втручатися в механізм синтезу та осадження речовин в Росії клітинна стінка рослини.

пластиди або пластиди - це цитоплазматичні органи, типові для рослин, усі вони складають клітину пластидомул . Форма пластид дуже різноманітна, розміри приблизно 3-10 мкм. Пластиди розмежовані подвійною плівкою, дуже тонкою і мають основну масу всередині, що називається стромою. .

Відповідно до виконуваної ролі та кольору пластид вони поділяються на три категорії:

штукатурки являють собою дрібні, безбарвні зернисті пластиди, присутні в надземній та підземній частинах рослин, які іноді можуть перетворюватися в інші типи пластид, накопичуючи хлорофіл (стають хлоропластами), каротиноїдні пігменти (стають хромопластами) або крохмаль (стають амілопастами);

хлоропласти вони є органами, подібними до мітохондрій, мають різну довжину від 2 до 10 мкм і знаходяться в зелених органах рослин. Хлоропласт відокремлений двома мембранами, між якими є простір 5 - 8 мкм. У фундаментальній матриці хлоропласту є відокремлені ендомембранні утворення з появою ламелей або мішечків, які називаються тилакоїдами, в різній кількості від однієї клітини до іншої.

Тилакоїди містять зелений пігмент хлорофіл у своїх мембранах і складаються один на одного. Кожен стос тилакоїдів називається гранумом, а їх ціле - зерном (40-60 зерен на хлоропласті).

Сполучні канали, що виникають між різними стеками, утворюють так звану міжкристалічну цитомембранозну систему. Внутрішня мембрана хлоропласту, як і мембрана тилакоїдів, складається з численних зернистих частинок 10-20 нм, які відповідали б елементарним частинкам мітохондрій, виконуючи ту саму роль фактора фосфорилювання. Хімічно хлоропласт містить до 60% білка, 30% ліпідів, 5-10% хлорофілу, 1% інших пігментів та невелику кількість нуклеїнових кислот (ДНК та РНК).

На рівні хлоропласту відбувається процес фотосинтезу, який передбачає перетворення світлової (сонячної) енергії у власну хімічну енергію. Процес включає ферментативні стадії, що залежать від світла, і ферментативні стадії, що залежать від темряви. Через кисень, що утворюється в хлоропластах, клітини рослин постійно підтримують рівень кисню в навколишньому середовищі.

Малюнок 2 - Ескіз будови хлоропласту (після Карпа, 1984)

Кромопластела вони з’являються в мезофілі пелюсток і в перикарпі стиглих плодів, вони мають кулясту, сочевикову, голкоподібну або веретеноподібну форму. Хромопласти можуть бути червоними, жовтими, помаранчевими або коричневими завдяки каротиноїдним пігментам, таким як: каротин, лікопен, фукоксантин, фікоеритрин, ксантофіл, антоціанін тощо.

Dictiozomii або пристрою Гольджі їх описують як пластинчасті утворення з накладеними між собою дисками, об’єднаними в центральній області, з появою монет у статурі. Краї дисків вільні, хвилясті і злегка зігнуті, від їх рівня відриваються сферичні пухирці, які мігрують у цитоплазму, стаючи секреторними пухирцями. Диктіосоми відіграють роль у процесі секреції та синтезу поліглюцидів, у формуванні та зростанні клітинної стінки рослини.

Сферозомії - це дуже маленькі органи розміром приблизно 0,4-1,6 мкм, які виглядають ізольованими або згрупованими, демонструють броунівські рухи і беруть участь у синтезі білка, утворенні фрагмопластів та дихальному обміні клітин.

центросома присутній лише у водоростях, грибах, у стовбурових клітинах чоловічих статевих клітин мохоподібних (м’язи), птеридофітів (папороті) та голонасінних (сосна, ялиця) рослин.

Вії і джгутики мають специфічні форми у водоростях, репродуктивних клітинах (зооспори, зоо-гамети) рослин міофітів та птеридофітів і можуть полегшити рух клітин у рідкому середовищі.

Параплазма рослинної клітини

Параплазма рослинної клітини є розглянутою частиною без життя і включає клітинну стінку та ергастичні включення.

Клітинна стінка рослини

Більшість рослинних клітин зовні покриті клітинною стінкою для делімітації та форми, в цьому випадку клітини є дерматопластами. Є також голі клітини без клітинної стінки, такі як гамети, зооспори та міксоміцети, клітини, які називаються гімнастикою.

Походження та формування клітинної стінки

Клітинна стінка рослини відбувається під час поділу клітини, в телофазі, коли фрагменти веретена поділу з’єднуються з частинами ендоплазматичної сітки і утворюють фрагмент.

Після активності диктиосом з’являються пухирці, які з’єднуються з фрагмопластом, утворюючи примітивну мембрану або серединну ламелю, відіграючи роль у цементуванні клітин між ними та послабленні зворотного тиску між сусідніми клітинами. Іноді ця примітивна мембрана руйнується шляхом природної мацерації (дозрівання пастоподібних плодів) або мікробіологічної мацерації (танення льону та конопель).

Діяльність протопласта на поверхні примітивної мембрани полягає у відкладанні целюлози, яка утворює первинну мембрану з первинними порами, відіграючи роль у зв'язку між клітинами. Коли клітина збільшується в об’ємі, целюлоза буде продовжувати осідати на поверхні первинної мембрани, утворюючи вторинну мембрану, забезпечену непокритими порами.

Хімічний склад клітинної стінки

Гриби клітинна стінка містить воду, мікроцелюлозу, пов’язану з хітином і калюсом, а у вищих рослин містить воду, целюлозу, геміцелюлозу, пектинові речовини, лігнін, калюс, суберин, кутину, смолу, танін, діоксид кремнію, карбонат кальцію тощо.

Ультраструктура клітинної стінки

Гіпотези щодо молекулярної організації клітинної стінки, хоча і численні, не змогли відтворити точно спосіб і механізми, що беруть участь у його біосинтезі та структуруванні.

Загалом у структурі клітинної стінки виділяють два компоненти:

основна речовина (безперервна фаза, паракристалічна або матрична), що складається з геміцелюлози та пектинових речовин;
фібрилярні структури (переривчаста, кристалічна фаза), що утворюється з целюлози і вкладається в основну речовину як сполучна речовина.

Визначальна структура, типова для клітинної стінки, зумовлена наявністю м’якоть.

Елементарна фібрила (міцела) - основне субмікроскопічне утворення, що складається з 100 ланцюгів β-глюкопіраноза, пов'язані по-різному, в кристалітах. За підрахунками, ланцюжок β-глюкопіраноза має площу близько 3,3 нм 2 і елементарну фібрилу близько 300 нм 2. Елементарні фібрили об'єднуються у вищі одиниці, які називаються мікрофібрилами, в результаті чого об'єднуються приблизно 20 елементарних волокон. Завдяки тісному об’єднанню близько 250 мікрофібрил, воно призводить до мігріллярного, а завдяки об’єднанню 1500 фібрил - макроскопічне волокно.

Під електронним мікроскопом целюлозні фібрили мають паралельне розташування на зовнішній стороні клітинної стінки і майже перпендикулярне внутрішній відносно поздовжньої осі клітини.

У стінках меристематичних клітин (дуже молодих, недиференційованих) фібрилярні структури утворюють пухку, розріджену мережу, що забезпечує більшу гнучкість стінки, дозволяючи їй розширюватися і рости. Вторинна стінка, як правило, складається з декількох різних шарів, кожен зі специфічною орієнтацією целюлозних мікрофібрил.

Зростання клітинної стінки він може мати місце або на поверхні шляхом інвагінації (утворення нових міцел над целюлозною мережею), або шляхом розтяжності, або в товщі шляхом накладання (суперпозиція нових шарів целюлози над існуючими). Існують і інші гіпотези, згідно з якими клітинна стінка він також може рости мозаїкою, верхівкою або островом.

Ергастичні рослинні включення

Їх також називають вакуолі ергастик, і залежно від їх змісту вони бувають двох типів: рідкі та тверді ергастичні включення.

Рідкі ергастичні включення

У процесі дозрівання рослинної клітини з’являються деякі пухирці, які називаються вакуолями, які утворюють вакуолярний апарат абовакуомул. Вакуолі містять сік вакуольний і межують з плівкою під назвою тонопласт. Форма, кількість та розмір вакуолей різняться залежно від типу та активності клітини, яка їх містить.

Походження вакуолей пояснюється кількома гіпотезами, згідно з якими вакуолі утворюються внаслідок гіпертрофії деяких частин ендоплазматичної сітки або внаслідок активності мішків Голгія або походять із вже існуючих вакуолей у цитозолі рослинної клітини.

Хімічний склад. Вакуолярний сік містить неорганічні речовини, мінеральні кислоти, резервні та екскреторні органічні речовини (органічні кислоти, вуглеводи, ароматичні сполуки, ліпіди, білки, алкалоїди, глюкозиди тощо).

Концентрація вакуолярного соку змінюється залежно від виду рослини та референтного органу.

Фізіологічна роль вакуолей полягає у їхньому вкладі в поглинання води та деяких речовин, будучи справжнім осмотичним бар’єром, вони регулюють обмін води в клітині, забезпечуючи певний ступінь всмоктування, необхідного в біохімічних процесах, відбиває певну жорсткість трав’янистих рослин через тургідність, накопичує речовини резерв, пігменти, продукти дисасиміляції та токсичні продукти.

Тверді ергастичні включення

Вони виступають у декількох аспектах у вигляді:

мінеральні кристали, як неорганічні продукти виведення в результаті клітинного метаболізму, що містять оксалат кальцію, сульфат кальцію, карбонат кальцію або діоксид кремнію;
зерна алейрону, які з’являються в насінні гороху та квасолі шляхом зневоднення вакуолей із резервним вмістом білка;
крохмальні зерна, які з’являються як запас у бульбових коренях, у підземних стеблах та в насінницькій білковій речовині.