Kroppene til levende organismer kan være en enkelt celle, en gruppe av dem eller en enorm ansamling, som teller milliarder av slike elementære strukturer. Sistnevnte inkluderer de fleste av de høyere plantene. Studiet av cellen - hovedelementet i strukturen og funksjonene til levende organismer - omhandler cytologi. Denne grenen av biologi begynte å utvikle seg raskt etter oppdagelsen av elektronmikroskopet, forbedringen av kromatografi og andre metoder for biokjemi. Vurder hovedtrekkene, så vel som funksjonene som plantecellen skiller seg med fra de minste strukturelle enhetene i strukturen til bakterier, sopp og dyr.
Åpning av cellen av R. Hooke
Teorien om de bittesmå elementene i strukturen til alle levende ting har passert utviklingsveien, målt i hundrevis av år. Strukturen til plantecellemembranen ble først sett i mikroskopet hans av den britiske forskeren R. Hooke. De generelle bestemmelsene i cellehypotesen ble formulert av Schleiden og Schwann, før det kom andre forskere med lignende konklusjoner.
Engelskmannen R. Hooke undersøkte en skive eikekork under et mikroskop og presenterte resultatene på et møte i Royal Society i London 13. april 1663 (iht.andre kilder, skjedde hendelsen i 1665). Det viste seg at barken på et tre består av bittesmå celler, k alt "celler" av Hooke. Veggene i disse kamrene, som danner et mønster i form av en honningkake, anså forskeren for å være et levende stoff, og hulrommet ble anerkjent som en livløs, hjelpestruktur. Senere ble det bevist at inne i cellene til planter og dyr inneholder de en substans, uten hvilken deres eksistens er umulig, og aktiviteten til hele organismen.
Celleteori
Den viktige oppdagelsen til R. Hooke ble utviklet i arbeid av andre forskere som studerte strukturen til dyre- og planteceller. Lignende strukturelle elementer ble observert av forskere på mikroskopiske snitt av flercellede sopp. Det ble funnet at de strukturelle enhetene til levende organismer har evnen til å dele seg. Basert på forskningen formulerte representanter for de biologiske vitenskapene i Tyskland M. Schleiden og T. Schwann en hypotese som senere ble celleteorien.
Sammenligning av plante- og dyreceller med bakterier, alger og sopp gjorde at tyske forskere kunne komme til følgende konklusjon: "kamrene" oppdaget av R. Hooke er elementære strukturelle enheter, og prosessene som skjer i dem ligger til grunn for livet av de fleste organismer på jorden. Et viktig tillegg ble gjort av R. Virkhov i 1855, og la merke til at celledeling er den eneste måten for deres reproduksjon. Schleiden-Schwann-teorien med forbedringer har blitt allment akseptert i biologi.
Cellen er det minste elementet i plantenes struktur og liv
I henhold til de teoretiske standpunktene til Schleiden og Schwann,den organiske verden er en, som beviser den lignende mikroskopiske strukturen til dyr og planter. I tillegg til disse to kongedømmene er cellulær eksistens karakteristisk for sopp, bakterier og virus er fraværende. Veksten og utviklingen av levende organismer sikres ved fremveksten av nye celler i prosessen med deling av eksisterende.
En flercellet organisme er ikke bare en opphopning av strukturelle elementer. Små strukturenheter samhandler med hverandre og danner vev og organer. Encellede organismer lever isolert, noe som ikke hindrer dem i å skape kolonier. Hovedtrekkene til cellen:
- evne for uavhengig eksistens;
- egen metabolisme;
- selvreproduksjon;
- utvikling.
I livets utvikling var et av de viktigste stadiene separasjonen av kjernen fra cytoplasmaet ved hjelp av en beskyttende membran. Sammenhengen er bevart, fordi disse strukturene ikke kan eksistere separat. For tiden er det to superriker - ikke-nukleære og nukleære organismer. Den andre gruppen er dannet av planter, sopp og dyr, som studeres av relevante grener av vitenskap og biologi generelt. En plantecelle har en kjerne, cytoplasma og organeller, som vil bli diskutert nedenfor.
Mangfold av planteceller
På pausen av en moden vannmelon, eple eller potet, kan du se strukturelle "celler" fylt med væske med det blotte øye. Dette er føtale parenkymceller med en diameter på opptil 1 mm. Bastfibre er langstrakte strukturer, hvis lengde overstiger bredden betydelig. For eksempel,cellen til en plante k alt bomull når en lengde på 65 mm. Bastfibre av lin og hamp har lineære dimensjoner på 40–60 mm. Typiske celler er mye mindre -20–50 µm. Slike små strukturelle elementer kan bare sees under et mikroskop. Egenskaper til de minste strukturelle enhetene til en planteorganisme manifesteres ikke bare i forskjeller i form og størrelse, men også i funksjonene som utføres i sammensetningen av vev.
Plantecelle: grunnleggende strukturelle funksjoner
Kjernen og cytoplasmaet er nært forbundet og samhandler med hverandre, noe som bekreftes av forskeres forskning. Dette er hoveddelene av den eukaryote cellen, alle andre strukturelle elementer er avhengige av dem. Kjernen tjener til å lagre og overføre den genetiske informasjonen som er nødvendig for proteinsyntese.
Den britiske vitenskapsmannen R. Brown la i 1831 først merke til en spesiell kropp (kjerne) i cellen til en plante av orkidefamilien. Det var en kjerne omgitt av halvflytende cytoplasma. Navnet på dette stoffet betyr i bokstavelig oversettelse fra gresk "cellens primære masse." Det kan være mer flytende eller tyktflytende, men det er nødvendigvis dekket med en membran. Det ytre skallet av cellen består hovedsakelig av cellulose, lignin og voks. En egenskap som skiller plante- og dyreceller er tilstedeværelsen av denne sterke celluloseveggen.
Strukturen til cytoplasma
Den indre delen av en plantecelle er fylt med hyaloplasma med små granuler suspendert i den. Nærmere skallet går den såk alte endoplasma over i en mer viskøs eksoplasma. Nøyaktigdisse stoffene, som plantecellen er fylt med, tjener som et sted for flyt av biokjemiske reaksjoner og transport av forbindelser, plassering av organeller og inneslutninger.
Omtrent 70-85% av cytoplasmaet er vann, 10-20% er proteiner, andre kjemiske komponenter - karbohydrater, lipider, mineralforbindelser. Planteceller har et cytoplasma, der det blant sluttproduktene av syntesen er bioregulatorer av funksjoner og reservestoffer (vitaminer, enzymer, oljer, stivelse).
Core
Sammenligning av plante- og dyreceller viser at de har en lignende struktur av kjernen, lokalisert i cytoplasmaet og opptar opptil 20 % av volumet. Engelskmannen R. Brown, som først undersøkte denne viktigste og konstante komponenten av alle eukaryoter under et mikroskop, ga den et navn fra det latinske ordet nucleus. Utseendet til kjernene korrelerer vanligvis med formen og størrelsen på cellene, men skiller seg noen ganger fra dem. Obligatoriske elementer i strukturen er membran, karyolymfe, nukleolus og kromatin.
Det er porer i membranen som skiller kjernen fra cytoplasmaet. De transporterer stoffer fra kjernen til cytoplasmaet og omvendt. Karyolymph er et flytende eller viskøst kjernefysisk innhold med områder av kromatin. Nukleolen inneholder ribonukleinsyre (RNA) som kommer inn i ribosomer i cytoplasmaet for å delta i proteinsyntesen. En annen nukleinsyre, deoksyribonukleinsyre (DNA), er også tilstede i store mengder. DNA og RNA ble først oppdaget i dyreceller i 1869 og deretter funnet i planter. Kjernen er sentrumhåndtering” av intracellulære prosesser, et sted for lagring av informasjon om de arvelige egenskapene til hele organismen.
Endoplasmatisk retikulum (ER)
Strukturen til dyre- og planteceller har en betydelig likhet. Nødvendigvis tilstede i cytoplasmaet er interne tubuli fylt med stoffer av forskjellig opprinnelse og sammensetning. Den granulære typen EPS skiller seg fra den agranulære typen ved tilstedeværelsen av ribosomer på membranoverflaten. Den første er involvert i syntesen av proteiner, den andre spiller en rolle i dannelsen av karbohydrater og lipider. Som forskere har slått fast, trenger kanalene ikke bare gjennom cytoplasmaet, de er assosiert med hvert organell i en levende celle. Derfor er verdien av EPS høyt verdsatt som en deltaker i metabolisme, et system for kommunikasjon med omgivelsene.
Ribosome
Strukturen til en plante- eller dyrecelle er vanskelig å forestille seg uten disse små partiklene. Ribosomer er veldig små og kan bare sees med et elektronmikroskop. Proteiner og molekyler av ribonukleinsyrer dominerer i sammensetningen av kroppene, det er en liten mengde kalsium- og magnesiumioner. Nesten alt av cellens RNA er konsentrert i ribosomer, de gir proteinsyntese ved å "sette sammen" proteiner fra aminosyrer. Deretter går proteinene inn i ER-kanalene og bæres av nettverket gjennom hele cellen, trenger inn i kjernen.
Mitokondrier
Disse organellene i cellen regnes som dens energistasjoner, de er synlige når de forstørres i et konvensjonelt lysmikroskop. Antall mitokondrier varierer over et veldig bredt område, det kan være enheter eller tusenvis. Strukturen til organoiden er ikke veldig kompleks, det er tomembraner og matrise inni. Mitokondrier er sammensatt av proteinlipider, DNA og RNA, er ansvarlige for biosyntesen av ATP - adenosintrifosforsyre. Dette stoffet til en plante- eller dyrecelle er preget av tilstedeværelsen av tre fosfater. Delingen av hver av dem gir den nødvendige energien for alle livsprosesser i selve cellen og i hele kroppen. Tvert imot, tilsetning av fosforsyrerester gjør det mulig å lagre energi og overføre den i denne formen gjennom hele cellen.
Tenk på celleorganellene i figuren nedenfor og navngi de du allerede kjenner. Legg merke til den store vesikkelen (vakuole) og grønne plastider (kloroplaster). Vi snakker om dem senere.
Golgi-kompleks
Kompleks cellulær organoid består av granuler, membraner og vakuoler. Komplekset ble åpnet i 1898 og ble oppk alt etter den italienske biologen. Funksjoner ved planteceller er den jevne fordelingen av Golgi-partikler gjennom cytoplasmaet. Forskere mener at komplekset er nødvendig for å regulere innholdet av vann og avfallsprodukter, fjerne overflødige stoffer.
Plastids
Bare plantevevsceller inneholder grønne organeller. I tillegg er det fargeløse, gule og oransje plastider. Deres struktur og funksjoner gjenspeiler typen plantenæring, og de er i stand til å endre farge på grunn av kjemiske reaksjoner. Hovedtyper av plastider:
- oransje og gule kromoplaster dannet av karoten og xantofyll;
- kloroplaster som inneholder klorofyllkorn -grønt pigment;
- leukoplaster er fargeløse plastider.
Strukturen til en plantecelle er assosiert med de kjemiske reaksjonene ved syntese av organisk materiale fra karbondioksid og vann ved bruk av lysenergi. Navnet på denne fantastiske og svært komplekse prosessen er fotosyntese. Reaksjoner utføres takket være klorofyll, det er dette stoffet som er i stand til å fange energien til en lysstråle. Tilstedeværelsen av grønt pigment forklarer den karakteristiske fargen på blader, urteaktige stilker, umodne frukter. Klorofyll ligner i strukturen på hemoglobin i blodet til dyr og mennesker.
Den røde, gule og oransje fargen på ulike planteorganer skyldes tilstedeværelsen av kromoplaster i cellene. De er basert på en stor gruppe karotenoider som spiller en viktig rolle i metabolismen. Leukoplaster er ansvarlige for syntese og akkumulering av stivelse. Plastider vokser og formerer seg i cytoplasmaet, og beveger seg sammen med den langs den indre membranen av plantecellen. De er rike på enzymer, ioner og andre biologisk aktive forbindelser.
Forskjeller i den mikroskopiske strukturen til hovedgruppene av levende organismer
De fleste celler ligner en liten sekk fylt med slim, kropper, granuler og vesikler. Ofte er det ulike inneslutninger i form av faste krystaller av mineraler, dråper oljer, stivelseskorn. Celler er i nær kontakt i sammensetningen av plantevev, livet som helhet avhenger av aktiviteten til disse minste strukturelle enhetene som danner en helhet.
Med en flercellet struktur er detspesialisering, som kommer til uttrykk i ulike fysiologiske oppgaver og funksjoner til mikroskopiske strukturelle elementer. De bestemmes hovedsakelig av plasseringen av vev i bladene, roten, stilken eller generative organer til planten.
La oss fremheve hovedelementene i sammenligningen av plantecellen med de elementære strukturelle enhetene til andre levende organismer:
- Tett skall, karakteristisk kun for planter, dannes av fiber (cellulose). Hos sopp består membranen av slitesterkt kitin (et spesielt protein).
- Celler av planter og sopp er forskjellige i farge på grunn av tilstedeværelse eller fravær av plastider. Legemer som kloroplaster, kromoplaster og leukoplaster finnes bare i plantecytoplasma.
- Det er en organoid som skiller dyr - dette er sentriolen (cellesenter).
- Bare i plantecellen er det en stor sentralvakuole fylt med væskeinnhold. Vanligvis er denne cellesaften farget med pigmenter i forskjellige farger.
- Hovedreserveforbindelsen til planteorganismen er stivelse. Sopp og dyr akkumulerer glykogen i cellene sine.
Blant alger er det kjent mange enkeltstående, frittlevende celler. For eksempel er en slik uavhengig organisme chlamydomonas. Selv om planter skiller seg fra dyr i nærvær av en cellulosecellevegg, men kjønnsceller mangler et så tett skall - dette er nok et bevis på enheten i den organiske verden.
