Клетка расліны. Асаблівасці клетак раслін

Цела жывых арганізмаў могуць прадстаўляць сабой адну-адзіную клетку, іх групу ці вялiкая колькасць, якое налічвае мільярды такіх элементарных структур. Да апошніх адносіцца большасць вышэйшых раслін. Вывучэннем клеткі - асноўнага элемента будынка і функцый жывых арганізмаў - займаецца цыталогія. Гэты падзел біялогіі пачаў бурна развівацца пасля адкрыцця электроннага мікраскопа, удасканалення храматаграфіі і іншых метадаў біяхіміі. Разгледзім галоўныя прыкметы, а таксама асаблівасці, па якіх клетка расліны адрозніваецца ад драбнюткіх структурных адзінак будынка бактэрый, грыбоў і жывёл.

Адкрыццё клеткі Р. Гуком

Тэорыя аб маленькіх элементах будынка ўсяго жывога прайшла шлях развіцця, вымяраны сотнямі гадоў. Будова абалонкі клеткі раслін ўпершыню ўбачыў у свой мікраскоп брытанскі навуковец Р. Гук. Агульныя палажэнні клетачнай гіпотэзы сфармулявалі Шлейден і Шванн, да гэтага падобныя высновы рабілі і іншыя даследчыкі.

Ангелец Р. Гук разгледзеў у мікраскоп зрэз коркі дуба і прадставіў вынікі на пасяджэнні Каралеўскага таварыства ў Лондане 13 красавіка 1663 года (па іншых звестках, падзея адбылася ў 1665 годзе). Аказалася, што кара дрэва складаецца з маленечкіх вочак, названых Гуком «клеткамі». Сценкі гэтых камер, якія ўтвараюць ўзор у выглядзе пчаліных сот, вучоны лічыў жывым рэчывам, а паражніна прызнаў знежывелай, дапаможнай структурай. У далейшым было даказана, што ўнутры клеткі раслін і жывёл ўтрымліваюць субстанцыю, без якой немагчыма іх існаванне, ды і дзейнасць усяго арганізма.

клеткавая тэорыя

Важнае адкрыццё Р. Гука атрымала развіццё ў працах іншых навукоўцаў, якія вывучалі будынак клетак жывёл і раслін. Падобныя элементы будынка назіралі навукоўцы на мікраскапічных зрэзах мнагаклетачных грыбоў. Было ўстаноўлена, што структурныя адзінкі жывых арганізмаў валодаюць здольнасцю да дзялення. На падставе даследаванняў прадстаўнікі біялагічнай навукі Германіі М. Шлейден і Т. Шванн сфармулявалі гіпотэзу, якая стала пасля клеткавай тэорыяй.

Параўнанне клетак раслін і жывёл з бактэрыямі, багавіннем і грыбамі дазволіла нямецкім даследчыкам прыйсці да наступнай высновы: выяўленыя Р. Гуком «камеры» - гэта элементарныя структурныя адзінкі, а якія ідуць у іх працэсы ляжаць у аснове жыццядзейнасці большасці арганізмаў на Зямлі. Важны дадатак унёс Р. Вирхов ў 1855 годзе, адзначыўшы, што дзяленне клетак - адзіны шлях іх размнажэння. Тэорыя Шлейдена-Шванна з ўдакладненнямі стала агульнапрызнанай у біялогіі.

Клетка - драбнюткі элемент будынка і жыццядзейнасці раслін

Згодна з тэарэтычным палажэнням Шлейдена і Шванна, арганічны свет адзіны, што даказвае падобнае мікраскапічнае будынак жывёл і раслін. Акрамя гэтых двух царстваў, клеткавае існаванне характэрна для грыбоў, бактэрый, а ў вірусаў адсутнічае. Рост і развіццё жывых арганізмаў забяспечваецца дзякуючы ўзнікненню новых клетак у працэсе дзялення ўжо існых.

Мнагаклетачных арганізм - не проста навала структурных элементаў. Маленькія адзінкі будынка ўзаемадзейнічаюць паміж сабой, утвараючы тканіны і органы. Аднаклетачныя арганізмы жывуць ізалявана, што не перашкаджае ім ствараць калоніі. Галоўныя прыкметы клеткі:

• здольнасць да самастойнага існавання;
• уласны абмен рэчываў;
• самапрайгравання;
• развіццё.

У эвалюцыі жыцця адным з найважнейшых этапаў стала аддзяленне ядра ад цытаплазмы пры дапамозе ахоўнай мембраны. Сувязь захавалася, бо асобна гэтыя структуры не могуць існаваць. У цяперашні час вылучаюць два надцарства - бяз'ядзерных і ядзерных арганізмаў. Другую групу ўтвараюць расліны, грыбы і жывёлы, вывучэннем якіх займаюцца адпаведныя раздзелы навукі і ў цэлым біялогія. Клетка расліны валодае ядром, цытаплазмай і арганоідаў, гаворка пра якія пойдзе ніжэй.

Разнастайнасць клетак раслін

На зломе саспелага кавуна, яблыка ці бульбы можна заўважыць няўзброеным вокам структурныя «вочкі», запоўненыя вадкасцю. Гэта клеткі парэнхімы пладоў, якія маюць дыяметр да 1 мм. Лубяныя валокны - выцягнутыя структуры, даўжыня якіх значна перавышае шырыню. Напрыклад, клетка расліны, якое называецца бавоўнік, дасягае ў даўжыню 65 мм. Валакна лубу лёну і канопляў маюць лінейныя памеры, якія складаюць 40-60 мм. Тыповыя клеткі нашмат менш -20-50 мкм. Разгледзець такія маленечкія структурныя элементы можна толькі пад мікраскопам. Асаблівасці драбнюткіх адзінак будынка расліннага арганізма выяўляюцца не толькі ў адрозненнях па форме і памерах, але і ў выконваемых функцыях у складзе тканін.

Клетка расліны: асноўныя рысы будынка

Ядро і цытаплазма цесна ўзаемазвязаны і ўзаемадзейнічаюць паміж сабой, што пацвярджаюць даследаванні навукоўцаў. Гэта галоўныя часткі эукарыятычнай клеткі, ад іх залежаць усе астатнія элементы будынка. Ядро служыць для назапашвання і перадачы генетычнай інфармацыі, неабходнай для сінтэзу бялку.

Брытанскі навуковец Р. Броун ў 1831 годзе ўпершыню заўважыў у клетцы расліны сямейства орхидных асаблівую цельца (нуклеус). Гэта было ядро, акружанае паўвадкага цытаплазмай. Назва гэтай субстанцыі азначае ў даслоўным перакладзе з грэцкага «першасная маса клеткі». Яна можа быць больш вадкай або вязкай, але абавязкова пакрыта мембранай. Вонкавая абалонка клеткі складаецца ў асноўным з цэлюлозы, лігніну, воску. Адзін з прыкмет, якія адрозніваюць клеткі раслін і жывёл, - наяўнасць гэтай трывалай цэлюлознай сценкі.

будова цытаплазмы

Унутраная частка расліннай клеткі запоўненая гиалоплазмой з ўзважанымі ў ёй драбнюткімі грануламі. Бліжэй да абалонцы так званая эндоплазма пераходзіць у больш глейкую экзоплазму. Менавіта гэтыя субстанцыі, якімі запоўненая клетка расліны, служаць месцам праходжання біяхімічных рэакцый і транспарту злучэнняў, размяшчэння арганоідаў і уключэнняў.

Прыкладна 70-85% цытаплазмы складае вада, 10-20% прыпадае на бялкі, іншыя хімічныя кампаненты - вугляводы, ліпіды, мінеральныя злучэнні. Клеткі раслін маюць цытаплазму, у якой сярод канчатковых прадуктаў сінтэзу прысутнічаюць біярэгулятараў функцый і запасныя рэчывы (вітаміны, ферменты, масла, крухмал).

ядро

Параўнанне клетак раслін і жывёл паказвае, што яны маюць падобнае будынак ядра, які знаходзіцца ў цытаплазме і які займае да 20% яе аб'ёму. Ангелец Р. Броун, упершыню разглядзелы пад мікраскопам гэты важнейшы і пастаянны кампанент ўсіх эукарыёт.Асноўныя, даў яму назву ад лацінскага слова nucleus. Знешні выгляд ядраў звычайна карэлюе з формай і памерамі клетак, але часам адрозніваецца ад іх. Абавязковыя элементы будынка - мембрана, кариолимфа, ядзерка і храмаціне.

У мембране, якая адлучае ядро ад цытаплазмы, маюцца пары. Праз іх рэчывы паступаюць з ядра ў цытаплазму і назад. Кариолимфа ўяўляе сабой вадкае або глейкае ядзерную змесціва з ўчасткамі храмаціне. Ядзерка ўтрымлівае рібанукляінавай кіслату (РНК), пранікальную ў Рыбасомы цытаплазмы для ўдзелу ў сінтэзе бялку. Іншая нуклеінавых кіслата - дэзаксірыбануклеінавая (ДНК) - таксама прысутнічае ў вялікіх колькасцях. ДНК і РНК ўпершыню былі выяўленыя ў жывёл клетках ў 1869 годзе, пасля знойдзены ў раслінах. Ядро - гэта «цэнтр кіравання» ўнутрыклеткавых працэсамі, месца захоўвання інфармацыі аб спадчынных прыкметах ўсяго арганізма.

Эндаплазматычная сетка (ЭПС)

Будынак клетак жывёл і раслін мае значнае падабенства. Абавязкова прысутнічаюць у цытаплазме ўнутраныя канальчыкі, запоўненыя рознымі па паходжанні і складу рэчывамі. Гранулярная разнавіднасць ЭПС адрозніваецца ад агранулярного тыпу наяўнасцю рыбасом на паверхні мембран. Першая удзельнічае ў сінтэзе бялкоў, другая мае ролю ў адукацыі вугляводаў і ліпідаў. Як усталявалі даследнікі, каналы не толькі праймаюць цытаплазму, яны звязаны з кожным арганоідаў жывой клеткі. Таму значэнне ЭПС ацэньваюць вельмі высока як удзельніка метабалізму, сістэмы сувязі з навакольным асяроддзем.

Рыбасомы

Будынак клеткі раслін або жывёл цяжка ўявіць без гэтых дробных часціц. Рыбасомы вельмі малыя, убачыць іх можна толькі ў электронны мікраскоп. У складзе цяля пераважаюць бялкі і малекулы рібанукляінавай кіслот, ёсць нязначная колькасць іёнаў кальцыя і магнію. Практычна ўся колькасць РНК клеткі засяроджана ў Рыбасомы, яны забяспечваюць бялковы сінтэз, «збіраючы» пратэіны з амінакіслот. Затым вавёркі паступаюць у каналы ЭПС і разносяцца сеткай па ўсёй клетцы, пранікаюць у ядро.

мітахондрыі

Гэтыя арганоіды клеткі лічаць яе энергетычнымі станцыямі, яны бачныя пры павелічэнні ў звычайны светлавы мікраскоп. Колькасць мітахондрый вар'іруецца ў вельмі шырокіх межах, іх можа налічвацца адзінкі ці тысячы. Будова арганоідаў не адрозніваецца вялікай складанасцю, ёсць дзве мембраны і матрікса ўнутры. Мітахондрыі складаюцца з бялку ліпідаў, ДНК і РНК, адказваюць за біясінтэз АТФ - аденозинтрифосфорной кіслаты. Для гэтага рэчыва клеткі раслін або жывёлы характэрна прысутнасць трох фасфатаў. Адшчапленнем кожнага з іх дае энергію, неабходную для ўсіх працэсаў жыццядзейнасці ў самой клетцы і ва ўсім арганізме. Наадварот, далучэнне рэшткаў фосфарнай кіслаты дае магчымасць назапашваць энергію і пераносіць у такім выглядзе па ўсёй клетцы.

Разгледзьце на прадстаўленым ніжэй малюнку арганоіды клеткі і назавіце тыя, што вам ужо вядомыя. Звярніце ўвагу на буйны бутэлечку (вакуоля) і зялёныя пластыды (хларапласты). Гаворка пра іх пойдзе дельше.

комплекс Гольджы

Складаны клеткавы арганоідаў складаецца з гранул, мембран і вакуоляў. Комплекс быў адкрыты ў 1898 годзе і атрымаў назву ў гонар італьянскага біёлага. Асаблівасці клетак раслін заключаюцца ў раўнамерным распаўсюдзе часціц Гольджы па ўсёй цытаплазме. Навукоўцы лічаць, што комплекс неабходны для рэгулявання ўтрымання вады і прадуктаў жыццядзейнасці, выдалення лішкаў рэчываў.

пластыды

Толькі клеткі тканін раслін ўтрымліваюць арганоіды зялёнага колеру. Акрамя таго, ёсць бясколерныя, жоўтыя і аранжавыя пластыды. На іх будынку і функцыях адлюстроўваецца выгляд харчавання расліны, прычым яны здольныя мяняць колер за кошт хімічных рэакцый. Асноўныя тыпы пластыд:

• аранжавыя і жоўтыя хромапласты, адукаваныя каратынам і ксантафіл;
• хларапласты, якія змяшчаюць збожжа хларафіла, - пігмента зялёнага колеру;
• Лейкапласты - бясколерныя пластыды.

Будынак клеткі раслін звязана з ідучымі ў ёй хімічнымі рэакцыямі сінтэзу арганічнага рэчыва з вуглякіслага газу і вады з выкарыстаннем светлавой энергіі. Назва гэтага дзіўнага і вельмі складанага працэсу - фотасінтэз. Ажыццяўляюцца рэакцыі дзякуючы хларафіл, менавіта гэта рэчыва здольна ўлоўліваць энергію прамяня святла. Наяўнасцю зялёнага пігмента тлумачыцца характэрны колер лісця, травяністых сцеблаў, няспелых пладоў. Хларафіл па будынку падобны на гемаглабін крыві жывёл і чалавека.

Чырвоная, жоўтая і памяранцавая афарбоўка розных органаў раслін абумоўлена прысутнасцю ў клетках хромапласты. Іх асновай з'яўляецца вялікая група кароціноіды, якія выконваюць важную ролю ў метабалізме. Лейкапласты адказваюць за сінтэз і назапашванне крухмалу. Пластыды растуць і размнажаюцца ў цытаплазме, разам з ёй перасоўваюцца ўздоўж ўнутранай абалонкі клеткі расліны. Яны багатыя ферментамі, іёнамі, іншымі біялагічна актыўнымі злучэннямі.

Адрозненні ў мікраскапічным будынку асноўных груп жывых арганізмаў

Большасць клетак нагадваюць малюсенькі мяшочак, напоўнены сліззю, цялятамі, грануламі і бурбалкамі. Часта прысутнічаюць розныя ўключэння ў выглядзе цвёрдых крышталяў мінеральных рэчываў, кропель алеяў, крухмальных зерняў. Клеткі цесна датыкаюцца ў складзе тканін раслін, жыццё ў цэлым залежыць ад дзейнасці гэтых драбнюткіх адзінак будынкі, якія ўтвараюць цэлае.

Пры мнагаклетачных будынку існуе спецыялізацыя, якая выяўляецца ў розных фізіялагічных задачах і функцыях мікраскапічных структурных элементаў. Яны вызначаюцца ў асноўным месцазнаходжаннем тканін у лісці, корані, сцябле або генератыўных органах расліны.

Вылучым асноўныя элементы праведзенага параўнання клеткі расліны з элементарнымі адзінкамі будынкі іншых жывых арганізмаў:

1. Шчыльная абалонка, характэрная толькі для раслін, ўтворана клятчаткай (цэлюлозай). У грыбоў мембрана складаецца з трывалага хітыну (адмысловага бялку).
2. Клеткі раслін і грыбоў адрозніваюцца па колеры дзякуючы наяўнасці або адсутнасці пластыд. Такія цяля, як хларапласты, хромапласты і Лейкапласты, прысутнічаюць толькі ў расліннай цытаплазме.
3. Ёсць арганоідаў, які адрознівае жывёл, - гэта цэнтрыолей (клеткавы цэнтр).
4. Толькі ў складзе клеткі расліны прысутнічае буйная цэнтральная вакуоля, запоўненая вадкім змесцівам. Звычайна гэты клеткавы сок афарбаваны пігментамі ў розныя колеры.
5. Галоўнае запасное злучэнне расліннага арганізма - крухмал. Грыбы і жывёлы назапашваюць у сваіх клетках глікаген.

Сярод багавіння вядома шмат адзіночных, свабодна жывуць клетак. Да прыкладу, такім самастойным арганізмам з'яўляецца хламидомонада. Хоць расліны адрозніваюцца ад жывёл прысутнасцю цэлюлознай клеткавай сценкі, але палавыя клеткі пазбаўленыя такой шчыльнай абалонкі - гэта яшчэ адзін доказ адзінства арганічнага свету.