Levende organismers kroppe kan være en enkelt celle, en gruppe af dem eller en enorm ophobning, der tæller milliarder af sådanne elementære strukturer. Sidstnævnte omfatter de fleste af de højere planter. Studiet af cellen - hovedelementet i levende organismers struktur og funktioner - beskæftiger sig med cytologi. Denne gren af biologi begyndte at udvikle sig hurtigt efter opdagelsen af elektronmikroskopet, forbedringen af kromatografi og andre metoder til biokemi. Overvej hovedtrækkene såvel som de egenskaber, hvormed plantecellen adskiller sig fra de mindste strukturelle enheder af strukturen af bakterier, svampe og dyr.
Åbning af cellen af R. Hooke
Teorien om de små elementer i strukturen af alle levende ting har passeret udviklingens vej, målt i hundreder af år. Strukturen af plantecellemembranen blev først set i hans mikroskop af den britiske videnskabsmand R. Hooke. De generelle bestemmelser i cellehypotesen blev formuleret af Schleiden og Schwann, før det kom andre forskere med lignende konklusioner.
Englænderen R. Hooke undersøgte en skive egekork under et mikroskop og fremlagde resultaterne ved et møde i Royal Society i London den 13. april 1663 (iflg.andre kilder, begivenheden fandt sted i 1665). Det viste sig, at barken på et træ består af bittesmå celler, kaldet "celler" af Hooke. Væggene i disse kamre, der danner et mønster i form af en honningkage, anså videnskabsmanden for at være et levende stof, og hulrummet blev anerkendt som en livløs, hjælpestruktur. Senere blev det bevist, at de inde i planters og dyrs celler indeholder et stof, uden hvilket deres eksistens er umulig, og hele organismens aktivitet.
Celleteori
Den vigtige opdagelse af R. Hooke blev udviklet i værker af andre videnskabsmænd, der studerede strukturen af dyre- og planteceller. Lignende strukturelle elementer blev observeret af forskere på mikroskopiske snit af flercellede svampe. Det blev fundet, at de strukturelle enheder af levende organismer har evnen til at dele sig. Baseret på forskningen formulerede repræsentanter for de biologiske videnskaber i Tyskland M. Schleiden og T. Schwann en hypotese, der senere blev til celleteorien.
Sammenligning af plante- og dyreceller med bakterier, alger og svampe gjorde det muligt for tyske forskere at komme til følgende konklusion: "kamrene" opdaget af R. Hooke er elementære strukturelle enheder, og de processer, der forekommer i dem, ligger til grund for livet af de fleste organismer på Jorden. En vigtig tilføjelse blev lavet af R. Virkhov i 1855, idet han bemærkede, at celledeling er den eneste måde for deres reproduktion. Schleiden-Schwann-teorien med raffinementer er blevet almindeligt accepteret i biologien.
Cellen er det mindste element i planters struktur og liv
Ifølge Schleidens og Schwanns teoretiske holdninger,den organiske verden er en, som beviser den lignende mikroskopiske struktur af dyr og planter. Ud over disse to kongeriger er cellulær eksistens karakteristisk for svampe, bakterier og vira er fraværende. Væksten og udviklingen af levende organismer sikres ved fremkomsten af nye celler i processen med deling af eksisterende.
En flercellet organisme er ikke bare en ophobning af strukturelle elementer. Små strukturenheder interagerer med hinanden og danner væv og organer. Encellede organismer lever i isolation, hvilket ikke forhindrer dem i at skabe kolonier. Cellens hovedtræk:
- evne til selvstændig eksistens;
- egen stofskifte;
- selvgengivelse;
- udvikling.
I livets udvikling var et af de vigtigste stadier adskillelsen af kernen fra cytoplasmaet ved hjælp af en beskyttende membran. Forbindelsen er bevaret, fordi disse strukturer ikke kan eksistere separat. I øjeblikket er der to superriger - ikke-nukleare og nukleare organismer. Den anden gruppe er dannet af planter, svampe og dyr, som studeres af de relevante grene af videnskab og biologi generelt. En plantecelle har en kerne, cytoplasma og organeller, som vil blive diskuteret nedenfor.
Mangfoldighed af planteceller
På pausen af en moden vandmelon, æble eller kartoffel kan du se strukturelle "celler" fyldt med væske med det blotte øje. Disse er føtale parenkymceller med en diameter på op til 1 mm. Bastfibre er aflange strukturer, hvis længde væsentligt overstiger bredden. For eksempel,cellen af en plante kaldet bomuld når en længde på 65 mm. Bastfibre af hør og hamp har lineære dimensioner på 40-60 mm. Typiske celler er meget mindre -20-50 µm. Sådanne små strukturelle elementer kan kun ses under et mikroskop. Træk af de mindste strukturelle enheder af en planteorganisme manifesteres ikke kun i forskelle i form og størrelse, men også i de funktioner, der udføres i sammensætningen af væv.
Plantecelle: grundlæggende strukturelle funktioner
Kernen og cytoplasmaet er tæt forbundet og interagerer med hinanden, hvilket bekræftes af videnskabsmænds forskning. Disse er hoveddelene af den eukaryote celle, alle andre strukturelle elementer afhænger af dem. Kernen tjener til at lagre og overføre den genetiske information, der er nødvendig for proteinsyntese.
Den britiske videnskabsmand R. Brown bemærkede i 1831 første gang en speciel krop (kerne) i cellen af en plante af orkidéfamilien. Det var en kerne omgivet af halvflydende cytoplasma. Navnet på dette stof betyder i bogstavelig oversættelse fra græsk "cellens primære masse." Det kan være mere flydende eller tyktflydende, men det er nødvendigvis dækket af en membran. Cellens ydre skal består hovedsageligt af cellulose, lignin og voks. En egenskab, der adskiller plante- og dyreceller, er tilstedeværelsen af denne stærke cellulosevæg.
Cytoplasmaets struktur
Den indre del af en plantecelle er fyldt med hyaloplasma med bittesmå granulat suspenderet i den. Tættere på skallen går den såkaldte endoplasma over i en mere viskøs exoplasma. Nemligdisse stoffer, som plantecellen er fyldt med, tjener som et sted for strømmen af biokemiske reaktioner og transport af forbindelser, placering af organeller og indeslutninger.
Cirka 70-85 % af cytoplasmaet er vand, 10-20 % er proteiner, andre kemiske komponenter - kulhydrater, lipider, mineralske forbindelser. Planteceller har et cytoplasma, hvori der blandt syntesens slutprodukter er bioregulatorer af funktioner og reservestoffer (vitaminer, enzymer, olier, stivelse).
Core
Sammenligning af plante- og dyreceller viser, at de har en lignende struktur af kernen, placeret i cytoplasmaet og optager op til 20 % af dets volumen. Englænderen R. Brown, som først undersøgte denne vigtigste og konstante bestanddel af alle eukaryoter under et mikroskop, gav den et navn fra det latinske ord nucleus. Udseendet af kernerne korrelerer norm alt med cellernes form og størrelse, men adskiller sig nogle gange fra dem. Obligatoriske elementer i strukturen er membranen, karyolymfen, nukleolus og kromatin.
Der er porer i membranen, der adskiller kernen fra cytoplasmaet. De transporterer stoffer fra kernen til cytoplasmaet og omvendt. Karyolymph er et flydende eller viskøst kerneindhold med områder af kromatin. Nukleolus indeholder ribonukleinsyre (RNA), der kommer ind i cytoplasmaets ribosomer for at deltage i proteinsyntesen. En anden nukleinsyre, deoxyribonukleinsyre (DNA), er også til stede i store mængder. DNA og RNA blev først opdaget i dyreceller i 1869 og efterfølgende fundet i planter. Kernen er centrumhåndtering” af intracellulære processer, et sted til lagring af information om hele organismens arvelige karakteristika.
Endoplasmatisk retikulum (ER)
Strukturen af dyre- og planteceller har en betydelig lighed. Nødvendigt til stede i cytoplasmaet er interne tubuli fyldt med stoffer af forskellig oprindelse og sammensætning. Den granulære type EPS adskiller sig fra den agranulære type ved tilstedeværelsen af ribosomer på membranoverfladen. Den første er involveret i syntesen af proteiner, den anden spiller en rolle i dannelsen af kulhydrater og lipider. Som forskere har fastslået, trænger kanalerne ikke kun ind i cytoplasmaet, de er forbundet med hvert organel i en levende celle. Derfor er værdien af EPS højt værdsat som en deltager i metabolisme, et system til kommunikation med miljøet.
Ribosom
Strukturen af en plante- eller dyrecelle er svær at forestille sig uden disse små partikler. Ribosomer er meget små og kan kun ses med et elektronmikroskop. Proteiner og molekyler af ribonukleinsyrer dominerer i sammensætningen af kroppe, der er en lille mængde calcium- og magnesiumioner. Næsten al cellens RNA er koncentreret i ribosomer, de giver proteinsyntese ved at "samle" proteiner fra aminosyrer. Derefter kommer proteinerne ind i ER-kanalerne og bæres af netværket gennem hele cellen, trænger ind i kernen.
Mitokondrier
Disse organeller i cellen betragtes som dens energistationer, de er synlige, når de forstørres i et konventionelt lysmikroskop. Antallet af mitokondrier varierer over et meget bredt område, der kan være enheder eller tusindvis. Organoidens struktur er ikke særlig kompleks, der er tomembraner og matrix indeni. Mitokondrier er sammensat af proteinlipider, DNA og RNA, er ansvarlige for biosyntesen af ATP - adenosin triphosphorsyre. Dette stof i en plante- eller dyrecelle er karakteriseret ved tilstedeværelsen af tre fosfater. Sp altningen af hver af dem giver den nødvendige energi til alle livsprocesser i selve cellen og i hele kroppen. Tværtimod gør tilsætningen af phosphorsyrerester det muligt at lagre energi og overføre den i denne form gennem hele cellen.
Tænk på celleorganellerne i figuren nedenfor, og navngiv dem, du allerede kender. Bemærk den store vesikel (vakuole) og grønne plastider (chloroplaster). Vi taler om dem senere.
Golgi-kompleks
Kompleks cellulær organoid består af granulat, membraner og vakuoler. Komplekset blev åbnet i 1898 og blev opkaldt efter den italienske biolog. Egenskaber ved planteceller er den ensartede fordeling af Golgi-partikler i hele cytoplasmaet. Forskere mener, at komplekset er nødvendigt for at regulere indholdet af vand og affaldsprodukter, fjerne overskydende stoffer.
Plastids
Kun plantevævsceller indeholder grønne organeller. Derudover er der farveløse, gule og orange plastider. Deres struktur og funktioner afspejler typen af planteernæring, og de er i stand til at ændre farve på grund af kemiske reaktioner. Hovedtyper af plastider:
- orange og gule kromoplaster dannet af caroten og xanthofyl;
- kloroplaster, der indeholder klorofylkorn -grønt pigment;
- leucoplaster er farveløse plastider.
Strukturen af en plantecelle er forbundet med de kemiske reaktioner ved syntesen af organisk stof fra kuldioxid og vand ved hjælp af lysenergi. Navnet på denne fantastiske og meget komplekse proces er fotosyntese. Reaktioner udføres takket være klorofyl, det er dette stof, der er i stand til at fange energien fra en lysstråle. Tilstedeværelsen af grønt pigment forklarer den karakteristiske farve på blade, urteagtige stængler, umodne frugter. Klorofyl ligner i strukturen hæmoglobin i blodet hos dyr og mennesker.
Den røde, gule og orange farve på forskellige planteorganer skyldes tilstedeværelsen af kromoplaster i cellerne. De er baseret på en stor gruppe af carotenoider, der spiller en vigtig rolle i stofskiftet. Leucoplaster er ansvarlige for syntesen og akkumuleringen af stivelse. Plastider vokser og formerer sig i cytoplasmaet og bevæger sig sammen med det langs plantecellens indre membran. De er rige på enzymer, ioner og andre biologisk aktive forbindelser.
Forskelle i den mikroskopiske struktur af hovedgrupperne af levende organismer
De fleste celler ligner en lille pose fyldt med slim, kroppe, granulat og vesikler. Ofte er der forskellige indeslutninger i form af faste krystaller af mineraler, dråber af olier, stivelseskorn. Celler er i tæt kontakt i sammensætningen af plantevæv, livet som helhed afhænger af aktiviteten af disse mindste strukturelle enheder, der danner en helhed.
Med en flercellet struktur er derspecialisering, som kommer til udtryk i forskellige fysiologiske opgaver og funktioner af mikroskopiske strukturelle elementer. De bestemmes hovedsageligt af placeringen af væv i plantens blade, rod, stængel eller generative organer.
Lad os fremhæve hovedelementerne i sammenligningen af plantecellen med de elementære strukturelle enheder af andre levende organismer:
- Tæt skal, kun karakteristisk for planter, er dannet af fiber (cellulose). Hos svampe består membranen af holdbart kitin (et særligt protein).
- Celler af planter og svampe er forskellige i farve på grund af tilstedeværelsen eller fraværet af plastider. Legemer såsom kloroplaster, kromoplaster og leukoplaster er kun til stede i plantecytoplasma.
- Der er en organoid, der adskiller dyr - dette er centriolen (cellecenter).
- Kun i plantecellen er der en stor central vakuole fyldt med væskeindhold. Norm alt er denne cellesaft farvet med pigmenter i forskellige farver.
- Planteorganismens vigtigste reserveforbindelse er stivelse. Svampe og dyr akkumulerer glykogen i deres celler.
Blandt alger kendes mange enkelt, fritlevende celler. For eksempel er en sådan uafhængig organisme chlamydomonas. Selvom planter adskiller sig fra dyr i nærværelse af en cellulosecellevæg, men kønsceller mangler en så tæt skal - dette er endnu et bevis på den organiske verdens enhed.
