Komórka - podstawowa forma organizacji materii żywej, elementarna jednostka organizmu. Jest to system samoreprodukujący się, izolowany od środowiska zewnętrznego i utrzymujący określone stężenie substancji chemicznych, ale jednocześnie prowadzący stałą wymianę z otoczeniem.

Komórka jest podstawową jednostką strukturalną organizmów jednokomórkowych, kolonialnych i wielokomórkowych. Pojedyncza komórka organizmu jednokomórkowego jest uniwersalna; spełnia wszystkie funkcje niezbędne do zapewnienia życia i rozmnażania. W organizmach wielokomórkowych komórki są niezwykle zróżnicowane pod względem wielkości, kształtu i struktury wewnętrznej. Różnorodność ta wynika z podziału funkcji pełnionych przez komórki organizmu.

Pomimo ogromnej różnorodności komórki roślinne charakteryzują się wspólną budową – są to komórki eukariotyczny, mający uformowany rdzeń. Różnią się one od komórek innych eukariontów - zwierząt i grzybów - następującymi cechami: 1) obecność plastydów; 2) obecność ściany komórkowej, której głównym składnikiem jest celuloza; 3) dobrze rozwinięty układ wakuoli; 4) brak centrioli podczas podziału; 5) wzrost przez rozciąganie.

Kształt i wielkość komórek roślinnych jest bardzo zróżnicowana i zależy od ich umiejscowienia w ciele rośliny oraz pełnionych przez nie funkcji. Komórki szczelnie zamknięte najczęściej mają kształt wielościanów, o czym decyduje ich wzajemne ciśnienie; na przekrojach zwykle wyglądają jak 4-6-kątów. Nazywa się komórki, których średnica jest w przybliżeniu taka sama we wszystkich kierunkach miąższowy. Prozenchymalny Są to komórki o bardzo wydłużonej długości, których długość przekracza szerokość 5-6 lub więcej razy. W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, dorosłe komórki roślinne mają zawsze stały kształt, co tłumaczy się obecnością sztywnej ściany komórkowej.

Rozmiary komórek większości roślin wahają się od 10 do 100 mikronów (najczęściej 15-60 mikronów), są widoczne tylko pod mikroskopem. Komórki przechowujące wodę i składniki odżywcze są zwykle większe. Miąższ owoców arbuza, cytryny i pomarańczy składa się z komórek tak dużych (kilka milimetrów), że można je zobaczyć gołym okiem. Niektóre komórki prosenchymalne osiągają bardzo duże długości. Przykładowo włókna łykowe lnu mają długość około 40 mm, a włókna pokrzywy – 80 mm, a wielkość ich przekroju poprzecznego mieści się w granicach mikroskopijnych.

Liczba komórek w roślinie osiąga wartości astronomiczne. Zatem jeden liść drzewa ma ponad 100 milionów komórek.

W komórce roślinnej można wyróżnić trzy główne części: 1) węglowodany Ściana komórkowa, otaczający komórkę od zewnątrz; 2) prototyp– żywą zawartość komórki, – dociskaną w postaci raczej cienkiej warstwy ścianki do ściany komórki, oraz 3) wakuola– przestrzeń w środkowej części komórki wypełniona zawartością wodną – sok komórkowy. Ściana komórkowa i wakuola są produktami życiowej aktywności protoplastu.

2.2. Prototyp

Prototyp– aktywna żywa zawartość komórki. Protoplast jest niezwykle złożoną formacją zróżnicowaną na różne składniki zwane organelle (organelle), które stale w nim występują, mają charakterystyczną strukturę i pełnią określone funkcje ( Ryż. 2.1). Organelle komórkowe obejmują rdzeń, plastydy, mitochondria, rybosomy, endoplazmatyczny internet, aparat Golgiego, lizosomy, mikrociała. Organelle są zanurzone hialoplazma, co zapewnia ich interakcję. Hialoplazma z organellami, bez jądra, wynosi cytoplazma komórki. Protoplast jest oddzielony od ściany komórkowej błoną zewnętrzną - plazmalemma, z wakuoli - przez błonę wewnętrzną - tonoplast. Wszystkie podstawowe procesy metaboliczne zachodzą w protoplastach.

Ryż. 2.1. Budowa komórki roślinnej według mikroskopii elektronowej: 1 – rdzeń; 2 – otoczka jądrowa; 3 – pory jądrowe; 4 – jąderko; 5 – chromatyna; 6 – karioplazma; 7 – ściana komórkowa; 8 – plazmalemma; 9 – plazmodesma; 10 – siateczka śródplazmatyczna ziarnista; 11 – ziarnista siateczka śródplazmatyczna; 12 – mitochondria; 13 – rybosomy; 14 – lizosom; 15 – chloroplast; 16 – dyktyosom; 17 – hialoplazma; 18 – tonoplast; 19 – wakuola.

Skład chemiczny protoplastów jest bardzo złożony i różnorodny. Każda komórka charakteryzuje się składem chemicznym w zależności od jej funkcji fizjologicznych. Główne zajęcia konstytucyjny, czyli związkami wchodzącymi w skład protoplastu są: woda (60-90%), białka (40-50% suchej masy protoplastu), kwasy nukleinowe (1-2%), lipidy (2-3%) , węglowodany i inne związki organiczne. Skład protoplastu obejmuje również substancje nieorganiczne w postaci jonów soli mineralnych (2-6%). Białka, kwasy nukleinowe, lipidy i węglowodany są syntetyzowane przez sam protoplast.

Oprócz substancji konstytucyjnych komórka zawiera zapasowy substancje (tymczasowo wyłączone z metabolizmu) i śmieci(jego produkty końcowe). Substancje zapasowe i odpady otrzymały ogólną nazwę ergastyczny Substancje. Substancje ergastyczne z reguły gromadzą się w soku komórkowym wakuoli w postaci rozpuszczonej lub w postaci włączenie– ukształtowane cząsteczki widoczne pod mikroskopem świetlnym. Do substancji ergastycznych zalicza się najczęściej substancje pochodzące z syntezy wtórnej, badane w toku farmakognozji – terpenoidy, alkaloidy, związki polifenolowe.

Pod względem właściwości fizycznych protoplast jest wielofazowym roztworem koloidalnym (gęstość 1,03-1,1). Zwykle jest to hydrolat, tj. układ koloidalny z dominującym ośrodkiem dyspersyjnym – wodą. W żywej komórce zawartość protoplastu jest w ciągłym ruchu, można to zobaczyć pod mikroskopem poprzez ruch organelli i inkluzji. Ruch może być rotacyjny(w jednym kierunku) lub płynny(kierunek prądów w różnych pasmach cytoplazmy jest inny). Nazywa się również przepływem cytoplazmatycznym cykloza. Zapewnia lepszy transport substancji i wspomaga napowietrzanie komórek.

Cytoplazma- istotna część żywej komórki, w której zachodzą wszystkie procesy metabolizmu komórkowego z wyjątkiem syntezy kwasów nukleinowych, która zachodzi w jądrze. Podstawą cytoplazmy jest jej matryca, Lub hialoplazma, w którym osadzone są organelle.

Hialoplazma- złożony bezbarwny, optycznie przezroczysty układ koloidalny, łączy wszystkie zanurzone w nim organelle, zapewniając ich wzajemne oddziaływanie. Hialoplazma zawiera enzymy i aktywnie uczestniczy w metabolizmie komórkowym, zachodzą w niej procesy biochemiczne, takie jak glikoliza, synteza aminokwasów, synteza kwasów tłuszczowych i olejów itp. Jest zdolna do aktywnego ruchu i uczestniczy w wewnątrzkomórkowym transporcie substancji.

Niektóre strukturalne składniki białkowe hialoplazmy tworzą agregaty supramolekularne o ściśle uporządkowanym układzie cząsteczek - mikrotubule I mikrofilamenty. Mikrotubule- Są to cienkie cylindryczne struktury o średnicy około 24 nm i długości dochodzącej do kilku mikrometrów. Ich ściana składa się ze spiralnie ułożonych kulistych podjednostek tubuliny białkowej. Mikrotubule biorą udział w orientacji mikrofibryli celulozowych ściany komórkowej utworzonej przez błonę komórkową, w transporcie wewnątrzkomórkowym i utrzymaniu kształtu protoplastu. Tworzą włókna wrzecionowe podczas mitozy, wici i rzęski. Mikrofilamenty są długimi włóknami o grubości 5-7 nm, składającymi się z kurczliwego białka aktyny. W hialoplazmie tworzą wiązki - włókna cytoplazmatyczne lub przybierają postać trójwymiarowej sieci, przyczepionej do plazmalemy, plastydów, elementów retikulum endoplazmatycznego, rybosomów, mikrotubul. Uważa się, że mikrofilamenty poprzez kurczenie się powodują ruch hialoplazmy i ukierunkowany ruch przyczepionych do nich organelli. Tworzy połączenie mikrotubul i mikrofilamentów cytoszkielet.

Struktura cytoplazmy opiera się na biologiczny membrany– najcieńsze (4-10 nm) błony, zbudowane głównie z fosfolipidów i białek – lipoprotein. Cząsteczki lipidów stanowią podstawę strukturalną błon. Fosfolipidy ułożone są w dwie równoległe warstwy w taki sposób, że ich części hydrofilowe skierowane są na zewnątrz, do środowiska wodnego, a hydrofobowe reszty kwasów tłuszczowych skierowane są do wewnątrz. Niektóre cząsteczki białek umiejscowione są w nieciągłej warstwie na powierzchni szkieletu lipidowego po jednej lub obu stronach, część z nich jest zanurzona w tym szkieletie, a część przechodzi przez niego, tworząc hydrofilowe „pory” w błonie ( Ryż. 2.2). Większość białek błonowych jest reprezentowana przez różne enzymy.

Ryż. 2.2. Schemat budowy błony biologicznej : B– cząsteczka białka; Fl– cząsteczka fosfolipidów.

Błony są żywymi składnikami cytoplazmy. Odgradzają protoplast od środowiska zewnątrzkomórkowego, tworzą zewnętrzną granicę organelli i uczestniczą w tworzeniu ich wewnętrznej struktury, będąc pod wieloma względami nośnikiem ich funkcji. Cechą charakterystyczną membran jest ich szczelność i ciągłość – ich końce nigdy nie są otwarte. W niektórych szczególnie aktywnych komórkach błony mogą stanowić do 90% suchej masy cytoplazmy.

Jedną z głównych właściwości błon biologicznych jest ich wyborczy przepuszczalność(półprzepuszczalność): niektóre substancje przenikają przez nie z trudem lub wcale (właściwość barierowa), inne przenikają łatwo. Selektywna przepuszczalność błon stwarza możliwość podziału cytoplazmy na izolowane przedziały - przegródki– różne składy chemiczne, w których różne procesy biochemiczne, często o przeciwnym kierunku, mogą zachodzić jednocześnie i niezależnie od siebie.

Błony graniczne protoplastu to plazmalemma– błona plazmatyczna i tonoplast– błona wakuolowa. Plazmalemma to zewnętrzna, powierzchniowa błona cytoplazmy, zwykle ściśle przylegająca do ściany komórkowej. Reguluje metabolizm komórki z otoczeniem, odbiera podrażnienia i bodźce hormonalne, koordynuje syntezę i montaż mikrofibryli celulozowych ściany komórkowej. Tonoplast reguluje metabolizm między protoplastem a sokiem komórkowym.

Rybosomy- małe (około 20 nm), prawie kuliste granulki, składające się z rybonukleoprotein - kompleksów RNA i różnych białek strukturalnych. Są to jedyne organelle komórki eukariotycznej, które nie mają błon. Rybosomy znajdują się swobodnie w cytoplazmie komórki lub są przyczepione do błon retikulum endoplazmatycznego. Każda komórka zawiera dziesiątki i setki tysięcy rybosomów. Rybosomy znajdują się pojedynczo lub w grupach po 4-40 ( polirybosomy, Lub polisomy), gdzie poszczególne rybosomy są połączone nitkowatą cząsteczką informacyjnego RNA, która niesie informację o strukturze białka. Rybosomy (dokładniej polisomy) są ośrodkami syntezy białek w komórce.

Rybosom składa się z dwóch podjednostek (dużej i małej), połączonych jonami magnezu. Podjednostki powstają w jądrze, a mianowicie w jąderku, rybosomy gromadzą się w cytoplazmie. Rybosomy występują także w mitochondriach i plastydach, lecz ich wielkość jest mniejsza i odpowiada wielkości rybosomów u organizmów prokariotycznych.

Siateczka endoplazmatyczna (endoplazmatyczna siateczka) to rozległa trójwymiarowa sieć kanałów, pęcherzyków i cystern, ograniczona błonami, przenikająca hialoplazmę. Siateczka śródplazmatyczna w komórkach syntetyzujących białka składa się z błon zawierających rybosomy na zewnętrznej powierzchni. Ta forma nazywa się ziarnisty, Lub surowy (Ryż. 2.1). Nazywa się siateczką śródplazmatyczną, która nie zawiera rybosomów agranulowany, Lub gładki. Siateczka śródplazmatyczna ziarnista bierze udział w syntezie tłuszczów i innych związków lipofilowych (olejki eteryczne, żywice, guma).

Siateczka śródplazmatyczna pełni funkcję systemu komunikacji komórki i służy do transportu substancji. Siateczka endoplazmatyczna sąsiadujących komórek jest połączona sznurami cytoplazmatycznymi - plazmodesmy które przechodzą przez ściany komórkowe. Siateczka śródplazmatyczna jest ośrodkiem powstawania i wzrostu błon komórkowych. Daje początek takim składnikom komórkowym, jak wakuole, lizosomy, diktiosomy i mikrociała. Poprzez retikulum endoplazmatyczne zachodzi interakcja między organellami.

Aparat Golgiego nazwany na cześć włoskiego naukowca C. Golgiego, który jako pierwszy opisał go w komórkach zwierzęcych. W komórkach roślinnych aparat Golgiego składa się z pojedynczych dyktyosom, Lub Ciało Golgiego I pęcherzyki Golgiego. Każdy diktiosom to stos 5-7 lub więcej spłaszczonych okrągłych cystern o średnicy około 1 μm, ograniczonych błoną ( Ryż. 2.3). Wzdłuż krawędzi diktiosomy często zamieniają się w system cienkich rozgałęzionych rurek. Liczba dyktosomów w komórce jest bardzo zróżnicowana (od 10-50 do kilkuset) w zależności od rodzaju komórki i fazy jej rozwoju. Pęcherzyki Golgiego o różnej średnicy oddzielają się od krawędzi cystern dictyosomu lub krawędzi rurek i są zwykle skierowane w stronę plazmalemy lub wakuoli.

Ryż. 2.3. Schemat struktury dictyosomu.

Diktiosomy są ośrodkami syntezy, akumulacji i wydzielania polisacharydów, głównie substancji pektynowych i hemiceluloz macierzy ściany komórkowej i śluzu. Pęcherzyki Golgiego transportują polisacharydy do plazmalemy. Aparat Golgiego jest szczególnie rozwinięty w komórkach intensywnie wydzielających polisacharydy.

Lizosomy–organelle oddzielone od hialoplazmy błoną i zawierające enzymy hydrolityczne zdolne do niszczenia związków organicznych. Lizosomy komórek roślinnych to małe (0,5-2 μm) cytoplazmatyczne wakuole i pęcherzyki - pochodne retikulum endoplazmatycznego lub aparatu Golgiego. Główna funkcja lizosomów jest lokalna autoliza– zniszczenie poszczególnych odcinków cytoplazmy własnej komórki, zakończone utworzeniem na jej miejscu wakuoli cytoplazmatycznej. Lokalna autoliza u roślin ma przede wszystkim znaczenie ochronne: podczas chwilowego braku składników odżywczych komórka może zachować żywotność dzięki trawieniu części cytoplazmy. Inną funkcją lizosomów jest usuwanie zużytych lub nadmiarowych organelli komórkowych, a także oczyszczanie jamy komórkowej po śmierci jej protoplastu, na przykład podczas tworzenia elementów przewodzących wodę.

Mikrociała– małe (0,5-1,5 mikrona) kuliste organelle otoczone pojedynczą błoną. Wewnątrz znajduje się drobnoziarnista, gęsta matryca składająca się z enzymów redoks. Najbardziej znane mikrociała glioksysomy I peroksysomy. Glioksysomy biorą udział w przemianie olejów tłuszczowych w cukry, co zachodzi podczas kiełkowania nasion. Reakcje oddychania światłem (fotooddychanie) zachodzą w peroksysomach, a produkty fotosyntezy ulegają w nich utlenieniu, tworząc aminokwasy.

Mitochondria - okrągłe lub eliptyczne, rzadziej nitkowate organelle o średnicy 0,3-1 μm, otoczone dwiema błonami. Błona wewnętrzna tworzy wypustki w jamie mitochondrialnej - święta, które znacznie zwiększają jego powierzchnię wewnętrzną. Przestrzeń pomiędzy cristae jest wypełniona matryca. Macierz zawiera rybosomy mniejsze niż rybosomy hialoplazmy oraz nici własnego DNA ( Ryż. 2.4).

Ryż. 2.4. Schematy budowy mitochondriów na obrazie trójwymiarowym (1) i na przekroju (2): maszyna wirtualna– wewnętrzna błona mitochondrium; DNA– nić mitochondrialnego DNA; DO– Crista; Mama– matryca; NM– zewnętrzna błona mitochondrium; R– rybosomy mitochondrialne.

Mitochondria nazywane są elektrowniami komórki. Wykonują wewnątrzkomórkowe oddech, w wyniku czego związki organiczne ulegają rozkładowi w celu wyzwolenia energii. Energia ta jest wykorzystywana do syntezy ATP - utleniający fosforylacja. W miarę potrzeby energia zmagazynowana w ATP wykorzystywana jest do syntezy różnych substancji oraz w różnych procesach fizjologicznych. Liczba mitochondriów w komórce waha się od kilku do kilkuset, a szczególnie dużo jest ich w komórkach wydzielniczych.

Mitochondria to trwałe organelle, które nie powstają na nowo, ale są rozdzielane podczas podziału między komórkami potomnymi. Wzrost liczby mitochondriów następuje w wyniku ich podziału. Jest to możliwe dzięki obecności w mitochondriach własnych kwasów nukleinowych. Mitochondria są zdolne do niezależnej od jądra syntezy niektórych swoich białek na własnych rybosomach pod kontrolą mitochondrialnego DNA. Jednak ich niezależność jest niepełna, ponieważ rozwój mitochondriów odbywa się pod kontrolą jądra, a zatem mitochondria są organellami półautonomicznymi.

Plastydy-organelle charakterystyczne tylko dla roślin. Istnieją trzy rodzaje plastydów: 1) chloroplasty(zielone plastydy); 2) chromoplasty(żółte, pomarańczowe lub czerwone plastydy) i leukoplasty(bezbarwne plastydy). Zazwyczaj w komórce występuje tylko jeden rodzaj plastydu.

Chloroplasty mają największe znaczenie; zachodzi w nich fotosynteza. Zawierają zielony pigment chlorofil, który nadaje roślinom zielony kolor i pigmenty należące do tej grupy karotenoidy. Karotenoidy mają barwę od żółtej i pomarańczowej do czerwonej i brązowej, ale zwykle jest ona maskowana przez chlorofil. Karotenoidy dzielą się na karoteny, mający kolor pomarańczowy i ksantofile mający żółty kolor. Są to pigmenty lipofilowe (rozpuszczalne w tłuszczach); zgodnie ze swoją budową chemiczną należą do terpenoidów.

Chloroplasty roślinne mają kształt dwuwypukłej soczewki i mają wielkość 4-7 mikronów; są dobrze widoczne w mikroskopie świetlnym. Liczba chloroplastów w komórkach fotosyntetycznych może osiągnąć 40-50. W algach rolę aparatu fotosyntetycznego pełni chromatofory. Ich kształt jest zróżnicowany: w kształcie miseczki (Chlamydomonas), w kształcie wstążki (Spirogyra), blaszkowatej (Pinnularia) itp. Chromatofory są znacznie większe, ich liczba w komórce wynosi od 1 do 5.

Chloroplasty mają złożoną strukturę. Są oddzielone od hialoplazmy dwiema błonami - zewnętrzną i wewnętrzną. Nazywa się zawartość wewnętrzną zrąb. Błona wewnętrzna tworzy wewnątrz chloroplastu złożony, ściśle uporządkowany układ membran w postaci płaskich pęcherzyków tzw tylakoidy. Tylakoidy są zbierane w stosy - ziarna przypominające kolumny monet. Grana są połączone tylakoidami zrębowymi (tylakoidami międzykrystalicznymi), przechodząc przez nie na całej długości plastydu ( Ryż. 2.5). Chlorofile i karotenoidy są osadzone w błonach tylakoidów grana. Zrąb chloroplastów zawiera plastoglobule– kuliste wtrącenia olejów tłuszczowych, w których rozpuszczone są karotenoidy, a także rybosomy wielkością zbliżoną do rybosomów prokariotów i mitochondriów oraz nici DNA. Ziarna skrobi często występują w chloroplastach, jest to tzw podstawowy, Lub asymilacja skrobia– tymczasowe magazynowanie produktów fotosyntezy.

Ryż. 2.5. Schemat budowy chloroplastu na obrazie trójwymiarowym (1) i na przekroju (2): Vm– membrana wewnętrzna; gr– grana; DNA– nić plastydowego DNA; NM- zewnętrzna męmbrana; str– plastoglobula; R– rybosomy chloroplastowe; Z– zrąb; TIG– tylakoid grana; Tim– tylakoid międzykrystaliczny.

Chlorofil i chloroplasty powstają tylko pod wpływem światła. Rośliny uprawiane w ciemności nie są zielone i tzw etiolowany. Zamiast typowych chloroplastów tworzą się w nich zmodyfikowane plastydy, które nie mają rozwiniętego układu błon wewnętrznych - etioplasty.

Główną funkcją chloroplastów jest fotosynteza, powstawanie substancji organicznych z nieorganicznych pod wpływem energii świetlnej. Chlorofil odgrywa kluczową rolę w tym procesie. Pochłania energię świetlną i kieruje ją do przeprowadzenia reakcji fotosyntezy. Reakcje te dzielą się na zależne od światła i ciemne (nie wymagające obecności światła). Reakcje zależne od światła polegają na przemianie energii świetlnej w energię chemiczną i rozkładzie (fotolizie) wody. Są ograniczone do błon tylakoidów. Ciemne reakcje - redukcja dwutlenku węgla w powietrzu za pomocą wodoru w wodzie do węglowodanów (wiązanie CO 2) - zachodzą w zrębie chloroplastów.

W chloroplastach, podobnie jak w mitochondriach, zachodzi synteza ATP. W tym przypadku źródłem energii jest światło słoneczne i dlatego nazywa się to fotofosforylacja. Chloroplasty biorą także udział w syntezie aminokwasów i kwasów tłuszczowych oraz służą jako magazyn tymczasowych zapasów skrobi.

Obecność DNA i rybosomów wskazuje, podobnie jak w przypadku mitochondriów, na istnienie w chloroplastach własnego układu syntezy białek. Rzeczywiście, większość białek błonowych tylakoidów jest syntetyzowana na rybosomach chloroplastów, podczas gdy większość białek zrębowych i lipidów błonowych ma pochodzenie pozaplastydowe.

Leukoplasty - małe bezbarwne plastydy. Występują głównie w komórkach narządów ukrytych przed światłem słonecznym, takich jak korzenie, kłącza, bulwy i nasiona. Ich budowa jest na ogół podobna do struktury chloroplastów: otoczka dwóch błon, zrąb, rybosomy, nici DNA, plastoglobule są podobne do chloroplastów. Jednak w przeciwieństwie do chloroplastów leukoplasty mają słabo rozwinięty układ błon wewnętrznych.

Leukoplasty to organelle związane z syntezą i gromadzeniem rezerwowych składników odżywczych, przede wszystkim skrobi, rzadziej białek i lipidów. Leukoplasty gromadzące skrobię , są nazywane amyloplastów. Skrobia ta ma postać ziaren, w odróżnieniu od skrobi asymilacyjnej chloroplastów, tzw. zapasowy, Lub wtórny. Białko zapasowe można osadzać w postaci kryształów lub amorficznych inkluzji w tzw proteinoplasty, oleje tłuszczowe - w postaci plastoglobul w elaioplasty.

W komórkach często występują leukoplasty, które nie gromadzą rezerwowych składników odżywczych; ich rola nie jest jeszcze w pełni poznana. W świetle leukoplasty mogą zamienić się w chloroplasty.

Chromoplasty - plastydy mają barwę pomarańczową, czerwoną i żółtą, co zawdzięczają pigmentom należącym do grupy karotenoidów. Chromoplasty znajdują się w komórkach płatków wielu roślin (nagietek, jaskier, mniszek lekarski), dojrzałych owoców (pomidor, owoc dzikiej róży, jarzębina, dynia, arbuz), rzadko w warzywach korzeniowych (marchew), a także w jesiennych liściach.

Wewnętrzny układ błon w chromoplastach jest zwykle nieobecny. Karotenoidy są najczęściej rozpuszczone w plastoglobulowych olejach tłuszczowych ( Ryż. 2.6), a chromoplasty mają kształt mniej więcej kulisty. W niektórych przypadkach (korzenie marchwi, owoce arbuza) karotenoidy odkładają się w postaci kryształów o różnych kształtach. Kryształ rozciąga błony chromoplastu i przybiera swój kształt: postrzępiony, w kształcie igły, w kształcie półksiężyca, blaszkowaty, trójkątny, w kształcie rombu itp.

Ryż. 2.6. Chromoplast komórki mezofilowej płatka jaskieru: maszyna wirtualna– membrana wewnętrzna; NM- zewnętrzna męmbrana; str– plastoglobula; Z– zręb.

Znaczenie chromoplasty nie zostało jeszcze w pełni wyjaśnione. Większość z nich to starzejące się plastydy. Z reguły rozwijają się z chloroplastów, podczas gdy chlorofil i wewnętrzna struktura błony ulegają zniszczeniu w plastydach, a gromadzą się karotenoidy. Dzieje się tak, gdy owoce dojrzewają, a liście żółkną jesienią. Pośrednie znaczenie biologiczne chromoplastyk polega na tym, że decydują o jasnej barwie kwiatów i owoców, co przyciąga owady do zapylenia krzyżowego i inne zwierzęta do dystrybucji owoców. Leukoplasty mogą również przekształcać się w chromoplasty.

Wszystkie trzy rodzaje plastydów powstają z proplastyd– małe, bezbarwne ciałka, które znajdują się w merystematycznych (dzielących się) komórkach korzeni i pędów. Proplastydy potrafią się dzielić, a w miarę różnicowania przekształcają się w różne typy plastydów.

W sensie ewolucyjnym pierwotnym, pierwotnym typem plastydu jest chloroplast, z którego pochodzą plastydy pozostałych dwóch typów. W procesie rozwoju indywidualnego (ontogenezy) prawie wszystkie rodzaje plastydów mogą się w siebie przekształcać.

Plastydy mają wiele wspólnych cech z mitochondriami, które odróżniają je od innych składników cytoplazmy. Jest to przede wszystkim otoczka złożona z dwóch błon i względna autonomia genetyczna wynikająca z obecności własnych rybosomów i DNA. Ta wyjątkowość organelli stała się podstawą poglądu, że poprzednikami plastydów i mitochondriów były bakterie, które w procesie ewolucji zostały wbudowane w komórkę eukariotyczną i stopniowo zamieniły się w chloroplasty i mitochondria.

Rdzeń- główna i istotna część komórki eukariotycznej. Jądro jest centrum kontroli metabolizmu komórki, jej wzrostu i rozwoju oraz kontroluje aktywność wszystkich innych organelli. Jądro przechowuje informację genetyczną i przekazuje ją komórkom potomnym podczas podziału komórki. Jądro występuje we wszystkich żywych komórkach roślinnych, z wyjątkiem dojrzałych odcinków rurek sitowych łyka. Komórki, którym usunięto jądro, zwykle szybko umierają.

Jądro jest największą organellą, jego rozmiar wynosi 10-25 mikronów. Bardzo duże jądra w komórkach rozrodczych (do 500 mikronów). Kształt jądra jest często kulisty lub elipsoidalny, ale w komórkach silnie wydłużonych może mieć kształt soczewkowaty lub wrzecionowaty.

Komórka zawiera zwykle jedno jądro. W komórkach młodych (meristematycznych) zajmuje zwykle centralną pozycję. W miarę wzrostu centralnej wakuoli jądro przesuwa się w kierunku ściany komórkowej i znajduje się w warstwie ściany cytoplazmy.

Pod względem składu chemicznego jądro różni się znacznie od innych organelli wysoką (15–30%) zawartością DNA – substancji dziedziczności komórki. 99% DNA komórki koncentruje się w jądrze, tworzy kompleksy z białkami jądrowymi - dezoksyrybonukleoproteinami. Jądro zawiera również znaczne ilości RNA (głównie mRNA i rRNA) oraz białek.

Struktura jądra jest taka sama we wszystkich komórkach eukariotycznych. W jądrze są chromatyna I jąderko, w których się zanurza karioplazma; Jądro jest oddzielone od cytoplazmy jądrowy powłoka z porami ( Ryż. 2.1).

Koperta nuklearna składa się z dwóch membran. Zewnętrzna błona granicząca z hialoplazmą zawiera przyczepione rybosomy. Powłoka jest przesiąknięta dość dużymi porami, dzięki czemu wymiana pomiędzy cytoplazmą a jądrem jest znacznie ułatwiona; makrocząsteczki białek, rybonukleoproteiny, podjednostki rybosomów itp. przechodzą przez pory Zewnętrzna błona jądrowa w niektórych miejscach jest połączona z siateczką endoplazmatyczną.

Karioplazma (nukleoplazma, Lub jądrowy sok)- główna substancja jądra, służy jako medium do dystrybucji składników strukturalnych - chromatyny i jąderka. Zawiera enzymy, wolne nukleotydy, aminokwasy, mRNA, tRNA, produkty odpadowe chromosomów i jąderka.

Jądro- gęste, kuliste ciało o średnicy 1-3 mikronów. Zwykle jądro zawiera 1-2, czasem kilka jąder. Jąderka są głównym nośnikiem RNA w jądrze i składają się z rybonukleoprotein. Funkcją jąderek jest synteza rRNA i tworzenie podjednostek rybosomów.

Chromatyna- najważniejsza część rdzenia. Chromatyna składa się z cząsteczek DNA związanych z białkami - dezoksyrybonukleoproteinami. Podczas podziału komórki chromatyna różnicuje się chromosomy. Chromosomy to zwarte spiralne pasma chromatyny; są wyraźnie widoczne w metafazie mitozy, kiedy można policzyć liczbę chromosomów i zbadać ich kształt. Chromatyna i chromosomy zapewniają przechowywanie informacji dziedzicznej, jej powielanie i przekazywanie z komórki do komórki.

Liczba i kształt chromosomów ( kariotyp) są takie same we wszystkich komórkach organizmu organizmów tego samego gatunku. Jądra komórek somatycznych (niereprodukcyjnych) zawierają diploidalny(podwójny) zestaw chromosomów – 2n. Powstaje w wyniku fuzji dwóch komórek rozrodczych haploidalny(pojedynczy) zestaw chromosomów – n. W zestawie diploidalnym każda para chromosomów jest reprezentowana przez chromosomy homologiczne, jeden pochodzący od organizmu matki, a drugi od ojca. Komórki płciowe zawierają jeden chromosom z każdej pary chromosomów homologicznych.

Liczba chromosomów w różnych organizmach waha się od dwóch do kilkuset. Z reguły każdy gatunek ma charakterystyczny i stały zestaw chromosomów, utrwalony w procesie ewolucji tego gatunku. Zmiany w zestawie chromosomów zachodzą jedynie w wyniku mutacji chromosomowych i genomowych. Nazywa się dziedziczny wielokrotny wzrost liczby zestawów chromosomów poliploidia, wielokrotne zmiany w zestawie chromosomów – aneuploidia. Rośliny - poliploidy charakteryzują się większymi rozmiarami, większą produktywnością i odpornością na niekorzystne czynniki środowiskowe. Cieszą się dużym zainteresowaniem jako materiał wyjściowy do hodowli i tworzenia wysokoproduktywnych odmian roślin uprawnych. Poliploidia odgrywa również ważną rolę w specjacji roślin.

Podział komórek

Pojawienie się nowych jąder następuje w wyniku podziału istniejących. W takim przypadku jądro zwykle nigdy nie jest dzielone przez proste zwężenie na pół, ponieważ ta metoda nie może zapewnić absolutnie identycznego rozkładu materiału dziedzicznego pomiędzy dwiema komórkami potomnymi. Osiąga się to poprzez złożony proces rozszczepienia jądrowego, zwany mitoza.

Mitoza jest uniwersalną formą podziału jądrowego, podobną u roślin i zwierząt. Wyróżnia cztery fazy: profaza, metafaza, anafaza I telofaza(Ryż. 2.7). Okres pomiędzy dwoma podziałami mitotycznymi nazywa się interfaza.

W profaza chromosomy zaczynają pojawiać się w jądrze. Na pierwszy rzut oka przypominają kłębek splątanych nitek. Następnie chromosomy skracają się, pogrubiają i układają się w uporządkowany sposób. Pod koniec profazy jąderko zanika, a błona jądrowa ulega fragmentacji na osobne, krótkie cysterny, nie do odróżnienia od elementów retikulum endoplazmatycznego; karioplazma miesza się z hialoplazmą. Na dwóch biegunach jądra pojawiają się skupiska mikrotubul, z których następnie powstają włókna mitotyczny wrzeciona.

W metafaza chromosomy ostatecznie oddzielają się i gromadzą w jednej płaszczyźnie pośrodku między biegunami jądra, tworząc metafaza nagrywać. Chromosomy składają się z dwóch identycznych długości złożonych chromatydy, z których każdy zawiera jedną cząsteczkę DNA. Chromosomy są zwężone - centromer, co dzieli je na dwa równe lub nierówne ramiona. W metafazie chromatydy każdego chromosomu zaczynają się od siebie oddzielać, połączenie między nimi utrzymuje się tylko w obszarze centromeru. Do centromerów przyczepione są nici wrzeciona mitotycznego. Składają się z równoległych grup mikrotubul. Wrzeciono mitotyczne jest aparatem służącym do specyficznej orientacji chromosomów w płytce metafazowej i rozmieszczenia chromosomów na biegunach komórki.

W anafaza każdy chromosom ostatecznie dzieli się na dwie chromatydy, które stają się chromosomami siostrzanymi. Następnie za pomocą nici wrzecionowych jeden z pary siostrzanych chromosomów zaczyna przesuwać się na jeden biegun jądra, drugi - na drugi.

Telofaza zachodzi, gdy chromosomy siostrzane docierają do biegunów komórki. Wrzeciono zanika, chromosomy zgrupowane na biegunach ulegają dekondensacji i wydłużaniu – przechodzą do chromatyny międzyfazowej. Pojawiają się jądra, a wokół każdego z jąder potomnych gromadzi się otoczka. Każdy chromosom potomny składa się tylko z jednej chromatydy. Zakończenie drugiej połowy, realizowane poprzez reduplikację DNA, następuje już w jądrze interfazy.

Ryż. 2.7. Schemat mitozy i cytokinezy komórki z liczbą chromosomów 2 N=4 : 1 – interfaza; 2,3 – profaza; 4 – metafaza; 5 – anafaza; 6 – telofaza i tworzenie płytki komórkowej; 7 – zakończenie cytokinezy (przejście do interfazy); W– wrzeciono mitotyczne; KP– rozwijająca się płytka komórkowa; F– włókna fragmoplastowe; Hm– chromosom; I– jąderko; bronie nuklearne- membrana nuklearna.

Czas trwania mitozy wynosi od 1 do 24 godzin. W wyniku mitozy i późniejszej interfazy komórki otrzymują tę samą informację dziedziczną i zawierają chromosomy identyczne pod względem liczby, rozmiaru i kształtu z komórkami macierzystymi.

W telofazie rozpoczyna się podział komórek - cytokineza. Po pierwsze, pomiędzy dwoma jądrami potomnymi pojawiają się liczne włókna; zbiór tych włókien ma kształt walca i nazywa się go fragmoplast(Ryż. 2.7). Podobnie jak włókna wrzecionowe, włókna fragmoplastowe są utworzone przez grupy mikrotubul. W centrum fragmoplastu, w płaszczyźnie równikowej pomiędzy jądrami potomnymi, gromadzą się pęcherzyki Golgiego zawierające substancje pektynowe. Łączą się ze sobą i dają początek komórkowy nagrywać, a ograniczająca je membrana staje się częścią plazmalemy.

Płytka komórkowa ma kształt dysku i rośnie odśrodkowo w kierunku ścian komórki macierzystej. Włókna Phragmoplast kontrolują kierunek ruchu pęcherzyków Golgiego i wzrost płytki komórkowej. Kiedy płytka komórkowa dotrze do ścian komórki macierzystej, tworzenie przegrody i rozdzielenie dwóch komórek potomnych dobiega końca, a fragmoplast znika. Po zakończeniu cytokinezy obie komórki zaczynają rosnąć, osiągają wielkość komórki macierzystej, a następnie mogą ponownie dzielić się lub przechodzić do różnicowania.

Mejoza(redukcyjny podział jądrowy) to specjalna metoda podziału, w której w odróżnieniu od mitozy następuje redukcja (zmniejszenie) liczby chromosomów i przejście komórek ze stanu diploidalnego do stanu haploidalnego. U zwierząt głównym ogniwem jest mejoza gametogeneza(proces powstawania gamet), a u roślin - sporogeneza(proces tworzenia się zarodników). Gdyby nie było mejozy, liczba chromosomów podczas fuzji komórek podczas procesu płciowego musiałaby się podwoić w nieskończoność.

Mejoza składa się z dwóch kolejnych podziałów, w każdym z nich można wyróżnić te same cztery etapy, co w zwykłej mitozie ( Ryc.2.8).

W profazie pierwszego podziału, podobnie jak w profazie mitozy, chromatyna jądra przechodzi w stan skondensowany – powstają typowe dla danego gatunku rośliny chromosomy, zanika błona jądrowa i jąderko. Jednakże podczas mejozy chromosomy homologiczne nie układają się w sposób nieuporządkowany, ale parami, stykając się ze sobą na całej swojej długości. W tym przypadku sparowane chromosomy mogą wymieniać między sobą poszczególne sekcje chromatyd. W metafazie pierwszego podziału homologiczne chromosomy tworzą nie jednowarstwową, ale dwuwarstwową płytkę metafazową. W anafazie pierwszego podziału homologiczne chromosomy każdej pary rozchodzą się wzdłuż biegunów wrzeciona, nie rozdzielając ich wzdłużnie na izolowane chromatydy. W rezultacie w telofazie na każdym z biegunów podziału haploidalna liczba chromosomów zmniejsza się o połowę, składając się nie z jednej, ale dwóch chromatyd. Rozkład homologicznych chromosomów w jądrach potomnych jest losowy.

Natychmiast po telofazie pierwszego podziału rozpoczyna się drugi etap mejozy - zwykła mitoza z podziałem chromosomów na chromatydy. W wyniku tych dwóch podziałów i późniejszej cytokinezy powstają cztery haploidalne komórki potomne - tetrada. Co więcej, pomiędzy pierwszym i drugim podziałem jądrowym nie ma interfazy, a zatem nie ma reduplikacji DNA. Podczas zapłodnienia przywracany jest diploidalny zestaw chromosomów.

Ryż. 2.8. Schemat mejozy z liczbą chromosomów 2 N=4 : 1 – metafaza I (chromosomy homologiczne składane są parami w płytce metafazowej); 2 – anafaza I (chromosomy homologiczne oddalają się od siebie w kierunku biegunów wrzeciona bez podziału na chromatydy); 3 – metafaza II (chromosomy znajdują się w płytce metafazowej w jednym rzędzie, ich liczba jest zmniejszona o połowę); 4 – anafaza II (po rozszczepieniu chromosomy potomne oddalają się od siebie); 5 – telofaza II (powstaje tetrada komórek); W– wrzeciono mitotyczne; Hm 1 – chromosom z jednej chromatydy; Hm 2 - chromosom dwóch chromatyd.

Znaczenie mejozy polega nie tylko na zapewnieniu stałości liczby chromosomów w organizmach z pokolenia na pokolenie. Ze względu na losowe rozmieszczenie homologicznych chromosomów i wymianę ich poszczególnych odcinków, komórki płciowe powstałe w mejozie zawierają szeroką gamę kombinacji chromosomów. Zapewnia to różnorodność zestawów chromosomów, zwiększa zmienność cech w kolejnych pokoleniach, a tym samym dostarcza materiału do ewolucji organizmów.

Komórka to strukturalna i funkcjonalna jednostka żywego organizmu, która przenosi informację genetyczną, zapewnia procesy metaboliczne, jest zdolna do regeneracji i samoreprodukcji.

Istnieją osobniki jednokomórkowe i rozwinięte zwierzęta i rośliny wielokomórkowe. Ich żywotną aktywność zapewnia praca narządów zbudowanych z różnych tkanek. Tkanka z kolei jest reprezentowana przez zbiór komórek o podobnej strukturze i funkcjach.

Komórki różnych organizmów mają swoje charakterystyczne właściwości i strukturę, ale istnieją wspólne składniki właściwe wszystkim komórkom: zarówno roślinnym, jak i zwierzęcym.

Organelle wspólne dla wszystkich typów komórek

Rdzeń- jeden z ważnych składników komórki, zawiera informację genetyczną i zapewnia jej przekazanie potomstwu. Jest otoczony podwójną błoną, która izoluje go od cytoplazmy.

Cytoplazma- lepki przezroczysty ośrodek wypełniający komórkę. Wszystkie organelle znajdują się w cytoplazmie. Cytoplazma składa się z układu mikrotubul, który zapewnia precyzyjny ruch wszystkich organelli. Kontroluje także transport syntetyzowanych substancji.

Błona komórkowa– błona oddzielająca komórkę od środowiska zewnętrznego, zapewniająca transport substancji do wnętrza komórki i usuwanie produktów syntezy lub czynności życiowych.

Siateczka endoplazmatyczna– organella błonowa, składa się ze zbiorników i kanalików, na powierzchni których syntetyzowane są rybosomy (granulowany EPS). Miejsca, w których nie ma rybosomów, tworzą gładką siateczkę śródplazmatyczną. Sieć ziarnista i ziarnista nie są rozgraniczone, ale przechodzą w siebie i łączą się z powłoką rdzeniową.

Kompleks Golgiego- stos czołgów spłaszczony w środku i rozszerzony na obrzeżach. Przeznaczony do zakończenia syntezy białek i ich dalszego transportu z komórki wraz z EPS tworzy lizosomy.

Mitochondria– organelle dwubłonowe, błona wewnętrzna tworzy wypustki w głąb komórki – cristae. Odpowiada za syntezę ATP i metabolizm energetyczny. Pełni funkcję oddechową (pochłania tlen i uwalnia CO 2).

Rybosomy– odpowiadają za syntezę białek; w budowie rozróżnia się podjednostki małe i duże.

Lizosomy– przeprowadzają trawienie wewnątrzkomórkowe dzięki zawartości enzymów hydrolitycznych. Rozłóż uwięzione obce substancje.

Zarówno w komórkach roślinnych, jak i zwierzęcych oprócz organelli występują struktury niestabilne - inkluzje. Pojawiają się, gdy procesy metaboliczne w komórce nasilają się. Pełnią funkcję odżywczą i zawierają:

• Ziarna skrobi w roślinach i glikogen u zwierząt;
• białka;
• Lipidy to związki wysokoenergetyczne, cenniejsze od węglowodanów i białek.

Istnieją inkluzje, które nie odgrywają roli w metabolizmie energetycznym; zawierają produkty przemiany materii komórki. W komórkach gruczołowych zwierząt wtrącenia gromadzą wydzieliny.

Organelle charakterystyczne dla komórek roślinnych

Komórki zwierzęce, w przeciwieństwie do komórek roślinnych, nie zawierają wakuoli, plastydów ani ściany komórkowej.

Ściana komórkowa powstaje z płytki komórkowej, tworząc pierwotną i wtórną ścianę komórkową.

Pierwotna ściana komórkowa występuje w komórkach niezróżnicowanych. Podczas dojrzewania pomiędzy membraną a pierwotną ścianą komórkową tworzy się wtórna membrana. W swojej strukturze jest podobny do pierwotnego, tyle że ma więcej celulozy i mniej wody.

Wtórna ściana komórkowa jest wyposażona w wiele porów. Por to miejsce, w którym pomiędzy powłoką pierwotną a membraną nie ma ściany wtórnej. Pory znajdują się parami w sąsiednich komórkach. Komórki znajdujące się w pobliżu komunikują się ze sobą za pomocą plazmodesm - jest to kanał będący nicią cytoplazmy wyłożoną plazmolemą. Za jego pośrednictwem komórki wymieniają syntetyzowane produkty.

Funkcje ściany komórkowej:

1. Utrzymanie turgoru komórkowego.
2. Nadaje kształt komórkom, pełniąc funkcję szkieletu.
3. Gromadzi pożywne pokarmy.
4. Chroni przed wpływami zewnętrznymi.

Wakuole– organelle wypełnione sokiem komórkowym biorą udział w trawieniu substancji organicznych (podobnie jak lizosomy komórki zwierzęcej). Powstają w wyniku wspólnej pracy ER i kompleksu Golgiego. Po pierwsze, podczas starzenia się komórek tworzy się i funkcjonuje kilka wakuoli, które łączą się w jedną centralną wakuolę.

Plastydy- autonomiczne organelle z podwójną błoną, wewnętrzna skorupa ma wyrostki - blaszki. Wszystkie plastydy są podzielone na trzy typy:

• Leukoplasty– formacje niepigmentowane, zdolne do magazynowania skrobi, białek, lipidów;
• chloroplasty– zielone plastydy, zawierają barwnik chlorofil, zdolny do fotosyntezy;
• chromoplasty– pomarańczowe kryształki dzięki obecności pigmentu karotenu.

Organelle charakterystyczne dla komórek zwierzęcych

Różnica między komórką roślinną a komórką zwierzęcą polega na braku centrioli, czyli trójwarstwowej membrany.

Centriole– sparowane organelle zlokalizowane w pobliżu jądra. Biorą udział w tworzeniu wrzeciona i przyczyniają się do równomiernej rozbieżności chromosomów do różnych biegunów komórki.

Membrana plazmowa— komórki zwierzęce charakteryzują się trójwarstwową, trwałą błoną zbudowaną z lipidów i białek.

Charakterystyka porównawcza komórek roślinnych i zwierzęcych

Tabela porównawcza komórek zwierzęcych i roślinnych
Nieruchomości	komórka roślinna	komórka zwierzęca
Struktura organelli	Membrana
Rdzeń	Uformowany z zestawem chromosomów
Dział	Reprodukcja komórek somatycznych poprzez mitozę
Organoidy	Podobny zestaw organelli
Ściana komórkowa	+	-
Plastydy	+	-
Centriole	-	+
Rodzaj zasilania	Autotroficzny	Heterotroficzny
Synteza energii	Za pomocą mitochondriów i chloroplastów	Tylko przy pomocy mitochondriów
Metabolizm	Przewaga anabolizmu nad katabolizmem	Katabolizm przewyższa syntezę substancji
Inkluzje	Składniki odżywcze (skrobia), sole	Glikogen, białka, lipidy, węglowodany, sole
Rzęsy	Rzadko	Jeść

Dzięki chloroplastom komórki roślinne przeprowadzają procesy fotosyntezy - przekształcają energię słoneczną w substancje organiczne, do czego nie są zdolne komórki zwierzęce;

Podział mitotyczny rośliny zachodzi głównie w merystemie, charakteryzującym się obecnością dodatkowego etapu - preprofazy w ciele zwierzęcia, mitoza jest nieodłączna dla wszystkich komórek.

Rozmiary poszczególnych komórek roślinnych (około 50 mikronów) przewyższają rozmiary komórek zwierzęcych (około 20 mikronów).

Związek między komórkami roślinnymi odbywa się poprzez plazmodesmy, a u zwierząt - poprzez desmosomy.

Wakuole w komórce roślinnej zajmują większość jej objętości, u zwierząt są to małe formacje w małych ilościach.

Ściana komórkowa roślin zbudowana jest z celulozy i pektyny, u zwierząt błona składa się z fosfolipidów.

Rośliny nie są w stanie aktywnie się poruszać, dlatego przystosowały się do autotroficznego sposobu odżywiania, samodzielnie syntetyzując wszystkie niezbędne składniki odżywcze ze związków nieorganicznych.

Zwierzęta są heterotrofami i korzystają z egzogennych substancji organicznych.

Podobieństwo w budowie i funkcjonalności komórek roślinnych i zwierzęcych wskazuje na jedność ich pochodzenia i przynależność do eukariontów. Ich charakterystyczne cechy wynikają z odmiennego sposobu życia i odżywiania.

Obiekty żywej przyrody mają strukturę komórkową podobną do wszystkich gatunków. Jednak każde królestwo ma swoją własną charakterystykę. Ten artykuł pomoże Ci dowiedzieć się bardziej szczegółowo, jaka jest struktura komórki zwierzęcej, w której opowiemy Ci nie tylko o cechach, ale także zapoznamy Cię z funkcjami organelli.

Złożony organizm zwierzęcy składa się z dużej liczby tkanek. Kształt i przeznaczenie komórki zależy od rodzaju tkanki, której jest częścią. Pomimo ich różnorodności można zidentyfikować wspólne właściwości w strukturze komórkowej:

• membrana składa się z dwóch warstw oddzielających zawartość od środowiska zewnętrznego. Jego struktura jest elastyczna, dzięki czemu komórki mogą mieć różnorodne kształty;
• cytoplazma zlokalizowane wewnątrz błony komórkowej. Jest to lepka ciecz, która stale się porusza;

W wyniku ruchu cytoplazmy wewnątrz komórki zachodzą różne procesy chemiczne i metabolizm.

• rdzeń - ma duży rozmiar w porównaniu do roślin. Znajduje się w centrum, w środku znajduje się sok jądrowy, jąderko i chromosomy;
• mitochondria składają się z wielu fałd - cristae;
• retikulum endoplazmatycznego ma wiele kanałów, przez które składniki odżywcze dostają się do aparatu Golgiego;
• zespół kanalików tzw Aparat Golgiego , gromadzi składniki odżywcze;
• lizosomy regulować ilość węgla i innych składników odżywczych;
• rybosomy zlokalizowane wokół retikulum endoplazmatycznego. Ich obecność powoduje, że sieć jest szorstka; gładka powierzchnia ER wskazuje na brak rybosomów;
• centriole - specjalne mikrotubule, których nie ma w roślinach.

Ryż. 1. Budowa komórki zwierzęcej.

Naukowcy niedawno odkryli obecność centrioli. Ponieważ można je zobaczyć i zbadać jedynie za pomocą mikroskopu elektronowego.

Funkcje organelli komórkowych

Każda organella pełni określone funkcje, a ich wspólna praca tworzy jeden spójny organizm. Na przykład:

• Błona komórkowa zapewnia transport substancji do i z komórki;
• Wewnątrz jądra znajduje się kod genetyczny przekazywany z pokolenia na pokolenie. Dokładnie rdzeń reguluje funkcjonowanie innych organelli komórkowych;
• Stacje energetyczne ciała to: mitochondria . To tutaj powstaje substancja ATP, której rozkład uwalnia dużą ilość energii.

Ryż. 2. Struktura mitochondriów

• na ścianach Aparat Golgiego syntetyzowane są tłuszcze i węglowodany, które są niezbędne do budowy błon innych organelli;
• lizosomy rozkładają niepotrzebne tłuszcze i węglowodany, a także szkodliwe substancje;
• rybosomy syntetyzować białko;
• centrum komórkowe (centrole) odgrywają ważną rolę w tworzeniu wrzeciona podczas mitozy komórkowej.

Ryż. 3. Centriole.

W przeciwieństwie do komórki roślinnej komórka zwierzęca nie ma wakuoli. Jednakże mogą tworzyć się tymczasowe małe wakuole zawierające substancje, które należy usunąć z organizmu. 4.2. Łączna liczba otrzymanych ocen: 630.

Podczas studiowania struktury komórki roślinnej rysunek z podpisami będzie przydatnym wizualnym podsumowaniem do opanowania tego tematu. Ale najpierw trochę historii.

Historia odkryć i badań komórek związana jest z nazwiskiem angielskiego wynalazcy Roberta Hooke'a. W XVII wieku na badanym pod mikroskopem fragmencie czopu roślinnego R. Hooke odkrył komórki, które później nazwano komórkami.

Podstawowe informacje o komórce przedstawił później niemiecki naukowiec T. Schwann w teorii komórki sformułowanej w 1838 roku. Główne postanowienia tego traktatu to:

• całe życie na ziemi składa się z jednostek strukturalnych - komórek;
• Wszystkie komórki mają wspólne cechy struktury i funkcji. Te cząstki elementarne mają zdolność do rozmnażania się, co jest możliwe dzięki podziałowi komórki macierzystej;
• W organizmach wielokomórkowych komórki potrafią się łączyć w oparciu o wspólne funkcje oraz organizację strukturalną i chemiczną w tkance.

komórka roślinna

Komórka roślinna, wraz z ogólną charakterystyką i podobieństwem struktury do komórki zwierzęcej, ma również swoje własne charakterystyczne cechy, które są dla niej unikalne:

• obecność ściany komórkowej (skorupy);
• obecność plastydów;
• obecność wakuoli.

Struktura komórki roślinnej

Rysunek schematycznie pokazuje model komórki roślinnej, z czego się składa i jak nazywają się jej główne części.

Każdy z nich zostanie szczegółowo omówiony poniżej.

Organelle komórkowe i ich funkcje - tabela opisowa

Tabela zawiera ważne informacje na temat organelli komórkowych. Pomoże uczniowi stworzyć plan opowieści na podstawie rysunku.

Organoid	Opis	Funkcjonować	Osobliwości
Ściana komórkowa	Obejmuje błonę cytoplazmatyczną, w składzie głównie celuloza.	Utrzymanie wytrzymałości, ochrona mechaniczna, tworzenie kształtu komórki, wchłanianie i wymiana różnych jonów, transport substancji.	Charakterystyka komórek roślinnych (nieobecna w komórkach zwierzęcych).
Cytoplazma	Środowisko wewnętrzne komórki. Obejmuje podłoże półpłynne, znajdujące się w nim organelle i nierozpuszczalne wtrącenia.	Ujednolicenie i interakcja wszystkich struktur (organelli).	Stan skupienia może ulec zmianie.
Rdzeń	Największa organella. Kształt jest kulisty lub jajowaty. Zawiera chromatydy (cząsteczki DNA). Jądro jest pokryte podwójną błoną jądrową.	Przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych.	Organelle z podwójną błoną.
Jądro	Kształt kulisty, d – 1-3 µm. Są głównymi nośnikami RNA w jądrze.	Syntetyzują rRNA i podjednostki rybosomów.	Jądro zawiera 1-2 jąderka.
Wakuola	Rezerwuar aminokwasów i soli mineralnych.	Regulacja ciśnienia osmotycznego, magazynowanie substancji rezerwowych, autofagia (samotrawienie resztek wewnątrzkomórkowych).	Im starsza komórka, tym więcej miejsca w komórce zajmuje wakuola.
Plastydy	3 rodzaje: chloroplasty, chromoplasty i leukoplasty.	Zapewnia autotroficzny rodzaj odżywiania, syntezę substancji organicznych z nieorganicznych.	Czasami mogą zmienić się z jednego rodzaju plastydu na inny.
Koperta nuklearna	Zawiera dwie membrany. Rybosomy są przyczepione do zewnętrznego, a w niektórych miejscach łączą się z ER. Przenikane porami (wymiana między jądrem a cytoplazmą).	Oddziela cytoplazmę od wewnętrznej zawartości jądra.	Organelle z podwójną błoną.

Formacje cytoplazmatyczne - organelle komórkowe

Porozmawiajmy bardziej szczegółowo o składnikach komórki roślinnej.

Rdzeń

Rdzeń przechowuje informację genetyczną i wdraża informację odziedziczoną. Miejscem przechowywania są cząsteczki DNA. Jednocześnie w jądrze obecne są enzymy naprawcze, które są w stanie kontrolować i eliminować spontaniczne uszkodzenia cząsteczek DNA.

Ponadto same cząsteczki DNA w jądrze ulegają reduplikacji (podwojeniu). W tym przypadku komórki powstałe w wyniku podziału komórki pierwotnej otrzymują tę samą ilość informacji genetycznej zarówno w proporcjach jakościowych, jak i ilościowych.

Siateczka śródplazmatyczna (ER)

Istnieją dwa rodzaje: szorstki i gładki. Pierwszy typ syntetyzuje białka na eksport i błony komórkowe. Drugi typ ma zdolność detoksykacji szkodliwych produktów przemiany materii.

Aparat Golgiego

Odkryty przez włoskiego badacza C. Golgiego w 1898 roku. W komórkach znajduje się w pobliżu jądra. Organelle te są strukturami błoniastymi, upakowanymi razem. Ta strefa akumulacji nazywana jest dyktosomem.

Biorą udział w akumulacji produktów syntetyzowanych w siateczce śródplazmatycznej i są źródłem lizosomów komórkowych.

Lizosomy

Nie są to niezależne struktury. Są efektem działania siateczki śródplazmatycznej i aparatu Golgiego. Ich głównym zadaniem jest uczestniczenie w procesach rozkładu wewnątrz komórki.

W lizosomach znajduje się około czterech tuzinów enzymów, które niszczą większość związków organicznych. Co więcej, sama błona lizosomowa jest odporna na działanie takich enzymów.

Mitochondria

Organelle z podwójną błoną. W każdej komórce ich liczba i rozmiar mogą się różnić. Otoczone są dwiema wysoce wyspecjalizowanymi membranami. Pomiędzy nimi znajduje się przestrzeń międzybłonowa.

Wewnętrzna membrana może tworzyć fałdy - cristae. Ze względu na obecność cristae błona wewnętrzna jest 5 razy większa niż powierzchnia błony zewnętrznej.

Zwiększona aktywność funkcjonalna komórki wynika ze zwiększonej liczby mitochondriów i dużej liczby znajdujących się w nich cristae, natomiast w warunkach braku aktywności fizycznej liczba cristae w mitochondriach i liczba mitochondriów zmienia się gwałtownie i szybko.

Obie błony mitochondrialne różnią się właściwościami fizjologicznymi. Przy zwiększonym lub obniżonym ciśnieniu osmotycznym błona wewnętrzna może się kurczyć lub rozciągać. Błona zewnętrzna charakteryzuje się jedynie nieodwracalnym rozciągnięciem, które może doprowadzić do pęknięcia. Cały kompleks mitochondriów wypełniający komórkę nazywa się chondrionem.

Plastydy

Pod względem wielkości te organelle ustępują jedynie jądru. Istnieją trzy rodzaje plastydów:

• odpowiedzialne za zieloną barwę roślin – chloroplasty;
• odpowiedzialny za kolory jesieni - pomarańczowy, czerwony, żółty, ochra - chromoplasty;
• bezbarwne leukoplasty, które nie wpływają na wybarwienie.

To jest nic nie warte: Ustalono, że w komórkach jednocześnie może znajdować się tylko jeden rodzaj plastydu.

Budowa i funkcje chloroplastów

Przeprowadzają procesy fotosyntezy. Obecny jest chlorofil (nadaje mu zielony kolor). Kształt: soczewka dwuwypukła. Liczba w klatce to 40-50. Posiada podwójną membranę. Wewnętrzna błona tworzy płaskie pęcherzyki - tylakoidy, które są upakowane w stosy - grana.

Chromoplasty

Dzięki jasnym pigmentom nadają jasne kolory organom roślin: wielobarwnym płatkom kwiatów, dojrzałym owocom, jesiennym liściom i niektórym warzywom korzeniowym (marchew).

Chromoplasty nie mają wewnętrznego układu błon. Pigmenty mogą gromadzić się w postaci krystalicznej, co nadaje plastydom różne kształty (płytka, romb, trójkąt).

Funkcje tego typu plastydów nie zostały jeszcze w pełni zbadane. Ale według dostępnych informacji są to przestarzałe chloroplasty ze zniszczonym chlorofilem.

Leukoplasty

Nieodłączny w tych częściach roślin, które nie są wystawione na działanie promieni słonecznych. Na przykład bulwy, nasiona, cebule, korzenie. System błon wewnętrznych jest mniej rozwinięty niż w przypadku chloroplastów.

Odpowiadają za odżywianie, gromadzą składniki odżywcze i biorą udział w syntezie. Pod wpływem światła leukoplasty mogą przekształcić się w chloroplasty.

Rybosomy

Małe granulki składające się z RNA i białek. Jedyne struktury bezmembranowe. Mogą występować pojedynczo lub jako część grupy (polisomy).

Rybosom składa się z dużej i małej podjednostki połączonej jonami magnezu. Funkcja: synteza białek.

Mikrotubule

Są to długie cylindry w ścianach, w których znajduje się tubulina białkowa. Organella ta jest strukturą dynamiczną (może zachodzić jej wzrost i zanik). Biorą czynny udział w procesie podziału komórek.

Wakuola - budowa i funkcje

Na rysunku jest to zaznaczone na niebiesko. Składa się z błony (tonoplastu) i środowiska wewnętrznego (sok komórkowy).

Zajmuje większą część komórki, jej środkową część.

Magazynuje wodę i składniki odżywcze oraz produkty rozkładu.

Pomimo jednolitej organizacji strukturalnej w strukturze głównych organelli, w świecie roślin obserwuje się ogromną różnorodność gatunkową.

Każde dziecko w wieku szkolnym, a zwłaszcza dorosły, musi zrozumieć i wiedzieć, jakie podstawowe części posiada komórka roślinna, jak wygląda jej model, jaką rolę pełni i jak nazywają się organelle odpowiedzialne za zabarwienie części roślin.

Komórka- jednostka strukturalna żywego organizmu. Jako jednostka funkcjonalna ma wszystkie właściwości istoty żywej: oddycha, je, charakteryzuje się metabolizmem, wydalaniem, drażliwością, podziałem i własnym rozmnażaniem. Typowy komórka roślinna zawiera chloroplasty i wakuole; otoczone celulozową ścianą komórkową.

Chloroplasty- plastydy dwumembranowe koloru zielonego (obecność pigmentu chlorofilowego). Odpowiada za proces fotosyntezy. Oprócz chloroplastów komórka roślinna zawiera żółto-pomarańczowe lub czerwone plastydy (chromoplasty) i bezbarwne plastydy (leukoplasty).

Wakuola- wnęka zajmująca 70-90% całkowitej objętości dorosłej komórki, oddzielona od cytoplazmy błoną (tonoplastem). Komórki roślinne charakteryzują się obecnością wakuoli z sokiem komórkowym, w którym rozpuszczają się sole, cukry i kwasy organiczne. Wakuola reguluje turgor komórki (ciśnienie wewnętrzne).

Cytoplazma- wewnętrzne środowisko komórki, bezbarwna lepka formacja będąca w ciągłym ruchu. Cytoplazma składa się z wody z rozpuszczonymi w niej substancjami i organoidami.

Błona komórkowa(ściana komórkowa) - gęsta na zewnątrz, utworzona z celulozy lub włókna, wewnątrz błony komórkowej, w budowie której biorą udział białka i substancje tłuszczopodobne. Jego cząsteczki są zebrane w wiązki mikrofibryli, które są skręcone w makrofibryle. Mocna ściana komórkowa pozwala utrzymać ciśnienie wewnętrzne - turgor.

Rdzeń- nosiciel cech i właściwości komórki i całego organizmu. Jądro jest oddzielone od cytoplazmy dwuwarstwową błoną. Jądro zawiera chromosomy i jąderka. Liczba chromosomów dla gatunku jest stała. Jądro zawiera materiał dziedziczny - DNA z związanymi z nią białkami – histonami ( chromatyna). Jądro jest wypełnione sokiem jądrowym (karioplazmą). Jądro kontroluje życie komórki. Chromatyna zawiera zakodowaną informację dotyczącą syntezy białek w komórce. Podczas podziału materiał dziedziczny jest reprezentowany przez chromosomy.

Membrana plazmowa(plazmalemma, błona komórkowa) otaczająca komórkę roślinną składa się z dwóch warstw lipidów i wbudowanych w nie cząsteczek białka. Cząsteczki lipidów mają polarne hydrofilowe „głowy” i niepolarne hydrofobowe „ogony”. Taka struktura zapewnia selektywne przenikanie substancji do i z komórki.

Lizosomy- ciała membranowe zawierające enzymy trawienia wewnątrzkomórkowego. Trawi substancje, nadmiar organelli (autofagia) lub całe komórki (autoliza).

Ciało rośliny wyższej zbudowane jest z komórek różniących się od siebie budową i funkcją. Komórki mające wspólne pochodzenie i pełniące charakterystyczną dla siebie funkcję włókienniczy.

Aktywność komórkowa

1. 1. Ruch cytoplazmy zachodzi w sposób ciągły i wspomaga przepływ składników odżywczych i powietrza w komórce.
   2. Metabolizm substancji i energii obejmuje następujące elementy procesy:
      • wejście substancji do komórki;
      • synteza złożonych związków organicznych z prostszych cząsteczek, która wiąże się z wydatkiem energii (wymiana plastyczna);
      • rozkład złożonych związków organicznych na prostsze cząsteczki, któremu towarzyszy uwolnienie energii wykorzystywanej do syntezy cząsteczki ATP (metabolizm energetyczny);
      • uwalnianie szkodliwych produktów rozkładu z komórki.
   3. Rozmnażanie komórek dział.
   4. Wysokość komórki - powiększenie komórki do rozmiarów komórki macierzystej.
   5. Rozwój komórki - związane z wiekiem zmiany w strukturze i fizjologii komórki.

Schemat. Typowa komórka roślinna.