ROSTLINNÁ BUŇKA: VLASTNOSTI, ČÁSTI (ORGANELY) A FUNKCE - BIOLOGIE

Rostlinné buňky jsou základní jednotky, které tvoří organismy patřící do říše rostlin (království Plantae).

Stejně jako všechny živé bytosti jsou rostliny také tvořeny buňkami, které se nazývají rostlinné buňky. Pro jakýkoli uvažovaný živý organismus představuje buňka nejzákladnější jednotku, tj. Nejmenší část jedince, která zachovává vlastnosti všeho živého.

V jeho vnitřku i uvnitř živočišných buněk, protože se jedná o typ eukaryotické buňky, existuje typ „kapaliny“ (cytosol), ve kterém je ponořena řada kompartmentů vymezených membránami., které známe jako organely nebo organely.

Organely jakékoli buňky lze považovat za analogické orgánům těla zvířete (srdce, játra, ledviny, plíce, žaludek atd.), Ale ve výrazně menším měřítku, tj. Menší (rostlinné buňky mohou měřit až 100 mikronů).

Cibulové rostlinné buňky s jejich jádry. Zdroj: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Na každou buňku lze tedy pohlížet jako na komunitu subcelulárních složek, z nichž každá má své vlastní funkce, které umožňují život, ale neschopné přežít samostatně mimo buňku.

Některé organely rostlinných buněk nejsou přítomny v živočišných buňkách, a proto se vždy rozlišuje mezi těmito dvěma typy. Mezi těmito organely, které se vyskytují pouze v rostlinných buňkách, vynikají buněčná stěna, vakuola a chloroplasty, které jsou zodpovědné za neuvěřitelný proces fotosyntézy.

Funkce

Rostliny, koncipované, jako všechny mnohobuněčné organismy jako velké buněčné společenství, mají buňky různých typů, které plní různé funkce.

Existují buňky specializované na:

- ochrana, - mechanická podpora, - syntéza zásob potravin, - transport, absorpce a sekrece, - meristematická činnost a reprodukce a

- propojení mezi specializovanými tkáněmi

Obecné vlastnosti

Rostlinné buňky sdílejí mnoho vlastností navzájem, ale zase sdílejí některé vlastnosti se živočišnými buňkami, což jsou vlastnosti, které jsou vlastní všem eukaryotickým buňkám.

Fotografie mikroskopického pohledu na tkáň vodní trávy (Obrázek Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Dále představíme seznam některých sdílených charakteristik a charakteristik rostlinných buněk:

- Jsou to eukaryotické buňky: mají svůj genetický materiál uzavřený uvnitř membránového jádra a mají jiné oddíly obklopené dvojitou nebo jednoduchou membránou.

- Všichni mají buněčnou zeď: plazmatická membrána (ta, která uzavírá cytosol svými organely), je obklopena a chráněna tuhou stěnou tvořenou složitou sítí polysacharidů, jako je celulóza (polymer molekul glukózy).

- Mají plastidy: mezi speciální organely, které mají pouze rostlinné buňky, jsou plastidy specializované na různé funkce. Tyto chloroplasty (kde chlorofyl se o fotosyntetické pigment), jsou velmi důležité, protože se tak stala hlavní místo dojde fotosyntézu, proces, při kterém rostliny využívají sluneční světlo, vodu a oxid uhličitý syntetizovat organické látky a produkují kyslík.

- Jsou to autotrofní buňky: přítomnost chloroplastů v nich dává rostlinným buňkám schopnost „syntetizovat vlastní jídlo“, takže jsou trochu autonomnější než živočišné buňky, aby získaly energii a uhlík.

- Mají vakuolu: v cytosolu rostlinných buněk je speciální organela, vakuola, kde se ukládá voda, cukry a dokonce i některé enzymy.

- Jsou totipotentní: za určitých okolností má mnoho diferencovaných rostlinných buněk schopnost asexuálně produkovat nového jednotlivce.

Části (organely) rostlinné buňky a jejich funkce

Organely rostlinných buněk

Cytosol a plazmatická membrána

Cytosol je vše, co je kolem jádra. Je to druh tekutiny, která obsahuje membránové kompartmenty a další struktury. Termín „cytoplazma“ se občas používá pro označení této tekutiny a plazmatické membrány současně.

Buněčná membrána. Zdroj: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Taková „kapalina“ je obklopena a obsažena v membráně, plazmatické membráně, která není ničím jiným než lipidovou dvojvrstvou se stovkami asociovaných nebo integrálních proteinů, které zprostředkovávají výměnu látek mezi buňkou a prostředím, které ji obklopuje.

Protože jsou rostlinné buňky obklopeny buněčnou stěnou, mnoho autorů vytvořilo pojem protoplast tak, že odkazuje na vše, co je uvnitř této stěny, to znamená na rostlinnou buňku: plazmatickou membránu a cytosol s organely.

Cytoskeleton

Cytoskeleton, síť vláknitých proteinů v buněčné cytoplazmě. Zdroj: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Rostlinné buňky, stejně jako živočišné buňky, mají cytoskelet. Cytoskelet je tvořen řadou molekulárních „lešení“, které procházejí buňkou a které organizují všechny vnitřní složky cytosolu.

Působí v pohybu vezikul, v transportu látek a molekul buňkou a navíc ve strukturování a podpoře buňky.

Tento cytoskelet je tvořen vlákny proteinu zvaného F-aktin a mikrotubuly, což jsou polymery jiného proteinu známého jako tubulin.

Chromatinové jádro a jaderná obálka

Eukaryotické buněčné jádro. Zdroj: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), překlad od Kelvinsonga. / CC0

Jádro je organela, která obsahuje genetický materiál, DNA (deoxyribonukleová kyselina), která je zabalena ve formě chromatinu (z čeho jsou chromozomy vyrobeny). Je to organela zakrytá membránovým systémem známým jako jaderná obálka.

Nucleolus

Uvnitř je také oblast známá jako nukleolus, ve které se nacházejí některé proteiny a geny, které kódují ribozomální RNA (ribonukleová kyselina).

Tato obálka ve skutečnosti sestává z řady specializovaných cisteren, které obklopují jádro a řídí výměnu materiálů mezi jádrem a cytosolem, ke kterému dochází prostřednictvím komplexů jaderných pórů.

Skládá se ze dvou membrán, které vymezují lumen nebo nukleoplasmu, jednu vnitřní a druhou vnější, přičemž druhá pokračuje s membránami hrubého endoplazmatického retikula (druhá se zabudovanými ribosomy).

Vnitřní membrána je spojena s některými vnitřními složkami jádra a pravděpodobně je organizuje prostorově. Někteří autoři poukazují na existenci jádrového skeletu, jehož proteinová vlákna (stejně jako vlákna cytoskeletu v cytosolu) umožňují organizaci chromatinu.

Endoplazmatické retikulum

1-jaderná membrána. 2-jaderné póry. 3-Hrubé endoplazmatické retikulum (RER). 4-hladké endoplazmatické retikulum (SER). 5-Ribozom připojený k hrubému endoplazmatickému retikulu. 6-makromolekuly. 7-Transportní vezikuly. 8-Golgiho aparát. 9-Cis tvář Golgiho aparátu. 10-Trans tvář Golgiho aparátu. 11-Cisternae Golgiho aparátu. Zdroj: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivativní práce: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Je to velmi dynamický membránový systém, jehož četnost je variabilní, stejně jako jeho struktura, organizace a uspořádání v cytosolu.

Obvykle se dělí na „hladkou“ část a další „hrubou“ část, která pokračuje s vnějším nukleárním obalem, ve kterém je již zabudováno více ribozomů, které jsou součástí molekulárního aparátu pověřeného syntézou proteinu.

Buněčné proteiny jsou zpracovávány a distribuovány v endoplazmatickém retikulu, zejména ty, které jsou určeny pro lipidové membrány (sekreční cesta). Pokud k tomu dojde, je to jedno z míst, kde se vyskytují některé posttranslační modifikace proteinů, jako je glykosylace.

V mnoha buňkách, které tvoří žlázy, je tato organela velmi hojná a působí při vylučování tuků, olejů a vonných olejů.

Je také hojný v epidermálních buňkách, které vytvářejí lipidy, které se ukládají jako vosky na povrch listů a dalších rostlinných orgánů.

Golgiho aparát

Tato organela, také membranózní, sestává z řady zploštělých kruhových cisteren, ohraničených jedinou membránou. Obsah těchto nádrží, jejich chemické složení a funkce se mění z jedné „tváře“ na druhou.

V některých „nižších“ rostlinách je „vnější“ cisterna spojena s endoplazmatickým retikulem a je známá jako cis kompartment nebo „tvář“ Golgiho komplexu, zatímco „vzdálenější“ cisterny tvoří část trans tváře..

Uprostřed mezi cisternami cis a trans jsou „střední“ cisterny a na straně trans jsou tvořeny sekreční váčky.

Komplex Golgi je zodpovědný za zpracování a balení různých makromolekul, jakož i za jejich transport (export) k buněčnému povrchu nebo do vakuol. Takové makromolekuly zahrnují lipidy a proteiny.

Na rozdíl od živočišných buněk mají Golgi rostlinných buněk důležité syntézní aktivity, protože se podílejí na de novo syntéze glykoproteinů, pektinů, hemicelulóz a některých sekrečních produktů a složek buněčných stěn.

Ribosomy

Schéma ribozomu

Ribosomy jsou velmi malé organely, kulovitého tvaru. Obvykle se nacházejí v drsném endoplazmatickém retikulu, ale některé jsou v cytoplazmě zdarma. Jsou tvořeny RNA a proteiny.

Ty se podílejí na syntéze makromolekul, zejména proteinů.

Vacuole a Tonoplast

Vakuola je multifunkční organela, která se podílí na skladování, trávení, osmoregulaci a udržování tvaru a velikosti rostlinných buněk.

Uvnitř těchto organel může být uloženo mnoho látek: barevné pigmenty, jako jsou antokyany, které zbarvují listy a lístky, některé organické kyseliny, které regulují pH, některé „obranné“ chemikálie proti býložravým a sekundárním metabolitům.

Pod mikroskopem je lze v cytosolu považovat za „prázdná místa“, s kulovým vzhledem a někdy i velmi velkou, protože mohou zabírat až 90% objemu buněk.

Protože se jedná o organelu, musíme předpokládat, že je obklopena membránou, tonoplastem. Tato membrána je zodpovědná za regulaci průchodu látek mezi vakuolárním lumen a cytosolem, pro který má některé specializované proteiny.

Vakuoly také fungují jako „trávicí organely“ buněk, takže často plní funkce, které jsou analogické funkcím lysosomů v živočišných buňkách.

Mitochondrie

Stejně jako ve zbytku eukaryotických buněk mají rostlinné buňky mitochondrie, které jsou organely obklopené dvěma membránami, jedna vnitřní a druhá vnější, které obklopují matici, které se specializují na syntézu energie ve formě ATP a dýchání buněčný.

Jsou to válcovité nebo eliptické organely, trochu protáhlé a v některých případech rozvětvené. Mají svůj vlastní genom, takže jsou schopni kódovat a syntetizovat mnoho svých proteinů, i když ne všechny, protože jaderná DNA buněk kóduje ostatní.

Plastidy

Plastidy jsou skupinou různých buněčných složek, které vznikají z prekurzorů známých jako proplastidie. Normálně jsou to větší organnaleans než mitochondrie, s dvojitou membránou a hustou maticí zvanou stroma. Mají také svůj vlastní genom.

Chloroplasty, ethioplasty, amyloplasty a chromoplasty patří do této rodiny organel. Jedná se tedy o hlavní organely, které odlišují rostlinné buňky od zvířat.

- Chloroplasty jsou plastidy zodpovědné za fotosyntézu a ty, které uchovávají chlorofyl, fotosyntetický pigment par excellence.

Schéma chloroplastu. Zdroj: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Amyloplasty jsou plastidy, které fungují při skladování škrobu v různých tkáních.

- Chromoplasty jsou plastidy, které mají nažloutlé nebo oranžové zbarvení nebo pigmentaci, protože uvnitř mohou obsahovat různé pigmenty.

- Ethioplasty se naopak nacházejí ve „etiolovaných“ tkáních a ve skutečnosti jsou chloroplasty, které ztratily chlorofyl. V nediferencovaných tkáních je lze nazvat leukoplasty.

Peroxisomy nebo mikrobody

Základní struktura peroxisomu

Peroxisomy nebo mikrobody jsou organely obklopené jednoduchou membránou, které se liší od vesikulů svou velikostí a obsahem. Oni jsou obvykle známí jako peroxisomes, protože toxická chemikálie volala peroxid vodíku (H ₂ O ₂) je produkován uvnitř nich, který je škodlivý pro buňky.

Jsou to organely s velkým množstvím oxidačních enzymů uvnitř a jsou zodpovědné za syntézu některých molekul, i když jejich hlavní funkcí je oxidace a rozklad určitých typů lipidů, aminokyselin, dusíkatých bází atd.

Jsou zvláště důležité v buňkách semen, protože pracují při přeměně tuků a tuků uložených v nich na uhlohydráty, které jsou hlavním zdrojem energie pro embryonální buňky.

Některé modifikované peroxisomy jsou známé jako glyoxysomy, protože v nich dochází k glyoxylátovému cyklu, čímž jsou recyklovány atomy uhlíku odvozené od fotosyntetických procesů.

Buněčná zeď

Rostlinná buněčná zeď. Zdroj: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Toto je další z charakteristických organel rostlinných buněk (houby mají také stěny buněk, ale jejich složení je jiné).

Buněčná stěna sestává ze složité sítě polymeru zvaného celulóza, který je tvořen opakujícími se jednotkami cukru zvaného glukóza. Tato struktura má mnoho funkcí, ale nejdůležitější je udržovat strukturu rostlinných buněk a tkání a chránit je před vnějškem.

Přestože se pod mikroskopem jeví jako relativně tenká struktura, poskytuje rostlinným buňkám určitou mechanickou tuhost a odolnost proti deformacím, zejména v různých klimatických podmínkách.

Plasmodesmata

V rostlinné tkáni lze pozorovat úzké cytoplazmatické kanály, obklopené plazmatickou membránou a spojující sousední buňky prostřednictvím jejich protoplastů (vše, co je uvnitř buněčné stěny).

Typy rostlinných buněk

Rostlinné organismy mají mnoho různých typů buněk, které jsou produktem procesů buněčné diferenciace, které jsou kontrolovány geneticky i environmentálně.

Mnoho vědců uznává sbírku rostlinných buněk a zde jsou některé z nich:

- Počáteční nebo meristematické buňky: nacházejí se v meristémech, které jsou hlavními centry růstu a dělení všech rostlin, protože jsou v neustálém mitotickém dělení. Z těchto buněk se odlišují ostatní buňky rostlinného těla.

- Diferencované buňky: všechny rostliny mají tři hlavní typy diferencovaných buněk, které jsou odvozeny od meristematických buněk, parenchymálních buněk, kollenchymálních buněk a buněk sklerenchymu.

Parenchymální nebo parenchymální buňky

Toto jsou nejběžnější buňky. Někteří autoři je popisují jako „šelmy břemene“ rostliny, protože jsou nejhojnější, ale jsou nejméně specializovaní, tj. Nejméně diferencovaní.

Mají tenkou primární buněčnou stěnu a nevyvíjejí sekundární zeď. Jsou odpovědné za „vyplnění“ dostupného prostoru v rostlinných tkáních a za poskytnutí struktury, takže mohou mít různé tvary a velikosti.

Ty parenchymální buňky, které se specializují na fotosyntézu, se také nazývají chlorenchymové buňky. Tyto buňky se také podílejí na skladování vody v kořenech, stoncích, listech, plodech a semenech.

Cholenchymální nebo kollenchymální buňky

Jsou to buňky, které poskytují „flexibilní podporu“ rostlinným tkáním. Jsou protáhlé a mají různé tvary, které se mohou během růstu rostliny měnit. Mají primární stěnu, která může být zahuštěna ukládáním další celulózy.

Jsou to „lepicí“ buňky, protože jsou to ty, které poskytují větší podporu než parenchymální buňky, přičemž si zachovávají flexibilitu. Jsou vždy oteklé, protože jejich vakuoly jsou plné vody.

Sklerenchymové buňky

Tyto buňky, na rozdíl od předchozích dvou, mají sekundární buněčnou stěnu, která je posílena ligninem, polymerem složeným z různých kyselin a zcela heterogenních fenolických molekul. Termín pochází z řeckých „skleros“, což znamená „tvrdé“.

Jsou to méně běžné buňky než parenchymální a klenchymální buňky a odumírají, když dosáhnou zralosti. Poskytují strukturální pevnost tkání, které přestávají růst.

Jsou známy dva typy sklerenchymových buněk: vlákna a skleridy. První jsou dlouhé, se silnými lignifikovanými buněčnými stěnami, díky nimž jsou silné a pružné.

Na druhé straně jsou skleridy různorodější, morfologicky řečeno, ale obecně jsou krychlové nebo kulové. Tyto buňky jsou to, co tvoří slupky a jámy mnoha plodů. Nejsou pružné, ale spíše tvrdé.

Buňky ve vaskulárních tkáních

Cévní tkáně rostlin jsou tvořeny buňkami. To jsou ty, které jsou zodpovědné za vedení vody, živin a minerálů tělem zeleniny.

Tkáň xylem (xylem) je to, co transportuje vodu a minerální živiny z kořene do zbytku rostliny. Floemová tkáň (femem) na druhé straně vede cukry a organické živiny z listů do zbytku rostliny. Součet obou tekutin je známý jako míza.

Xylem se skládá z tracheid, které jsou dlouhé buňky, zužují na svých koncích. Jsou považovány za typ sklerenchymové buňky. Tyto buňky umírají, když dosáhnou zralosti, takže to, co „zbývá“, je „skořápka“ tvořená zesílenou buněčnou stěnou.

V této tkáni jsou také další buňky zvané cévní elementy, které transportují vodu a minerály rychleji než tracheidy. Také umírají při zralosti, díky čemuž jsou duté „trubky“, kratší a užší než tracheidy.

Lýko se skládá z buněčného typu známého jako prvky sítových trubek. Jedná se o živé metabolicky aktivní buňky. Spojují se na svých koncích a vytvářejí sítovou trubici, díky které jsou fotosyntetické produkty transportovány z listů do zbytku těla.

Reference

Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základní buněčná biologie. Věnec věnec.
Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Biologie rostlinných buněk: struktura a funkce. Jones & Bartlett Learning.
Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekulární buněčná biologie, 4. vydání. Národní centrum pro biotechnologické informace, polička.
Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson,.
Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.

ROSTLINNÁ BUŇKA: VLASTNOSTI, ČÁSTI (ORGANELY) A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025