Клітка рослини. Особливості клітин рослин

Тіла живих організмів можуть являти собою одну-єдину клітину, їх групу або величезне скупчення, яке налічує мільярди таких елементарних структур. До останніх належить більшість вищих рослин. Вивченням клітини - основного елемента будови і функцій живих організмів - займається цитологія. Цей розділ біології почав бурхливо розвиватися після відкриття електронного мікроскопа, вдосконалення хроматографії та інших методів біохімії. Розглянемо головні ознаки, а також особливості, за якими клітина рослини відрізняється від найдрібніших структурних одиниць будови бактерій, грибів і тварин.

Відкриття клітини Р. Гуком

Теорія про крихітних елементах будови всього живого пройшла шлях розвитку, вимірюваний сотнями років. Будова оболонки клітини рослин вперше побачив в свій мікроскоп британський вчений Р. Гук. Загальні положення клітинної гіпотези сформулювали Шлейден і Шванн, до цього схожі висновки робили й інші дослідники.

Англієць Р. Гук розглянув в мікроскоп зріз пробки дуба і представив результати на засіданні Королівського товариства в Лондоні 13 квітня 1663 (за іншими даними, подія сталася в 1665 році). Виявилося, що кора дерева складається з крихітних осередків, названих Гуком «клітинами». Стінки цих камер, що утворюють візерунок у вигляді бджолиних сот, вчений вважав живою речовиною, а порожнину визнав млявою, допоміжною структурою. В подальшому було доведено, що всередині клітини рослин і тварин містять субстанцію, без якої неможливо їх існування, та й діяльність всього організму.

клітина рослини

Клітинна теорія

Важливе відкриття Р. Гука отримало розвиток в роботах інших вчених, які вивчали будову клітин тварин і рослин. Схожі елементи будови спостерігали вчені на мікроскопічних зрізах багатоклітинних грибів. Було встановлено, що структурні одиниці живих організмів мають здатність до поділу. На підставі досліджень представники біологічної науки Німеччини М. Шлейден і Т. Шванн сформулювали гіпотезу, що стала згодом клітинної теорією.

Порівняння клітин рослин і тварин з бактеріями, водоростями і грибами дозволило німецьким дослідникам прийти до наступного висновку: виявлені Р. Гуком «камери» - це елементарні структурні одиниці, а йдуть в них процеси лежать в основі життєдіяльності більшості організмів на Землі. Важливе доповнення вніс Р. Вірхов в 1855 році, зазначивши, що поділ клітин - єдиний шлях їх розмноження. Теорія Шлейдена-Шванна з уточненнями стала загальновизнаною в біології.

Клітина - найдрібніший елемент будови і життєдіяльності рослин

Згідно з теоретичними положеннями Шлейдена і Шванна, органічний світ єдиний, що доводить схоже мікроскопічну будову тварин і рослин. Крім цих двох царств, клітинне існування характерно для грибів, бактерій, а у вірусів відсутня. Ріст і розвиток живих організмів забезпечується завдяки виникненню нових клітин в процесі розподілу вже існуючих.

Багатоклітинний організм - не просто скупчення структурних елементів. Маленькі одиниці будови взаємодіють між собою, утворюючи тканини і органи. Одноклітинні організми живуть ізольовано, що не заважає їм створювати колонії. Головні ознаки клітини:

  • здатність до самостійного существованію;
  • власний обмін речовин;
  • самовоспроізведеніе;
  • розвиток.

В еволюції життя одним з найважливіших етапів стало відділення ядра від цитоплазми за допомогою захисної мембрани. Зв`язок збереглася, адже окремо ці структури не можуть існувати. В даний час виділяють два надцарства - без`ядерних і ядерних організмів. Другу групу утворюють рослини, гриби і тварини, вивченням яких займаються відповідні розділи науки і в цілому біологія. Клітка рослини має ядром, цитоплазмою і органоїдами, мова про які піде нижче.

клітини рослин і тварин

Різноманітність клітин рослин

На зламі стиглого кавуна, яблука або картоплі можна помітити неозброєним оком структурні «осередку», заповнені рідиною. Це клітини паренхіми плодів, що мають діаметр до 1 мм. Луб`яні волокна - витягнуті структури, довжина яких значно перевищує ширину. Наприклад, клітина рослини, яка називається бавовник, досягає в довжину 65 мм. Волокна лубу льону і конопель мають лінійні розміри, складові 40-60 мм. Типові клітини набагато менше -20-50 мкм. Розглянути такі крихітні структурні елементи можна тільки під мікроскопом. Особливості найдрібніших одиниць будови рослинного організму проявляються не тільки у відмінностях за формою і розмірами, а й у виконуваних функціях у складі тканин.

Клітка рослини: основні риси будови



Ядро і цитоплазма тісно взаємопов`язані і взаємодіють між собою, що підтверджують дослідження вчених. Це головні частини еукаріотичної клітини, від них залежать всі інші елементи будови. Ядро служить для накопичення і передачі генетичної інформації, необхідної для синтезу білка.

Британський вчений Р. Броун в 1831 році вперше помітив у клітці рослини сімейства орхідних особливе тільце (нуклеус). Це було ядро, оточене полужидкой цитоплазмою. Назва цієї субстанції означає в дослівному перекладі з грецької «первинна маса клітини». Вона може бути більш рідкою або в`язкою, але обов`язково покрита мембраною. Зовнішня оболонка клітини складається в основному з целюлози, лігніну, воску. Одна з ознак, що відрізняють клітини рослин і тварин, - наявність цієї міцної целюлозної стінки.

порівняння клітин рослин і тварин

Будова цитоплазми

Внутрішня частина рослинної клітини заповнена гиалоплазмой з завислими в ній найдрібнішими гранулами. Ближче до оболонки так звана ендоплазма переходить у більш в`язку екзоплазму. Саме ці субстанції, якими заповнена клітина рослини, служать місцем протікання біохімічних реакцій і транспорту сполук, розміщення органоїдів і включень.

Приблизно 70-85% цитоплазми становить вода, 10-20% припадає на білки, інші хімічні компоненти - вуглеводи, ліпіди, мінеральні сполуки. Клітини рослин мають цитоплазму, в якій серед кінцевих продуктів синтезу присутні біорегулятори функцій і запасні речовини (вітаміни, ферменти, масла, крохмаль).

Ядро

Порівняння клітин рослин і тварин показує, що вони мають схожу будову ядра, що знаходиться в цитоплазмі і займає до 20% її обсягу. Англієць Р. Броун, вперше розглянув під мікроскопом цей найважливіший і постійний компонент всіх еукаріотів, дав йому назву від латинського слова nucleus. Зовнішній вигляд ядер зазвичай корелює з формою і розмірами клітин, але іноді відрізняється від них. Обов`язкові елементи будови - мембрана, каріолімфа, ядерце і хроматин.



будову клітин тварин і рослин

У мембрані, яка відділяє ядро від цитоплазми, є пори. Через них речовини надходять з ядра в цитоплазму і назад. Каріолімфа являє собою рідке або в`язке ядерне вміст з ділянками хроматину. Ядерце містить рибонуклеїнової кислоту (РНК), проникаючу в рибосоми цитоплазми для участі в синтезі білка. Інша нуклеїнова кислота - дезоксирибонуклеїнова (ДНК) - також присутній у великих кількостях. ДНК і РНК вперше були виявлені в тваринних клітинах в 1869 році, згодом знайдені в рослинах. Ядро - це «центр управління» внутрішньоклітинними процесами, місце зберігання інформації про спадкові ознаки всього організму.

Ендоплазматична мережа (ЕРС)

Будова клітин тварин і рослин має значну схожість. Обов`язково присутні в цитоплазмі внутрішні канальці, заповнені різними за походженням та складом речовинами. Гранулярна різновид ЕРС відрізняється від агранулярного типу наявністю рибосом на поверхні мембран. Перша бере участь у синтезі білків, друга грає роль в утворенні вуглеводів і ліпідів. Як встановили дослідники, канали не тільки пронизують цитоплазму, вони пов`язані з кожним органоїдом живої клітини. Тому значення ЕРС оцінюють дуже високо як учасника метаболізму, системи зв`язку з навколишнім середовищем.

Рибосоми

Будова клітини рослин або тварин важко уявити без цих дрібних частинок. Рибосоми дуже малі, побачити їх можна тільки в електронний мікроскоп. У складі тілець переважають білки і молекули рибонуклеїнових кислот, є незначна кількість іонів кальцію і магнію. Практично всі кількість РНК клітини зосереджено в рибосомах, вони забезпечують білковий синтез, «збираючи» протеїни з амінокислот. Потім білки надходять у канали ЕРС і розносяться мережею по всій клітці, проникають в ядро.

Мітохондрії

Ці органели клітини вважають її енергетичними станціями, їх видно при збільшенні в звичайний світловий мікроскоп. Кількість мітохондрій варіюється в дуже широких межах, їх може налічуватися одиниці або тисячі. Будова органоида не відрізняється великою складністю, є дві мембрани і матрикс всередині. Мітохондрії складаються з білка ліпідів, ДНК і РНК, відповідають за біосинтез АТФ - аденозинтрифосфорної кислоти. Для цієї речовини клітини рослин або тваринного характерно присутність трьох фосфатів. Відщеплення кожного з них дає енергію, необхідну для всіх процесів життєдіяльності в самій клітині і у всьому організмі. Навпаки, приєднання залишків фосфорної кислоти дає можливість запасати енергію і переносити в такому вигляді по всій клітці.

Розгляньте на представленому нижче малюнку органели клітини і назвіть ті, що вам вже відомі. Зверніть увагу на великий бульбашка (вакуоль) і зелені пластиди (хлоропласти). Мова про них піде дельше.

будову клітини рослин

Комплекс Гольджі

Складний клітинний органоид складається з гранул, мембран і вакуолей. Комплекс був відкритий в 1898 році і отримав назву на честь італійського біолога. Особливості клітин рослин полягають в рівномірному поширенні частинок Гольджі по всій цитоплазмі. Вчені вважають, що комплекс необхідний для регулювання вмісту води і продуктів життєдіяльності, видалення надлишків речовин.

Пластида

Тільки клітини тканин рослин містять органели зеленого кольору. Крім того, є безбарвні, жовті та оранжеві пластиди. На їх будову і функції відбивається вид харчування рослини, причому вони здатні міняти колір за рахунок хімічних реакцій. Основні типи пластид:

  • помаранчеві та жовті хромопласти, утворені каротином і ксантофіллом;
  • хлоропласти, що містять зерна хлорофілу, - пігменту зеленого кольору;
  • лейкопласти - безбарвні пластиди.

Будова клітини рослин пов`язано з йдуть в ній хімічними реакціями синтезу органічної речовини з вуглекислого газу і води з використанням світлової енергії. Назва цього дивного і дуже складного процесу - фотосинтез. Здійснюються реакції завдяки хлорофілу, саме ця речовина здатна вловлювати енергію променя світла. Наявністю зеленого пігменту пояснюється характерний колір листя, трав`янистих стебел, незрілих плодів. Хлорофіл за будовою схожий на гемоглобін крові тварин і людини.

клітини рослин мають

Червона, жовта і помаранчева забарвлення різних органів рослин обумовлена присутністю в клітинах хромопластів. Їх основою є велика група каротиноїдів, що виконують важливу роль в метаболізмі. Лейкопласти відповідають за синтез і накопичення крохмалю. Пластида ростуть і розмножуються в цитоплазмі, разом з нею пересуваються уздовж внутрішньої оболонки клітини рослини. Вони багаті ферментами, іонами, іншими біологічно активними сполуками.

Відмінності в мікроскопічну будову основних груп живих організмів

Більшість клітин нагадують крихітний мішечок, наповнений слизом, тільцями, гранулами і бульбашками. Часто присутні різні включення у вигляді твердих кристалів мінеральних речовин, крапель масел, крохмальних зерен. Клітини тісно стикаються в складі тканин рослин, життя в цілому залежить від діяльності цих найдрібніших одиниць будови, що утворюють ціле.

При многоклеточном будові існує спеціалізація, яка виражається в різних фізіологічних завдання та функції мікроскопічних структурних елементів. Вони визначаються в основному місцем розташування тканин в листі, корені, стеблі або генеративних органах рослини.

клітини тканин рослин

Виділимо основні елементи проведеного порівняння клітини рослини з елементарними одиницями будови інших живих організмів:

  1. Щільна оболонка, характерна тільки для рослин, утворена клітковиною (целюлозою). У грибів мембрана складається з міцного хітину (особливого білка).
  2. Клітини рослин і грибів відрізняються за кольором завдяки наявності або відсутності пластид. Такі тільця, як хлоропласти, хромопласти і лейкопласти, присутні тільки в рослинній цитоплазмі.
  3. Є органоид, який відрізняє тварин, - це центриоль (клітинний центр).
  4. Тільки в складі клітини рослини присутній велика центральна вакуоль, заповнена рідким вмістом. Зазвичай цей клітинний сік забарвлений пігментами в різні кольори.
  5. Головне запасне з`єднання рослинного організму - крохмаль. Гриби і тварини накопичують у своїх клітинах глікоген.

Серед водоростей відомо багато поодиноких, вільно живуть клітин. Наприклад, таким самостійним організмом є хламидомонада. Хоча рослини відрізняються від тварин присутністю целюлозної клітинної стінки, але статеві клітини позбавлені такої щільної оболонки - це ще один доказ єдності органічного світу.




» » Клітка рослини. Особливості клітин рослин