KOMÓRKA ROŚLINNA: CHARAKTERYSTYKA, CZĘŚCI (ORGANELLE) I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

Komórki roślinne to podstawowe jednostki tworzące organizmy należące do królestwa roślin (królestwa Plantae).

Podobnie jak wszystkie żywe istoty, rośliny również składają się z komórek, zwanych komórkami roślinnymi . Dla każdego rozpatrywanego żywego organizmu komórka stanowi najbardziej podstawową jednostkę, czyli najmniejszą część jednostki, która zachowuje cechy wszystkiego, co żyje.

W jego wnętrzu, jak również we wnętrzu komórek zwierzęcych, ponieważ jest to rodzaj komórki eukariotycznej, występuje rodzaj „płynu” (cytozolu), w którym zanurzony jest szereg przedziałów ograniczonych błonami , które znamy jako organelle lub organelle.

Organelle dowolnej komórki można uznać za analogiczne do organów ciała zwierzęcia (serce, wątroba, nerki, płuca, żołądek itp.), Ale na znacznie mniejszą skalę, to znaczy mniejsze (komórki roślinne mogą mierzyć do 100 mikronów ).

Komórki cebuli wraz z ich jądrem. Źródło: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Tak więc każdą komórkę można postrzegać jako społeczność elementów subkomórkowych, z których każda ma własne funkcje, które umożliwiają życie, ale nie są w stanie samodzielnie przetrwać poza komórką.

Niektóre organelle komórek roślinnych nie występują w komórkach zwierzęcych, dlatego zawsze wyróżnia się te dwa typy. Wśród tych organelli, występujących jedynie w komórkach roślinnych, wyróżnia się ściana komórkowa, wakuola i chloroplasty, które odpowiadają za niesamowity proces fotosyntezy.

cechy

Rośliny poczęte, podobnie jak wszystkie organizmy wielokomórkowe, jako duża społeczność komórkowa, mają komórki różnych typów, które pełnią różne funkcje.

Istnieją komórki specjalizujące się w:

- ochrona,

- podpora mechaniczna,

- synteza zapasów żywności,

- transport, wchłanianie i wydzielanie,

- aktywność merystematyczna i rozmnażanie oraz

- połączenie między wyspecjalizowanymi tkankami

Charakterystyka ogólna

Komórki roślinne mają wiele wspólnych cech, ale z kolei mają wspólne cechy z komórkami zwierzęcymi, cechy charakterystyczne dla wszystkich komórek eukariotycznych.

Zdjęcie z mikroskopu tkanki trawy wodnej (Zdjęcie: Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Następnie przedstawimy listę niektórych wspólnych cech i cech komórek roślinnych:

- Są to komórki eukariotyczne : ich materiał genetyczny jest zamknięty w błoniastym jądrze i mają inne przedziały otoczone podwójnymi lub pojedynczymi błonami.

- Wszystkie mają ścianę komórkową : błona plazmatyczna (ta, która otacza cytozol z organellami) jest otoczona i chroniona przez sztywną ścianę, składającą się ze złożonych sieci polisacharydów, takich jak celuloza (polimer cząsteczek glukozy).

- Mają plastydy : wśród specjalnych organelli, które mają tylko komórki roślinne, są plastydy wyspecjalizowane w różnych funkcjach. W chloroplastów (gdzie chlorofilu jest pigment fotosyntetyczny) są najważniejsze, ponieważ są one głównym witryny zachodzi fotosynteza , proces, w którym rośliny wykorzystać promieniowanie słoneczne, wodę i dwutlenek węgla do syntezy materię organiczną i wytwarzają tlen.

- Są to komórki autotroficzne : obecność w nich chloroplastów zapewnia komórkom roślinnym zdolność „syntezy własnego pożywienia”, dzięki czemu są one nieco bardziej autonomiczne niż komórki zwierzęce w pozyskiwaniu energii i węgla.

- Mają wakuolę : w cytozolu komórek roślinnych znajduje się specjalna organella, wakuola, w której gromadzona jest woda, cukry, a nawet niektóre enzymy.

- Są totipotentne : w pewnych okolicznościach wiele zróżnicowanych komórek roślinnych ma zdolność bezpłciowego wyprodukowania nowego osobnika.

Części (organelle) komórki roślinnej i ich funkcje

Organelle komórek roślinnych

Cytosol i błona komórkowa

Cytosol to wszystko, co znajduje się wokół jądra. Jest to rodzaj płynu, który zawiera błoniaste przedziały i inne struktury. Czasami termin „cytoplazma” jest używany w odniesieniu do tego płynu i błony komórkowej w tym samym czasie.

Błona komórkowa. Źródło: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Taki „płyn” jest otoczony i zawarty przez błonę, błonę plazmatyczną, która jest niczym innym jak dwuwarstwą lipidową z setkami powiązanych białek, integralnych lub obwodowych, które pośredniczą w wymianie substancji między komórką a otaczającym ją środowiskiem.

Ponieważ komórki roślinne są otoczone ścianą komórkową, wielu autorów ukuło termin protoplast w odniesieniu do wszystkiego, co znajduje się wewnątrz tej ściany, to znaczy komórki roślinnej: błony komórkowej i cytozolu z organellami.

Cytoszkielet

Cytoszkielet, sieć białek włókienkowych w cytoplazmie komórki. Źródło: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Komórki roślinne, podobnie jak komórki zwierzęce, mają cytoszkielet. Cytoszkielet składa się z szeregu „rusztowań” molekularnych, które przechodzą przez komórkę i organizują wszystkie wewnętrzne składniki cytozolu.

Działają w ruchu pęcherzyków, transporcie substancji i cząsteczek przez komórkę, a także w tworzeniu struktury i podtrzymywaniu komórki.

Ten cytoszkielet składa się z włókien białka zwanego F-aktyną i mikrotubul, które są polimerami innego białka znanego jako tubulina.

Jądro chromatyny i otoczka jądrowa

Jądro komórki eukariotycznej. Źródło: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), tłumaczenie Kelvinsong. / CC0

Jądro to organelle zawierające materiał genetyczny, DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy), który jest upakowany w postaci chromatyny (z której zbudowane są chromosomy). Jest to organelle pokryte błoniastym systemem znanym jako otoczka jądrowa.

Jąderko

Wewnątrz znajduje się również region znany jako jąderko, w którym znajdują się białka i geny kodujące rybosomalny RNA (kwas rybonukleinowy).

Ta otoczka w rzeczywistości składa się z szeregu wyspecjalizowanych cystern, które otaczają jądro i kontrolują wymianę materiałów między jądrem a cytozolem, która zachodzi poprzez kompleksy porów jądrowych.

Składa się z dwóch błon, które ograniczają światło lub nukleoplazmę, jednej wewnętrznej i jednej zewnętrznej, przy czym ta ostatnia jest kontynuowana z błonami szorstkiej retikulum endoplazmatycznego (tej z osadzonymi rybosomami).

Błona wewnętrzna jest związana z niektórymi wewnętrznymi składnikami jądra i prawdopodobnie organizuje je przestrzennie. Niektórzy autorzy zwracają uwagę na istnienie szkieletu jądra, którego włókna białkowe (jak również filamenty cytoszkieletu w cytozolu) pozwalają na organizację chromatyny.

Retikulum endoplazmatyczne

Membrana 1-jądrowa. Pory 2-jądrowe. Retikulum endoplazmatyczne szorstkie (RER). 4-Retikulum endoplazmatyczne gładkie (SER). 5-rybosom przyczepiony do szorstkiej retikulum endoplazmatycznego. 6-makrocząsteczki. 7-Pęcherzyki transportowe. Aparat 8-Golgiego. 9-Cis twarz aparatu Golgiego. 10-trans twarz aparatu Golgiego. 11-Cisternae aparatu Golgiego. Źródło: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus Manske Praca pochodna: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Jest to bardzo dynamiczny system membranowy, którego liczebność jest zmienna, a także jego struktura, organizacja i rozmieszczenie w cytozolu.

Zwykle dzieli się na część „gładką” i drugą część „szorstką”, kontynuując zewnętrzną otoczkę jądrową, w której jest już osadzonych wiele rybosomów, które są częścią molekularnej maszynerii odpowiedzialnej za syntezę białek.

Białka komórkowe są przetwarzane i rozprowadzane w retikulum endoplazmatycznym, zwłaszcza te przeznaczone do błon lipidowych (szlak wydzielniczy). Jeśli wystąpi, jest to jedno z miejsc, w których zachodzą pewne potranslacyjne modyfikacje białek, takie jak glikozylacja.

W wielu komórkach tworzących gruczoły organellum jest bardzo obfite i działa na wydzielanie tłuszczów, olejów i olejków zapachowych.

Jest również bogaty w komórki naskórka, które wytwarzają lipidy, które osadzają się w postaci wosków na powierzchni liści i innych organów roślinnych.

Aparat Golgiego

Ta organelle, również błoniaste, składa się z szeregu spłaszczonych okrągłych cystern, ograniczonych pojedynczą membraną. Zawartość tych zbiorników, ich skład chemiczny i funkcje zmieniają się z jednej „strony” na drugą.

W niektórych roślinach „niższych” „zewnętrzna” cysterna jest związana z retikulum endoplazmatycznym i jest nazywana przedziałem cis lub „twarzą” kompleksu Golgiego, podczas gdy bardziej „odległe” cysterny tworzą część powierzchni trans . .

Pośrodku pomiędzy cisnami cis i trans znajdują się cysterny „środkowe”, a po stronie trans tworzą się pęcherzyki wydzielnicze.

Kompleks Golgiego odpowiada za przetwarzanie i pakowanie różnych makrocząsteczek, a także ich transport (eksport) w kierunku powierzchni komórki lub do wakuoli. Takie makrocząsteczki obejmują lipidy i białka.

W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych komórki Golgiego komórek roślinnych mają ważną aktywność syntezy, ponieważ uczestniczą w syntezie de novo glikoprotein, pektyn, hemiceluloz oraz niektórych produktów wydzielniczych i składników ścian komórkowych.

Rybosomy

Schemat rybosomu

Rybosomy to bardzo małe organelle o kulistym kształcie. Zwykle znajdują się na szorstkiej siateczce endoplazmatycznej, ale niektóre są wolne w cytoplazmie. Składają się z RNA i białek.

Są one zaangażowane w syntezę makrocząsteczek, głównie białek.

Vacuole i Tonoplast

Wakuola jest wielofunkcyjną organellą, która bierze udział w magazynowaniu, trawieniu, osmoregulacji oraz utrzymaniu kształtu i wielkości komórek roślinnych.

W organelli może być przechowywanych wiele substancji: barwne pigmenty, takie jak antocyjany, które zabarwiają liście i płatki, niektóre kwasy organiczne regulujące pH, niektóre chemikalia „obronne” przed roślinożercami i wtórne metabolity.

Pod mikroskopem można je zobaczyć jako „puste miejsca” w cytozolu, o kulistym wyglądzie i czasami bardzo duże, ponieważ mogą zajmować do 90% objętości komórki.

Ponieważ jest to organelle, musimy założyć, że jest otoczone membraną, tonoplastem . Ta membrana jest odpowiedzialna za regulację przepływu substancji między światłem wakuoli a cytozolem, do którego ma wyspecjalizowane białka.

Wakuole działają również jako „organelle trawienne” komórek, dlatego często pełnią funkcje analogiczne do funkcji lizosomów w komórkach zwierzęcych.

Mitochondria

Podobnie jak w pozostałych komórkach eukariotycznych, komórki roślinne mają mitochondria, które są organellami otoczonymi dwiema błonami, jedną wewnętrzną i drugą zewnętrzną, które otaczają macierz, specjalizują się w syntezie energii w postaci ATP i oddychania komórkowy.

Są to organelle cylindryczne lub eliptyczne, nieco wydłużone, aw niektórych przypadkach rozgałęzione. Mają swój własny genom, więc są w stanie kodować i syntetyzować wiele ze swoich białek, choć nie wszystkie, ponieważ jądrowe DNA komórek koduje inne.

Plastydy

Plastydy to grupa różnych składników komórkowych, które powstają z prekursorów znanych jako proplastidia. Zwykle są większymi orgnaleanami niż mitochondria, z podwójną błoną i gęstą macierzą zwaną zrębem . Mają też własny genom.

Chloroplasty, etioplasty, amyloplasty i chromoplasty należą do tej rodziny organelli. Są to więc główne organelle, które odróżniają komórki roślinne od zwierząt.

- Chloroplasty są plastydami odpowiedzialnymi za fotosyntezę i są tymi, które zawierają chlorofil , pigment fotosyntetyczny par excellence.

Schemat chloroplastu. Źródło: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Amyloplasty to plastydy, które działają w magazynowaniu skrobi w różnych tkankach.

- Chromoplasty to plastydy, które mają żółtawe lub pomarańczowe zabarwienie lub pigmentację, ponieważ mogą zawierać wewnątrz różne pigmenty.

- Z drugiej strony etioplasty znajdują się w „etiolowanych” tkankach i są w rzeczywistości chloroplastami, które utraciły chlorofil. W tkankach niezróżnicowanych można je nazwać leukoplastami .

Peroksysomy lub Mikrociała

Podstawowa budowa peroksysomu

Peroksysomy lub mikrociała to organelle otoczone prostą błoną, które różnią się od pęcherzyków rozmiarem i zawartością. Zwykle nazywane są peroksysomami, ponieważ wewnątrz nich wytwarzany jest toksyczny związek chemiczny zwany nadtlenkiem wodoru (H ₂ O ₂ ), który jest szkodliwy dla komórek.

Są organellami z dużą ilością enzymów utleniających w środku i są odpowiedzialne za syntezę niektórych cząsteczek, chociaż ich główną funkcją jest utlenianie i rozkład niektórych typów lipidów, aminokwasów, zasad azotowych itp.

Są szczególnie ważne w komórkach nasienia, ponieważ działają na drodze przemiany zmagazynowanych w nich tłuszczów i lipidów w węglowodany, które są głównym źródłem energii dla komórek embrionalnych.

Niektóre zmodyfikowane peroksysomy są znane jako glioksysomy, ponieważ zachodzi w nich cykl glioksylanowy, w którym następuje recykling atomów węgla pochodzących z procesów fotosyntezy.

Ściana komórkowa

Ściana komórkowa roślin. Źródło: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

To kolejna z charakterystycznych organelli komórek roślinnych (grzyby mają również komórki ścian, ale ich skład jest inny).

Ściana komórkowa składa się ze skomplikowanej sieci polimeru zwanego celulozą, która składa się z powtarzających się jednostek cukru zwanego glukozą. Struktura ta pełni wiele funkcji, ale najważniejsze jest utrzymanie struktury komórek i tkanek roślinnych oraz ochrona ich od zewnątrz.

Chociaż oglądany pod mikroskopem wydaje się być stosunkowo cienką strukturą, zapewnia komórkom roślinnym pewną sztywność mechaniczną i odporność na odkształcenia, szczególnie w różnych klimatach.

Plasmodesmata

W tkance roślinnej można zaobserwować wąskie kanały cytoplazmatyczne otoczone błoną plazmatyczną i łączące sąsiednie komórki poprzez ich protoplasty (wszystko, co znajduje się wewnątrz ściany komórkowej).

Rodzaje komórek roślinnych

Organizmy roślinne mają wiele różnych typów komórek, które są produktem procesów różnicowania się komórek, kontrolowanych zarówno genetycznie, jak i środowiskowo.

Wielu naukowców rozpoznaje zbiór komórek roślinnych, a oto niektóre z nich:

- Komórki początkowe lub merystematyczne : znajdują się w merystemach , które są głównymi ośrodkami wzrostu i podziału wszystkich roślin, ponieważ są w ciągłym podziale mitotycznym. Od nich różnicowane są inne komórki ciała rośliny.

- Zróżnicowane komórki : wszystkie rośliny mają trzy główne typy zróżnicowanych komórek, które pochodzą z komórek merystematycznych, komórek miąższu, komórek kolenchymalnych i komórek sklerenchymy .

Komórki miąższowe lub miąższowe

To są najczęściej używane komórki. Niektórzy autorzy określają je jako „zwierzęta juczne” rośliny, ponieważ występują one najliczniej, ale są najmniej wyspecjalizowane, czyli najmniej zróżnicowane.

Mają cienką pierwotną ścianę komórkową i nie rozwijają ściany wtórnej. Odpowiadają za „wypełnienie” dostępnej przestrzeni w tkankach roślinnych i nadanie im struktury, dzięki czemu mogą mieć różne kształty i rozmiary.

Te komórki miąższowe, które specjalizują się w fotosyntezie, są również znane jako komórki chlorenchymy . Komórki te uczestniczą również w magazynowaniu wody w korzeniach, łodydze, liściach, owocach i nasionach.

Komórki cholenchymalne lub kolenchymalne

Są to komórki, które zapewniają „elastyczne wsparcie” tkankom roślinnym. Są wydłużone i mają różne kształty, które mogą zmieniać się w trakcie wzrostu rośliny. Posiadają główną ścianę, która może zostać zagęszczona przez osadzenie dodatkowej celulozy.

Są to komórki „klejowe”, gdyż to one zapewniają większe wsparcie niż komórki miąższowe, zachowując przy tym elastyczność. Zawsze są spuchnięte, ponieważ ich wakuole są pełne wody.

Komórki Sclerenchyma

Komórki te, w przeciwieństwie do poprzednich dwóch, mają drugorzędową ścianę komórkową, która jest wzmocniona ligniną, polimerem złożonym z różnych kwasów i dość heterogenicznych cząsteczek fenolowych. Termin pochodzi od greckiego „skleros”, co oznacza „twardy”.

Są mniej powszechnymi komórkami niż komórki miąższowe i kolenchymalne i umierają, gdy osiągną dojrzałość. Zapewniają wytrzymałość strukturalną tkankom, które przestają rosnąć.

Znane są dwa typy komórek sklerenchymy: włókna i sklereidy . Te pierwsze są długie, o grubych zdrewniałych ścianach komórkowych, dzięki czemu są mocne i elastyczne.

Z drugiej strony sklereidy są bardziej zróżnicowane pod względem morfologicznym, ale generalnie są sześcienne lub kuliste. Te komórki tworzą skórki i pestki wielu owoców. Nie są elastyczne, ale raczej twarde.

Komórki w tkankach naczyniowych

Tkanki naczyniowe roślin zbudowane są z komórek. Są to te, które są odpowiedzialne za przewodzenie wody oraz składników odżywczych i minerałów przez organizm warzyw.

Tkanka ksylemu (ksylem) transportuje wodę i składniki mineralne z korzenia do reszty rośliny. Z drugiej strony tkanka łyka (łyko) przewodzi cukry i organiczne składniki odżywcze z liści do pozostałej części rośliny. Suma obu płynów jest nazywana sokiem .

Ksylemu składa się z cewek , które są długie komórki, wąski na ich końcach. Są uważane za rodzaj komórki sklerenchymy. Komórki te umierają, gdy osiągną dojrzałość, więc „pozostaje” „skorupa” utworzona przez pogrubioną ścianę komórkową.

W tkance tej znajdują się również inne komórki zwane elementami naczyniowymi , które szybciej transportują wodę i minerały niż tchawice. Umierają również w wieku dojrzałym, przez co stają się pustymi „rurkami”, krótszymi i węższymi niż cewki.

Łyka składa się z komórki typu znanego jako elementów sita rur . Są to żywe, aktywne metabolicznie komórki. Łączą się na końcach, tworząc rurkę sitową , przez którą produkty fotosyntezy są transportowane z liści do reszty ciała.

Bibliografia

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Niezbędna biologia komórki. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Biologia komórki roślinnej: struktura i funkcja. Jones & Bartlett Learning.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D. i Darnell, J. (2000). Czwarta edycja Molecular Cell Biology. National Center for Biotechnology Information, Bookshelf.
4. Nabors, MW (2004). Wprowadzenie do botaniki (nr 580 N117i). Osoba ,.
5. Solomon, EP, Berg, LR i Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.