Az élő szervezetek teste lehet egyetlen sejt, egy csoport vagy egy hatalmas halmozódás, több milliárd ilyen elemi struktúra. Ez utóbbiak közé tartozik a legtöbb magasabb rendű növény. A sejt - az élő szervezetek felépítésének és működésének fő eleme - tanulmányozása citológiával foglalkozik. A biológia ezen ága az elektronmikroszkóp felfedezése, a kromatográfia és más biokémia módszereinek tökéletesítése után kezdett gyorsan fejlődni. Tekintsük a főbb jellemzőket, valamint azokat a jellemzőket, amelyekben a növényi sejt különbözik a baktériumok, gombák és állatok szerkezetének legkisebb szerkezeti egységeitől.
A cella megnyitása: R. Hooke
Az összes élőlény szerkezetének apró elemeinek elmélete több száz év alatt mérve áthaladt a fejlődés útján. A növényi sejtmembrán szerkezetét először R. Hooke brit tudós látta meg mikroszkópjában. A sejthipotézis általános rendelkezéseit Schleiden és Schwann fogalmazta meg, előtte más kutatók is hasonló következtetésekre jutottak.
Az angol R. Hooke mikroszkóp alatt megvizsgált egy szelet tölgyfa parafát, és az eredményeket bemutatta a Royal Society londoni ülésén 1663. április 13-án (a szerintmás források szerint az esemény 1665-ben történt). Kiderült, hogy egy fa kérge apró sejtekből áll, amelyeket Hooke "sejteknek" nevezett. Ezeknek a kamráknak a falát, méhsejt formájú mintát képezve, a tudós élő anyagnak tekintette, az üreget pedig élettelen, segédszerkezetnek ismerte fel. Később bebizonyosodott, hogy a növények és állatok sejtjeiben olyan anyagot tartalmaznak, amely nélkül létük és az egész szervezet tevékenysége lehetetlen.
Sejtelmélet
R. Hooke fontos felfedezését más tudósok munkáiban dolgozták ki, akik az állati és növényi sejtek szerkezetét tanulmányozták. Hasonló szerkezeti elemeket figyeltek meg a tudósok többsejtű gombák mikroszkopikus metszetén. Megállapították, hogy az élő szervezetek szerkezeti egységei osztódási képességgel rendelkeznek. A kutatás alapján a német biológia tudományok képviselői, M. Schleiden és T. Schwann egy hipotézist fogalmaztak meg, amelyből később sejtelmélet lett.
A növényi és állati sejteket baktériumokkal, algákkal és gombákkal összehasonlítva a német kutatók arra a következtetésre jutottak: az R. Hooke által felfedezett „kamrák” elemi szerkezeti egységek, és a bennük zajló folyamatok alapozzák meg az életet. a legtöbb élőlény a Földön. Egy fontos kiegészítést tett R. Virkhov 1855-ben, megjegyezve, hogy a sejtosztódás az egyetlen módja szaporodásuknak. A Schleiden-Schwann elmélet finomításokkal általánosan elfogadottá vált a biológiában.
A sejt a legkisebb elem a növények szerkezetében és életében
Schleiden és Schwann elméleti álláspontja szerinta szerves világ egy, ami az állatok és növények hasonló mikroszkopikus szerkezetét bizonyítja. E két birodalom mellett a sejtes létezés jellemző a gombákra, baktériumokra, vírusok hiányoznak. Az élő szervezetek növekedését és fejlődését új sejtek megjelenése biztosítja a meglévők osztódása során.
A többsejtű szervezet nem csupán szerkezeti elemek halmozódása. A kis szerkezeti egységek kölcsönhatásba lépnek egymással, szöveteket és szerveket képezve. Az egysejtű szervezetek elszigetelten élnek, ami nem akadályozza meg őket abban, hogy kolóniákat hozzanak létre. A cella fő jellemzői:
- önálló létezés képessége;
- saját anyagcsere;
- önreprodukció;
- fejlesztés.
Az élet evolúciójában az egyik legfontosabb lépés a sejtmagnak a citoplazmától való leválasztása volt védőmembrán segítségével. A kapcsolat megmaradt, mert ezek a struktúrák külön nem létezhetnek. Jelenleg két szuperbirodalom létezik – a nem nukleáris és a nukleáris szervezetek. A második csoportot a növények, gombák és állatok alkotják, amelyeket a tudomány és általában a biológia vonatkozó ágai vizsgálnak. A növényi sejtnek van magja, citoplazmája és sejtszervecskéi, amelyekről az alábbiakban lesz szó.
A növényi sejtek sokfélesége
Érett görögdinnye, alma vagy burgonya törésekor szabad szemmel folyadékkal teli szerkezeti "sejteket" láthat. Ezek legfeljebb 1 mm átmérőjű magzati parenchyma sejtek. A háncsszálak hosszúkás szerkezetek, amelyek hossza jelentősen meghaladja a szélességet. Például,a gyapot nevű növény sejtje eléri a 65 mm-t. A len- és kenderrostok lineáris mérete 40–60 mm. A tipikus sejtek sokkal kisebbek - 20-50 µm. Az ilyen apró szerkezeti elemeket csak mikroszkóp alatt lehet látni. A növényi szervezet legkisebb szerkezeti egységeinek jellemzői nemcsak alak- és méretkülönbségben nyilvánulnak meg, hanem a szövetek összetételében betöltött funkciókban is.
Növényi sejt: alapvető szerkezeti jellemzők
A sejtmag és a citoplazma szorosan összefügg egymással, és kölcsönhatásba lépnek egymással, amit a tudósok kutatásai is megerősítenek. Ezek az eukarióta sejt fő részei, az összes többi szerkezeti elem tőlük függ. A sejtmag a fehérjeszintézishez szükséges genetikai információ tárolására és továbbítására szolgál.
R. Brown brit tudós 1831-ben vett először észre egy különleges testet (magot) az orchideafélékhez tartozó növény sejtjében. Ez egy félig folyékony citoplazmával körülvett mag volt. Ennek az anyagnak a neve szó szerinti fordításban görögül azt jelenti, hogy "a sejt elsődleges tömege". Lehet folyékonyabb vagy viszkózusabb, de szükségszerűen membránnal van borítva. A sejt külső héja főleg cellulózból, ligninből és viaszból áll. Az egyik jellemző, amely megkülönbözteti a növényi és állati sejteket, az erős cellulózfal jelenléte.
A citoplazma szerkezete
A növényi sejt belső része tele van hialoplazmával, benne apró szemcsékkel. A héjhoz közelebb az úgynevezett endoplazma viszkózusabb exoplazmába megy át. Pontosanezek az anyagok, amelyekkel a növényi sejt meg van töltve, a biokémiai reakciók lefolyásának és a vegyületek szállításának, az organellumok és zárványok elhelyezésének helyszínéül szolgálnak.
A citoplazma körülbelül 70-85%-a víz, 10-20%-a fehérje, egyéb kémiai összetevők - szénhidrátok, lipidek, ásványi vegyületek. A növényi sejteknek van egy citoplazmája, amelyben a szintézis végtermékei között a funkciók bioregulátorai és tartalék anyagok (vitaminok, enzimek, olajok, keményítő) találhatók.
Maga
A növényi és állati sejtek összehasonlítása azt mutatja, hogy a sejtmag hasonló szerkezetű, a citoplazmában található, és térfogatának akár 20%-át is elfoglalja. Az angol R. Brown, aki először vizsgálta meg mikroszkóp alatt az összes eukarióta legfontosabb és állandó összetevőjét, a latin nucleus szóból nevezte el. A sejtmagok megjelenése általában korrelál a sejtek alakjával és méretével, de néha eltér attól. A szerkezet kötelező elemei a membrán, a kariolimfa, a mag és a kromatin.
A membránon pórusok vannak, amelyek elválasztják a sejtmagot a citoplazmától. Az anyagokat a sejtmagból a citoplazmába szállítják és fordítva. A kariolimfa folyékony vagy viszkózus magtartalom kromatin területekkel. A nucleolus ribonukleinsavat (RNS) tartalmaz, amely a citoplazma riboszómáiba belépve részt vesz a fehérjeszintézisben. Egy másik nukleinsav, a dezoxiribonukleinsav (DNS) szintén nagy mennyiségben jelen van. A DNS-t és az RNS-t először állati sejtekben fedezték fel 1869-ben, majd később növényekben is. A mag a központAz intracelluláris folyamatok menedzselése”, az egész szervezet örökletes jellemzőiről szóló információk tárolásának helye.
Endoplazmatikus retikulum (ER)
Az állati és növényi sejtek szerkezete jelentős hasonlóságot mutat. A citoplazmában szükségszerűen különböző eredetű és összetételű anyagokkal teli belső tubulusok vannak. Az EPS szemcsés típusa abban különbözik az agranuláris típustól, hogy a membrán felületén riboszómák vannak jelen. Az első a fehérjék szintézisében, a második a szénhidrátok és lipidek képződésében játszik szerepet. A kutatók megállapították, hogy a csatornák nem csak behatolnak a citoplazmába, hanem az élő sejt minden organellumához kapcsolódnak. Ezért az EPS értékét nagyra értékelik az anyagcsere résztvevőjeként, a környezettel való kommunikáció rendszereként.
Ribosome
Egy növényi vagy állati sejt szerkezete nehezen képzelhető el e kis részecskék nélkül. A riboszómák nagyon kicsik, és csak elektronmikroszkóppal láthatók. A testek összetételében a fehérjék és a ribonukleinsav molekulák dominálnak, kis mennyiségű kalcium- és magnéziumion van. A sejt szinte teljes RNS-e riboszómákban koncentrálódik, ezek biztosítják a fehérjeszintézist a fehérjék aminosavakból történő „összeállításával”. Ezután a fehérjék bejutnak az ER csatornákba, és a hálózat átviszi őket a sejtben, majd behatolnak a sejtmagba.
Mitokondriumok
Ezek a sejtszervecskék a sejt energiaállomásainak tekintendők, és láthatóak, ha hagyományos fénymikroszkóppal felnagyítjuk. A mitokondriumok száma nagyon széles tartományban változik, lehetnek egységek vagy ezrek. Az organoid szerkezete nem túl bonyolult, kettő vanmembránok és mátrix belül. A mitokondriumok fehérje lipidekből, DNS-ből és RNS-ből állnak, felelősek az ATP - adenozin-trifoszforsav bioszintéziséért. Ezt a növényi vagy állati sejt anyagát három foszfát jelenléte jellemzi. Mindegyikük felosztása biztosítja az összes életfolyamathoz szükséges energiát magában a sejtben és az egész testben. Éppen ellenkezőleg, a foszforsav-maradványok hozzáadása lehetővé teszi az energia tárolását és ebben a formában történő átvitelét a sejtben.
Vegye figyelembe az alábbi ábrán látható sejtszervecskéket, és nevezze meg azokat, amelyeket már ismer. Figyeljük meg a nagy hólyagot (vacuólum) és a zöld plasztidokat (kloroplasztiszokat). Később beszélünk róluk.
Golgi komplexum
A komplex sejtorganoid szemcsékből, membránokból és vakuolákból áll. A komplexumot 1898-ban nyitották meg, és az olasz biológusról nevezték el. A növényi sejtek jellemzői a Golgi-részecskék egyenletes eloszlása a citoplazmában. A tudósok úgy vélik, hogy a komplex szükséges a víz és a salakanyagok tartalmának szabályozásához, a felesleges anyagok eltávolításához.
Plastids
Csak a növényi szövetsejtek tartalmaznak zöld organellumokat. Ezen kívül vannak színtelen, sárga és narancssárga plasztidok. Szerkezetük és funkciójuk a növényi táplálkozás típusát tükrözi, kémiai reakciók hatására képesek színváltoztatásra. A plasztidok fő típusai:
- narancssárga és sárga kromoplasztok, amelyeket karotin és xantofil alkot;
- klorofillszemcséket tartalmazó kloroplasztok -zöld pigment;
- a leukoplasztok színtelen plasztidok.
A növényi sejt szerkezete a szerves anyagok szén-dioxidból és vízből fényenergia felhasználásával történő szintézisének kémiai reakcióihoz kapcsolódik. Ennek a csodálatos és nagyon összetett folyamatnak a neve fotoszintézis. A reakciókat a klorofillnak köszönhetően hajtják végre, ez az anyag képes felfogni egy fénysugár energiáját. A zöld pigment jelenléte magyarázza a levelek, a lágyszárúak, az éretlen gyümölcsök jellegzetes színét. A klorofill szerkezete hasonló az állatok és emberek vérében lévő hemoglobinhoz.
A különböző növényi szervek vörös, sárga és narancssárga színe a kromoplasztok sejtekben való jelenlétének köszönhető. A karotinoidok nagy csoportján alapulnak, amelyek fontos szerepet játszanak az anyagcserében. A leukoplasztok felelősek a keményítő szintéziséért és felhalmozódásáért. A plasztidák a citoplazmában nőnek és szaporodnak, és vele együtt mozognak a növényi sejt belső membránja mentén. Gazdag enzimekben, ionokban és más biológiailag aktív vegyületekben.
Eltérések az élőlények fő csoportjainak mikroszkópos szerkezetében
A legtöbb sejt egy nyálkával, testekkel, szemcsékkel és hólyagokkal teli apró tasakra hasonlít. Gyakran vannak különféle zárványok ásványi anyagok szilárd kristályai, olajcseppek, keményítőszemcsék formájában. A sejtek szoros kapcsolatban állnak a növényi szövetek összetételében, az élet egésze ezen legkisebb szerkezeti egységek aktivitásától függ, amelyek egy egészet alkotnak.
A többsejtű szerkezetnek köszönhetően létezikspecializáció, amely a mikroszkopikus szerkezeti elemek különböző élettani feladataiban és funkcióiban fejeződik ki. Főleg a szövetek elhelyezkedése határozza meg a növény leveleiben, gyökerében, szárában vagy generatív szerveiben.
Emeljük ki a növényi sejt más élőlények elemi szerkezeti egységeivel való összehasonlításának főbb elemeit:
- A csak a növényekre jellemző sűrű héjat rost (cellulóz) alkotja. A gombákban a membrán tartós kitinből (egy speciális fehérjéből) áll.
- A növények és gombák sejtjei színükben különböznek a plasztidok jelenléte vagy hiánya miatt. Az olyan testek, mint a kloroplasztok, kromoplasztok és leukoplasztok csak a növényi citoplazmában vannak jelen.
- Van egy organoid, amely megkülönbözteti az állatokat – ez a centriól (sejtközpont).
- Csak a növényi sejtben van egy nagy, folyadékkal megtöltött központi vákuum. Általában ezt a sejtnedvet különböző színű pigmentekkel színezik.
- A növényi szervezet fő tartalék vegyülete a keményítő. A gombák és az állatok glikogént halmoznak fel sejtjeikben.
Az algák között sok egyedülálló, szabadon élő sejt ismert. Például egy ilyen független szervezet a chlamydomonas. Bár a növények különböznek az állatoktól a cellulóz sejtfal jelenlétében, de a csírasejteknek nincs ilyen sűrű héja - ez újabb bizonyítéka a szerves világ egységének.
