Kroppen av levande organismer kan vara en enda cell, en grupp av dem eller en enorm ansamling, som numrerar miljarder sådana elementära strukturer. De senare inkluderar de flesta av de högre växterna. Studiet av cellen - huvudelementet i strukturen och funktionerna hos levande organismer - handlar om cytologi. Denna gren av biologi började utvecklas snabbt efter upptäckten av elektronmikroskopet, förbättringen av kromatografi och andra metoder för biokemi. Tänk på huvuddragen, såväl som de egenskaper genom vilka växtcellen skiljer sig från de minsta strukturella enheterna i strukturen hos bakterier, svampar och djur.
Öppning av cellen av R. Hooke
Teorin om de små delarna av strukturen hos allt levande har passerat utvecklingens väg, mätt i hundratals år. Strukturen av växtcellmembranet sågs först i hans mikroskop av den brittiske vetenskapsmannen R. Hooke. De allmänna bestämmelserna i cellhypotesen formulerades av Schleiden och Schwann, innan dess drog andra forskare liknande slutsatser.
Engelsmannen R. Hooke undersökte en skiva ekkork i mikroskop och presenterade resultaten vid ett möte i Royal Society i London den 13 april 1663 (enl.andra källor, händelsen inträffade 1665). Det visade sig att barken på ett träd består av små celler, kallade "celler" av Hooke. Väggarna i dessa kammare, som bildar ett mönster i form av en bikaka, ansåg forskaren vara en levande substans, och håligheten erkändes som en livlös, hjälpstruktur. Senare bevisades det att de inne i växternas och djurens celler innehåller en substans, utan vilken deras existens är omöjlig, och hela organismens aktivitet.
Cellteori
Den viktiga upptäckten av R. Hooke utvecklades i verk av andra forskare som studerade strukturen hos djur- och växtceller. Liknande strukturella element observerades av forskare på mikroskopiska sektioner av flercelliga svampar. Man fann att de strukturella enheterna hos levande organismer har förmågan att dela sig. Baserat på forskningen formulerade företrädare för de biologiska vetenskaperna i Tyskland M. Schleiden och T. Schwann en hypotes som senare blev cellteorin.
Jämförelse av växt- och djurceller med bakterier, alger och svampar gjorde det möjligt för tyska forskare att komma till följande slutsats: "kamrarna" som upptäcktes av R. Hooke är elementära strukturella enheter, och de processer som sker i dem ligger till grund för livet av de flesta organismer på jorden. Ett viktigt tillägg gjordes av R. Virkhov 1855 och noterade att celldelning är det enda sättet för deras reproduktion. Schleiden-Schwann-teorin med förfinningar har blivit allmänt accepterad inom biologin.
Cellen är det minsta elementet i växternas struktur och liv
Enligt Schleidens och Schwanns teoretiska ståndpunkter,den organiska världen är en, vilket bevisar den liknande mikroskopiska strukturen hos djur och växter. Förutom dessa två kungariken är cellulär existens karakteristisk för svampar, bakterier och virus är frånvarande. Tillväxt och utveckling av levande organismer säkerställs genom uppkomsten av nya celler i processen för delning av befintliga.
En flercellig organism är inte bara en ansamling av strukturella element. Små strukturenheter interagerar med varandra och bildar vävnader och organ. Encelliga organismer lever isolerat, vilket inte hindrar dem från att skapa kolonier. De viktigaste funktionerna i cellen:
- förmåga för självständig existens;
- egen ämnesomsättning;
- självreproduktion;
- utveckling.
I livets evolution var ett av de viktigaste stadierna separationen av kärnan från cytoplasman med hjälp av ett skyddande membran. Kopplingen har bevarats, eftersom dessa strukturer inte kan existera separat. För närvarande finns det två superriken - icke-nukleära och nukleära organismer. Den andra gruppen bildas av växter, svampar och djur, som studeras av relevanta grenar av vetenskap och biologi i allmänhet. En växtcell har en kärna, cytoplasma och organeller, vilket kommer att diskuteras nedan.
Mångfald av växtceller
När en mogen vattenmelon, äpple eller potatis bryts kan du se strukturella "celler" fyllda med vätska med blotta ögat. Dessa är fosterparenkymceller med en diameter på upp till 1 mm. Bastfibrer är långsträckta strukturer, vars längd avsevärt överstiger bredden. Till exempel,cellen i en växt som kallas bomull når en längd på 65 mm. Bastfibrer av lin och hampa har linjära dimensioner på 40–60 mm. Typiska celler är mycket mindre -20–50 µm. Sådana små strukturella element kan bara ses under ett mikroskop. Särdrag hos de minsta strukturella enheterna i en växtorganism manifesteras inte bara i skillnader i form och storlek, utan också i de funktioner som utförs i vävnadssammansättningen.
Plantcell: grundläggande strukturella funktioner
Kärnan och cytoplasman är nära sammankopplade och interagerar med varandra, vilket bekräftas av forskarnas forskning. Dessa är huvuddelarna av den eukaryota cellen, alla andra strukturella element är beroende av dem. Kärnan tjänar till att lagra och överföra den genetiska information som krävs för proteinsyntes.
Den brittiske vetenskapsmannen R. Brown 1831 märkte först en speciell kropp (kärna) i cellen hos en växt av orkidéfamiljen. Det var en kärna omgiven av halvflytande cytoplasma. Namnet på detta ämne betyder i bokstavlig översättning från grekiska "cellens primära massa." Det kan vara mer flytande eller trögflytande, men det är nödvändigtvis täckt med ett membran. Cellens yttre skal består huvudsakligen av cellulosa, lignin och vax. En egenskap som skiljer växt- och djurceller åt är närvaron av denna starka cellulosavägg.
Cytoplasmans struktur
Den inre delen av en växtcell är fylld med hyaloplasma med små granuler suspenderade i den. Närmare skalet övergår den så kallade endoplasman till en mer trögflytande exoplasma. Exaktdessa ämnen, med vilka växtcellen är fylld, tjänar som en plats för flödet av biokemiska reaktioner och transport av föreningar, placering av organeller och inneslutningar.
Ungefär 70-85% av cytoplasman är vatten, 10-20% är proteiner, andra kemiska komponenter - kolhydrater, lipider, mineralföreningar. Växtceller har en cytoplasma, i vilken det bland slutprodukterna av syntesen finns bioregulatorer av funktioner och reservämnen (vitaminer, enzymer, oljor, stärkelse).
Core
Jämförelse av växt- och djurceller visar att de har en liknande struktur av kärnan, som ligger i cytoplasman och upptar upp till 20 % av dess volym. Engelsmannen R. Brown, som först undersökte denna viktigaste och mest konstanta beståndsdel av alla eukaryoter under ett mikroskop, gav den ett namn från det latinska ordet kärna. Utseendet på kärnorna korrelerar vanligtvis med cellernas form och storlek, men skiljer sig ibland från dem. Obligatoriska element i strukturen är membranet, karyolymph, nukleolus och kromatin.
Det finns porer i membranet som skiljer kärnan från cytoplasman. De transporterar ämnen från kärnan till cytoplasman och vice versa. Karyolymph är ett flytande eller trögflytande kärninnehåll med områden av kromatin. Nukleolen innehåller ribonukleinsyra (RNA) som kommer in i ribosomerna i cytoplasman för att delta i proteinsyntesen. En annan nukleinsyra, deoxiribonukleinsyra (DNA), är också närvarande i stora mängder. DNA och RNA upptäcktes först i djurceller 1869 och hittades sedan i växter. Kärnan är centrumhantering” av intracellulära processer, en plats för lagring av information om hela organismens ärftliga egenskaper.
Endoplasmatiskt retikulum (ER)
Strukturen hos djur- och växtceller har en betydande likhet. Nödvändigtvis närvarande i cytoplasman är inre tubuli fyllda med ämnen av olika ursprung och sammansättning. Den granulära typen av EPS skiljer sig från den agranulära typen genom närvaron av ribosomer på membranytan. Den första är involverad i syntesen av proteiner, den andra spelar en roll i bildandet av kolhydrater och lipider. Som forskare har konstaterat penetrerar kanalerna inte bara cytoplasman, de är associerade med varje organell i en levande cell. Därför är värdet av EPS högt värderat som en deltagare i metabolism, ett system för kommunikation med omgivningen.
Ribosome
Strukturen av en växt- eller djurcell är svår att föreställa sig utan dessa små partiklar. Ribosomer är mycket små och kan endast ses med ett elektronmikroskop. Proteiner och molekyler av ribonukleinsyror dominerar i kropparnas sammansättning, det finns en liten mängd kalcium- och magnesiumjoner. Nästan allt av cellens RNA är koncentrerat i ribosomer, de tillhandahåller proteinsyntes genom att "sätta ihop" proteiner från aminosyror. Sedan går proteinerna in i ER-kanalerna och bärs av nätverket genom hela cellen, tränger in i kärnan.
Mitokondrier
Dessa organeller i cellen anses vara dess energistationer, de är synliga när de förstoras i ett konventionellt ljusmikroskop. Antalet mitokondrier varierar över ett mycket brett intervall, det kan finnas enheter eller tusentals. Organoidens struktur är inte särskilt komplex, det finns tvåmembran och matris inuti. Mitokondrier består av proteinlipider, DNA och RNA, är ansvariga för biosyntesen av ATP - adenosintrifosforsyra. Detta ämne i en växt- eller djurcell kännetecknas av närvaron av tre fosfater. Uppdelningen av var och en av dem ger den energi som behövs för alla livsprocesser i själva cellen och i hela kroppen. Tvärtom, tillsatsen av fosforsyrarester gör det möjligt att lagra energi och överföra den i denna form genom hela cellen.
Tänk på cellorganellerna i figuren nedan och namnge dem som du redan känner till. Notera den stora vesikeln (vakuol) och gröna plastider (kloroplaster). Vi kommer att prata om dem senare.
Golgi-komplex
Komplex cellulär organoid består av granuler, membran och vakuoler. Komplexet öppnades 1898 och fick sitt namn efter den italienska biologen. Funktioner hos växtceller är den enhetliga fördelningen av Golgi-partiklar i hela cytoplasman. Forskare tror att komplexet är nödvändigt för att reglera innehållet i vatten och avfallsprodukter, ta bort överflödiga ämnen.
Plastids
Endast växtvävnadsceller innehåller gröna organeller. Dessutom finns färglösa, gula och orange plastider. Deras struktur och funktioner återspeglar typen av växtnäring, och de kan ändra färg på grund av kemiska reaktioner. Huvudtyper av plastider:
- orange och gula kromoplaster bildade av karoten och xantofyll;
- kloroplaster som innehåller klorofyllkorn -grönt pigment;
- leukoplaster är färglösa plastider.
Strukturen av en växtcell är förknippad med de kemiska reaktionerna av syntesen av organiskt material från koldioxid och vatten med hjälp av ljusenergi. Namnet på denna fantastiska och mycket komplexa process är fotosyntes. Reaktioner utförs tack vare klorofyll, det är detta ämne som kan fånga energin från en ljusstråle. Närvaron av grönt pigment förklarar den karakteristiska färgen på löv, örtartade stjälkar, omogna frukter. Klorofyll liknar till sin struktur hemoglobin i blodet hos djur och människor.
Den röda, gula och orange färgen på olika växtorgan beror på närvaron av kromoplaster i cellerna. De är baserade på en stor grupp karotenoider som spelar en viktig roll i ämnesomsättningen. Leukoplaster är ansvariga för syntesen och ackumuleringen av stärkelse. Plastider växer och förökar sig i cytoplasman och rör sig tillsammans med den längs växtcellens inre membran. De är rika på enzymer, joner och andra biologiskt aktiva föreningar.
Skillnader i den mikroskopiska strukturen för huvudgrupperna av levande organismer
De flesta celler liknar en liten påse fylld med slem, kroppar, granulat och blåsor. Ofta finns det olika inneslutningar i form av fasta kristaller av mineraler, droppar oljor, stärkelsekorn. Celler är i nära kontakt i sammansättningen av växtvävnader, livet som helhet beror på aktiviteten hos dessa minsta strukturella enheter som bildar en helhet.
Med en flercellig struktur finns detspecialisering, som tar sig uttryck i olika fysiologiska uppgifter och funktioner hos mikroskopiska strukturella element. De bestäms huvudsakligen av vävnadernas placering i växtens blad, rot, stjälk eller generativa organ.
Låt oss lyfta fram huvuddelarna i jämförelsen av växtcellen med de elementära strukturella enheterna hos andra levande organismer:
- Tätt skal, karakteristiskt endast för växter, bildas av fiber (cellulosa). Hos svampar består membranet av hållbart kitin (ett speciellt protein).
- Växt- och svampceller skiljer sig i färg på grund av närvaron eller frånvaron av plastider. Kroppar som kloroplaster, kromoplaster och leukoplaster finns endast i växternas cytoplasma.
- Det finns en organoid som skiljer djur åt – det här är centriolen (cellcentrum).
- Endast i växtcellen finns en stor central vakuol fylld med vätskeinnehåll. Vanligtvis är denna cellsav färgad med pigment i olika färger.
- Växtorganismens huvudsakliga reservförening är stärkelse. Svampar och djur samlar glykogen i sina celler.
Bland alger är många enstaka, fritt levande celler kända. Till exempel är en sådan oberoende organism chlamydomonas. Även om växter skiljer sig från djur i närvaro av en cellulosacellvägg, men könsceller saknar ett så tätt skal - detta är ytterligare ett bevis på den organiska världens enhet.
