Растительная клетка, биология

Есть несколько причин, почему растения выделяют в отдельное царство.

• Во-первых, запасное питательное вещество растительной клетки — углевод крахмал;
• во-вторых, это неподвижный образ жизни и неограниченный рост;
• и в -третьих, особенности клеточного строения растений — определенные органеллы клетки, которые присущи именно этому царству живых организмов.

• Основные (общие для всех клеток) органеллы :

1. Ядро и ядрышко — хранение и передача наследственной информации.
2. Мембрана клетки — защита, поддержание формы, активный и пассивный транспорт веществ. У растений мембрана клетки утолщена запасным питательным веществом — крахмалом — и это уже целая  клеточная стенка.
3. Цитоплазма  — внутренняя жидкая среда любой клетки, содержит все органойды, органические и неорганические вещества, поддерживает тургор (внутреннее давление) клетки.
4. Эндоплазматическая сеть (эндоплазматический ретикулум) — это и внутренний «скелет» клетки, и обеспечение транспорта питательных веществ, в случае шероховатой ЭПС — это синтез белка,.
5. Аппарат Гольджи — «сортирует»  белки, выводит вещества, произведенные ЭПС, образует лизосомы.
6. Лизосомы — пищеварительные органеллы клетки.
7. Митохондрия — «энергетическая станция» клетки.
8. Рибосомы — производство белка. Рибосом в растительной клетке мало, гораздо меньше, чем в животной. Это связано с тем, что функция обмена веществ ложится, главным образом, на хлоропласты.
9. Вакуоль — органелла, присущая растительной (и грибной) клетке.

Строение вакуоли

В растительной клетке (и клетках грибов) она крупная — по размеру может быть даже больше ядра.Органойд окружен мембраной, внутри содержится вода с растворенными в ней веществами.

Функции вакуоли:

В вакуолях содержатся органические кислоты, углеводы, дубильные вещества, неорганические вещества (нитраты, фосфаты, хлориды и др.), белки и др. , т.е.

• Хранение запасных веществ
• Выведение из организма продуктов распада
• Если вакуоль содержит ферменты, то это пищеварительная вакуоль
• Пульсирующая или сократительная вакуоль — поддерживает форму клетки, регулирует осмотическое давление=поддерживает ТУРГОР клетки.
  Из чего образуются вакуоли? Они образуются из Эндоплазматической сети (ЭПС).

10.  Органелла растительной клетки — хлоропласт.
Основной признак, по которому живой организм относят к царству Растений, это способность к фотосинтезу — автотрофному питанию.

Органелла, которая отвечает за этот процесс — синтеза органических веществ (глюкозы) из неорганических (CO2, H2O и солнечного света) — хлоропласт.

Хлоропласты — это вид пластид. В растениях пластиды бывают трех видов:

• собственно хлоропласты — содержат хлорофилл — зеленые пластиды;
• лейкопласты — содержат крахмал — запасное питательное вещество, эти органеллы бесцветные;
• хромопласты — оранжевые, они содержат каротинойды.

Строение хлоропластов

Сразу оговоримся — строение этих органелл оказалось возможным изучить только с помощью электронного микроскопа.

1. Это двумембранная органелла — есть внешняя мембрана и внутренняя.
2. Внутри весь объем заполнен жидкостью и мембранами. Мембраны образуют пузырьки, «мешочки» — тилакойды.
3. Тилакойды, собранные в пачки, называются гранами.

Именно в этой системе происходит фотосинтез. Давайте разберем подробнее сам процесс.

Процесс фотосинтеза

Фотосинтез — процесс синтеза органических веществ за счет энергии света.

1. Хлорофилл улавливает энергию света, преобразует ее в АТФ (синоним энергии в биологии), и синтезирует глюкозу — органическое вещество.
2. Ферменты — биокатализаторы всех природных процессов, расположены так же в хлоропластах.
3. Уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
4. 6СO2 + 6H2O = C6H12O6 (глюкоза) + 6O2
5. Это суммарное уравнение процесса, который, на самом деле, состоит из двух фаз: темновой и световой.
6. Световая фаза фотосинтеза:
8. (происходит на мембранах тилакойдов)

• Энергия света используется для синтеза и запасания АТФ (энергии) и образования других молекул — носителей энергии;
• Идет процесс — фотолиз воды: 2H2O = O2 + 4H(+)  + 4e- (выделяется кислород)

Темновая фаза:
(происходит в стромах хлоропласта)

•  вот именно в эту фазу идет синтез глюкозы, для которой используется энергия, накопленная в световой фазе;
• образуется глюкоза — основной органический продукт фотосинтеза

Фотосинтез обеспечивает 2 абсолютно важные для жизни на Земле вещи:

1. Растения — автотрофы и продуценты — т.е. они первые образуют органические вещества, которые поглощают все остальные организмы.
2. Именно растения поставляют кислород, необходимый для дыхания других живых организмов.

Рост клетки

Растительные клетки растут за счет увеличения объема цитоплазмы и за счет увеличения размера вакуолей. Клеточная оболочка при этом растягивается.

 

 

• в ЕГЭ это вопрос A2 — Клеточная теория. Многообразие клеток
• A3 — Клетка: химический состав, строение, функции органоидов
• А27 — Клеточный ровень организации
• B2

[TESTME 16]
 

Обсуждение: “Клетка растений”

(Правила комментирования)

Plant cell – Wikipedia

Строение растительной клетки

Растительные клетки – это эукариотические клетки, присутствующие в зеленых растениях , фотосинтезирующих эукариотах царства Plantae . Их отличительные особенности включают первичные клеточные стенки, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозы и пектин, наличие пластид, способных осуществлять фотосинтез и накапливать крахмал, большую вакуоль , регулирующую тургорное давление, отсутствие жгутиков или центриолей , за исключением гамет, и уникальный метод деления клеток, включающий формирование клеточной пластинки или фрагмопласта , разделяющего новые дочерние клетки.

Характеристики растительных клеток

• Растительные клетки имеют клеточные стенки , построенные вне клеточной мембраны и состоящие из целлюлозы , гемицеллюлозы и пектина . Их состав контрастирует с клеточными стенками грибов , которые состоят из хитина , бактерий , которые состоят из пептидогликана, и архей , которые состоят из псевдопептидогликана . Во многих случаях лигнин или суберин секретируются протопластом в виде слоев вторичной стенки внутри первичной клеточной стенки. Кутин секретируется за пределы первичной клеточной стенки и во внешние слои вторичной клеточной стенки эпидермальных клеток листьев, стеблей и других надземных органов, образуя кутикулу растения . Клеточные стенки выполняют множество важных функций. Они придают форму тканям и органам растения и играют важную роль в межклеточной коммуникации и взаимодействиях между растениями и микробами.
• Многие типы растительных клеток содержат большую центральную вакуоль , заполненный водой объем, окруженный мембраной, известной как тонопласт, которая поддерживает тургор клетки , контролирует движение молекул между цитозолем и соком , хранит полезный материал, такой как фосфор и азот, и переваривает отработанные белки и органеллы .
• Специализированные пути межклеточной коммуникации, известные как плазмодесматы , возникают в форме пор в первичной клеточной стенке, через которые плазмалемма и эндоплазматический ретикулум соседних клеток являются непрерывными.
• Клетки растений содержат пластиды , наиболее примечательными из которых являются хлоропласты , содержащие пигмент зеленого цвета хлорофилл , преобразующий энергию солнечного света в химическую энергию, которую растение использует для производства собственной пищи из воды и углекислого газа в процессе, известном как фотосинтез . Другими типами пластидов являются амилопласты , специализированные для хранения крахмала , элайопласты, специализированные для хранения жира , и хромопласты, специализирующиеся на синтезе и хранении пигментов . Как и в митохондриях , у которых есть геном, кодирующий 37 генов, пластиды имеют собственные геномы из примерно 100–120 уникальных генов и интерпретируются как возникшие как прокариотические эндосимбионты, живущие в клетках ранних эукариотических предков наземных растений и водорослей .
• Деление клеток у наземных растений и некоторых групп водорослей, особенно Charophytes и Chlorophyte Order Trentepohliales , происходит за счет создания фрагмопласта в качестве матрицы для построения клеточной пластинки на поздних стадиях цитокинеза .
• Подвижны, свободно плавать спермы из мхов и папоротникообразных , саговники и гинкго являются единственными клетками наземных растений имеют жгутики , похожий на те , в клетках животных , но хвойные деревья и цветущие растения не имеют подвижных сперматозоидов и отсутствие как жгутики и центриоли .

Типы растительных клеток и тканей

Растительные клетки дифференцируются от недифференцированных меристематических клеток (аналогично стволовым клеткам животных) с образованием основных классов клеток и тканей корней , стеблей , листьев , цветов и репродуктивных структур, каждая из которых может состоять из нескольких типов клеток.

Паренхима

Клетки паренхимы – это живые клетки, функции которых варьируются от хранения и поддержки до фотосинтеза ( клетки мезофилла ) и загрузки флоэмы ( клетки-переносчики ). Помимо ксилемы и флоэмы в их сосудистых пучках, листья состоят в основном из клеток паренхимы.

Некоторые клетки паренхимы, такие как эпидермис, специализируются на проникновении света и фокусировке или регуляции газообмена , но другие относятся к наименее специализированным клеткам в растительной ткани и могут оставаться тотипотентными , способными к делению с образованием новых популяций недифференцированных клеток. на протяжении всей своей жизни.

Клетки паренхимы имеют тонкие проницаемые первичные стенки, позволяющие транспортировать небольшие молекулы между ними, а их цитоплазма отвечает за широкий спектр биохимических функций, таких как секреция нектара или производство вторичных продуктов , препятствующих растительноядности .

Клетки паренхимы, которые содержат много хлоропластов и связаны в первую очередь с фотосинтезом, называются клетками хлоренхимы . Другие, такие как большинство из паренхимных клеток в картофельных клубнях и семена семядоли из бобовых культур , имеет функцию хранения.

Колленхима

Клетки колленхимы живы в зрелом возрасте и имеют утолщенные клеточные стенки из целлюлозы. Эти клетки созревают из производных меристемы, которые изначально напоминают паренхиму, но различия быстро становятся очевидными. Пластиды не развиваются, а секреторный аппарат (ER и Golgi) разрастается, секретируя дополнительную первичную стенку.

Стенка обычно наиболее толстая в углах, где соприкасаются три или более ячеек, и самая тонкая, когда соприкасаются только две ячейки, хотя возможны другие способы утолщения стенки.

Пектин и гемицеллюлоза являются доминирующими составляющими клеточных стенок колленхимы двудольных покрытосеменных растений , которые могут содержать всего 20% целлюлозы в Petasites . Клетки колленхимы, как правило, довольно удлиненные и могут делиться поперечно, создавая вид перегородок.

Роль этого типа клеток состоит в том, чтобы поддерживать растение в осях, все еще растущих в длину, и придавать тканям гибкость и прочность на разрыв.

В первичной стенке отсутствует лигнин, который сделал бы ее прочной и жесткой, поэтому этот тип клеток обеспечивает то, что можно было бы назвать пластиковой опорой – опору, которая может удерживать молодой стебель или черешок в воздухе, но в клетках, которые могут растягиваться по мере того, как клетки вокруг них удлиненный. Эластичная опора (без эластичной защелки) – хороший способ описать, что делает колленхима. Части нитей сельдерея – колленхима.

Поперечный разрез листа, показывающий различные типы растительных клеток

Склеренхима

Склеренхима – это ткань, состоящая из двух типов клеток, склереидов и волокон, которые имеют утолщенные одревесневшие вторичные стенки, расположенные внутри первичной клеточной стенки . Вторичные стенки укрепляют клетки и делают их непроницаемыми для воды.

Следовательно, склереиды и волокна обычно мертвы при функциональной зрелости, а цитоплазма отсутствует, оставляя пустую центральную полость. Склероиды или каменные клетки (от греческого skleros, твердые ) – твердые, жесткие клетки, которые придают листьям или плодам песчаную текстуру.

Они могут препятствовать развитию травоядных, повреждая пищеварительные тракты на личиночных стадиях мелких насекомых. Склериды образуют твердую стенку косточки персиков и многих других фруктов, обеспечивая физическую защиту развивающегося ядра.

Волокна представляют собой удлиненные клетки с одревесневшими вторичными стенками, которые обеспечивают несущую поддержку и прочность на разрыв листья и стебли травянистых растений.

Волокна склеренхимы не участвуют в проводимости воды и питательных веществ (как в ксилеме ) или углеродных соединений (как во флоэме ), но вполне вероятно, что они эволюционировали как модификации инициалов ксилемы и флоэмы у ранних наземных растений.

клетки эпидермиса Arabidopsis thaliana

Ксилема

Ксилема представляет собой сложную сосудистую ткань, состоящую из водопроводящих трахеид или сосудистых элементов , а также волокон и клеток паренхимы.

Трахеиды представляют собой удлиненные клетки с одревесневшим вторичным утолщением клеточных стенок, специализирующиеся на проведении воды, и впервые появились у растений во время их перехода на сушу в силурийский период более 425 миллионов лет назад (см. Cooksonia ).

Обладание ксилемными трахеидами определяет сосудистые растения или трахеофиты. Трахеиды представляют собой заостренные удлиненные клетки ксилемы, самые простые из которых имеют непрерывные первичные клеточные стенки и одревесневшие вторичные утолщения стенок в виде колец, обручей или сетчатых сетей.

Голосеменные характеризуются более сложными трахеидами с отверстиями в виде клапанов, называемыми окаймленными ямками . В папоротники и другие папоротникообразных и голосеменных имеют только ксилемы трахеид , в то время как цветущие растения также имеют ксилемы суда .

Элементы сосуда представляют собой полые клетки ксилемы без торцевых стенок, которые выровнены встык так, чтобы образовывать длинные непрерывные трубки. У мохообразных отсутствует настоящая ткань ксилемы, но у их спорофитов есть водопроводящая ткань, известная как гидром, которая состоит из удлиненных клеток более простой конструкции.

Флоэма

Флоэма представляет собой специализированную ткань для транспортировки пищи у высших растений, в основном транспортирующую сахарозу по градиентам давления, создаваемым осмосом, процессом, называемым транслокацией .

Флоэма представляет собой сложную ткань, состоящую из двух основных типов клеток: ситчатых трубок и тесно связанных клеток-компаньонов , а также клеток паренхимы, волокон флоэмы и склероид.

Ситчатые трубки встык соединены перфорированными концевыми пластинами между так называемыми ситчатыми пластинами , которые позволяют переносить фотосинтез между элементами сита.

В элементах ситовой трубки отсутствуют ядра и рибосомы , а их метаболизм и функции регулируются соседними ядросодержащими клетками-компаньонами. Клетки-компаньоны, подключенные к ситчатым трубкам через плазмодесмы , отвечают за загрузку сахаров во флоэму . У мохообразных отсутствует флоэма, но спорофиты мха имеют более простую ткань с аналогичной функцией, известную как лептом.

Это электронная микрофотография эпидермальных клеток листа Brassica chinensis. Также видны устьица.

Эпидермис

В эпидермисе растений специализировано ткань, состоящая из клеток паренхимы, которая покрывает наружные поверхности листьев, стеблей и корней. В эпидермисе могут присутствовать клетки нескольких типов.

Среди них выделяются замыкающие клетки устьиц, которые контролируют скорость газообмена между растением и атмосферой, железистые волосы или трихомы , а также корневые волоски первичных корней. В эпидермисе побегов большинства растений только замыкающие клетки имеют хлоропласты.

Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза.

Эпидермальные клетки надземных органов возникают из поверхностного слоя клеток, известного как оболочка (слои L1 и L2), которая покрывает верхушку побега растения , тогда как кора и сосудистые ткани возникают из самого внутреннего слоя верхушки побега, известного как тело (L3 слой).

Эпидермис корней образуется из слоя клеток, находящегося непосредственно под корневым покровом. Эпидермис всех надземных органов, но не корней, покрыт кутикулой из полиэфирного кутина или полимерного кутана (или того и другого) с поверхностным слоем эпикутикулярных восков . Считается, что эпидермальные клетки первичного побега являются единственными растительными клетками, обладающими биохимической способностью синтезировать кутин.

Смотрите также

Растительная Клетка – Всё для чайников

Подробности Категория: Биология

Документальные учебные фильмы. Серия «Биология».

 Познакомьтесь со строением растительной клетки под микроскопом, рассмотрев препарат кожицы чешуи лука. Для этого с луковицы репчатого лука снимите наружные сухие чешуи. Затем с поверхности белой мясистой чешуи иглой отделите маленький кусочек тончайшей прозрачной кожицы.

 Пипеткой или стеклянной палочкой нанесите на предметное стекло одну-две капли чистой воды и опустите в воду кусочек снятой кожицы. Чтобы кожица легла ровно, ее надо аккуратно расправить в капле воды кончиком иглы. В воду добавьте каплю раствора йода: закройте кожицу тонким покровным стеклом.

Препарат готов, и его можно поместить на предметный столик микроскопа и рассматривать.

Приготовление препарата кожицы чешуи лука.                                                  Строение клеток кожицы чешуи лука.

                                Под микроскопом видны продолговатые клетки кожицы чешуи лука, плотно прилегающие одна к другой . Каждая клетка имеет плотную прозрачную оболочку, в которой местами видны более тонкие участки – поры. Под оболочкой находится живое бесцветное вязкое вещество — цитоплазма. Цитоплазма медленно движется. При сильном нагревании и замораживании она разрушается, и тогда клетка погибает. В цитоплазме находится небольшое плотное тельце — ядро, в котором можно различить ядрышко. С помощью электронных микроскопов было установлено, что ядро клетки имеет очень сложное строение. Почти во всех клетках, особенно в старых, хорошо заметны полости — вакуоли. Они заполнены клеточным соком. Клеточный сок – это вода с растворенными в ней сахарами и другими органическими и неорганическими веществами. В клеточном соке могут содержаться красящие вещества, придающие синюю, фиолетовую, малиновую окраску лепесткам и другим органам растений. Клеточного сока часто бывает так много, что цитоплазма оттесняется к оболочке, а всю центральную часть клетки занимает одна большая вакуоль. Клеточного сока много в клетках спелых плодов и сочных, мясистых органов растений. Разрезая спелый плод или другую сочную часть растения, мы повреждаем клетки, и из их вакуолей вытекает сок. В цитоплазме растительной клетки находятся многочисленные мелкие тельца — пластиды. При большом увеличении пластиды хорошо различимы. В клетках разных органов растений число их различно. У цветковых растений пластиды бывают зеленые, желтые или оранжевые и бесцветные. В клетках кожицы чешуи лука пластиды бесцветные. От цвета пластид и от красящих веществ, содержащихся в клеточном соке, зависит окраска тех или иных частей растений. Зеленые пластиды называют хлоропластами. Окраска, форма и размеры клеток разных органов растений очень разнообразны.

 Если рассмотреть под микроскопом лист водного растения элодеи, которое часто разводят в аквариумах, в клетках листа можно увидеть движение цитоплазмы. Это движение постоянно, но его иногда трудно обнаружить. Цитоплазма в каждой из клеток оттеснена вакуолью к оболочке.

Зеленые пластиды плавно перемещаются вместе с цитоплазмой в одном направлении вдоль клеточной оболочки. По их перемещению мы и судим о движении цитоплазмы. Движение цитоплазмы хорошо заметно и в клетках волосков традесканции, расположенных на тычиночных нитях.

Но в этом случае о движении цитоплазмы мы судим по перемещению не зеленых пластид, а зернистых включений. Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетках питательных веществ и растворенного в ней воздуха. Цитоплазма одной живой клетки обычно не изолирована от цитоплазмы других живых клеток, расположенных рядом.

Нити цитоплазмы соединяют соседние клетки, проходя через клеточные оболочки. Все органы растений состоят из клеток. Следовательно, растение имеет клеточное строение, и каждая клетка — это микроскопически малая составная часть растения.

  Клетки прилегают одна к другой и соединены особым межклеточным веществом, которое находится между оболочками соседних клеток. Если все межклеточное вещество разрушается, клетки разъединяются. Так бывает в мякоти рассыпчатого яблока, в спелых арбузах и помидорах.

Вареный картофель становится рассыпчатым, оттого что межклеточное вещество при варке разрушается и клетки разъединяются. Нередко живые растущие клетки всех органов растения несколько округляются. При этом их оболочки местами отходят друг от друга; в этих участках межклеточное вещество разрушается. Возникают межклетники, заполненные воздухом.

Сеть межклетников соединяется с воздухом, окружающим растение, через особые межклетники, расположенные на поверхности органов. Каждая живая клетка дышит, питается и в течение определенного времени растет. Вещества, необходимые для питания и дыхания клетки, поступают в нее из других клеток и из межклетников, а все растение получает их из воздуха и почвы. Сквозь клеточную оболочку проходят в виде растворов почти все вещества, необходимые для жизни клетки.

 В некоторых участках органов растений клетки часто делятся, благодаря чему число клеток увеличивается. Делению клетки предшествует деление ее ядра. Перед делением клетки ядро увеличивается и в нем становятся хорошо заметны хромосомы — тельца обычно цилиндрической формы, которые передают наследственные признаки от клетки к клетке.

 Хромосомы делящейся растительной клетки.

 Нужно запомнить главное: деление клетки начинается с деления ядра и каждое из ядер двух образовавшихся клеток содержит то же самое число хромосом, что и ядро исходной клетки. Все живое содержимое клетки также равномерно распределяется между двумя новыми клетками. Молодые клетки, в отличие от старых, не способных делиться, содержат много мелких вакуолей.

Ядро молодой клетки располагается в центре. В старой клетке обычно имеется одна большая вакуоль, а цитоплазма, в которой находится ядро, прилегает к клеточной оболочке. В некоторых участках органов растений клетки делятся часто; молодые, недавно возникшие клетки увеличиваются и снова делятся. Так в результате деления и роста клеток растут все органы растения.

 Деление ядра в клетке кончика корня лука.