Растителната клетка

Едноклетъчни растения се считат за по-лоши растения, като сини водорасли и гъби, при които единичната клетка изпълнява всички жизненоважни функции и размножаване. При едноклетъчните растения формата на клетките може да бъде сферична, овална, цилиндрична, кубична или елипсовидна.

Многоклетъчни растения се считат за мнозинство и техните различни функции се изпълняват от тъкани, съставени от специализирани клетки.

да се многоклетъчни растения, формата на клетките може да бъде много по-разнообразна, т.е. сферична (водорасли Chlorella vulgaris sp.), многогранна, бъбречна, цилиндрична (либерийски и дървесни съдове), яйцевидна (бирена мая Saccharomyces cerevisiae sp.), призматична (оранжева сърцевина).

По форма и размер има:

паренхимни клетки, с приблизително равни оси и заоблени ъгли
про-ензимни клетки, с по-голямата надлъжна ос.

Размерът на растителните клетки се определя от техния произход, тяхната функция и средата, в която те растат, вариращи при едноклетъчни водорасли между 20 μm и 100 cm, а при висшите растения от 0,04 μm (Rosa sp.) до 250-255 mm ( Boehmeria tenacissima sp.).

Фигура 1 - Схема на растителна клетка (след Enger et al., 2007)

Протопласт на растителни клетки

протопласти или живата част на растителната клетка е изградена от цитоплазмени филми, цитоплазма правилно, ядро, пластиди, хондриозоми, рибозоми, диктиозоми, сферозоми, ендоплазматичен ретикулум, лизозоми, пероксизоми, глиоксизоми, ломазоми, центрозома, реснички/флагели.

Цитоплазмени филми са:

плазмалема, много фин филм, граничещ с външна клетъчна стена, който активно се намесва в отлагането на материя, необходима за образуването на клетъчната стена, се намесва в елиминирането на секреторните продукти на ендоплазмения ретикулум, контролира абсорбцията, секрецията и екскрецията на вещества чрез селективна полупропускливост;
тонопластул, цитоплазмен филм, граничещ с вакуома, с роля в селективната полупропускливост поради по-високото съдържание на полярни липиди в сравнение с плазмалемата.

Глиоксизомии, като специална форма на пероксизомите, те се намесват в превръщането на липидите във въглехидрати с роля в процеса на покълване на растенията.

Ломазомии намеса в механизма на синтез и отлагане на вещества в растителна клетъчна стена.

пластиди или пластидите са цитоплазмени органи, типични за растенията, всички от които изграждат клетката пластидомил . Формата на пластидите е много разнообразна, с размери около 3-10 μm. Пластидите са разделени от двоен филм, много фин и имат основна маса вътре, наречена строма. .

Според изпълнената роля и цвета, който имат пластидите, те са разделени в три категории:

мазилки са малки, безцветни, гранулирани пластиди, присъстващи във въздушната и подземната част на растенията, които понякога могат да се трансформират в други видове пластиди чрез натрупване на хлорофил (стават хлоропласти), каротеноидни пигменти (стават хромопласти) или нишесте (стават амилопасти);

хлоропласти те са органи, подобни на митохондрии, имат променлива дължина между 2 и 10 μm и се намират в зелените органи на растенията. Хлоропластът е ограничен от две мембрани, между които има пространство от 5 - 8 μm. В основната матрица на хлоропласта са обособени ендомембранни образувания с появата на ламели или торбички, наречени тилакоиди, с различен брой от една клетка в друга.

Тилакоидите съдържат зеления пигмент хлорофил в мембраните си и са подредени една върху друга. Всяка купчина тилакоиди се нарича гранум, а тяхната цялост се нарича зърно (40-60 зърна на хлоропласт).

Свързващите канали, които се появяват между различните стекове, образуват така наречената междугранна цитомембранозна система. Вътрешната мембрана на хлоропласта, подобно на мембраната на тилакоидите, се състои от множество гранулирани частици с 10-20 nm, които биха съответствали на елементарните частици на митохондриите, със същата роля като фактор на фосфорилиране. Химически хлоропластът съдържа до 60% протеин, 30% липиди, 5 до 10% хлорофил, 1% други пигменти и малко количество нуклеинови киселини (ДНК и РНК).

На нивото на хлоропласта протича процесът на фотосинтеза, който включва превръщането на светлината (слънчевата) енергия в собствена химическа енергия. Процесът включва ензимни етапи, зависими от светлината и ензимни стъпки, зависими от тъмното. Чрез кислорода, образуван в хлоропластите, растителните клетки постоянно поддържат нивото на кислород в околната среда.

Фигура 2 - Скица на структурата на хлоропласт (след Karp, 1984)

Кромопластела те се появяват в мезофила на венчелистчетата и в перикарпа на узрелите плодове, имат сферична, лещовидна, игловидна или веретенообразна форма. Хромопластите могат да бъдат червени, жълти, оранжеви или кафяви, поради каротеноидни пигменти, като: каротин, ликопен, фукоксантин, фикоеритрин, ксантофил, антоцианин и др.

Диктиозомии или устройство Голджи те са описани като ламеларни образувания, с насложени дискове, обединени в централната си област, с появата на монети във физиката. Краищата на дисковете са свободни, вълнообразни и леко извити, от нивото им се отделят сферични везикули, които мигрират в цитоплазмата, превръщайки се в секреторни везикули. Диктиозомите имат роля в процеса на секреция и синтез на полиглюциди, във формирането и растежа на растителната клетъчна стена.

Sferozomii са много малки органи с около 0,4-1,6 μm, които изглеждат изолирани или групирани, показват браунови движения и участват в синтеза на протеини, образуването на фрагмопласт и клетъчния дихателен обмен.

центрозома присъства само в водорасли, гъби, в стволовите клетки на мъжките гамети на бриофит (мускул), птеридофит (папрат) и гимнасперма (бор, ела).

Мигли и бичури имат специфични форми в водорасли, репродуктивни клетки (зооспори, зоогамети) на растения бриофити и птеридофити и могат да улеснят движението на клетките в течната среда.

Параплазмата на растителната клетка

Параплазмата на растителната клетка е разглежданата част без живот и включва клетъчната стена и ергастичните включвания.

Растителната клетъчна стена

Повечето растителни клетки са покрити отвън от клетъчна стена за разграничаване и форма, като в този случай клетките са дерматопласти. Има и голи клетки без клетъчна стена, като гамети, зооспори и миксомицети, клетки, наречени гимнастика.

Произходът и образуването на клетъчната стена

Растителната клетъчна стена възниква по време на клетъчно делене, в телофаза, когато фрагменти от делителното вретено се съединяват с части от ендоплазмения ретикулум и образуват фрагммопласта.

След активността на диктиозомите се появяват везикули, които се съединяват с фрагмопласта, пораждайки примитивната мембрана или средната ламела, с роля в циментирането на клетките помежду им и в отслабването на взаимното налягане между съседните клетки. Понякога тази примитивна мембрана се унищожава чрез естествена мацерация (узряване на пастообразни плодове) или чрез микробиологична мацерация (топене на лен и коноп).

Дейността на протопласта върху повърхността на примитивната мембрана се състои в отлагането на целулоза, която ще образува първичната мембрана с първични пори, с роля в комуникацията между клетките. С увеличаването на обема на клетката целулозата ще продължи да се отлага на повърхността на първичната мембрана, образувайки вторичната мембрана, снабдена с непокрити пори.

Химичен състав на клетъчната стена

Гъбите клетъчната стена съдържа вода, микроцелулоза, свързана с хитин и калус, а при висшите растения съдържа вода, целулоза, хемицелулоза, пектинови вещества, лигнин, калус, суберин, кутин, смола, танин, силициев диоксид, калциев карбонат и др.

Ултраструктура на клетъчната стена

Хипотезите относно молекулярната организация на клетъчната стена, макар и многобройни, не успяха да възпроизведат точно начина и механизмите, участващи в нейния биосинтез и структуриране.

Като цяло в структурата на клетъчната стена се разграничават два компонента:

основното вещество (непрекъсната фаза, паракристална или матрична), състояща се от хемицелулоза и пектинови вещества;
фибриларни структури (прекъсната, кристална фаза), образувана от целулоза и вградена в основното вещество като свързващо вещество.

Определящата структура, характерна за клетъчната стена, се обуславя от присъствието пулпа.

Елементарна фибрила (мицела) е основната субмикроскопска формация, съставена от 100 вериги от β-глюкопираноза, свързани по различни начини, в кристалити. Смята се, че верига от β-глюкопираноза има площ от около 3.3 nm 2 и елементарно влакно от около 300 nm 2. Елементарните фибрили се свързват в по-високи единици, наречени микрофибрили, което води до обединяване на около 20 елементарни влакна. Чрез интимно свързване на около 250 микрофибрили, това води до ибрилари, а чрез обединяването на 1500 фибрили се получава макроскопично влакно.

Под електронния микроскоп целулозните фибрили имат успоредно разположение на външната страна на клетъчната стена и почти перпендикулярно на вътрешната, спрямо надлъжната ос на клетката.

В стените на меристематични клетки (много млади, недиференцирани) фибриларните структури образуват хлабава, рядка мрежа, която осигурява по-голяма гъвкавост на стената, позволявайки й да се разширява и расте. Вторичната стена обикновено се състои от няколко различни слоя, всеки със специфична ориентация на целулозни микрофибрили.

Растеж на клетъчната стена може да се осъществи или на повърхността чрез инвагинация (образуване на нови мицели по целулозната мрежа) или чрез разтегливост, или в дебелина чрез апозиция (суперпозиция на нови слоеве целулоза върху съществуващите). Съществуват и други хипотези, според които клетъчната стена тя също може да расте в мозайка, апикална или островна.

Ергастични растителни включвания

Те също се наричат вакуоли ergastice, и в зависимост от тяхното съдържание те са два вида: течни и твърди ергастични включвания.

Течни ергастични включвания

В процеса на узряване на растителната клетка се появяват някои везикули, наречени вакуоли, които образуват вакуоларния апарат иливакуомул. Вакуолите съдържат сок вакуоларен и граничат с филм, наречен тонопласт. Формата, броят и размерът на вакуолите варират в зависимост от вида и активността на клетката, която ги съдържа.

Произходът на вакуолите се обяснява с няколко хипотези, според които вакуолите биха се образували чрез хипертрофия на някои части от ендоплазмения ретикулум или от активността на торбичките на Голджи или биха дошли от вече съществуващи вакуоли в цитозола на растителната клетка.

Химичен състав. Вакуоларният сок съдържа неорганични вещества, минерални киселини, резервни и отделителни органични вещества (органични киселини, въглехидрати, ароматни съединения, липиди, протеини, алкалоиди, глюкозиди и др.).

Концентрацията на вакуоларен сок варира в зависимост от растителните видове и референтния орган.

Физиологичната роля на вакуолите се състои в техния принос в усвояването на водата и някои вещества, като истинска осмотична бариера, те регулират обмена на вода в клетката, осигурявайки определена степен на попиване, необходима в биохимичните процеси, отпечатва известна твърдост на тревистите растения чрез втвърдяване, натрупва вещества резерв, пигменти, продукти за дезасимилация и токсични продукти.

Твърди ергастични включвания

Те се появяват в няколко аспекта, под формата на:

минерални кристали, като неорганични екскретни продукти, получени в резултат на клетъчния метаболизъм, съдържащи калциев оксалат, калциев сулфат, калциев карбонат или силициев диоксид;
алейронови зърна, които се появяват в семена от грах и боб чрез дехидратация на вакуоли, с резервно съдържание на протеин;
нишестени зърна, които се появяват като резерв в грудковите корени, в подземните стъбла и в семенния белтък.