Кои са частите на растителната клетка и техните функции?

Растителната клетка е еукариотна клетка, тъй като има дефинирано ядро. Основната му функция е да произвежда собствена храна, използвайки слънчева светлина, в процеса на фотосинтеза.

Растителните клетки се състоят от клетъчна стена, плазмена мембрана, ядро, цитоплазма, пластиди и други органели, които ще бъдат описани по-долу.

1. Ядро

Ядрото на растителната клетка е отговорно за генетичната информация и клетъчното делене. Определя се от двойна мембранна структура, ядрената обвивка, която обхваща генома или генетичния материал на растителната клетка.

Вътрешната мембрана и външната мембрана на ядрената обвивка се сливат в определени области, образувайки отворени проходи или ядрени пори. През тези отвори между ядрото и цитоплазмата преминават различни молекули.

В рамките на ядрото се намира ядрото, телата на Кахал, фототелата и геномът. Последният е организиран в хроматин, който е асоциация на ДНК и протеини.

2. Ендоплазмения ретикулум

Ендоплазменият ретикулум е динамична органела в постоянно обновяване. Състои се от малки взаимосвързани тръби и мембранни торбички. В изпъкналите растителни клетки ендоплазменият ретикулум е притиснат между плазмената мембрана и централната вакуола.

Ендоплазменият ретикулум е отговорен за няколко важни процеса, като синтеза на секреторни протеини и есенциални липиди, съхранение на калций и хормонални сигнални рецептори.

3. апарат на Голджи

Апаратът на Голджи е органела, отговорна за посредничеството при транспортирането и обработката на протеини и липиди, от ендоплазмения ретикулум до извънклетъчното пространство или вакуола централна.

Апаратът на Голджи в растителната клетка е изграден от подредени мембранни торбички, които функционират и се движат независимо, за разлика от апарата на Голджи в животинската клетка. В допълнение, апаратът на Голджи в растението синтезира полизахариди на клетъчната стена, различни от целулоза.

4. плазмената мембрана

Плазменната мембрана се намира във всички клетки на живите същества. Тя определя границите на клетката и отделянето на външното пространство от вътрешността на клетката. Освен това позволява преминаването и излизането на специфични съединения, според нуждите на клетката.

Плазмената мембрана е изградена от два припокриващи се липидни слоя или липиден двуслой, където основните липиди са фосфолипиди. Други липиди в плазмената мембрана на растителните клетки са глюкоцереброзид, галактозилглицерид, кампестерол, ситостерол и стигмастерол.

Между фосфолипидите плават голямо разнообразие от протеини, които действат като канали, сигнални рецептори, йонни помпи и разпознаващи протеини.

Плазмената мембрана на растителната клетка произвежда тръби, които преминават през порите в клетъчната стена и установяват комуникация с други клетки.

5. Клетъчна стена

Растителната клетъчна стена е защитната органела на растителната клетка. Намира се извън плазмената мембрана. Изработен е от целулоза, полимер от много молекули глюкоза, които са свързани помежду си.

Клетъчната стена е гъвкаво, но здраво покритие, което придава формата на клетката. Целулозата образува лъчите на клетъчната стена, залепени заедно от пектин и хемицелулоза. Този състав позволява на клетъчната стена да расте, да се разширява и да се адаптира към механично натоварване.

Много вещества, като хранителни вещества, хормони, ензими и пептиди, се секретират в клетъчната стена и се придвижват през стената към съседните клетки.

6. вакуола

Вакуолата е мембранна торбичка в клетката, където се съхранява съдържание, отделено от цитоплазмата. Растителната клетка се характеризира с това, че има вакуола, която заема голяма част от клетъчното пространство, известна като централна вакуола. Това е отделено от цитоплазмата с обикновена мембрана, наречена тонопласт, с дебелина 10 нанометра, която контролира влизането и излизането на вода от вакуолата.

Основната функция на централната вакуола е да съхранява вода. След това водоразтворими пигменти като антоцианините се натрупват във вакуоли в епидермалните клетки и придават лилав, червен и син цвят на много венчелистчета и листа. Семенните вакуоли са пригодени да съхраняват протеини.

Вакуолата е мястото за детоксикация на вредните молекули, тя натрупва химически съединения за защита на растението срещу тревопасни животни и контролира твърдостта на клетката. Той е от съществено значение за баланса на pH и йони. Размерът му се контролира от растителния хормон ауксин.

7. ендозоми

Ендозомите са везикулното отделение на клетката. Състои се от малки сфери или мембранни торбички, които обхващат различно съдържание.

Ендозомите функционират като склад на вещества, при ремоделирането на плазмената мембрана и регулирането на протеиновия и липидния трафик във вътрешната мембранна система.

За разлика от животинската клетка, растителната клетка комбинира нови и зрели ендозоми в мрежата от мембрани, които продължават към апарата на Голджи.

8. липидни капчици

Растителните клетки натрупват липиди в цитоплазмата си като малки капчици или капчици. Те се състоят главно от хидрофобен център от триглицериди или стеролови естери, заобиколени от монослой фосфолипиди, които произхождат от ендоплазмения ретикулум.

В растенията липидните капчици обикновено се свързват с маслодайни семена и плодове, от които се извличат „растителни масла“.

9. пластиди

Пластидите са динамични и разнообразни органели. Най-изучаван е хлоропластът, който ще опишем по-нататък.

Пластидите синтезират хлорофили, каротеноиди, мастни киселини и други липиди. Те могат да бъдат характеризирани в различни групи според техния цвят и структура:

• амилопласт: пластид, където се синтезира и съхранява нишестето. Те се намират в корените и в семеделните листчета.
• хлоропласт: пластид, съдържащ хлорофил, отговорен за фотосинтезата. Намира се в листата и зелените стъбла на растенията.
• Хромопласт: пластиди, специализирани в синтезирането и съхраняването на каротинови пигменти. Те се намират в цветовете, плодовете, листата и корените. Например, ликопенът и бета-каротинът се съхраняват в хромопластите на плодовете на доматите.
• Елайопласт или олеопласт: пластиди, специализирани в синтеза на липиди. Те се намират в структурите за развитие на цветен прашец.
• етиопласт: са предшественици на хлоропластите. Те се намират в растения, които растат на тъмно.
• Геронтопласт: пластиди, които са получени от хлоропласти в листата, които започват да стареят.
• левкопласт: бял или безцветен пластид. Те се намират в тъкани, които не фотосинтезират, като грудки, корени и органи за съхранение на мазнини.
• Пропластид: неразличими прекурсорни пластиди. Те се намират в клетките на ембрионалната тъкан, в яйцеклетката и в прашеца.

Пластидите могат да се преобразуват в различни видове по време на жизнения цикъл на растението. Например, етиопластите, когато са изложени на светлина, могат да се трансформират в хлоропласти. От своя страна хлоропластите могат да се трансформират в геронтопласти, когато хлорофилът се разгради, или в хромопласти, когато плодовете узреят.

10. Хлоропласти

Хлоропластите са органели на растителните клетки, отговорни за фотосинтезата. Те съдържат хлорофил, зелен пигмент, който придава характерния цвят на листата и стъблата на растенията. Те принадлежат към семейството на пластидите на растителните клетки, намиращи се в зелени водорасли, лишеи, мъхове и висши растения.

Хлоропластите използват въглероден диоксид и вода в присъствието на слънчева светлина, за да произвеждат прости захари, които са източник на храна за растението.

Типичният хлоропласт е кръгъл и плосък, с дължина около 5 до 10 микрометра, с вътрешна и външна мембрана. Вътрешната мембрана обхваща стромата, където се намират тилакоидите:

• граналните тилакоиди: Те са компресирани в купчини, наречени грана, в които отделна гранула може да съдържа 2-30 тилакоида.
• междугранални тилакоиди или стромални тилакоиди: които са свободни в стромата.

Хлоропластът поддържа собствен геном със 120 гена, необходими за неговата дейност. Те са отговорни за синтеза на съединения, като аминокиселини, фитохормони, нуклеотиди, витамини и липиди.

От друга страна, хлоропластът открива условията на околната среда и синтезира съединения, които позволяват на растенията да се справят с екологичния стрес, като промени в температурата, солеността и сушата. Също така е установено, че хлоропластът действа в защитните механизми на растението срещу атаката на биотични агенти, като насекоми, гъбички, вируси и бактерии.

11. митохондриите

В растенията митохондриите осигуряват енергийни молекули под формата на АТФ (аденозин трифосфат) в цитоплазмата. В допълнение, някои аминокиселини, нуклеинови киселини, липиди и растителни хормони се обработват в тези органели.

Митохондриите в растителната клетка също контролират баланса на химичните реакции на окисляване и редукция и има роля в клетъчното сигнализиране и резистентността срещу болести.

Митохондриите на растенията приличат на животински митохондрии, тъй като съдържат две мембрани: вътрешна и външна. Някои части от вътрешната мембрана се сгъват, за да образуват торбички, наречени кристи.

12. Рибозома

Рибозомите на растителните клетки са подобни на рибозомите на животинските клетки. Те изпълняват функцията на протеинов синтез, от генетичната информация, съхранявана в ядрото, митохондриите или хлоропласта в растителната клетка.

Рибозома се състои от две субединици, наречени 40S и 60S. Всяка от тези субединици съдържа РНК и протеин рибонуклеинова киселина.

13. пероксизом

Пероксизомите са пропускливи везикули, които съдържат различни окислителни реакции. Това позволява метаболитни сигнални и детоксикационни реакции да се осъществят, намалявайки съпътстващите щети.

Пероксизомите са малки, между 1-2 микрометра в диаметър, обикновено сферични. Те могат да бъдат свързани с липидни капчици, пластиди, митохондрии и ендоплазмен ретикулум.

Количеството на пероксизомите зависи от вида на клетката, етапа на развитие и условията на околната среда. Например, при стресови условия броят на пероксизомите се увеличава.

Пероксизомите в клетката са незаменими по време на ранното развитие, когато разсадът разчита на разграждането на липидите, преди да може да започне фотосинтеза.

14. Плазмодесми

Плазмодесмите са пори, които осигуряват непрекъснатост на плазмената мембрана и цитоплазмата през клетъчната стена. С външни диаметри, вариращи от 25 до 50 нанометра и простиращи се по цялата ширина на клетъчната стена, те присъстват в някои групи водорасли и във всички сухоземни растения.

Плазмодесмите са от съществено значение за растежа на растението, като позволяват междуклетъчния обмен на множество молекули.

Препратки

Kang, BH, et al. (2022) Речник на структурите на растителните клетки: настоящи прозрения и бъдещи въпроси. Растителната клетка 34:10-52. doi: 10.1093/plcell/koab247.
Садали Н.М., Соудън Р.Г., Линг Кю, Джарвис П. (2019) Диференциация на хромопласти и други пластиди в растенията. Plant Cell докладва 38:803. doi: 10.1007/s00299-019-02420-2.
Сонг, Y., Feng, L., Alyafei, M.A.M., Jaleel, A., Ren, M. (2021). Функция на хлоропластите в реакциите на стреса на растенията. Международно списание за молекулярни науки 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464