Melyek a növényi sejt részei és funkcióik?

A növényi sejt eukarióta sejt, mert meghatározott magja van. Fő funkciója, hogy saját élelmiszert állítson elő napfény felhasználásával, a fotoszintézis folyamatában.

A növényi sejtek sejtfalból, plazmamembránból, sejtmagból, citoplazmából, plasztidokból és egyéb organellumokból állnak, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.

1. Atommag

A növényi sejt magja felelős a genetikai információkért és a sejtosztódásért. Egy kettős membránszerkezet, a nukleáris burok határozza meg, amely körülveszi a növényi sejt genomját vagy genetikai anyagát.

A nukleáris burok belső membránja és külső membránja bizonyos területeken összeolvad, nyitott átjárókat vagy magpórusokat képezve. Különféle molekulák haladnak át ezeken a nyílásokon a sejtmag és a citoplazma között.

A magon belül található a nucleolus, a Cajal-testek, a fototestek és a genom. Ez utóbbi kromatinban szerveződik, amely DNS és fehérjék társulása.

2. Endoplazmatikus retikulum

Az endoplazmatikus retikulum egy dinamikus organellum, amely folyamatosan megújul. Összekapcsolt kis csövekből és membrántasakokból áll. A kidudorodó növényi sejtekben az endoplazmatikus retikulum a plazmamembrán és a központi vakuólum közé préselődik.

Az endoplazmatikus retikulum számos fontos folyamatért felelős, például a szintézisért szekréciós fehérjék és esszenciális lipidek, kalciumraktározás és hormon jelreceptorok.

3. Golgi készülék

A Golgi-készülék a szállítás és a feldolgozás közvetítői szerepéért felelős organellum fehérjék és lipidek, az endoplazmatikus retikulumtól az extracelluláris térig vagy a vakuólumig központi.

A növényi sejtben lévő Golgi-készülék egymásra rakott membrántasakokból áll, amelyek egymástól függetlenül működnek és mozognak, ellentétben az állati sejtben lévő Golgi-készülékkel. Ezenkívül a növényben a Golgi-készülék a cellulózon kívül más sejtfalpoliszacharidokat is szintetizál.

4. plazma membrán

A plazmamembrán az élőlények minden sejtjében megtalálható. Meghatározza a sejt határait és a külső tér elválasztását a sejtbelsőtől. Ezenkívül lehetővé teszi bizonyos vegyületek átjutását és kilépését, a sejt szükségleteinek megfelelően.

A plazmamembrán két átfedő lipidrétegből vagy lipid kettős rétegből áll, ahol a fő lipidek a foszfolipidek. A növényi sejt plazmamembránjának további lipidjei a glükocerebrozid, a galaktozil-glicerid, a kampeszterin, a szitoszterin és a stigmaszterin.

A foszfolipidek között lebeg a fehérjék nagy változatossága, amelyek csatornaként, jelreceptorként, ionpumpaként és felismerő fehérjékként működnek.

A növényi sejt plazmamembránja csöveket termel, amelyek áthaladnak a sejtfal pórusain, és kapcsolatot létesítenek más sejtekkel.

5. Sejtfal

A növényi sejtfal a növényi sejt védőszerveze. A plazmamembránon kívül található. Cellulózból készül, amely sok egymáshoz kapcsolódó glükózmolekulából álló polimer.

A sejtfal rugalmas, de erős burkolat, amely a sejt formáját adja. A cellulóz alkotja a sejtfal gerendáit, amelyeket pektin és hemicellulóz ragaszt össze. Ez az összetétel lehetővé teszi a sejtfal növekedését, terjeszkedését és a mechanikai igénybevételhez való alkalmazkodást.

Számos anyag, például tápanyagok, hormonok, enzimek és peptidek kiválasztódnak a sejtfalba, és a falon keresztül a szomszédos sejtekhez jutnak.

6. vakuólum

A vakuólum egy membránzsák a sejtben, ahol a citoplazmától elválasztott tartalom tárolódik. A növényi sejtre jellemző, hogy van egy vakuóluma, amely a sejttér nagy részét elfoglalja, amelyet központi vakuólumnak neveznek. Ezt egy 10 nanométer vastagságú, egyszerű tonoplaszt nevű membrán választja el a citoplazmától, amely szabályozza a víz be- és kilépését a vakuólumból.

A központi vakuólum fő feladata a víz tárolása. Ezután a vízben oldódó pigmentek, például az antocianinok felhalmozódnak az epidermális sejtekben lévő vakuólumokban, és sok sziromnak és levélnek lila, piros és kék színt adnak. A magvakuólumok a fehérjék tárolására alkalmasak.

A vakuólum a káros molekulák méregtelenítésének helye, kémiai vegyületeket halmoz fel a növény növényevőkkel szembeni védelmére és szabályozza a sejt turgorát. Elengedhetetlen a pH és az ionok egyensúlyában. Méretét az auxin növényi hormon szabályozza.

7. endoszómák

Az endoszómák a sejt vezikulumai. Kis gömbökből vagy membrántasakokból áll, amelyek különböző tartalmakat foglalnak magukba.

Az endoszómák anyagraktárként működnek, a plazmamembrán átépülésében, valamint a fehérje- és lipidforgalom szabályozásában a belső membránrendszerben.

Az állati sejttől eltérően a növényi sejt új és érett endoszómákat egyesít a membránok hálózatában, amelyek a Golgi-készülékhez folytatódnak.

8. lipidcseppek

A növényi sejtek a lipideket kis cseppek vagy cseppek formájában halmozzák fel citoplazmájukban. Főleg trigliceridek vagy szterin-észterek hidrofób központjából állnak, amelyet az endoplazmatikus retikulumból származó foszfolipidek egyrétegű rétege vesz körül.

A növényekben a lipidcseppeket általában olajos magvakkal és gyümölcsökkel társítják, amelyekből "növényi olajokat" vonnak ki.

9. plasztidok

A plasztidok dinamikus és változatos organellumok. A legtöbbet tanulmányozott a kloroplaszt, amelyet később ismertetünk.

A plasztidok klorofillokat, karotinoidokat, zsírsavakat és egyéb lipideket szintetizálnak. Színük és szerkezetük szerint különböző csoportokba sorolhatók:

• amiloplaszt: plasztid, ahol a keményítőt szintetizálják és tárolják. A gyökerekben és a sziklevelekben találhatók.
• kloroplaszt: klorofil tartalmú plasztid, a fotoszintézisért felelős. A növények leveleiben és zöld szárában található.
• Kromoplaszt: karotin pigmentek szintézisére és tárolására specializálódott plasztidok. Virágokban, gyümölcsökben, levelekben és gyökerekben találhatók. Például a likopin és a béta-karotin a paradicsom gyümölcsének kromoplasztjaiban raktározódik.
• Elaioplast vagy oleoplast: lipidszintézisre szakosodott plasztidok. A pollen fejlődési struktúráiban találhatók.
• etioplast: a kloroplasztiszok prekurzorai. A sötétben növekvő növényekben találhatók.
• Gerontoplast: plasztidok, amelyek az öregedni kezdõ levelek kloroplasztiszaiból származnak.
• leukoplaszt: fehér vagy színtelen plasztid. Olyan szövetekben találhatók meg, amelyek nem fotoszintetizálnak, például gumókban, gyökerekben és zsírtároló szervekben.
• Proplastid: nem megkülönböztető prekurzor plasztidok. Az embrionális szövet sejtjeiben, a petesejtekben és a pollenben találhatók.

A plasztidok az üzem életciklusa során különböző típusokká alakulhatnak át. Például az etioplasztok fény hatására átalakulhatnak kloroplasztiszokká. A kloroplasztok viszont gerontoplasztokká alakulhatnak át, amikor a klorofill lebomlik, vagy kromoplasztokká, amikor a gyümölcsök beérnek.

10. Kloroplasztok

A kloroplasztok a fotoszintézisért felelős növényi sejtszervecskék. Klorofillt, egy zöld pigmentet tartalmaznak, amely a növények leveleinek és szárainak jellegzetes színét adja. A növényi sejtplasztiszok családjába tartoznak, zöld algákban, zuzmókban, mohákban és magasabb rendű növényekben találhatók.

A kloroplasztiszok szén-dioxidot és vizet használnak napfény jelenlétében, hogy egyszerű cukrokat állítsanak elő, amelyek a növény táplálékforrásai.

A tipikus kloroplaszt kerek és lapos, körülbelül 5-10 mikrométer hosszú, belső és külső membránnal. A belső membrán körülveszi a stromát, ahol a tilakoidok találhatók:

• a granulált tilakoidok: Granának nevezett halmokba tömörítik, amelyekben egy egyedi granulátum 2-30 tilakoidot tartalmazhat.
• intergranális tilakoidok vagy stromális tilakoidok: amelyek meglazultak a stromában.

A kloroplaszt fenntartja saját genomját 120, tevékenységéhez szükséges génnel. Ezek felelősek a vegyületek, például aminosavak, fitohormonok, nukleotidok, vitaminok és lipidek szintéziséért.

Másrészt a kloroplaszt észleli a környezeti feltételeket, és olyan vegyületeket szintetizál, amelyek lehetővé teszik a növények számára, hogy megbirkózzanak a környezeti stresszel, például a hőmérséklet változásával, a sótartalommal és a szárazsággal. Azt is látták, hogy a kloroplaszt a növény védekező mechanizmusában hat a biotikus ágensek, például rovarok, gombák, vírusok és baktériumok támadásaival szemben.

11. Mitokondriumok

A növényekben a mitokondriumok energiamolekulákat szolgáltatnak ATP (adenozin-trifoszfát) formájában a citoplazmában. Ezen túlmenően ezekben az organellumokban bizonyos aminosavak, nukleinsavak, lipidek és növényi hormonok is feldolgozódnak.

A növényi sejtben lévő mitokondriumok szabályozzák a kémiai reakciók egyensúlyát is oxidációban és redukcióban, és szerepet játszik a sejtek jelátvitelében és az ezekkel szembeni rezisztenciában betegségek.

A növényi mitokondriumok hasonlítanak az állati mitokondriumokra, mivel két membránt tartalmaznak: a belsőt és a külsőt. A belső membrán egyes részei felhajtva cristae-nak nevezett tasakokat képeznek.

12. Riboszóma

A növényi sejt riboszómái hasonlóak az állati sejt riboszómáihoz. A sejtmagban, a mitokondriumokban vagy a kloroplasztiszban tárolt genetikai információkból a fehérjeszintézis funkcióját látják el.

A riboszóma két alegységből, a 40S-ből és a 60S-ből áll. Ezen alegységek mindegyike RNS-t és fehérje ribonukleinsavat tartalmaz.

13. peroxiszóma

A peroxiszómák permeábilis vezikulák, amelyek különféle oxidatív reakciókat tartalmaznak. Ez lehetővé teszi, hogy metabolikus jelátviteli és méregtelenítő reakciók menjenek végbe, csökkentve a járulékos károsodást.

A peroxiszómák kicsik, 1-2 mikrométer átmérőjűek, általában gömb alakúak. Kapcsolhatók lipidcseppekkel, plasztidokkal, mitokondriumokkal és endoplazmatikus retikulummal.

A peroxiszómák mennyisége a sejttípustól, a fejlődési szakasztól és a környezeti feltételektől függ. Például stresszes körülmények között a peroxiszómák száma megnő.

A sejtben lévő peroxiszómák nélkülözhetetlenek a korai fejlődés során, amikor a palánták a lipidek lebontására támaszkodnak, mielőtt a fotoszintézist elindíthatják.

14. Plasmodesmata

A plazmodezmák olyan pórusok, amelyek a plazmamembrán és a citoplazma folytonosságát biztosítják a sejtfalon keresztül. 25 és 50 nanométer közötti külső átmérőjükkel és a sejtfal szélességén átnyúlóan jelen vannak bizonyos algacsoportokban és minden szárazföldi növényben.

A plazmodezmák elengedhetetlenek a növény növekedéséhez, mivel lehetővé teszik számos molekula sejtközi cseréjét.

Hivatkozások

Kang, B-H és mtsai. (2022) A növényi sejtszerkezetek szószedete: jelenlegi meglátások és jövőbeli kérdések. A növényi sejt 34:10-52. doi: 10.1093/plcell/koab247.
Sadali NM, Sowden RG, Ling Q, Jarvis P. (2019) A kromoplasztok és más plasztidok differenciálódása növényekben. Plant Cell jelentések 38:803. doi: 10.1007/s00299-019-02420-2.
Song, Y., Feng, L., Alyafei, M.A.M., Jaleel, A., Ren, M. (2021). A kloroplasztiszok szerepe a növényi stresszválaszokban. International Journal of Molecular Sciences 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464