რა არის მცენარეული უჯრედის ნაწილები და მათი ფუნქციები?

მცენარეული უჯრედი არის ევკარიოტული უჯრედი, რადგან მას აქვს განსაზღვრული ბირთვი. მისი მთავარი ფუნქციაა საკუთარი საკვების წარმოება მზის სხივების გამოყენებით, ფოტოსინთეზის პროცესში.

მცენარეთა უჯრედები შედგება უჯრედის კედლის, პლაზმური მემბრანის, ბირთვის, ციტოპლაზმის, პლასტიდების და სხვა ორგანელებისგან, რომლებიც ქვემოთ იქნება აღწერილი.

1. ბირთვი

მცენარეული უჯრედის ბირთვი პასუხისმგებელია გენეტიკურ ინფორმაციასა და უჯრედების გაყოფაზე. იგი განისაზღვრება ორმაგი მემბრანული სტრუქტურით, ბირთვული გარსით, რომელიც მოიცავს მცენარეული უჯრედის გენომს ან გენეტიკურ მასალას.

ბირთვული კონვერტის შიდა და გარე მემბრანა ერწყმის გარკვეულ ადგილებში, ქმნიან ღია გასასვლელებს ან ბირთვულ ფორებს. სხვადასხვა მოლეკულა გადის ამ ღიობებში ბირთვსა და ციტოპლაზმას შორის.

ბირთვის შიგნით არის ნუკლეოლი, კაჟალის სხეულები, ფოტოსხეულები და გენომი. ეს უკანასკნელი ორგანიზებულია ქრომატინში, რომელიც წარმოადგენს დნმ-ისა და ცილების გაერთიანებას.

2. Ენდოპლაზმურ ბადეში

ენდოპლაზმური ბადე არის დინამიური ორგანელა, რომელიც მუდმივად განახლდება. იგი შედგება პატარა ურთიერთდაკავშირებული მილებისა და მემბრანული ჩანთებისგან. ამობურცულ მცენარეულ უჯრედებში, ენდოპლაზმური ბადე იჭედება პლაზმურ მემბრანასა და ცენტრალურ ვაკუოლს შორის.

ენდოპლაზმური ბადე პასუხისმგებელია რამდენიმე მნიშვნელოვან პროცესზე, როგორიცაა სინთეზი სეკრეტორული ცილები და არსებითი ლიპიდები, კალციუმის შესანახი და ჰორმონის სასიგნალო რეცეპტორები.

3. გოლჯის აპარატი

გოლჯის აპარატი არის ორგანოელა, რომელიც პასუხისმგებელია ტრანსპორტირებასა და გადამუშავებაში შუამავლის როლში ცილები და ლიპიდები, ენდოპლაზმური ბადედან უჯრედგარე სივრცემდე ან ვაკუოლამდე ცენტრალური.

მცენარის უჯრედში გოლჯის აპარატი შედგება დაწყობილი მემბრანული ტომრებისგან, რომლებიც ფუნქციონირებენ და მოძრაობენ დამოუკიდებლად, განსხვავებით ცხოველურ უჯრედში არსებული გოლჯის აპარატისგან. გარდა ამისა, მცენარეში გოლჯის აპარატი ასინთეზებს უჯრედის კედლის პოლისაქარიდებს, გარდა ცელულოზისა.

4. პლაზმური მემბრანა

პლაზმური მემბრანა გვხვდება ცოცხალი არსების ყველა უჯრედში. ის განსაზღვრავს უჯრედის საზღვრებს და გარე სივრცის განცალკევებას უჯრედული ინტერიერისგან. გარდა ამისა, ის საშუალებას აძლევს უჯრედის მოთხოვნილებების შესაბამისად გაიაროს და გამოვიდეს კონკრეტული ნაერთები.

პლაზმური მემბრანა შედგება ორი გადახურული ლიპიდური ფენისგან ან ლიპიდური ორფენისგან, სადაც ძირითადი ლიპიდები ფოსფოლიპიდებია. მცენარეთა უჯრედის პლაზმური მემბრანის სხვა ლიპიდებია გლუკოცერებროზიდი, გალაქტოზილგლიცერიდი, კამპესტეროლი, სიტოსტეროლი და სტიგმასტეროლი.

ფოსფოლიპიდებს შორის მცურავია ცილების დიდი მრავალფეროვნება, რომლებიც მოქმედებენ როგორც არხები, სიგნალის რეცეპტორები, იონური ტუმბოები და ამომცნობი ცილები.

მცენარეული უჯრედის პლაზმური მემბრანა წარმოქმნის მილებს, რომლებიც გადიან უჯრედის კედლის ფორებს და ამყარებენ კომუნიკაციას სხვა უჯრედებთან.

5. ფიჭური კედელი

მცენარის უჯრედის კედელი მცენარის უჯრედის დამცავი ორგანელაა. იგი მდებარეობს პლაზმური მემბრანის გარეთ. იგი დამზადებულია ცელულოზისგან, გლუკოზის მრავალი მოლეკულის პოლიმერისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული.

უჯრედის კედელი არის მოქნილი, მაგრამ ძლიერი საფარი, რომელიც აძლევს უჯრედს ფორმას. ცელულოზა აყალიბებს უჯრედის კედლის სხივებს, რომლებიც ერთმანეთთან არის შეკრული პექტინითა და ჰემიცელულოზის საშუალებით. ეს შემადგენლობა საშუალებას აძლევს უჯრედის კედელს გაიზარდოს, გაფართოვდეს და მოერგოს მექანიკურ სტრესს.

მრავალი ნივთიერება, როგორიცაა ნუტრიენტები, ჰორმონები, ფერმენტები და პეპტიდები, გამოიყოფა უჯრედის კედელში და კედელში გადადის მეზობელ უჯრედებში.

6. ვაკუოლი

ვაკუოლი არის მემბრანული ტომარა უჯრედში, სადაც ინახება ციტოპლაზმისგან გამოყოფილი შინაარსი. მცენარეულ უჯრედს ახასიათებს ვაკუოლი, რომელიც იკავებს უჯრედული სივრცის დიდ ნაწილს, რომელიც ცნობილია როგორც ცენტრალური ვაკუოლი. იგი გამოყოფილია ციტოპლაზმიდან მარტივი მემბრანით, რომელსაც ეწოდება ტონოპლასტი, 10 ნანომეტრის სისქით, რომელიც აკონტროლებს წყლის შემოსვლას და გამოსვლას ვაკუოლიდან.

ცენტრალური ვაკუოლის მთავარი ფუნქციაა წყლის შენახვა. შემდეგ, წყალში ხსნადი პიგმენტები, როგორიცაა ანთოციანინები, გროვდება ეპიდერმული უჯრედების ვაკუოლებში და ანიჭებს მეწამულ, წითელ და ლურჯ ფერს ბევრ ფურცელსა და ფოთოლს. თესლის ვაკუოლები ადაპტირებულია ცილების შესანახად.

ვაკუოლი არის მავნე მოლეკულების დეტოქსიკაციის ადგილი, ის აგროვებს ქიმიურ ნაერთებს მცენარის ბალახოვანი ცხოველებისგან დასაცავად და ის აკონტროლებს უჯრედის სიმხურვალეს. ის აუცილებელია pH-ისა და იონების ბალანსისთვის. მის ზომას აკონტროლებს მცენარეული ჰორმონი აუქსინი.

7. ენდოსომები

ენდოსომები არის უჯრედის ვეზიკულური განყოფილება. იგი შედგება პატარა სფეროებისგან ან მემბრანული ჩანთებისგან, რომლებიც მოიცავს სხვადასხვა შიგთავსს.

ენდოსომები ფუნქციონირებს, როგორც ნივთიერებების საწყობი, პლაზმური მემბრანის რემოდელირების პროცესში და შიდა მემბრანულ სისტემაში ცილების და ლიპიდების მოძრაობის რეგულირებაში.

ცხოველური უჯრედისგან განსხვავებით, მცენარეული უჯრედი აერთიანებს ახალ და მომწიფებულ ენდოზომებს მემბრანების ქსელში, რომელიც გრძელდება გოლჯის აპარატამდე.

8. ლიპიდური წვეთები

მცენარეული უჯრედები აგროვებენ ლიპიდებს ციტოპლაზმაში პატარა წვეთების ან წვეთების სახით. ისინი ძირითადად შედგება ტრიგლიცერიდების ან სტეროლის ეთერების ჰიდროფობიური ცენტრისგან, რომელიც გარშემორტყმულია ფოსფოლიპიდების მონოფენით, რომლებიც წარმოიქმნება ენდოპლაზმურ რეტიკულუმში.

მცენარეებში, ლიპიდური წვეთები ჩვეულებრივ ასოცირდება ზეთის თესლებთან და ნაყოფებთან, საიდანაც მიიღება "მცენარეული ზეთები".

9. პლასტიდები

პლასტიდები დინამიური და მრავალფეროვანი ორგანელებია. ყველაზე შესწავლილი არის ქლოროპლასტი, რომელსაც მოგვიანებით აღვწერთ.

პლასტიდები სინთეზირებენ ქლოროფილებს, კაროტინოიდებს, ცხიმოვან მჟავებს და სხვა ლიპიდებს. ისინი შეიძლება დაიყოს სხვადასხვა ჯგუფად მათი ფერისა და სტრუქტურის მიხედვით:

• ამილოპლასტი: პლასტიდი, სადაც სახამებელი სინთეზირდება და ინახება. ისინი გვხვდება ფესვებში და კოტილედონებში.
• ქლოროპლასტის: ქლოროფილის შემცველი პლასტიდი, რომელიც პასუხისმგებელია ფოტოსინთეზზე. ის გვხვდება მცენარეების ფოთლებში და მწვანე ღეროებში.
• ქრომოპლასტი: პლასტიდები სპეციალიზირებული კაროტინის პიგმენტების სინთეზსა და შესანახად. ისინი გვხვდება ყვავილებში, ნაყოფებში, ფოთლებში და ფესვებში. მაგალითად, ლიკოპენი და ბეტა-კაროტინი ინახება პომიდვრის ნაყოფის ქრომოპლასტებში.
• ელაიოპლასტი ან ოლეოპლასტი: პლასტიდები სპეციალიზირებული ლიპიდების სინთეზში. ისინი გვხვდება მტვრის განვითარების სტრუქტურებში.
• ეტიოპლასტი: არის ქლოროპლასტების წინამორბედები. ისინი გვხვდება მცენარეებში, რომლებიც სიბნელეში იზრდებიან.
• გერონტოპლასტი: პლასტიდები, რომლებიც მიიღება ქლოროპლასტების ფოთლებში, რომლებიც იწყებენ დაბერებას.
• ლეიკოპლასტი: თეთრი ან უფერო პლასტიდი. ისინი გვხვდება ქსოვილებში, რომლებიც არ ახდენენ ფოტოსინთეზს, როგორიცაა ტუბერები, ფესვები და ცხიმის შემნახველი ორგანოები.
• პროპლასტიდი: არაგამორჩეული წინამორბედი პლასტიდები. ისინი გვხვდება ემბრიონის ქსოვილის უჯრედებში, კვერცხუჯრედში და მტვერში.

პლასტიდები შეიძლება გადაიქცეს სხვადასხვა ტიპებად მცენარის სასიცოცხლო ციკლის განმავლობაში. მაგალითად, ეტიოპლასტებს სინათლის ზემოქმედებისას შეუძლიათ გარდაიქმნას ქლოროპლასტებად. თავის მხრივ, ქლოროპლასტები შეიძლება გარდაიქმნას გერონტოპლასტებად, როდესაც ქლოროფილი იშლება, ან ქრომოპლასტებად, როდესაც ხილი მომწიფდება.

10. ქლოროპლასტები

ქლოროპლასტები არის მცენარეული უჯრედის ორგანელები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ფოტოსინთეზზე. ისინი შეიცავენ ქლოროფილს, მწვანე პიგმენტს, რომელიც დამახასიათებელ ფერს აძლევს მცენარეების ფოთლებსა და ღეროებს. ისინი მიეკუთვნებიან მცენარეულ უჯრედოვან პლასტიდების ოჯახს, გვხვდება მწვანე წყალმცენარეებში, ლიქენებს, ხავსებსა და მაღალ მცენარეებში.

ქლოროპლასტები იყენებენ ნახშირორჟანგს და წყალს მზის შუქის არსებობისას, რათა წარმოქმნან მარტივი შაქარი, რომლებიც მცენარის საკვების წყაროა.

ტიპიური ქლოროპლასტი მრგვალი და ბრტყელია, დაახლოებით 5-დან 10 მიკრომეტრამდე სიგრძით, შიდა და გარე გარსით. შიდა მემბრანა აკრავს სტრომას, სადაც მდებარეობს თილაკოიდები:

• მარცვლოვანი თილაკოიდები: ისინი შეკუმშულია დასტაებად, სახელწოდებით გრანა, რომელშიც ცალკეული გრანულა შეიძლება შეიცავდეს 2-30 თილაკოიდს.
• ინტერგრანალური თილაკოიდები ან სტრომული თილაკოიდები: რომლებიც ფხვიერია სტრომაში.

ქლოროპლასტი ინარჩუნებს საკუთარ გენომს მისი საქმიანობისთვის საჭირო 120 გენით. ისინი პასუხისმგებელნი არიან ნაერთების სინთეზზე, როგორიცაა ამინომჟავები, ფიტოჰორმონები, ნუკლეოტიდები, ვიტამინები და ლიპიდები.

მეორეს მხრივ, ქლოროპლასტი აღმოაჩენს გარემო პირობებს და ასინთეზებს ნაერთებს, რომლებიც მცენარეებს საშუალებას აძლევს გაუმკლავდნენ გარემო სტრესს, როგორიცაა ტემპერატურის ცვლილებები, მარილიანობა და გვალვა. ასევე დაფიქსირდა, რომ ქლოროპლასტი მოქმედებს მცენარის დამცავ მექანიზმებში ბიოტური აგენტების შეტევისგან, როგორიცაა მწერები, სოკოები, ვირუსები და ბაქტერიები.

11. მიტოქონდრია

მცენარეებში, მიტოქონდრია უზრუნველყოფს ენერგიის მოლეკულებს ციტოპლაზმაში ATP (ადენოზინტრიფოსფატის) სახით. გარდა ამისა, ამ ორგანელებში მუშავდება ზოგიერთი ამინომჟავა, ნუკლეინის მჟავა, ლიპიდები და მცენარეული ჰორმონები.

მიტოქონდრია მცენარეთა უჯრედში ასევე აკონტროლებს ქიმიური რეაქციების ბალანსს დაჟანგვა და შემცირება და აქვს როლი უჯრედების სიგნალიზაციასა და წინააღმდეგობის გაწევაში დაავადებები.

მცენარეული მიტოქონდრია ჰგავს ცხოველურ მიტოქონდრიას, რადგან ისინი შეიცავს ორ გარსს: შიდა და გარე. შიდა მემბრანის ზოგიერთი ნაწილი იკეცება და წარმოიქმნება ტომრები, რომელსაც ეწოდება cristae.

12. რიბოსომა

მცენარეული უჯრედის რიბოზომები ცხოველური უჯრედების რიბოზომების მსგავსია. ისინი ასრულებენ ცილის სინთეზის ფუნქციას, ბირთვში, მიტოქონდრიაში ან მცენარის უჯრედის ქლოროპლასტში შენახული გენეტიკური ინფორმაციისგან.

რიბოსომა შედგება ორი ქვედანაყოფისგან, სახელწოდებით 40S და 60S. თითოეული ეს ქვედანაყოფი შეიცავს რნმ-ს და პროტეინს რიბონუკლეინის მჟავას.

13. პეროქსისომა

პეროქსიზომები არის გამტარი ვეზიკულები, რომლებიც შეიცავს სხვადასხვა ჟანგვის რეაქციებს. ეს საშუალებას აძლევს მეტაბოლურ სიგნალიზაციას და დეტოქსიკაციის რეაქციებს, რაც ამცირებს გირაოს დაზიანებას.

პეროქსიზომები მცირეა, დიამეტრის 1-2 მიკრომეტრს შორის, ძირითადად სფერული. ისინი შეიძლება ასოცირებული იყოს ლიპიდურ წვეთებთან, პლასტიდებთან, მიტოქონდრიებთან და ენდოპლაზმურ რეტიკულუმთან.

პეროქსიზომების რაოდენობა დამოკიდებულია უჯრედის ტიპზე, განვითარების სტადიაზე და გარემო პირობებზე. მაგალითად, სტრესის პირობებში პეროქსიზომების რაოდენობა იზრდება.

უჯრედში პეროქსიზომები შეუცვლელია ადრეული განვითარების დროს, როდესაც ნერგები ეყრდნობიან ლიპიდების დაშლას, სანამ მათ შეუძლიათ ფოტოსინთეზის დაწყება.

14. პლაზმოდესმატა

Plasmodesmata არის ფორები, რომლებიც უზრუნველყოფენ პლაზმური მემბრანისა და ციტოპლაზმის უწყვეტობას უჯრედის კედელში. გარე დიამეტრით 25-დან 50 ნანომეტრამდე და ვრცელდება უჯრედის კედლის სიგანეზე, ისინი გვხვდება წყალმცენარეების ზოგიერთ ჯგუფში და ყველა მიწის მცენარეში.

პლაზმოდესმატები აუცილებელია მცენარის ზრდისთვის, მრავალი მოლეკულის უჯრედშორისი გაცვლის საშუალებას.

ცნობები

Kang, B-H და სხვ. (2022) მცენარეთა უჯრედების სტრუქტურების ლექსიკონი: მიმდინარე შეხედულებები და მომავალი კითხვები. მცენარეული უჯრედი 34:10-52. doi: 10.1093/plcell/koab247.
Sadali NM, Sowden RG, Ling Q, Jarvis P. (2019) ქრომოპლასტების და სხვა პლასტიდების დიფერენციაცია მცენარეებში. მცენარეთა უჯრედი იუწყება 38:803. doi: 10.1007/s00299-019-02420-2.
Song, Y., Feng, L., Alyafei, M.A.M., Jaleel, A., Ren, M. (2021). ქლოროპლასტების ფუნქცია მცენარეთა სტრესის რეაქციებში. მოლეკულური მეცნიერებების საერთაშორისო ჟურნალი 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464