Каковы части растительной клетки и их функции?

Растительная клетка является эукариотической клеткой, потому что она имеет определенное ядро. Его основная функция заключается в производстве собственной пищи с использованием солнечного света в процессе фотосинтеза.

Клетки растений состоят из клеточной стенки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы, пластид и других органелл, которые будут описаны ниже.

1. ядро

Ядро растительной клетки отвечает за генетическую информацию и деление клеток. Он определяется двойной мембранной структурой, ядерной оболочкой, которая заключает в себе геном или генетический материал растительной клетки.

Внутренняя мембрана и внешняя мембрана ядерной оболочки в определенных местах сливаются, образуя открытые проходы или ядерные поры. Через эти отверстия между ядром и цитоплазмой проходят различные молекулы.

Внутри ядра находится ядрышко, тельца Кахаля, фототельца и геном. Последняя организована в хроматине, представляющем собой ассоциацию ДНК и белков.

2. Эндоплазматический ретикулум

Эндоплазматический ретикулум представляет собой динамичную органеллу, находящуюся в постоянном обновлении. Он состоит из небольших соединенных между собой трубок и мембранных мешков. В выбухающих растительных клетках эндоплазматический ретикулум сдавлен между плазматической мембраной и центральной вакуолью.

Эндоплазматический ретикулум отвечает за несколько важных процессов, таких как синтез секреторные белки и незаменимые липиды, запасание кальция и рецепторы гормональных сигналов.

3. аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи — это органелла, ответственная за то, чтобы служить посредником в транспорте и обработке белков и липидов из эндоплазматического ретикулума во внеклеточное пространство или вакуоль центральный.

Аппарат Гольджи в растительной клетке состоит из сложенных друг на друга мембранных мешочков, которые функционируют и перемещаются независимо, в отличие от аппарата Гольджи в животной клетке. Кроме того, аппарат Гольджи в растении синтезирует полисахариды клеточной стенки, отличные от целлюлозы.

4. плазматическая мембрана

Плазматическая мембрана есть во всех клетках живых существ. Она определяет границы клетки и отделение внешнего пространства от клеточного интерьера. Кроме того, он обеспечивает прохождение и выход определенных соединений в соответствии с потребностями клетки.

Плазматическая мембрана состоит из двух перекрывающихся липидных слоев или липидного бислоя, где основными липидами являются фосфолипиды. Другими липидами плазматической мембраны растительной клетки являются глюкоцереброзид, галактозилглицерид, кампестерол, ситостерол и стигмастерол.

Между фосфолипидами плавает большое разнообразие белков, которые действуют как каналы, сигнальные рецепторы, ионные насосы и распознающие белки.

Плазматическая мембрана растительной клетки образует трубки, которые проходят через поры в клеточной стенке и устанавливают связь с другими клетками.

5. Клеточная стенка

Стенка растительной клетки является защитной органеллой растительной клетки. Он расположен вне плазматической мембраны. Он сделан из целлюлозы, полимера многих молекул глюкозы, которые связаны друг с другом.

Клеточная стенка представляет собой гибкое, но прочное покрытие, придающее клетке ее форму. Целлюлоза образует пучки клеточной стенки, склеенные пектином и гемицеллюлозой. Этот состав позволяет клеточной стенке расти, расширяться и приспосабливаться к механическим нагрузкам.

Многие вещества, такие как питательные вещества, гормоны, ферменты и пептиды, секретируются в клеточную стенку и перемещаются через стенку к соседним клеткам.

6. вакуоль

Вакуоль представляет собой мембранный мешок внутри клетки, в котором хранится содержимое, отделенное от цитоплазмы. Растительная клетка характеризуется наличием вакуоли, занимающей большую часть клеточного пространства, известной как центральная вакуоль. Он отделен от цитоплазмы простой мембраной, называемой тонопластом, толщиной 10 нанометров, которая контролирует вход и выход воды из вакуоли.

Основная функция центральной вакуоли – запасать воду. Затем водорастворимые пигменты, такие как антоцианы, накапливаются в вакуолях эпидермальных клеток и придают пурпурный, красный и синий цвет многим лепесткам и листьям. Семенные вакуоли приспособлены для хранения белков.

Вакуоль является местом детоксикации вредных молекул, в ней накапливаются химические соединения для защиты растения от травоядных и контролируется тургор клетки. Это важно в балансе pH и ионов. Его размер контролируется растительным гормоном ауксином.

7. эндосомы

Эндосомы представляют собой везикулярный компартмент клетки. Он состоит из небольших сфер или мембранных мешочков, в которых заключено различное содержимое.

Эндосомы функционируют как хранилище веществ при ремоделировании плазматической мембраны и регуляции транспорта белков и липидов в системе внутренней мембраны.

В отличие от животной клетки растительная клетка объединяет новые и зрелые эндосомы в сеть мембран, которые продолжаются в аппарат Гольджи.

8. липидные капли

Растительные клетки накапливают липиды в своей цитоплазме в виде мелких капелек или капелек. Они в основном состоят из гидрофобного центра триглицеридов или сложных эфиров стеролов, окруженного монослоем фосфолипидов, происходящих из эндоплазматического ретикулума.

У растений липидные капли обычно связаны с масличными семенами и фруктами, из которых извлекают «растительные масла».

9. пластиды

Пластиды представляют собой динамичные и разнообразные органеллы. Наиболее изученным является хлоропласт, о котором мы расскажем позже.

Пластиды синтезируют хлорофиллы, каротиноиды, жирные кислоты и другие липиды. Их можно охарактеризовать в разные группы по цвету и структуре:

• амилопласт: пластид, в котором синтезируется и хранится крахмал. Они находятся в корнях и в семядолях.
• хлоропласт: хлорофиллсодержащие пластиды, ответственные за фотосинтез. Он содержится в листьях и зеленых стеблях растений.
• Хромопласт: пластиды, специализирующиеся на синтезе и хранении каротиновых пигментов. Они находятся в цветах, плодах, листьях и корнях. Например, ликопин и бета-каротин хранятся в хромопластах плодов томата.
• Элайопласт или олеопласт: пластиды, специализирующиеся на синтезе липидов. Они находятся в структурах развития пыльцы.
• этиопласт: являются предшественниками хлоропластов. Они встречаются в растениях, которые растут в темноте.
• Геронтопласт: пластиды, полученные из хлоропластов в листьях, которые начинают стареть.
• лейкопласт: белый или бесцветный пластид. Они находятся в тканях, которые не фотосинтезируют, таких как клубни, корни и органы хранения жира.
• пропластид: неотличительные пластиды-предшественники. Они находятся в клетках зародышевой ткани, в семязачатке и в пыльце.

Пластиды могут взаимно преобразовываться в разные типы в течение жизненного цикла растения. Например, этиопласты при воздействии света могут трансформироваться в хлоропласты. В свою очередь, хлоропласты могут трансформироваться в геронтопласты при деградации хлорофилла или в хромопласты при созревании плодов.

10. Хлоропласты

Хлоропласты – это органеллы растительной клетки, отвечающие за фотосинтез. Они содержат хлорофилл, зеленый пигмент, придающий характерный цвет листьям и стеблям растений. Они принадлежат к семейству пластид растительных клеток, обнаруженных в зеленых водорослях, лишайниках, мхах и высших растениях.

Хлоропласты используют углекислый газ и воду в присутствии солнечного света для производства простых сахаров, которые являются источником пищи для растений.

Типичный хлоропласт круглый и плоский, длиной от 5 до 10 микрометров, с внутренней и внешней мембраной. Внутренняя мембрана окружает строму, в которой расположены тилакоиды:

• тилакоиды гранул: они спрессованы в стопки, называемые гранами, в которых отдельная гранула может содержать от 2 до 30 тилакоидов.
• межгранальные тилакоиды или стромальные тилакоиды: рыхлые в строме.

Хлоропласт поддерживает свой собственный геном со 120 генами, необходимыми для его деятельности. Они отвечают за синтез соединений, таких как аминокислоты, фитогормоны, нуклеотиды, витамины и липиды.

С другой стороны, хлоропласт определяет условия окружающей среды и синтезирует соединения, которые позволяют растениям справляться со стрессами окружающей среды, такими как изменения температуры, солености и засухи. Также было замечено, что хлоропласт действует в защитных механизмах растения от нападения биотических агентов, таких как насекомые, грибки, вирусы и бактерии.

11. Митохондрии

У растений митохондрии обеспечивают энергетические молекулы в виде АТФ (аденозинтрифосфата) в цитоплазме. Кроме того, в этих органеллах процессируются некоторые аминокислоты, нуклеиновые кислоты, липиды и фитогормоны.

Митохондрии в растительной клетке также контролируют баланс химических реакций окисление и восстановление и играет роль в клеточной передаче сигналов и устойчивости к болезни.

Митохондрии растений напоминают митохондрии животных тем, что содержат две мембраны: внутреннюю и внешнюю. Некоторые части внутренней мембраны складываются, образуя мешочки, называемые кристами.

12. Рибосома

Рибосомы клеток растений аналогичны рибосомам клеток животных. Они выполняют функцию синтеза белка из генетической информации, хранящейся в ядре, митохондриях или хлоропластах растительной клетки.

Рибосома состоит из двух субъединиц, называемых 40S и 60S. Каждая из этих субъединиц состоит из РНК и белка рибонуклеиновой кислоты.

13. пероксисома

Пероксисомы представляют собой проницаемые везикулы, содержащие различные окислительные реакции. Это позволяет протекать метаболическим сигнальным реакциям и реакциям детоксикации, уменьшая сопутствующие повреждения.

Пероксисомы маленькие, диаметром от 1 до 2 микрометров, обычно сферические. Они могут быть связаны с липидными каплями, пластидами, митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом.

Количество пероксисом зависит от типа клеток, стадии развития и условий окружающей среды. Например, в условиях стресса количество пероксисом увеличивается.

Пероксисомы в клетке незаменимы на раннем этапе развития, когда проростки полагаются на расщепление липидов, прежде чем они смогут инициировать фотосинтез.

14. Плазмодесмы

Плазмодесмы представляют собой поры, обеспечивающие непрерывность плазматической мембраны и цитоплазмы через клеточную стенку. Имея внешний диаметр от 25 до 50 нанометров и простираясь по ширине клеточной стенки, они присутствуют у некоторых групп водорослей и у всех наземных растений.

Плазмодесмы необходимы для роста растений, поскольку они обеспечивают межклеточный обмен многочисленными молекулами.

использованная литература

Канг, Б.Х. и др. (2022) Глоссарий структур растительных клеток: текущие идеи и вопросы на будущее. Растительная клетка 34:10-52. doi: 10.1093/plcell/koab247.
Садали Н.М., Соуден Р.Г., Линг К., Джарвис П. (2019) Дифференциация хромопластов и других пластид у растений. Plant Cell сообщает 38:803. doi: 10.1007/s00299-019-02420-2.
Сонг Ю., Фэн Л., Аляфей М.А.М., Джалил А., Рен М. (2021). Роль хлоропластов в реакции растений на стресс. Международный журнал молекулярных наук 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464