Који су делови биљне ћелије и њихове функције?

Биљна ћелија је еукариотска ћелија јер има дефинисано језгро. Његова главна функција је да производи сопствену храну користећи сунчеву светлост, у процесу фотосинтезе.

Биљне ћелије се састоје од ћелијског зида, плазма мембране, језгра, цитоплазме, пластида и других органела, које ће бити описане у наставку.

1. Језгро

Језгро биљне ћелије је одговорно за генетске информације и деобу ћелија. Дефинише га двострука мембранска структура, нуклеарни омотач, који обухвата геном или генетски материјал биљне ћелије.

Унутрашња мембрана и спољна мембрана нуклеарног омотача стапају се у одређеним областима, формирајући отворене пролазе или нуклеарне поре. Кроз ове отворе између језгра и цитоплазме пролазе различити молекули.

Унутар језгра се налази језгро, Кајалова тела, фототела и геном. Потоњи је организован у хроматину, који је асоцијација ДНК и протеина.

2. Ендоплазматични ретикулум

Ендоплазматски ретикулум је динамичка органела у сталном обнављању. Састоји се од малих међусобно повезаних цеви и мембранских врећа. У испупченим биљним ћелијама, ендоплазматски ретикулум је стиснут између плазма мембране и централне вакуоле.

Ендоплазматски ретикулум је одговоран за неколико важних процеса, као што је синтеза секреторни протеини и есенцијални липиди, складиштење калцијума и рецептори за хормонске сигнале.

3. Голџијев апарат

Голгијев апарат је органела одговорна за служење као посредник у транспорту и преради протеина и липида, од ендоплазматског ретикулума до екстрацелуларног простора или вакуоле централни.

Голгијев апарат у биљној ћелији се састоји од наслаганих мембранских кеса које функционишу и крећу се независно, за разлику од Голгијевог апарата у животињској ћелији. Поред тога, Голгијев апарат у биљци синтетише полисахариде ћелијског зида осим целулозе.

4. Плазма мембране

Плазма мембрана се налази у свим ћелијама живих бића. Она одређује границе ћелије и одвајање спољашњег простора од унутрашњости ћелије. Поред тога, омогућава пролаз и излазак специфичних једињења, у складу са потребама ћелије.

Плазма мембрана се састоји од два слоја липида који се преклапају или липидног двослоја, где су главни липиди фосфолипиди. Остали липиди у плазма мембрани биљних ћелија су глукоцереброзид, галактозилглицерид, кампестерол, ситостерол и стигмастерол.

Између фосфолипида плута велика разноликост протеина, који делују као канали, сигнални рецептори, јонске пумпе и протеини за препознавање.

Плазма мембрана биљне ћелије производи цеви које пролазе кроз поре у ћелијском зиду и успостављају комуникацију са другим ћелијама.

5. Ћелијски зид

Зид биљне ћелије је заштитна органела биљне ћелије. Налази се изван плазма мембране. Направљен је од целулозе, полимера многих молекула глукозе који су међусобно повезани.

Ћелијски зид је флексибилан, али јак омотач који ћелији даје њен облик. Целулоза формира греде ћелијског зида, залепљене пектином и хемицелулозом. Ова композиција омогућава ћелијском зиду да расте, шири се и прилагођава механичком стресу.

Многе супстанце, као што су хранљиве материје, хормони, ензими и пептиди, излучују се у ћелијски зид и крећу кроз зид до суседних ћелија.

6. вацуоле

Вакуола је мембранска врећа унутар ћелије у којој се чува садржај одвојен од цитоплазме. Биљну ћелију карактерише вакуола која заузима велики део ћелијског простора, позната као централна вакуола. Ово је одвојено од цитоплазме једноставном мембраном која се зове тонопласт, дебљине 10 нанометара, која контролише улазак и излазак воде из вакуоле.

Главна функција централне вакуоле је складиштење воде. Затим се пигменти растворљиви у води као што су антоцијанини акумулирају у вакуолама у ћелијама епидерме и дају љубичасту, црвену и плаву боју многим латицама и листовима. Вакуоле семена су прилагођене за складиштење протеина.

Вакуола је место детоксикације штетних молекула, акумулира хемијска једињења за одбрану биљке од биљоједа и контролише тургидност ћелије. Неопходан је у равнотежи пХ и јона. Његову величину контролише биљни хормон ауксин.

7. ендосоми

Ендосоми су одељак везикула у ћелији. Састоји се од малих куглица или мембранских врећица које обухватају различите садржаје.

Ендосоми функционишу као складиште супстанци, у ремоделирању плазма мембране и регулацији промета протеина и липида у систему унутрашње мембране.

За разлику од животињске ћелије, биљна ћелија комбинује нове и зреле ендозоме у мрежи мембрана које се настављају на Голгијев апарат.

8. липидне капљице

Биљне ћелије акумулирају липиде у својој цитоплазми као мале капљице или капљице. Углавном се састоје од хидрофобног центра триглицерида или стеролних естара окружених монослојем фосфолипида који потичу из ендоплазматског ретикулума.

У биљкама, липидне капљице се обично повезују са семенкама уљарица и плодовима из којих се екстрахују "биљна уља".

9. пластиди

Пластиди су динамичне и разноврсне органеле. Највише проучаван је хлоропласт, који ћемо касније описати.

Пластиди синтетишу хлорофиле, каротеноиде, масне киселине и друге липиде. Могу се окарактерисати у различите групе према њиховој боји и структури:

• амилопласт: пластид где се синтетише и складишти скроб. Налазе се у корену и у котиледонима.
• хлоропласт: пластид који садржи хлорофил, одговоран за фотосинтезу. Налази се у листовима и зеленим стабљикама биљака.
• Цхромопласт: пластиди специјализовани за синтезу и складиштење каротенских пигмената. Налазе се у цветовима, плодовима, листовима и коренима. На пример, ликопен и бета-каротен се чувају у хромопластима плода парадајза.
• Елаиопласт или олеопласт: пластиди специјализовани за синтезу липида. Налазе се у структурама развоја полена.
• етиопласт: су прекурсори хлоропласта. Налазе се у биљкама које расту у мраку.
• Геронтопласт: пластиди који су изведени из хлоропласта у листовима који почињу да старе.
• леуцопласт: бели или безбојни пластид. Налазе се у ткивима која не фотосинтезују, као што су кртоле, корење и органи за складиштење масти.
• Пропластид: не-дистинктивни прекурсорски пластиди. Налазе се у ћелијама ембрионалног ткива, у овули и у полену.

Пластиди се могу међусобно претворити у различите типове током животног циклуса биљке. На пример, етиопласти, када су изложени светлости, могу се трансформисати у хлоропласте. Заузврат, хлоропласти се могу трансформисати у геронтопласте када се хлорофил разгради, или у хромопласте када плодови сазревају.

10. Хлоропласти

Хлоропласти су органеле биљних ћелија одговорне за фотосинтезу. Садрже хлорофил, зелени пигмент, који даје карактеристичну боју листовима и стабљикама биљака. Припадају породици пластида биљних ћелија, налазе се у зеленим алгама, лишајевима, маховинама и вишим биљкама.

Хлоропласти користе угљен-диоксид и воду, у присуству сунчеве светлости, за производњу једноставних шећера који су извор хране за биљку.

Типичан хлоропласт је округао и раван, дужине око 5 до 10 микрометара, са унутрашњом и спољашњом мембраном. Унутрашња мембрана обухвата строму, где се налазе тилакоиди:

• зрнасти тилакоиди: Компримују се у хрпе зване грана у којима појединачна гранула може да садржи 2-30 тилакоида.
• интергранални тилакоиди или стромални тилакоиди: који су лабави у строми.

Хлоропласт одржава сопствени геном са 120 гена неопходних за његову активност. Они су одговорни за синтезу једињења, као што су аминокиселине, фитохормони, нуклеотиди, витамини и липиди.

С друге стране, хлоропласт детектује услове животне средине и синтетише једињења која омогућавају биљкама да се носе са стресом околине, као што су промене температуре, салинитет и суша. Такође је уочено да хлоропласт делује у одбрамбеним механизмима биљке против напада биотичких агенаса, као што су инсекти, гљиве, вируси и бактерије.

11. Митохондрије

У биљкама, митохондрије обезбеђују енергетске молекуле у облику АТП (аденозин трифосфата) у цитоплазми. Поред тога, неке аминокиселине, нуклеинске киселине, липиди и биљни хормони се обрађују у овим органелама.

Митохондрије у биљној ћелији такође контролишу равнотежу хемијских реакција оксидације и редукције и има улогу у ћелијској сигнализацији и отпорности на болести.

Биљне митохондрије подсећају на митохондрије животиња по томе што садрже две мембране: унутрашњу и спољашњу. Неки делови унутрашње мембране се савијају и формирају врећице које се називају кристе.

12. Рибозом

Рибозоми биљних ћелија су слични рибозомима животињских ћелија. Они обављају функцију синтезе протеина, из генетске информације ускладиштене у језгру, митохондријама или хлоропласту у биљној ћелији.

Рибозом се састоји од две подјединице које се зову 40С и 60С. Свака од ових подјединица садржи РНК и протеин рибонуклеинску киселину.

13. пероксизом

Пероксизоми су пропусни везикули који садрже различите оксидативне реакције. Ово омогућава метаболичку сигнализацију и реакције детоксикације смањујући колатерална оштећења.

Пероксизоми су мали, између 1-2 микрометра у пречнику, углавном сферни. Могу се повезати са липидним капљицама, пластидима, митохондријама и ендоплазматским ретикулумом.

Количина пероксизома зависи од типа ћелије, фазе развоја и услова околине. На пример, у условима стреса број пероксизома се повећава.

Пероксизоми у ћелији су неопходни током раног развоја, када се саднице ослањају на разградњу липида пре него што могу да покрену фотосинтезу.

14. Пласмодесмата

Плазмодезме су поре које обезбеђују континуитет плазма мембране и цитоплазме кроз ћелијски зид. Са спољним пречникима који се крећу од 25 до 50 нанометара и простиру се по ширини ћелијског зида, присутни су у неким групама алги и у свим копненим биљкама.

Плазмодезме су неопходне за раст биљке, омогућавајући међућелијску размену бројних молекула.

Референце

Канг, БХ, ет ал. (2022) Речник структура биљних ћелија: тренутни увиди и будућа питања. Тхе Плант Целл 34:10-52. дои: 10.1093/плцелл/коаб247.
Садали НМ, Совден РГ, Линг К, Јарвис П. (2019) Диференцијација хромопласта и других пластида у биљкама. Плант Целл извештаји 38:803. дои: 10.1007/с00299-019-02420-2.
Сонг, И., Фенг, Л., Алиафеи, М.А.М., Јалеел, А., Рен, М. (2021). Функција хлоропласта у одговорима на стрес биљака. Међународни часопис за молекуларне науке 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464