Vilka är delarna av växtcellen och deras funktioner?

Växtcellen är en eukaryot cell eftersom den har en definierad kärna. Dess huvudsakliga funktion är att producera sin egen mat med hjälp av solljus, i processen för fotosyntes.

Växtceller är sammansatta av en cellvägg, plasmamembran, kärna, cytoplasma, plastider och andra organeller, som kommer att beskrivas nedan.

1. Kärna

Växtcellens kärna är ansvarig för genetisk information och celldelning. Det definieras av en dubbelmembranstruktur, kärnhöljet, som omsluter växtcellens genom eller genetiska material.

Det inre membranet och det yttre membranet av kärnhöljet smälter samman i vissa områden och bildar öppna passager eller kärnporer. Olika molekyler passerar genom dessa öppningar mellan kärnan och cytoplasman.

Inom kärnan finns nukleolus, Cajal-kroppar, fotokroppar och genomet. Den senare är organiserad i kromatin, som är en förening av DNA och proteiner.

2. Endoplasmatiska retiklet

Endoplasmatiska retikulum är en dynamisk organell i ständig förnyelse. Den består av små sammankopplade rör och membranpåsar. I utbuktande växtceller kläms det endoplasmatiska retikulum mellan plasmamembranet och centralvakuolen.

Det endoplasmatiska retikulum är ansvarigt för flera viktiga processer, såsom syntesen av sekretoriska proteiner och essentiella lipider, kalciumlagring och hormonsignalreceptorer.

3. Golgiapparat

Golgi-apparaten är den organell som är ansvarig för att fungera som mellanhand vid transport och bearbetning av proteiner och lipider, från det endoplasmatiska retikulumet till det extracellulära utrymmet eller vakuolen central.

Golgi-apparaten i växtcellen är uppbyggd av staplade membransäckar som fungerar och rör sig oberoende, till skillnad från Golgi-apparaten i djurcellen. Dessutom syntetiserar Golgi-apparaten i växten andra cellväggspolysackarider än cellulosa.

4. plasmamembran

Plasmamembranet finns i alla levande varelsers celler. Hon bestämmer gränserna för cellen och separationen av det yttre rummet från det cellulära inre. Dessutom tillåter det passage och utträde av specifika föreningar, enligt cellens behov.

Plasmamembranet är uppbyggt av två överlappande lipidlager eller lipiddubbelskikt, där huvudlipiderna är fosfolipider. Andra lipider i växtcellplasmamembranet är glukocerebrosid, galaktosylglycerid, kampesterol, sitosterol och stigmasterol.

Flytande mellan fosfolipiderna finns en stor mångfald av proteiner, som fungerar som kanaler, signalreceptorer, jonpumpar och igenkänningsproteiner.

Plasmamembranet i växtcellen producerar rör som passerar genom porer i cellväggen och etablerar kommunikation med andra celler.

5. Cellvägg

Växtens cellvägg är växtcellens skyddande organell. Det är beläget utanför plasmamembranet. Den är gjord av cellulosa, en polymer av många glukosmolekyler som är sammanlänkade.

Cellväggen är en flexibel men stark beläggning som ger cellen dess form. Cellulosa bildar strålarna i cellväggen, limmade samman av pektin och hemicellulosa. Denna sammansättning tillåter cellväggen att växa, expandera och anpassa sig till mekanisk stress.

Många ämnen, såsom näringsämnen, hormoner, enzymer och peptider, utsöndras i cellväggen och rör sig genom väggen till närliggande celler.

6. vakuol

En vakuol är en membransäck i cellen där innehåll som separerats från cytoplasman lagras. Växtcellen kännetecknas av att den har en vakuol som upptar en stor del av cellutrymmet, känd som centralvakuolen. Detta är separerat från cytoplasman av ett enkelt membran som kallas tonoplast, med en tjocklek på 10 nanometer, som kontrollerar in- och utträde av vatten från vakuolen.

Centralvakuolens huvudsakliga funktion är att lagra vatten. Sedan ackumuleras vattenlösliga pigment som antocyaniner i vakuoler i epidermala celler och ger den lila, röda och blå färgen till många kronblad och blad. Frövakuoler är anpassade för att lagra proteiner.

Vakuolen är platsen för avgiftning av skadliga molekyler, den ackumulerar kemiska föreningar för att försvara växten mot växtätare och den kontrollerar cellens turgiditet. Det är viktigt i balansen mellan pH och joner. Dess storlek styrs av växthormonet auxin.

7. endosomer

Endosomer är cellens vesikelavdelning. Den består av små sfärer eller membranpåsar som omsluter olika innehåll.

Endosomer fungerar som ett förråd av substanser, vid ombyggnaden av plasmamembranet och regleringen av protein- och lipidtrafiken i det inre membransystemet.

Till skillnad från djurcellen kombinerar växtcellen nya och mogna endosomer i nätverket av membran som fortsätter till Golgi-apparaten.

8. lipiddroppar

Växtceller ackumulerar lipider i sin cytoplasma som små droppar eller droppar. De består huvudsakligen av ett hydrofobt centrum av triglycerider eller sterolestrar omgivna av ett monolager av fosfolipider som har sitt ursprung i det endoplasmatiska retikulumet.

I växter är lipiddroppar vanligtvis förknippade med oljefrön och frukter, från vilka "vegetabiliska oljor" utvinns.

9. plastider

Plastider är dynamiska och varierande organeller. Den mest studerade är kloroplasten, som vi kommer att beskriva senare.

Plastider syntetiserar klorofyll, karotenoider, fettsyror och andra lipider. De kan karakteriseras i olika grupper beroende på deras färg och struktur:

• amyloplast: plastid där stärkelse syntetiseras och lagras. De finns i rötterna och i hjärtbladen.
• kloroplast: klorofyllhaltig plastid, ansvarig för fotosyntesen. Det finns i bladen och gröna stjälkar av växter.
• Kromoplast: plastider specialiserade på att syntetisera och lagra karotenpigment. De finns i blommor, frukter, löv och rötter. Till exempel lagras lykopen och betakaroten i tomatfrukternas kromoplaster.
• Elaioplast eller oleoplast: plastider specialiserade på lipidsyntes. De finns i pollenutvecklingsstrukturerna.
• etioplast: är föregångare till kloroplaster. De finns i växter som växer i mörker.
• Gerontoplast: plastider som härrör från kloroplaster i blad som börjar åldras.
• leukoplast: vit eller färglös plastid. De finns i vävnader som inte fotosyntetiseras, såsom knölar, rötter och fettlagringsorgan.
• Proplastid: icke-särskiljande prekursorplastider. De finns i cellerna i den embryonala vävnaden, i ägglossningen och i pollen.

Plastider kan omvandlas till olika typer under växtens livscykel. Till exempel kan etioplaster, när de utsätts för ljus, omvandlas till kloroplaster. I sin tur kan kloroplaster förvandlas till gerontoplaster när klorofyll bryts ned, eller till kromoplaster när frukter mognar.

10. Kloroplaster

Kloroplaster är växtcellsorganellerna som ansvarar för fotosyntesen. De innehåller klorofyll, ett grönt pigment, som ger den karakteristiska färgen till växternas blad och stjälkar. De tillhör växtcellplastidfamiljen, som finns i grönalger, lavar, mossor och högre växter.

Kloroplaster använder koldioxid och vatten, i närvaro av solljus, för att producera enkla sockerarter som är matkällan för växten.

Den typiska kloroplasten är rund och platt, cirka 5 till 10 mikrometer lång, med ett inre och ett yttre membran. Det inre membranet omsluter stroma, där tylakoiderna finns:

• de granala tylakoiderna: De komprimeras till staplar som kallas grana där en enskild granula kan innehålla 2-30 tylakoider.
• intergranala tylakoider eller stromala tylakoider: som är lösa i stroman.

Kloroplasten upprätthåller sitt eget genom med 120 gener som är nödvändiga för dess aktiviteter. Dessa är ansvariga för syntesen av föreningar, såsom aminosyror, fytohormoner, nukleotider, vitaminer och lipider.

Å andra sidan upptäcker kloroplasten miljöförhållanden och syntetiserar föreningar som gör att växter kan hantera miljöpåfrestningar, såsom förändringar i temperatur, salthalt och torka. Man har också sett att kloroplasten verkar i växtens försvarsmekanismer mot angrepp av biotiska ämnen, såsom insekter, svampar, virus och bakterier.

11. Mitokondrier

I växter ger mitokondrier energimolekyler i form av ATP (adenosintrifosfat) i cytoplasman. Dessutom bearbetas vissa aminosyror, nukleinsyror, lipider och växthormoner i dessa organeller.

Mitokondrierna i växtcellen kontrollerar också balansen av kemiska reaktioner av oxidation och reduktion och har en roll i cellsignalering och motstånd mot sjukdomar.

Växtmitokondrier liknar djurmitokondrier genom att de innehåller två membran: inre och yttre. Vissa delar av det inre membranet viks upp för att bilda säckar som kallas cristae.

12. Ribosom

Växtcellsribosomer liknar djurcellsribosomer. De utför funktionen av proteinsyntes, från den genetiska information som lagras i kärnan, mitokondrierna eller kloroplasten i växtcellen.

En ribosom består av två underenheter som kallas 40S och 60S. Var och en av dessa subenheter innefattar RNA och proteinribonukleinsyra.

13. peroxisom

Peroxisomer är permeabla vesiklar som innehåller olika oxidativa reaktioner. Detta tillåter metabolisk signalering och avgiftningsreaktioner att äga rum, vilket minskar sidoskador.

Peroxisomer är små, mellan 1-2 mikrometer i diameter, vanligtvis sfäriska. De kan associeras med lipiddroppar, plastider, mitokondrier och endoplasmatiskt retikulum.

Mängden peroxisomer beror på celltypen, utvecklingsstadiet och miljöförhållandena. Till exempel, under stressförhållanden ökar antalet peroxisomer.

Peroxisomer i cellen är oumbärliga under tidig utveckling, när plantor är beroende av nedbrytningen av lipider innan de kan initiera fotosyntes.

14. Plasmodesmata

Plasmodesmata är porer som ger kontinuitet i plasmamembranet och cytoplasman genom cellväggen. Med yttre diametrar som sträcker sig från 25 till 50 nanometer och som sträcker sig över cellväggens bredd, finns de i vissa grupper av alger och i alla landväxter.

Plasmodesmata är avgörande för växtens tillväxt genom att tillåta intercellulärt utbyte av många molekyler.

Referenser

Kang, B-H, et al. (2022) En ordlista över växtcellstrukturer: aktuella insikter och framtida frågor. Växtcellen 34:10-52. doi: 10.1093/plcell/koab247.
Sadali NM, Sowden RG, Ling Q, Jarvis P. (2019) Differentiering av kromoplast och andra plastider i växter. Plant Cell rapporter 38:803. doi: 10.1007/s00299-019-02420-2.
Song, Y., Feng, L., Alyafei, M.A.M., Jaleel, A., Ren, M. (2021). Funktion hos kloroplaster i växternas stressreaktioner. International Journal of Molecular Sciences 22: 13464. https://doi.org/10.3390/ijms222413464