Celule vegetale

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 6 septembrie 2020; verificările necesită 9 modificări .

Celulele vegetale sunt celule eucariote , cu toate acestea, ele diferă în mai multe proprietăți de celulele altor eucariote. Caracteristicile lor distinctive includ:

Comparația celulelor vegetale și animale

semn celule animale celule vegetale Excepții
perete celular Nu Da (celuloza) Nu
Tip de putere Heterotrof autotrof Plantele parazite sunt mixotrofe
plastide Nu Există Lăstarii subterani , plantele parazite,
precum și celulele tuturor țesuturilor, cu excepția celui principal, sunt
lipsite de clorofilă
Centrioli Există Nu Nu
vacuola centrală Nu Există La plante, este absent în celulele moarte și alte
celule specializate

Nutrient de rezervă majoră		 Glicogen Amidon Nu
Reacții holistice ale celulei
( pinocitoză , endocitoză , exocitoză , fagocitoză ) 		Există Nu Nu

Principalele tipuri de celule vegetale

Celulele parenchimatoase

Celulele parenchimatoase sunt celule care au aceeași dimensiune în toate direcțiile sau puțin mai lungi decât late [14] . Parenchimul plantelor este numit și țesut principal [15] .

Celulele parenchimului formează grupuri omogene în corpul plantei, umplu spațiile dintre alte țesuturi și fac parte din țesuturile conductoare și mecanice. Ele pot îndeplini diverse funcții: asimilare , excretor etc. Adaptabilitatea celulelor parenchimatoase la diverse funcții se datorează specializării lor funcționale a protoplastelor. Prezența în spațiile intercelulare ale parenchimului (mai ales liber) determină participarea acestuia la schimbul de gaze . Celulele parenchimatoase vii sunt capabile să se divizeze ; felogenul este depus în parenchim , iar la plantele cu o creștere atipică a grosimii - cambium ( rădăcini de sfeclă , unele liane) [15] .

Celulele prosenchimale

Celulele prosenchimale sunt alungite (lungimea este de multe ori mai mare decât lățimea) și ascuțite la capete (spre deosebire de parenchim) celule, diferite ca origine și funcții. Există tranziții între prosenchim (țesut format din celule prosenchimatoase) și parenchim, de exemplu, colenchimul și celulele ramificate mezofilelor lobate din frunzele de canne și alte plante [16] .

Diviziunea celulelor vegetale

Celulele vegetale au o fază suplimentară unică de mitoză numită preprofază. Ea precede profaza și include două evenimente principale:

În caz contrar, mitoza celulelor vegetale se desfășoară în același mod ca și la alte eucariote, doar citokineza lor se desfășoară folosind structuri speciale - phragmoplast (la plantele superioare și unele alge ), ficoplast (la alte alge) etc.

Peretele celular

Peretele celular este prezent nu numai în celulele vegetale: ciupercile și bacteriile îl au, ci doar la plante este format din celuloză (o excepție o constituie organismele asemănătoare ciupercilor oomicete , al căror perete celular este format și din celuloză [20] ).

Structura și compoziția chimică

Peretele celular este format din placa celulară, formându-se mai întâi peretele celular primar și apoi cel secundar. Structura peretelui celular din aceste două tipuri seamănă cu structura blocurilor de beton armat, în care există un cadru metalic și un liant - ciment. În peretele celular, cadrul sunt mănunchiurile de molecule de celuloză, iar liantul este hemiceluloza și pectinele, care formează matricea peretelui celular. Aceste substanțe sunt transportate în timpul creșterii plăcii celulare din complexul Golgi la membrana plasmatică, unde veziculele se contopesc cu aceasta și expulzează conținutul prin exocitoză [21] .

Pe lângă aceste substanțe, învelișul celulelor lignificate conține lignină, care le crește rezistența mecanică și reduce rezistența la apă. În plus, substanțele hidrofobe se pot acumula în membrana celulară a unor țesuturi specializate: ceară vegetală , cutină și suberina , care se depune pe suprafața interioară a pereților celulari de plută și formează benzi caspariene [22] .

Pereții celulari primari și secundari

Peretele celular primar conține până la 90% apă și este caracteristic celulelor meristematice și slab diferențiate . Aceste celule sunt capabile să-și modifice volumul, dar nu datorită întinderii fibrilelor de celuloză, ci deplasării acestor fibrile unele față de altele [23] .

Unele celule, de exemplu mezofila frunzei, rețin membrana primară și, la atingerea dimensiunii dorite, încetează să mai depună noi substanțe în ea. Cu toate acestea, în majoritatea celulelor, acest proces nu se oprește și un perete celular secundar este depus între membrana plasmatică și membrana primară . Are o structură fundamental similară cu cea primară, dar conține mult mai multă celuloză și mai puțină apă. În peretele secundar, de obicei se disting trei straturi - exteriorul, cel mai puternic mijlociu și interior [23] .

Pori

Există un număr mare de pori în peretele secundar [23] . Fiecare por este un canal în acel loc al membranei celulare, în care membrana secundară nu este depusă deasupra câmpului primar al porilor [24] . Câmpul primar al porilor este o zonă mică de pereți subțiri adiacenți ai două celule, constând dintr-o membrană primară și o placă celulară, pătrunsă de plasmodesme [25] . Porii apar în perechi în celulele adiacente ale celulelor adiacente și sunt separați printr-un film de închidere cu trei straturi [25] ( membrana porilor ) [24] . Distinge porii:

  • Porii simpli sunt canale din membrana secundară a celulelor parenchimatoase și a sclereidelor, având aceeași lățime pe tot parcursul.
  • Porii franjuri sunt pori, a căror franjuri este formată dintr-o membrană secundară în formă de cupolă ridicată deasupra membranei porilor. În plan, un astfel de por are forma a două cercuri, al căror exterior corespunde marginii, iar cel interior deschiderii deschiderii în cavitatea celulei. Caracteristic pentru elementele conductoare de apă , reprezentate de celule moarte.
  • Porii semibandați sunt o pereche de pori, dintre care unul este simplu, celălalt este mărginit. Se formează în pereții adiacenți ai traheidelor celulelor conifere și parenchimatoase ale razelor de lemn .
  • Porii orbi sunt canale din membrana secundară a doar una dintre cele două celule învecinate; astfel de pori nu funcționează.
  • Pori ramificati - pori ramificati la unul dintre capete ca urmare a contopirii a doi sau mai multi pori simpli in procesul de ingrosare a cochiliei secundare.
  • Pori ca fante - pori cu gauri sub forma unei fante oblice; se formează în celulele prosenchimale, de exemplu, fibrele lemnoase [26] .
Plasmodesma

Plasmodesma este cel mai subțire fir din citoplasmă, un canal care leagă protoplastele celulelor învecinate [27] . Aceste canale sunt căptușite cu o membrană plasmatică pe toată lungimea lor. O structură goală trece prin plasmodesmata - desmotubul , prin care elementele EPR ale celulelor învecinate comunică între ele.

Prin plasmodesmate se realizează transportul liber al substanțelor. Se presupune că câmpurile de sită ale floemului reprezintă și plasmodesmate mari [28] .

Spațiul interior al plantei, care unește toate protoplastele legate prin plasmodesme, se numește simplast , respectiv transportul prin plasmodesme se numește simpastic [29] .

Funcții

Pereții celulari vegetali îndeplinesc următoarele funcții:

  • asigurarea posibilității de turgență (dacă nu ar fi ea, presiunea intracelulară ar sparge celula);
  • rolul scheletului extern (adică dă formă celulei, determină sfera creșterii acesteia, oferă suport mecanic și structural);
  • stochează nutrienți [29] ;
  • protecția împotriva agenților patogeni externi .

Organele

Plastide

Plastidele sunt organite de celule vegetale constând dintr-o stromă proteică înconjurată de două membrane lipoproteice . Cea interioară formează excrescențe în interior ( tilacoizi , sau lamele) [30] .

Plastidele, ca și mitocondriile, sunt organite care se auto-replica și au propriul lor genom - un strat, precum și ribozomi .

La plantele superioare, toate plastidele provin dintr-un precursor comun - proplastide , care se dezvoltă din particule inițiale cu două membrane.

Plastidele sunt unice pentru plante [31] . Există trei tipuri principale de plastide:

  • Leucoplaste . Aceste plastide nu conțin pigmenți; sistemul membranar intern, deși prezent, este slab dezvoltat. Separați amiloplaste care stochează amidon, proteinoplaste care conțin proteine, elaioplaste (sau oleoplaste) care depozitează grăsimi. Etioplastele sunt plastide incolore ale plantelor care au fost cultivate fără iluminare. În prezența luminii se transformă ușor în cloroplaste [32] .
  • Cromoplastele sunt plastide galben-portocalii datorită prezenței pigmenților carotenoizi în ele : caroten , xantofilă , luteină , zeaxantina etc. Se formează din cloroplaste când clorofila și membranele interne sunt distruse în ele [33] . În plus, cromoplastele au dimensiuni mai mici decât cloroplastele. Carotenoizii sunt prezenți în cromoplaste sub formă de cristale sau dizolvați în picături de grăsime (astfel de picături se numesc plastoglobuli ). Rolul biologic al cromoplastelor este încă neclar [34] .
  • Cloroplastele sunt plastide sub forma unei lentile biconvexe, inconjurate de o teaca formata din doua membrane lipoproteice. Cel interior formează excrescențe lungi în proteina stroma - tilacoizi stroma și tilacoizi mai mici, stivuite, interconectate prin tilacoizi stroma . Pigmenții sunt asociați cu stratul proteic al membranelor tilacoide: clorofilă și carotenoizi. Fotosinteza are loc în cloroplaste. Amidonul primar sintetizat de cloroplaste este depus în stroma dintre tilacoizi [35] .

Cloroplastele de alge gigantice , prezente la singular într-o celulă, se numesc cromatofori . Forma lor poate fi foarte diversă [31] .

Vacuole

O vacuola este o cavitate dintr-o celulă plină cu seva celulară și înconjurată de o membrană numită tonoplast. Substanțele conținute în seva celulară determină mărimea presiunii osmotice și turgența membranei celulare.

Vacuolele sunt formate din pro- vacuole - mici vezicule membranoase care se desprind din EPR și complexul Golgi. Veziculele se unesc apoi pentru a forma vacuole mai mari. Numai în vacuolele vechi toate vacuolele pot fuziona într-o singură vacuola centrală gigantică, dar de obicei celula, pe lângă vacuola centrală, conține vacuole mici umplute cu substanțe de rezervă și produse metabolice [36] .

Vacuolele îndeplinesc următoarele funcții principale în celulă:

  • crearea turgenței;
  • depozitarea substanțelor necesare;
  • depunerea de substanțe dăunătoare celulei;
  • descompunerea enzimatică a compuşilor organici (aceasta aduce vacuolele mai aproape de lizozomi) [37] .

Incluziuni de celule vegetale

  • incluziuni trofice:
    • boabe de amidon;
    • granule proteice (în hialoplasmă , plastide, EPR, vacuole, nucleu ). Cel mai adesea, depozitele de proteine ​​se găsesc sub formă de boabe de aleuronă , care sunt vacuole deshidratate umplute cu proteine.
    • Picăturile de lipide sunt o sursă puternică de energie. Valoarea energetică a lipidelor este de două ori mai mare decât a proteinelor sau carbohidraților , astfel încât țesuturile sau semințele care le conțin pot avea o masă și o dimensiune mai mică.
  • incluziuni care nu au valoare energetică, de regulă, deșeuri. Cele mai frecvente sunt cristalele de oxalat de calciu [38] .

Note

  1. ↑ JA Raven (1997) Vacuola: o analiză cost-beneficiu. Progrese în cercetarea botanică 25, 59–86
  2. ↑ RA Leigh și D Sanders (1997) Advances in Botanical Research, Vol. 25: The Plant Vacuole. Academic Press, California și Londra. ISBN 0-12-441870-8
  3. ↑ Oparka, KJ (1993) Semnalizarea prin plasmodesmata — calea neglijată. Seminarii de biologie celulară 4, 131–138
  4. ↑ Hepler, PK (1982) Reticulul endoplasmatic în formarea plăcii celulare și a plasmodesmelor. Protoplasma 111, 121–133
  5. ↑ Anderson S, Bankier AT, et al. (1981) Secvența și organizarea genomului mitocondrial uman. Natura 290, 4–65
  6. ↑ L Cui, N Veeraraghavan, et al. (2006) ChloroplastDB: baza de date a genomului cloroplastelor. Nucleic Acids Research, 34, D692-696
  7. ↑ L. Margulis (1970) Originea celulelor eucariote. Yale University Press, New Haven
  8. ^ Lewis, LA, McCourt, RM (2004) Algele verzi și originea plantelor terestre. American Journal of Botany 91, 1535–1556
  9. ↑ López-Bautista, JM, Waters, D.A. și Chapman, R.L. (2003) Phragmoplastin, green algae and the evolution of cytokinesis. Jurnalul Internațional de Microbiologie Sistematică și Evolutivă 53, 1715–1718
  10. ↑ Manton, I. și Clarke, B. (1952) Un studiu cu microscopul electronic al spermatozoidului Sphagnum . Journal of Experimental Botany 3, 265–275
  11. ↑ DJ Paolillo, Jr. (1967) Despre structura axonemului în flagelii Polytrichum juniperinum . Tranzacțiile Societății Americane de Microscopie, 86, 428–433
  12. ↑ P.H. Raven, Evert RF, Eichhorm SE (1999) Biology of Plants, ediția a 6-a. W. H. Freeman, New York
  13. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 136.
  14. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 58.
  15. ↑ 1 2 Parenchim // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  16. ↑ Prosenchyma - un articol din Dicționarul Enciclopedic Biologic
  17. ↑ Dhonukshe, P., Mathur, J., Hülskamp, ​​​​M., Gadella, TWJ. Capetele plus microtubuli dezvăluie legături esențiale între polarizarea intracelulară și modularea localizată a endocitozei în timpul stabilirii planului de diviziune în celulele vegetale  //  BMC Biology : jurnal. - 2005. - Vol. 3 . — P. 11 . - doi : 10.1186/1741-7007-3-11 . — PMID 15831100 .
  18. ↑ Ambrose JC, Cyr RJ Organizarea fusului mitotic de către banda de preprofază  //  Molecular Plant : journal. - 2008. - Vol. 1 , nr. 6 . - P. 950-960 . - doi : 10.1093/mp/ssn054 . — PMID 19825595 . Arhivat din original pe 15 aprilie 2013.
  19. ↑ Hoshino H., Yoneda A., Kumagai F., Hasezawa S. Rolurile zonei epuizate de actină și benzii de preprofază în determinarea situsului de diviziune al celulelor vegetale superioare, o linie celulară de tutun BY-2 care exprimă GFP-tubulină  .)  / / Protoplasma: jurnal. - 2003. - Vol. 222 , nr. 3-4 . - P. 157-165 . - doi : 10.1007/s00709-003-0012-8 . — PMID 14714204 .
  20. ↑ Cap. ed. M. S. Gilyarov; Editori: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin ş.a. Oomycetes // Dicţionar enciclopedic biologic. — Ed. a II-a, corectată. — M.: Sov. Enciclopedie . — 1986.
  21. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 140.
  22. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 146-147.
  23. ↑ 1 2 3 Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 143.
  24. ↑ 1 2 Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 65.
  25. ↑ 1 2 Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 59.
  26. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 65-66.
  27. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 62.
  28. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 144.
  29. ↑ 1 2 Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 148.
  30. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 62-63.
  31. ↑ 1 2 Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 149.
  32. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 154.
  33. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 90.
  34. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 152.
  35. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 89.
  36. ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 17-18.
  37. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 157-160.
  38. ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 163-167.

Literatură

  • Bilich G.L., Kryzhanovsky V.A. Biologie. Curs complet: În 4 volume - ediția a V-a, completată și revizuită. - M. : Editura Oniks, 2009. - T. 1. - 864 p. - ISBN 978-5-488-02311-6 .
  • Lotova L.I. , Nilova M.V., Rudko A.I. Dicţionar de termeni fitoanatomici: manual. - M . : Editura LKI, 2007. - 112 p. - ISBN 978-5-382-00179-1 .
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 celula plantei
Organele celula plantei
perete celular
Substanțe
structurilor
Diviziunea
celulară a plantelor
Etape speciale
structurilor