Страница полузащищенная
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Для научного журнала см . Растительная клетка .
Строение растительной клетки

Растительные клетки - это эукариотические клетки, присутствующие в зеленых растениях , фотосинтезирующих эукариотах царства Plantae . Их отличительные особенности включают первичные клеточные стенки, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозы и пектин, наличие пластид, способных осуществлять фотосинтез и накапливать крахмал, большую вакуоль , регулирующую тургорное давление, отсутствие жгутиков или центриолей , за исключением гамет, и уникальный метод деления клеток, включающий формирование клеточной пластинки или фрагмопласта , разделяющего новые дочерние клетки.

Характеристики растительных клеток

  • Многие типы растительных клеток содержат большую центральную вакуоль , заполненный водой объем, окруженный мембраной, известной как тонопласт [2], которая поддерживает тургор клетки , контролирует движение молекул между цитозолем и соком , хранит полезный материал, такой как фосфор и другие полезные вещества. азот [3] и переваривает отработанные белки и органеллы .
  • Специализированные клетки-к-клетке пути связи , известные как плазмодесмы , [4] происходят в виде пор в первичной клеточной стенке , через которую плазмалемма и эндоплазматическая сеть [5] из соседних ячеек являются непрерывными.
  • Клетки растений содержат пластиды , наиболее примечательными из которых являются хлоропласты , содержащие пигмент зеленого цвета хлорофилл, который преобразует энергию солнечного света в химическую энергию, которую растение использует для производства собственной пищи из воды и углекислого газа в процессе, известном как фотосинтез . [6] Другими типами пластидов являются амилопласты , специализированные для хранения крахмала , элайопласты, специализирующиеся на хранении жира , и хромопласты, специализирующиеся на синтезе и хранении пигментов . Как и в митохондриях , геном которых кодирует 37 генов,[7] пластиды имеют собственные геномы, состоящие примерно из 100–120 уникальных генов [8], и интерпретируются как возникшие как прокариотические эндосимбионты, живущие в клетках ранних эукариотических предков наземных растений и водорослей . [9]
  • Деление клеток у наземных растений и некоторых групп водорослей, особенно у Charophytes [10] и Chlorophyte Order Trentepohliales , [11] происходит путем конструирования фрагмопласта в качестве матрицы для построения клеточной пластинки на поздних стадиях цитокинеза .
  • Подвижны, свободно плавать сперма в бриофитов и папоротникообразных , саговники и гинкго являются единственными клетками наземных растений имеют жгутики работе [12] аналогичны клеткам животных , [13] [14] , но хвойные деревья и цветущие растения не имеют подвижные сперматозоиды и лишены жгутиков и центриолей . [15]

Типы растительных клеток и тканей

Клетки растений дифференцируются от недифференцированных меристематических клеток (аналогично стволовым клеткам животных) с образованием основных классов клеток и тканей корней , стеблей , листьев , цветов и репродуктивных структур, каждая из которых может состоять из нескольких типов клеток.

Паренхима

Клетки паренхимы - это живые клетки, функции которых варьируются от хранения и поддержки до фотосинтеза ( клетки мезофилла ) и загрузки флоэмы ( клетки-переносчики ). Помимо ксилемы и флоэмы в их сосудистых пучках, листья состоят в основном из клеток паренхимы. Некоторые клетки паренхимы, такие как эпидермис, специализируются на проникновении света и фокусировке или регуляции газообмена , но другие относятся к наименее специализированным клеткам в растительной ткани и могут оставаться тотипотентными , способными к делению с образованием новых популяций недифференцированных клеток. на протяжении всей своей жизни. [16]Клетки паренхимы имеют тонкие проницаемые первичные стенки, позволяющие транспортировать небольшие молекулы между ними, а их цитоплазма отвечает за широкий спектр биохимических функций, таких как секреция нектара или производство вторичных продуктов , препятствующих растительноядности . Клетки паренхимы, которые содержат много хлоропластов и связаны в первую очередь с фотосинтезом, называются клетками хлоренхимы . Другие, такие как большинство из паренхимных клеток в картофельных клубнях и семена семядоли из бобовых культур , имеет функцию хранения.

Колленхима

Клетки колленхимы живы в зрелом возрасте и имеют утолщенные клеточные стенки из целлюлозы. [17] Эти клетки созревают из производных меристемы, которые изначально напоминают паренхиму, но различия быстро становятся очевидными. Пластиды не развиваются, а секреторный аппарат (ER и Golgi) разрастается, секретируя дополнительную первичную стенку. Стенка обычно наиболее толстая в углах, где соприкасаются три или более ячеек, и самая тонкая, когда соприкасаются только две ячейки, хотя возможны другие способы утолщения стенки. [17] Пектин и гемицеллюлоза являются доминирующими составляющими клеточных стенок колленхимы двудольных покрытосеменных растений , которые могут содержать всего 20% целлюлозы вПетаситы . [18] Клетки колленхимы, как правило, довольно вытянуты и могут делиться поперечно, чтобы иметь вид перегородок. Роль этого типа клеток состоит в том, чтобы поддерживать растение в осях, все еще растущих в длину, и придавать тканям гибкость и прочность на разрыв. В первичной стенке отсутствует лигнин, который сделал бы ее прочной и жесткой, поэтому этот тип клеток обеспечивает то, что можно было бы назвать пластиковой опорой - опору, которая может удерживать молодой стебель или черешок в воздухе, но в клетках, которые могут растягиваться по мере того, как клетки вокруг них удлиненный. Эластичная опора (без эластичной защелки) - хороший способ описать, что делает колленхима. Части нитей сельдерея - колленхима.

Поперечный разрез листа, показывающий различные типы растительных клеток

Склеренхима

Склеренхима - это ткань, состоящая из двух типов клеток, склереидов и волокон, которые имеют утолщенные, одревесневшие вторичные стенки [17] : 78 лежат внутри первичной клеточной стенки . Вторичные стенки укрепляют клетки и делают их непроницаемыми для воды. Следовательно, склереиды и волокна обычно мертвы при функциональной зрелости, а цитоплазма отсутствует, оставляя пустую центральную полость. Склероиды или каменные клетки (от греческого skleros, твердый) представляют собой твердые, жесткие клетки, которые придают листьям или плодам зернистую текстуру. Они могут препятствовать развитию травоядных, повреждая пищеварительные тракты на стадиях личинки мелких насекомых. Склериды образуют твердую стенку косточки персиков и многих других фруктов, обеспечивая физическую защиту развивающегося ядра. Волокна представляют собой удлиненные клетки с одревесневшими вторичными стенками, которые обеспечивают несущую поддержку и прочность на разрыв листья и стебли травянистых растений. Волокна склеренхимы не участвуют в проводимости ни воды и питательных веществ (как в ксилеме ), ни углеродных соединений (как во флоэме ), но вполне вероятно, что они эволюционировали как модификации инициалов ксилемы и флоэмы у ранних наземных растений.

клетки эпидермиса Arabidopsis thaliana

Ксилема

Ксилема представляет собой сложную сосудистую ткань, состоящую из водопроводящих трахеид или сосудистых элементов , а также волокон и клеток паренхимы. Трахеиды [19] представляют собой удлиненные клетки с одревесневшим вторичным утолщением клеточных стенок, специализированные для проведения воды, и впервые появились у растений во время их перехода на сушу в силурийский период более 425 миллионов лет назад (см. Cooksonia ). Наличие ксилемы трахеид определяет сосудистые растения.или трахеофиты. Трахеиды представляют собой заостренные удлиненные клетки ксилемы, самые простые из которых имеют непрерывные первичные клеточные стенки и одревесневшие вторичные утолщения стенок в виде колец, обручей или сетчатых сетей. Голосеменные характеризуются более сложными трахеидами с отверстиями в виде клапанов, называемыми окаймленными ямками . В папоротники и другие папоротникообразных и голосеменных имеют только ксилемы трахеид , в то время как цветущие растения также имеют ксилемы суда . Элементы сосуда представляют собой полые клетки ксилемы без торцевых стенок, которые выровнены встык так, чтобы образовывать длинные непрерывные трубки. У мохообразных отсутствует настоящая ткань ксилемы, но у их спорофитов имеют водопроводящую ткань, известную как гидром, которая состоит из удлиненных клеток более простой конструкции.

Флоэма

Флоэма представляет собой специализированную ткань для транспортировки пищи у высших растений, в основном транспортирующую сахарозу по градиентам давления, создаваемым осмосом, процессом, называемым транслокацией . Флоэма представляет собой сложную ткань, состоящую из двух основных типов клеток: ситчатых трубок и тесно связанных клеток-компаньонов , а также клеток паренхимы, волокон флоэмы и склереид. [17] : 171 Ситовые трубки встык соединены между собой перфорированными концевыми пластинами, так называемые ситчатые пластины , которые позволяют переносить фотосинтат между ситчатыми элементами. В элементах ситовой трубки отсутствуют ядра и рибосомы., а их метаболизм и функции регулируются соседними ядросодержащими клетками-компаньонами. Клетки-компаньоны, соединенные с ситчатыми трубками через плазмодесматы , отвечают за загрузку сахаров во флоэму . У мохообразных отсутствует флоэма, но спорофиты мха имеют более простую ткань с аналогичной функцией, известную как лептом.

Это электронная микрофотография эпидермальных клеток листа Brassica chinensis. Также видны устьица.

Эпидермис

В эпидермисе растений специализировано ткань, состоящая из клеток паренхимы, которая покрывает наружные поверхности листьев, стеблей и корней. В эпидермисе могут присутствовать несколько типов клеток. Среди них выделяются замыкающие клетки устьиц, которые контролируют скорость газообмена между растением и атмосферой, железистые волосы или трихомы , а также корневые волоски первичных корней. В эпидермисе побегов большинства растений только замыкающие клетки имеют хлоропласты. Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Эпидермальные клетки надземных органов возникают из поверхностного слоя клеток, известного как оболочка.(L1 и L2 слоев) , что охватывает растение стрелять вершины , [17] , тогда как кора головного мозга и сосудистые ткани возникают из внутреннего слоя верхушки побега , известного как корпус (уровня L3). Эпидермис корней образуется из слоя клеток, находящегося непосредственно под корневым покровом. Эпидермис всех надземных органов, но не корней, покрыт кутикулой из полиэфирного кутина или полимерного кутана (или того и другого) с поверхностным слоем эпикутикулярных восков . Считается, что эпидермальные клетки первичного побега являются единственными растительными клетками, обладающими биохимической способностью синтезировать кутин. [20]

Смотрите также

  • Животная клетка
  • Хроматин
  • Цитоплазма
  • Хлоропласт
  • Цитоскелет
  • Ядерная мембрана
  • Лейкопласт
  • Тела Гольджи
  • Ядро
  • Ядрышко
  • Митохондрия
  • Связанная со стенкой киназа
  • Пол Медсестра

Рекомендации

  1. ^ Keegstra, K (2010). «Стенки растительных клеток» . Физиология растений . 154 (2): 483–486. DOI : 10.1104 / pp.110.161240 . PMC  2949028 . PMID  20921169 .
  2. Перейти ↑ Raven, JA (1997). «Вакуоль: анализ рентабельности». Успехи ботанических исследований . 25 : 59–86. DOI : 10.1016 / S0065-2296 (08) 60148-2 . ISBN 9780120059256.
  3. Перейти ↑ Raven, JA (1987). «Роль вакуолей» . Новый фитолог . 106 (3): 357–422. DOI : 10.1111 / j.1469-8137.1987.tb00149.x .
  4. ^ Oparka, KJ (1993). «Передача сигналов через плазмодесматы - запущенный путь». Семинары по клеточной биологии . 4 (2): 131–138. DOI : 10,1006 / scel.1993.1016 . PMID 8318697 . 
  5. ^ Hepler, PK (1982). «Эндоплазматический ретикулум в формировании клеточной пластинки и плазмодесмы». Протоплазма . 111 (2): 121–133. DOI : 10.1007 / BF01282070 . S2CID 8650433 . 
  6. ^ Bassham, Джеймс Алан; Lambers, Hans, eds. (2018). «Фотосинтез: важность, процесс и реакции» . Британская энциклопедия . Проверено 15 апреля 2018 .
  7. ^ Андерсон, S; Банкир, AT; Barrell, BG; de Bruijn, MH; Колсон, Арканзас; Друин, Дж; Eperon, IC; Nierlich, DP; Роу, BA; Сэнгер, F; Шрайер, PH; Смит, AJ; Staden, R; Янг, И.Г. (1981). «Последовательность и организация митохондриального генома человека». Природа . 290 (5806): 4–65. Bibcode : 1981Natur.290..457A . DOI : 10.1038 / 290457a0 . PMID 7219534 . S2CID 4355527 .  
  8. ^ Cui, L; Veeraraghavan, N; Рихтер, А; Стена, К; Янсен, РК; Либенс-Мак, Дж; Макаловская, I; dePamphilis, CW (2006). «ChloroplastDB: база данных генома хлоропластов» . Исследования нуклеиновых кислот . 34 (90001): D692-696. DOI : 10.1093 / NAR / gkj055 . PMC 1347418 . PMID 16381961 .  
  9. Перейти ↑ Margulis, L (1970). Происхождение эукариотических клеток . Нью-Хейвен: издательство Йельского университета. ISBN 978-0300013535.
  10. ^ Льюис, Луизиана; Маккорт, РМ (2004). «Зеленые водоросли и происхождение наземных растений» (PDF) . Американский журнал ботаники . 91 (10): 1535–1556. DOI : 10,3732 / ajb.91.10.1535 . PMID 21652308 .  
  11. ^ Лопес-Баутиста, JM; Waters, DA; Чепмен, Р.Л. (2003). «Фрагмопластин, зеленые водоросли и эволюция цитокинеза» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 53 (6): 1715–1718. DOI : 10.1099 / ijs.0.02561-0 . PMID 14657098 . 
  12. ^ Silflow, CD; Лефевр, Пенсильвания (2001). «Сборка и подвижность ресничек и жгутиков эукариот. Уроки Chlamydomonas reinhardtii » . Физиология растений . 127 (4): 1500–1507. DOI : 10.1104 / pp.010807 . PMC 1540183 . PMID 11743094 .  
  13. ^ Мантон, я; Кларк, Б. (1952). «Электронно-микроскопическое исследование сперматозоида сфагнума ». Журнал экспериментальной ботаники . 3 (3): 265–275. DOI : 10.1093 / JXB / 3.3.265 .
  14. ^ Paolillo-младший, DJ (1967). «О строении аксонемы жгутиков Polytrichum juniperinum ». Труды Американского микроскопического общества . 86 (4): 428–433. DOI : 10.2307 / 3224266 . JSTOR 3224266 . 
  15. ^ Ворон, PH; Эверт, РФ; Eichhorm, SE (1999). Биология растений (6-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 9780716762843.
  16. ^ Г., Хаберланд (1902). "Kulturversuche mit изолированное Pflanzenzellen". Mathematisch-naturwissenschaftliche . Akademie der Wissenschaften в Wien Sitzungsberichte. 111 (1): 69–92.
  17. ^ a b c d e Каттер, EG (1977). Анатомия растений. Часть 1. Клетки и ткани . Лондон: Эдвард Арнольд. ISBN 0713126388.
  18. ^ Roelofsen П.А. (1959). Стенка растительной клетки . Берлин: Gebrüder Borntraeger. ASIN B0007J57W0 . 
  19. ^ MT Тайри; MH Zimmermann (2003) Структура ксилемы и подъем сока, 2-е издание, Springer-Verlag, Нью-Йорк, США.
  20. ^ Kolattukudy, PE (1996) Биосинтетические пути кутина и восков и их чувствительность к стрессам окружающей среды . В: Кутикулы растений. Эд. Дж. Керстиенс, BIOS Scientific publishers Ltd., Оксфорд, стр. 83–108.