Познакомьтесь с типами растительных клеток и органелл

Растительные клетки – это эукариотические клетки или клетки с мембраносвязанным ядром. В отличие от прокариотических клеток, ДНК в растительной клетке размещена внутри ядра, которое окружено мембраной. В дополнение к наличию ядра, растительные клетки также содержат другие связанные с мембраной органеллы (крошечные клеточные структуры), которые выполняют специфические функции, необходимые для нормального функционирования клетки. Органеллы выполняют широкий спектр функций, которые включают в себя все – от выработки гормонов и ферментов до обеспечения энергией растительной клетки.

Растительные клетки похожи на клетки животных в том смысле, что они являются эукариотическими клетками и имеют сходные органеллы. Однако существует ряд различий между растительными и животными клетками. Растительные клетки, как правило, крупнее клеток животных. В то время как клетки животных бывают различных размеров и, как правило, имеют неправильную форму, клетки растений более схожи по размеру и обычно имеют прямоугольную или кубическую форму. Растительная клетка также содержит структуры, которых нет в животной клетке. Некоторые из них включают клеточную стенку, большую вакуоль и пластиды. Пластиды, такие как хлоропласты, помогают в хранении и сборе необходимых растению веществ. Клетки животных также содержат такие структуры, как центриоли, лизосомы, реснички и жгутики, которые обычно не встречаются в клетках растений.

Органеллы растительной клетки

Ниже приведены примеры структур и органелл, которые можно найти в типичных растительных клетках:

Клеточная (плазменная) мембрана: эта тонкая полупроницаемая мембрана окружает цитоплазму клетки, заключая в себе ее содержимое.
Клеточная стенка: это жесткое внешнее покрытие клетки защищает растительную клетку и придает ей форму.
Хлоропласт: хлоропласты – это места фотосинтеза в растительной клетке. Они содержат хлорофилл, зеленый пигмент, который поглощает энергию солнечного света.
Цитоплазма: гелеобразное вещество внутри клеточной мембраны известно как цитоплазма. Она содержит воду, ферменты, соли, органеллы и различные органические молекулы.
Цитоскелет: эта сеть волокон по всей цитоплазме помогает клетке сохранять свою форму и обеспечивает поддержку клетке.
Эндоплазматический ретикулум (ЕР): ЕР представляет собой обширную сеть мембран, состоящую как из областей с рибосомами (шероховатый ЕР), так и из областей без рибосом (гладкий ЕР). ЕР синтезирует белки и липиды.
Комплекс Гольджи: эта органелла отвечает за производство, хранение и транспортировку определенных клеточных продуктов, включая белки.
Микротрубочки: эти полые стержни функционируют главным образом для того, чтобы помогать поддерживать клетку и придавать ей форму. Они важны для перемещения хромосом при митозе и мейозе, а также для перемещения цитозоля внутри клетки.
Митохондрии: митохондрии вырабатывают энергию для клетки путем преобразования глюкозы (образующейся в результате фотосинтеза) и кислорода в АТФ. Этот процесс известен как дыхание.
Ядро: ядро представляет собой связанную с мембраной структуру, которая содержит наследственную информацию клетки (ДНК).

Ядрышко: эта структура внутри ядра помогает в синтезе рибосом.

Нуклеопоры: эти крошечные отверстия в мембране ядра позволяют нуклеиновым кислотам и белкам перемещаться в ядро и из него.

Пероксисомы: это крошечные структуры, связанные с одной мембраной, которые содержат ферменты, которые производят перекись водорода в качестве побочного продукта. Эти структуры участвуют в растительных процессах, таких как фотодыхание.
Плазмодесмы: эти поры или каналы находятся между стенками растительных клеток и позволяют молекулам и коммуникационным сигналам проходить между отдельными растительными клетками.
Рибосомы: состоящие из РНК и белков, рибосомы отвечают за сборку белка. Они могут быть обнаружены либо прикрепленными к шероховатому ЕР, либо свободными в цитоплазме.
Вакуоль: эта органелла растительной клетки обеспечивает поддержку и участвует в различных клеточных функциях, включая хранение, детоксикацию, защиту и рост. Когда растительная клетка созревает, она обычно содержит одну большую вакуоль, заполненную жидкостью.

Типы растительных клеток

По мере созревания растения его клетки становятся специализированными для выполнения определенных функций, необходимых для выживания. Некоторые растительные клетки синтезируют и накапливают органические продукты, в то время как другие помогают транспортировать питательные вещества по всему растению. Некоторые примеры специализированных типов клеток и тканей растений включают: клетки паренхимы, клетки колленхимы, клетки склеренхимы, ксилему и флоэму.

Клетки паренхимы

На этом изображении показаны зерна крахмала (зеленые) в паренхиме растения Clematis sp. Крахмал синтезируется из углевода сахарозы, сахара, вырабатываемого растением в процессе фотосинтеза, и используется в качестве источника энергии. Он хранится в виде зерен в структурах, называемых амилопластами (желтого цвета).

Клетки паренхимы обычно изображаются как типичные растительные клетки, потому что они не столь специализированы, как другие клетки. Клетки паренхимы имеют тонкие стенки и находятся в системах кожных, подкожных и сосудистых тканей. Эти клетки помогают синтезировать и накапливать органические продукты в растении. Средний тканевый слой листьев (мезофилл) состоит из клеток паренхимы, и именно этот слой содержит растительные хлоропласты.

Хлоропласты – это органеллы растений, которые отвечают за фотосинтез, и значительную часть метаболизма растения, происходящую в клетках паренхимы. Избыток питательных веществ, часто в виде зерен крахмала, также накапливается в этих клетках. Клетки паренхимы находятся не только в листьях растений, но и во внешнем и внутреннем слоях стеблей и корней. Они расположены между ксилемой и флоэмой и способствуют обмену водой, минералами и питательными веществами. Клетки паренхимы являются основными компонентами наземной ткани растений и мягких тканей плодов.

Клетки колленхимы

Эти клетки растительной колленхимы образуют поддерживающую ткань.

Клетки колленхимы выполняют поддерживающую функцию в растениях, особенно в молодых растениях. Эти клетки помогают поддерживать растения, не сдерживая при этом рост. Клетки колленхимы имеют удлиненную форму и толстые первичные клеточные стенки, состоящие из углеводных полимеров целлюлозы и пектина.

Из-за отсутствия у них вторичных клеточных стенок и отвердителя в их первичных клеточных стенках клетки колленхимы могут обеспечивать структурную поддержку тканей, сохраняя при этом гибкость. Они способны растягиваться вместе с растением по мере его роста. Клетки колленхимы находятся в коре (слое между эпидермисом и сосудистой тканью) стеблей и вдоль жилок листьев.

Клетки склеренхимы

На этом изображении показана склеренхима в сосудистых пучках стебля подсолнечника.

Клетки склеренхимы также выполняют поддерживающую функцию в растениях, но в отличие от клеток колленхимы, в их клеточных стенках содержится отвердитель, и они гораздо более жесткие. Эти клетки имеют толстые вторичные клеточные стенки и после созревания становятся неживыми. Существует два типа клеток склеренхимы: склереиды и волокна.

Склериды имеют различные размеры и формы, и большую часть объема этих клеток занимает клеточная стенка. Склериды очень твердые и образуют твердую внешнюю оболочку орехов и семян. Волокна представляют собой удлиненные, тонкие клетки, похожие на нити по внешнему виду. Волокна прочные и гибкие и содержатся в стеблях, корнях, стенках плодов и сосудистых пучках листьев.

Проводящие клетки – ксилема и флоэма

Центр этого стебля заполнен большими сосудами ксилемы для транспортировки воды и минеральных питательных веществ от корней к основному телу растения. Пять пучков ткани флоэмы (бледно-зеленого цвета) служат для распределения углеводов и растительных гормонов по всему растению.

Водопроводящие клетки ксилемы выполняют поддерживающую функцию в растениях. Ксилема содержит в ткани отвердитель, который делает ее жесткой и способной функционировать в качестве структурной поддержки и транспортировки. Основная функция ксилемы заключается в транспортировке воды по всему растению. Два типа узких, удлиненных клеток составляют ксилему: трахеиды и элементы сосудов. Трахеиды имеют затвердевшие вторичные клеточные стенки и выполняют функцию проводимости воды. Элементы сосуда напоминают трубки с открытыми концами, которые расположены впритык, позволяя воде течь внутри трубок. Голосеменные и бессемянные сосудистые растения содержат трахеиды, в то время как покрытосеменные растения содержат как трахеиды, так и сосудистые элементы.

Сосудистые растения также имеют другой тип проводящей ткани, называемый флоэмой. Элементы ситовой трубки являются проводящими ячейками флоэмы. Они транспортируют органические питательные вещества, такие как глюкоза, по всему растению. Клетки элементов ситовой трубки имеют мало органелл, что облегчает прохождение питательных веществ. Поскольку в элементах ситовой трубки отсутствуют органеллы, такие как рибосомы и вакуоли, специализированные клетки паренхимы, называемые клетками-компаньонами, должны выполнять метаболические функции для элементов ситовой трубки. Флоэма также содержит клетки склеренхимы, которые обеспечивают структурную поддержку за счет повышения жесткости и гибкости.