RASTLINNÁ BUNKA: VLASTNOSTI, ČASTI (ORGANELY) A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Rastlinné bunky sú základné jednotky, ktoré tvoria organizmy patriace do kráľovstva rastlín (kráľovstvo Plantae).

Podobne ako všetky živé veci, aj rastliny sú tvorené bunkami, ktoré sa nazývajú rastlinné bunky . Pre každý uvažovaný živý organizmus predstavuje bunka najzákladnejšiu jednotku, to znamená najmenšiu časť jednotlivca, ktorá si zachováva vlastnosti všetkého živého.

Vo svojom vnútri, ako aj vo vnútri živočíšnych buniek, pretože sa jedná o typ eukaryotickej bunky, existuje druh „kvapaliny“ (cytosol), v ktorej je ponorená skupina kompartmentov vymedzených membránami. , ktoré poznáme ako organely alebo organely.

Organely akejkoľvek bunky sa môžu považovať za analogické k telesným orgánom zvierat (srdce, pečeň, obličky, pľúca, žalúdok atď.), Ale v podstatne menšom meradle, to znamená, menšie (rastlinné bunky môžu merať až 100 mikrónov). ).

Cibuľové rastlinné bunky s jadrom. Zdroj: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Na každú bunku sa teda dá pozerať ako na spoločenstvo subcelulárnych komponentov, z ktorých každá má svoje vlastné funkcie, ktoré umožňujú život, ale nemôžu prežiť samy osebe mimo bunky.

Niektoré organely rastlinných buniek sa nenachádzajú v živočíšnych bunkách, a preto sa vždy rozlišuje medzi týmito dvoma typmi. Medzi týmito organelami, ktoré sa vyskytujú iba v rastlinných bunkách, vynikajú bunkové steny, vakuola a chloroplasty, ktoré sú zodpovedné za neuveriteľný proces fotosyntézy.

Vlastnosti

Rastliny, koncipované, rovnako ako všetky mnohobunkové organizmy ako veľká bunková komunita, majú bunky rôznych typov, ktoré vykonávajú rôzne funkcie.

Existujú bunky špecializované na:

- ochrana,

- mechanickú podporu,

- syntéza potravinových rezerv,

- transport, absorpcia a sekrécia,

- meristematická aktivita a rozmnožovanie a

- spojenie medzi špecializovanými tkanivami

Všeobecné charakteristiky

Rastlinné bunky majú navzájom veľa charakteristík, ale zase zdieľajú niektoré vlastnosti so živočíšnymi bunkami, čo sú vlastnosti, ktoré sú vlastné všetkým eukaryotickým bunkám.

Fotografia mikroskopického pohľadu na tkanivo vodnej trávy (Obrázok Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Ďalej predstavíme zoznam niektorých zdieľaných charakteristík a charakteristík rastlinných buniek:

- Sú to eukaryotické bunky : majú svoj genetický materiál uzavretý v membránovom jadre a ďalšie kompartmenty sú obklopené dvojitými alebo jednoduchými membránami.

- Všetky majú bunkovú stenu : plazmatická membrána (membrána, ktorá uzatvára cytosol so svojimi organelami) je obklopená a chránená tuhou stenou, ktorá pozostáva z komplexných sietí polysacharidov, ako je celulóza (polymér molekúl glukózy).

- Majú plastidy : medzi špeciálne organely, ktoré majú iba rastlinné bunky, sú plastidy špecializované na rôzne funkcie. Tieto chloroplasty (kde chlorofyl sa o fotosyntetické pigment), sú veľmi dôležité, pretože sa tak stala hlavné miesto dôjde fotosyntézu , proces, pri ktorom rastliny využívajú slnečné svetlo, vodu a oxid uhličitý syntetizovať organické látky a produkujú kyslík.

- Sú to autotrofné bunky : prítomnosť chloroplastov v nich poskytuje rastlinným bunkám schopnosť „syntetizovať vlastné jedlo“, takže sú trochu autonómnejšie ako živočíšne bunky na získavanie energie a uhlíka.

- Majú vakuolu : v cytozole rastlinných buniek sa nachádza špeciálna organela, vakuola, kde sa ukladajú voda, cukry a dokonca aj niektoré enzýmy.

- Sú totipotentné : za určitých okolností má veľa diferencovaných rastlinných buniek schopnosť asexuálne produkovať nového jedinca.

Časti (organely) rastlinnej bunky a ich funkcie

Organely rastlinných buniek

Cytosol a plazmatická membrána

Cytosol je všetko, čo je okolo jadra. Je to druh tekutiny, ktorý obsahuje membránové kompartmenty a ďalšie štruktúry. Termín „cytoplazma“ sa občas používa na označenie tejto tekutiny a plazmatickej membrány súčasne.

Bunková membrána. Zdroj: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Takáto "tekutina" je obklopená a obsiahnutá v membráne, plazmatickej membráne, ktorá nie je ničím iným ako lipidovou dvojvrstvou so stovkami pridružených proteínov, integrálnych alebo periférnych, ktoré sprostredkúvajú výmenu látok medzi bunkou a prostredím, ktoré ju obklopuje.

Pretože rastlinné bunky sú obklopené bunkovou stenou, mnoho autorov vytvorilo pojem protoplast tak, že odkazuje na všetko, čo je vo vnútri tejto steny, to znamená na rastlinnú bunku: plazmatickú membránu a cytosól s jej organelami.

cytoskelet

Cytoskelet, sieť vláknitých proteínov v bunkovej cytoplazme. Zdroj: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Rastlinné bunky, podobne ako živočíšne bunky, majú cytoskelet. Cytoskelet pozostáva z radu molekulárnych „skafoldov“, ktoré prechádzajú bunkou a ktoré organizujú všetky vnútorné zložky cytosolu.

Pôsobia pri pohybe vezikúl, pri preprave látok a molekúl bunkou a okrem toho pri štruktúrovaní a podpore bunky.

Tento cytoskelet je tvorený vláknami proteínu nazývaného F-aktín a mikrotubulov, čo sú polyméry iného proteínu známeho ako tubulín.

Jadro chromatínu a jadrový obal

Jadro eukaryotických buniek. Zdroj: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), preklad od Kelvinsonga. / CC0

Jadrom je organela, ktorá obsahuje genetický materiál DNA (deoxyribonukleová kyselina), ktorá je zabalená vo forme chromatínu (z čoho sú chromozómy vyrobené). Je to organelka pokrytá membránovým systémom známym ako jadrový obal.

jadierko

Vo vnútri je tiež oblasť známa ako jadro, v ktorej sú niektoré proteíny a gény kódujúce ribozomálnu RNA (kyselina ribonukleová).

Táto obálka v skutočnosti pozostáva zo série špecializovaných cisterien, ktoré obklopujú jadro a regulujú výmenu materiálov medzi jadrom a cytosolom, ku ktorej dochádza prostredníctvom komplexov jadrového póru.

Tvoria ho dve membrány, ktoré vymedzujú lúmen alebo nukleoplazmu, jedna vnútorná a druhá vonkajšia, pričom druhá pokračuje s membránami hrubého endoplazmatického retikula (druhá so zabudovanými ribozómami).

Vnútorná membrána je spojená s niektorými vnútornými zložkami jadra a pravdepodobne ich organizuje priestorovo. Niektorí autori poukazujú na existenciu jadrového skeletu, ktorého proteínové vlákna (ako aj vlákna cytoskeletu v cytosóle) umožňujú organizáciu chromatínu.

Endoplazmatické retikulum

1-Jadrová membrána. 2-jadrové póry. 3-drsné endoplazmatické retikulum (RER). 4-hladké endoplazmatické retikulum (SER). 5-Ribozóm pripojený k hrubému endoplazmatickému retikulu. 6-Macromolecules. 7-Transportné vezikuly. 8-Golgiho prístroj. 9-Cis tvár Golgiho aparátu. 10-Trans tvár Golgiho prístroja. 11-Cisterna Golgiho aparátu. Zdroj: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivatívne práce: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Je to veľmi dynamický membránový systém, ktorého početnosť je premenlivá, ako aj jeho štruktúra, organizácia a usporiadanie v cytosole.

Zvyčajne sa delí na „hladkú“ časť a ďalšiu „hrubú“ časť, pričom pokračuje s vonkajším jadrovým obalom, v ktorom je už zabudovaných viac ribozómov, ktoré sú súčasťou molekulárneho mechanizmu zodpovedného za syntézu proteínov.

Bunkové proteíny sa spracovávajú a distribuujú v endoplazmatickom retikule, najmä proteíny určené pre lipidové membrány (sekrečná dráha). Ak sa vyskytne, je to jedno z miest, kde sa vyskytujú niektoré posttranslačné modifikácie proteínov, ako je napríklad glykozylácia.

V mnohých bunkách, ktoré tvoria žľazy, je táto organela veľmi hojná a pôsobí pri vylučovaní tukov, olejov a voňavých olejov.

Je tiež hojný v epidermálnych bunkách, ktoré tvoria lipidy, ktoré sa ukladajú ako vosky na povrch listov a iných rastlinných orgánov.

Golgiho aparát

Táto organela, tiež membranózna, sa skladá zo série sploštených kruhových cisterien, ktoré sú ohraničené jednou membránou. Obsah týchto nádrží, ich chemické zloženie a ich funkcie sa menia z jednej „tváre“ na druhú.

V niektorých „nižších“ rastlinách je „vonkajšia“ nádrž spojená s endoplazmatickým retikulom a je známa ako cis kompartment alebo „tvár“ Golgiho komplexu, zatiaľ čo „vzdialenejšie“ cisterny sú súčasťou trans tváre. ,

V strede medzi cisternami cis a trans sú „stredné“ cisterny a na trans strane sa tvoria sekrečné vezikuly.

Komplex Golgi je zodpovedný za spracovanie a balenie rôznych makromolekúl, ako aj za ich transport (vývoz) na povrch buniek alebo do vakuol. Takéto makromolekuly zahŕňajú lipidy a proteíny.

Na rozdiel od živočíšnych buniek majú Golgi rastlinných buniek dôležité syntetické činnosti, pretože sa podieľajú na de novo syntéze glykoproteínov, pektínov, hemicelulóz a niektorých sekrečných produktov a zložiek bunkových stien.

ribozómy

Schéma ribozómu

Ribozómy sú veľmi malé organely, guľového tvaru. Zvyčajne sa nachádzajú v drsnom endoplazmatickom retikule, ale niektoré sú v cytoplazme zadarmo. Pozostávajú z RNA a proteínov.

Podieľajú sa na syntéze makromolekúl, najmä proteínov.

Vacuole and Tonoplast

Vakuola je multifunkčná organela, ktorá sa podieľa na skladovaní, trávení, osmoregulácii a udržiavaní tvaru a veľkosti rastlinných buniek.

Vo vnútri týchto organel je možné ukladať veľa látok: farebné pigmenty, ako sú antokyány, ktoré zafarbujú listy a lístky, niektoré organické kyseliny, ktoré regulujú pH, niektoré „obranné“ chemikálie proti bylinožravcom a sekundárnym metabolitom.

Pod mikroskopom môžu byť v cytozole videné ako „prázdne miesta“, s guľovitým vzhľadom a niekedy veľmi veľké, pretože môžu zaberať až 90% objemu buniek.

Keďže ide o organelu, musíme predpokladať, že je obklopená membránou, tonoplastom . Táto membrána je zodpovedná za reguláciu prechodu látok medzi vakuolárnym lúmenom a cytosolom, pre ktorý má niektoré špecializované proteíny.

Vacuoly tiež fungujú ako „tráviace organely“ buniek, takže často plnia funkcie, ktoré sú analogické s funkciami lyzozómov v živočíšnych bunkách.

mitochondrie

Rovnako ako v ostatných eukaryotických bunkách majú rastlinné bunky mitochondrie, ktoré sú organely obklopené dvoma membránami, jedna vnútorná a druhá vonkajšia, ktoré obklopujú matricu, ktoré sa špecializujú na syntézu energie vo forme ATP a dýchania. bunkový.

Sú to valcové alebo eliptické organely, trochu pretiahnuté av niektorých prípadoch rozvetvené. Majú svoj vlastný genóm, takže sú schopní kódovať a syntetizovať mnoho svojich proteínov, aj keď nie všetky, pretože jadrová DNA buniek kóduje iné bunky.

plastidy

Plastidy sú skupinou rôznych bunkových komponentov, ktoré pochádzajú z prekurzorov známych ako proplastídia. Normálne sú väčšie ako mitochondrie s dvojitou membránou a hustou matricou nazývanou stroma . Majú tiež svoj vlastný genóm.

Chloroplasty, etioplasty, amyloplasty a chromoplasty patria do tejto skupiny organel. Toto sú hlavné organely, ktoré odlišujú rastlinné bunky od zvierat.

- Chloroplasty sú plastidy, ktoré sú zodpovedné za fotosyntézu, a tie, ktoré sú domovom chlorofylu , fotosyntetického pigmentu par excellence.

Schéma chloroplastu. Zdroj: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Amyloplasty sú plastidy, ktoré fungujú pri skladovaní škrobu v rôznych tkanivách.

- Chromoplasty sú plastidy, ktoré majú žltkasté alebo oranžové sfarbenie alebo pigmentáciu, pretože vo vnútri môžu obsahovať rôzne pigmenty.

- Ethioplasts , na druhej strane, sa nachádzajú v "etiolated" tkaniva a sú vlastne chloroplasty, ktoré stratili chlorofyl. V nediferencovaných tkanivách sa môžu nazývať leukoplasty .

Peroxizómy alebo mikrobody

Základná štruktúra peroxizómu

Peroxizómy alebo mikrobody sú organely obklopené jednoduchou membránou, ktoré sa líšia od vezikúl svojou veľkosťou a obsahom. Sú obvykle známy ako peroxizómov, pretože toxické chemické látky s názvom peroxidu vodíka (H ₂ O ₂ ) je produkovaný v nich , ktoré je škodlivé pre bunky.

Sú to organely s veľkým množstvom oxidačných enzýmov vo vnútri a sú zodpovedné za syntézu niektorých molekúl, hoci ich hlavnou funkciou je oxidácia a rozklad určitých typov lipidov, aminokyselín, dusíkatých báz atď.

Obzvlášť dôležité sú v bunkách semena, pretože pracujú pri premene tukov a tukov v nich uložených na uhľohydráty, ktoré sú hlavným zdrojom energie pre embryonálne bunky.

Niektoré modifikované peroxizómy sú známe ako glyoxysómy, pretože v nich prebieha glyoxylátový cyklus, ktorým sa recyklujú atómy uhlíka odvodené z fotosyntetických procesov.

Bunková stena

Rastlinná bunková stena. Zdroj: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Toto je ďalšia z charakteristických organel rastlinných buniek (huby majú tiež bunky steny, ale ich zloženie je iné).

Bunková stena pozostáva zo zložitej siete polyméru nazývaného celulóza, ktorý je tvorený opakujúcimi sa jednotkami cukru nazývaného glukóza. Táto štruktúra má veľa funkcií, ale najdôležitejšia je udržiavanie štruktúry rastlinných buniek a tkanív a ich ochrana pred zvonka.

Aj keď sa javí pod mikroskopom, zdá sa, že je to relatívne tenká štruktúra, dáva rastlinným bunkám určitú mechanickú tuhosť a odolnosť proti deformácii, najmä v rôznych klimatických podmienkach.

Plasmodesmata

V rastlinnom tkanive je možné pozorovať úzke cytoplazmatické kanály obklopené plazmatickou membránou a spájajúce susedné bunky prostredníctvom protoplastov (všetko, čo je vnútri bunkovej steny).

Typy rastlinných buniek

Rastlinné organizmy majú mnoho rôznych typov buniek, ktoré sú produktom procesov diferenciácie buniek, ktoré sú kontrolované geneticky aj environmentálne.

Mnoho vedcov pozná kolekciu rastlinných buniek a tu sú niektoré z nich:

- Počiatočné alebo meristematické bunky : nachádzajú sa v meristémoch , ktoré sú hlavnými centrami rastu a delenia všetkých rastlín, keďže sú v konštantnom mitotickom delení. Z toho sa odlíšia ďalšie bunky tela rastliny.

- Diferencované bunky : všetky rastliny majú tri hlavné typy diferencovaných buniek, ktoré sú odvodené od meristematických buniek, parenchymálnych buniek, kollenchymálnych buniek a buniek sklerenchýmu .

Parenchymálne alebo parenchymálne bunky

Toto sú najbežnejšie bunky. Niektorí autori ich opisujú ako „šelmy záťaže“ rastliny, pretože sú najpočetnejšie, ale sú najmenej špecializovaní, tj najmenej diferencovaní.

Majú tenkú primárnu bunkovú stenu a nevyvíjajú sekundárnu stenu. Sú zodpovední za „vyplnenie“ dostupného priestoru v rastlinných tkanivách a za vytvorenie štruktúry, takže môžu mať rôzne tvary a veľkosti.

Tie parenchymálne bunky, ktoré sa špecializujú na fotosyntézu, sú známe aj ako bunky chlorenchýmu . Tieto bunky sa tiež podieľajú na ukladaní vody v koreňoch, stonke, listoch, ovocí a semenách.

Cholenchymálne alebo kollenchymálne bunky

Sú to bunky, ktoré poskytujú „flexibilnú podporu“ rastlinným tkanivám. Sú podlhovasté a majú rôzne tvary, ktoré sa môžu počas rastu rastliny meniť. Majú primárnu stenu, ktorú je možné zahustiť nanesením ďalšej celulózy.

Sú to „lepivé“ bunky, pretože sú to tie, ktoré poskytujú väčšiu podporu ako parenchymálne bunky, pričom si zachovávajú flexibilitu. Vždy sú opuchnuté, pretože ich vakuoly sú plné vody.

Sklerenchymové bunky

Tieto bunky, na rozdiel od predchádzajúcich dvoch, majú sekundárnu bunkovú stenu, ktorá je zosilnená lignínom, polymérom zloženým z rôznych kyselín a celkom heterogénnych fenolových molekúl. Tento výraz pochádza z gréckych „skleros“, čo znamená „tvrdý“.

Sú to menej bežné bunky ako parenchymálne a klenchymálne bunky a odumierajú, keď dosiahnu zrelosť. Poskytujú štrukturálnu pevnosť tkanivám, ktoré prestávajú rásť.

Sú známe dva typy sklerenchýmových buniek: vlákna a skleridy . Bývalé sú dlhé, s hrubými, ligatívnymi bunkovými stenami, vďaka ktorým sú silné a pružné.

Na druhej strane sú skleridy rôznorodejšie, morfologicky vzaté, ale vo všeobecnosti sú kubické alebo sférické. Tieto bunky vytvárajú šupky a jamy mnohých druhov ovocia. Nie sú flexibilné, ale skôr tvrdé.

Bunky vo vaskulárnych tkanivách

Vaskulárne tkanivá rastlín sú tvorené bunkami. Sú to tie, ktoré sú zodpovedné za vedenie vody, živín a minerálov cez telo zeleniny.

Xylemové tkanivo (xylem) transportuje vodu a minerálne živiny z koreňa do zvyšku rastliny. Na druhej strane falošné tkanivo (faloém) vedie cukry a organické živiny z listov do zvyšku rastliny. Súčet obidvoch tekutín je známy ako miazga .

Xylém sa skladá z tracheid , ktoré sú dlhé bunky, zužujú na svojich koncoch. Sú považované za typ sklerenchýmovej bunky. Tieto bunky odumierajú, keď dosiahnu zrelosť, takže to, čo zostane, je „škrupina“ vytvorená zosilnenou bunkovou stenou.

V tomto tkanive sa nachádzajú aj ďalšie bunky nazývané cievne prvky , ktoré transportujú vodu a minerály rýchlejšie ako priedušnice. Zomrú tiež v dospelosti, vďaka čomu sú duté „trubice“, kratšie a užšie ako tracheidy.

Lyko sa skladá z bunkového typu známeho ako prvky sitových rúrok . Sú to živé metabolicky aktívne bunky. Spojujú sa na svojich koncoch a vytvárajú sitovú trubicu , ktorou sa fotosyntetické produkty dopravujú z listov do zvyšku tela.

Referencie

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základná bunková biológia. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Biológia rastlinných buniek: štruktúra a funkcia. Jones & Bartlett Learning.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molekulárna bunková biológia, 4. vydanie. Národné centrum pre biotechnologické informácie, regál.
4. Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson,.
5. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.