Zgradba rastlinske celice na kratko. rastlinska celica. Zgradba in funkcije rastlinske celice

Odrasla rastlinska celica je sestavljena iz membrane, protoplasta in vakuole. Zunanjost celice pokriva bolj ali manj toga in trpežna lupina ogljikovih hidratov.

Protoplast je živa vsebina celice. Običajno je v obliki precej tanke stenske plasti, pritisnjene na lupino.

Vakuola – prostor v osrednjem delu celice, napolnjen z vodno vsebino – celičnim sokom.

Celična membrana in vakuola sta produkta vitalne aktivnosti protoplasta in ju tvorita na določenih stopnjah celičnega razvoja. Protoplast je izjemno kompleksna tvorba, ki je razdeljena na različne komponente, imenovane organele. Celični organeli vključujejo jedro, plastide, mitohondrije, ribosome, endoplazmatski retikulum, diktiosome, mikrotelesca, lizosome. Organele so potopljene v hialoplazmo, kar zagotavlja njihovo interakcijo. Hialoplazma z organeli, brez jedra, sestavlja citoplazmo celice.

Organele v celicah različnih rastlin in živali imajo podobno molekularna organizacija in zapreti kemična sestava. Vendar pa so med njimi tudi pomembne razlike. Torej, posebnosti rastlinskih celic vključujejo prisotnost močnih lupin v njih,

prepreden s plazmodezmati, plastidi in v večini primerov z veliko osrednjo vakuolo. Te lastnosti so lastne samo rastlinskim celicam in so posledica vezanega načina življenja, pomanjkanja okostja, avtotrofije in slabega razvoja izločevalnega sistema rastlin.

Značilne lastnosti rastlinskih celic so:

1. rast z raztezanjem (povečanje velikosti celice nastane predvsem zaradi povečanja volumna vakuole);

2. odsotnost centriolov, ki sodelujejo pri delitvi celic;

3. pomanjkanje mobilnosti (z nekaj izjemami), medtem ko so številne celice živalskega telesa sposobne aktivnega gibanja.

Zdaj pa preidimo na značilnosti protoplasta. Znano je, da se živa vsebina celic imenuje protoplazma. Izhaja iz te besede - protoplast se je začel imenovati vsebina ene same celice. Upoštevajte kemično sestavo in fizikalne lastnosti protoplasta.

Snovi, iz katerih je zgrajen živa celica, ki jih razporeja v določenih življenjskih obdobjih, so izjemno raznoliki, na desetine in stotisoče jih je. Te snovi lahko okvirno združimo v konstitucijske snovi, to so tiste, ki so del žive snovi in ​​sodelujejo pri presnovi (metabolizem), rezervne (začasno izločene iz presnove) in odpadne (končni produkti presnove). Rezervne snovi in ​​odpadne snovi skupaj pogosto imenujemo ergastične snovi celice. Glavni razredi konstitucijskih snovi so beljakovine, nukleinske kisline, lipidi in ogljikovi hidrati.

Od vseh kemičnih spojin vsebuje živa celica največ vode (60 - 90 %), v kateri so raztopljene še druge snovi. Te snovi lahko vstopijo v reakcije le v raztopljenem stanju, zato visoka vsebnost vode v protoplastu ni le upravičena, ampak tudi potrebna.

Sestava rastlinske celice vključuje tudi anorganske snovi, predvsem ione mineralnih soli. Anorganski ioni igrajo pomembno vlogo pri ustvarjanju osmotskega tlaka, potrebnega za vstop vode v celico, nekateri od njih zagotavljajo encimsko aktivnost.

Po svojih fizikalnih lastnostih je protoplast koloidna raztopina, zato ima sluzasto konsistenco in spominja na jajčni beljak. Običajno pri karakterizaciji protoplasta pravijo, da je hidrosol, to je koloidni sistem, v katerem prevladuje voda.

Izraz "citoplazma" ("citos" - celica, "plazma" - snov) je bil uveden za označevanje protoplazmatskega matriksa, ki obdaja jedro.

Eden glavnih dosežkov pri preučevanju celice se lahko šteje za vzpostavitev principa membranske organizacije citoplazme. Po tem principu struktura citoplazme temelji na bioloških membranah - najtanjših, precej gostih filmih, zgrajenih predvsem iz fosfolipidov in beljakovin (lipoproteinov). Membrane so žive sestavine citoplazme, ločujejo protoplast od zunajceličnega okolja, ustvarjajo zunanjo mejo organelov in sodelujejo pri ustvarjanju njihove notranje strukture, saj so v mnogih pogledih nosilci njihovih funkcij. Značilnost membran je njihova izolacija, kontinuiteta, to je, da njihovi konci niso nikoli odprti. Število membranskih elementov v citoplazmi se spreminja glede na vrsto in stanje celice.

Ena od glavnih lastnosti membran je njihova selektivna prepustnost ali z drugimi besedami polprepustnost: nekatere snovi prehajajo skoznje s težavo, druge zlahka in celo proti koncentracijskemu gradientu. Tako so membrane ovira za prosto difuzijo številnih v vodi raztopljenih snovi in ​​v veliki meri določajo specifično kemično sestavo citoplazme in njenih organelov. Selektivna prepustnost membran omogoča razdelitev citoplazme na ločene predelke - predelke različne kemične sestave, v katerih se lahko istočasno in neodvisno drug od drugega odvijajo različni biokemični procesi, pogosto v nasprotni smeri (sinteza in razgradnja makromolekul). Zahvaljujoč membranam se posamezni encimi in njihovi kompleksi nahajajo v citoplazmi na določen način, kar zagotavlja enakomeren pretok kemične reakcije ki je osnova življenja celic.

Mejni membrani citoplazme sta plazmalema in tonoplast. Plazmalema ali, kot jo imenujemo tudi plazemska membrana, je zunanja, površinska membrana citoplazme. Običajno se tesno prilepi na celično membrano.

Tonoplast ali vakuolarna membrana je najtanjši notranji film, ki meji na vakuole. Tonoplast ima možnost hitre obnove filma.

Glavnino citoplazme predstavlja mezoplazma ali hialoplazma ali matriks. Hijaloplazma veže vse organele, potopljene vanjo, in zagotavlja njihovo interakcijo. Hijaloplazma ima pomembno vlogo pri presnovi ogljikovih hidratov in lipidov. Njegova količina in sestava se spreminjata glede na fazo razvoja in aktivnost celice. V mladih celicah je po volumnu ena glavnih sestavin citoplazme, v zrelih celicah pa ostane zelo majhna. Del strukturnih beljakovinskih komponent hialoplazme tvorijo mikrotubule in mikrofilamenti. Mikrocevke so zelo majhne strukture. Njihove funkcije niso povsem pojasnjene. Obstaja domneva, da sodelujejo pri prenašanju snovi skozi citoplazmo, pri gibanju kromosomov med mitozo in pri ohranjanju oblike protoplasta. Mikrofilamenti ali citoplazemski filamenti tvorijo grozde - citoplazemska vlakna. Menijo, da ustvarjajo gibanje citoplazme.

Sposobnost citoplazme za gibanje je ena od pomembnih lastnosti žive celice. Ta gibanja so opazna predvsem v odraslih celicah, kjer ima citoplazma videz parietalne plasti, ki obdaja vakuolo. Gibanje citoplazme je lahko rotacijsko, ko se citoplazma giblje v eni smeri okoli vakuole, pri čemer se vlečejo plastidi in mitohondrije. Če niti citoplazme prečkajo osrednjo vakuolo, nastane progasto gibanje citoplazme, pri katerem je smer tokov v različnih verigah različna.

Intenzivnost gibanja je odvisna od številnih dejavnikov: temperature, svetlobe, oskrbe s kisikom itd.

V hialoplazmi so vedno najmanjše skoraj sferične granule - ribosomi. So mesto sinteze beljakovin in aminokislin. Sestavljeni so predvsem iz RNK in več deset molekul različnih strukturnih proteinov. Obstajajo prosti ribosomi hialoplazme in pritrjeni ribosomi, ki se nahajajo na površini membran endoplazmatskega retikuluma. Ribosome najdemo tudi v mitohondrijih in plastidih. Med sintezo beljakovin se ribosomi združijo in tvorijo polisome (poliribosome). Tako so ribosomi odgovorni za nastanek žive snovi.

Ribosomi so združeni v polisome s pomočjo messenger RNA, ki prenaša informacije iz jedra v beljakovino. Aminokisline, iz katerih se sintetizirajo beljakovine, se prenesejo v polisome prenosne RNA, ki se nahajajo v citoplazmi. Vir energije za sintezo je gvanozin trifosfat.

Endoplazmatski retikulum (ER) ali endoplazmatski retikulum je z membrano vezan sistem submikroskopskih kanalov, ki prodirajo v hialoplazmo. Struktura ER še ni povsem pojasnjena. ER se imenuje hrapav ali zrnat, če so na njegovo površino pritrjeni ribosomi. V odsotnosti ribosomov se ER imenuje gladek ali agranularen.

Funkcije ER:

1. sinteza specifičnih encimov, ki se kopičijo v votlinah rezervoarjev in se lahko sprostijo iz celice ter uporabijo za posebne namene;

2. skozi retikularne kanale lahko pride do usmerjenega transporta makromolekul in ionov tako znotraj celice kot med celicami vzdolž plazmodezmatov;

3. zrnati retikulum - središče nastajanja in rasti celičnih membran;

4. Skozi ER se izvaja interakcija organelov.

5. In končno, granularni retikulum povzroči nastanek celičnih komponent, kot so vakuole, lizosomi, mikrotelesca.

Golgijev aparat v rastlinskih celicah je sestavljen iz posameznih diktiosomov, imenovanih Golgijeva telesca in Golgijevi vezikli. Diktiosomi so organeli, sestavljeni iz paketov ploščatih zaobljenih cistern, od katerih je vsaka omejena z osnovno membrano. Sestava rastlinskih diktiosomov vključuje od 2 do 7 cistern. Posamezni rezervoarji dimnika niso povezani med seboj.

Diktiosomi sodelujejo pri izločanju. Izločena snov se kopiči v mehurčkih, ki jo odnesejo na predvideno mesto

njegovo mesto. Pri aktivno izločajočih diktiosomih pride do močne tvorbe veziklov, zaradi česar celotna cisterna sčasoma razpade v vezikle. Izginjajoči rezervoar se nadomesti z novim. V vseh teh procesih diktiosomi kažejo polarnost: na eni strani sklada nastanejo mehurčki, ki vodijo do uničenja cistern, na drugi strani pa se dodajo nove cisterne.

Izločena snov se ne sintetizira le v diktiosomih, ampak morda tudi v endoplazmatskem retikulumu, medtem ko v diktiosomu pride le do kondenzacije in modifikacije tega produkta. Izločene snovi so večinoma polisaharidi ali polisaharidno-proteinski kompleksi z visoko viskoznostjo. Te snovi se lahko vgradijo v celične stene ali izločijo navzven. Ko mehurček, ki prenaša snov v lupino, doseže plazmalemo, se njena membrana spoji z njo in vsebina se sprosti v lupino. Vezikli, ki nastanejo iz diktiosomov, so vključeni v proces tvorbe nove celične membrane, ki se pojavi po mitozi.

Mitohondrije. Ti organeli so sestavni del vseh živih celic. Oblika, velikost, število in položaj teh organelov v citoplazmi se nenehno spreminjajo. Videti so kot palčke, zrnca ali niti, ki so v stalnem gibanju (iz grščine "mitos" - nit, "chondrion" - zrno, zrnce). Oblika mitohondrijev je ovalna, redko zaobljena ali podolgovata. Mitohondriji kompleksne oblike so zelo redki. Število mitohondrijev v celici se razlikuje glede na njeno vrsto, fazo razvoja in stanje. Običajno niha od več enot do več stotin (najpogosteje več deset). Skupek vseh mitohondrijev v celici se imenuje hondrij.

Mitohondriji imajo naslednjo strukturo: zunaj so omejeni z lupino, sestavljeno iz dveh membran in svetle vrzeli med njima. Zunanja membrana nadzoruje izmenjavo snovi med mitohondriji in hialoplazmo. Notranja membrana se po strukturi in kemični sestavi razlikuje od zunanje, tvori izrastke v mitohondrijsko votlino v obliki različno dolgih plošč ali redkeje cevk, imenovanih kriste. Kriste močno povečajo notranjo površino membrane mitohondrijev. Prostor med kristami je napolnjen s homogeno ali fino zrnato snovjo, imenovano mitohondrijski matriks. Matrica običajno vsebuje zelo majhne ribosome in tanke filamente – fibrile mitohondrijske DNA.

Glavna funkcija mitohondrijev je sinteza ATP iz ADP, to je zagotavljanje energetskih potreb celice. Energijsko bogate molekule ATP zapustijo mitohondrije in se uporabljajo za podporo vitalnih procesov celice, njeno delitev, absorpcijo in sproščanje snovi, za različne sinteze. Hkrati se ATP spet pretvori v ADP, ki vstopi v mitohondrije. Energija, shranjena v molekulah ATP, nastane kot posledica oksidacije različnih hranilnih snovi, predvsem sladkorjev, v mitohondrijih. To je zapleten proces, poteka s sodelovanjem različnih encimov, ima stopenjski značaj in se imenuje oksidativna fosforilacija.

Razvoj mitohondrijev v celici je pod nadzorom jedra, zato so polavtonomni organeli.

Lizosomi so še en celični organel. To so precej majhna okrogla telesa. Pokriti so z lupino - lipoproteinsko membrano. Vsebina lizosomov so encimi, ki prebavljajo beljakovine, ogljikove hidrate, nukleinske kisline in lipide. Lizosomska membrana preprečuje sproščanje encimov iz organelov v hialoplazmo. Menijo, da so lizosomi produkt delovanja Golgijevega aparata. To so ločeni vezikli, v katerih je Golgijev aparat kopičil prebavne encime. Tisti deli celice, ki odmrejo v procesu njenega razvoja, se uničijo s pomočjo lizosomov, oziroma s pomočjo njihovih encimov. V mrtvi celici so lizosomi uničeni, encimi so v citoplazmi in celotna celica, razen membrane, se prebavi.

Struktura kloroplastov višjih rastlin je popolnoma prilagojena za opravljanje njihove glavne funkcije - fotosinteze.

AT splošni pogled Fotosintezo si lahko predstavljamo kot proces redukcije ogljikovega dioksida v zraku z vodikom vode, s tvorbo organskih snovi (predvsem glukoze) in sproščanjem kisika v ozračje. Klorofil ima v tem procesu osrednjo vlogo. Absorbira svetlobno energijo in jo usmerja za izvajanje eksotermnih reakcij fotosinteze. Te reakcije delimo na svetle in temne. Svetlobne reakcije so sestavljene iz pretvorbe svetlobne energije v kemično energijo in fotolize (razgradnje) vode. Nastanejo na tilakoidnih membranah. Temne reakcije - redukcija ogljikovega dioksida z vodikovo vodo v ogljikove hidrate - potekajo v stromi kloroplastov. Poleg tega se ATP sintetizira iz ADP v kloroplastih. Ta proces se imenuje fo-fosforilacija, ker je vir energije sončna svetloba. Pri karakterizaciji funkcij kloroplastov je treba poudariti, da so sposobni sintetizirati beljakovine, ki delujejo kot encimi v svetlobnih reakcijah, nekatere lipide, aminokisline in polisaharide. Snovi, ki jih sintetizirajo kloroplasti, se lahko v njih odložijo v rezervo v obliki škrobnih zrn, beljakovin in lipidnih vključkov.

Kromoplasti so rumeni ali oranžni plastidi, včasih celo rdeči. Najdemo jih v celicah številnih cvetnih listov, zrelih plodov, korenovk. Svetla barva teh organov je posledica rumenih in oranžnih pigmentov - karotenoidov, koncentriranih v kromoplastih.

Po izvoru so kromoplasti običajno posledica degeneracije kloroplastov. Izjema so kromoplasti korenja, ki ne izhajajo iz kloroplastov, temveč iz levkoplastov ali neposredno iz proplastidov. Kromoplasti se sploh ne morejo spremeniti v druge vrste plastidov. Pomen kromoplastov v presnovi je še zelo malo znan. Posredni pomen kromoplastov je, da določajo svetlo barvo cvetov in plodov,

privabljanje žuželk za navzkrižno opraševanje in drugih živali za razširjanje plodov.

Levkoplasti so majhni brezbarvni plastidi. Zaznati jih je mogoče le, če se v njih kopičijo veliki vključki. Najdemo jih v odraslih celicah, ki so skrite pred sončno svetlobo: v koreninah, korenikah, gomoljih, semenih, sredici stebla, pa tudi v celicah, izpostavljenih močni neposredni svetlobi (epidermalne celice). Pogosto se levkoplasti zbirajo okoli jedra in ga obdajajo z vseh strani.

Leukoplasti so organeli, povezani s tvorbo rezervnih hranil - škroba, beljakovin in maščob. Dejavnost levkoplastov je specializirana: nekateri kopičijo škrob in se imenujejo amiloplasti, drugi so beljakovine (to so proteoplasti ali alevroplasti), tretji pa so olja (oleoplasti).

Tako so tako škrob kot skladiščne beljakovine in oljne kapljice odpadni produkti plastidov in vsak od njih se lahko kopiči ne le v levkoplastih, temveč tudi v kloroplastih in kromoplastih. Najbolj pogoste in pomembne tvorbe med vključki so škrobna zrna. Škrob za shranjevanje rastlin je glavna vrsta rastlinskega hranila za shranjevanje. Poleg tega je najpomembnejša spojina, ki jo rastlinojede živali uporabljajo kot hrano. Škrob je zelo pomemben vir hrane za ljudi. V rastlinah je lahko v obliki asimilacijskega (primarnega) škroba. Proizvaja se v kloroplastih ob prisotnosti svetlobe. Asimilacijski škrob je nestabilen produkt in se odlaga le s presežkom topnih ogljikovih hidratov v celici. Ponoči se hidrolizira v sladkor in prenese v druge dele rastlin. V amiloplastih se tvori sekundarni skladiščni škrob.

Jedro. Jedro lahko deluje le v citoplazmatskem okolju. To je kraj shranjevanja in razmnoževanja dednih informacij, ki določajo značilnosti določene celice in celotnega organizma kot celote, pa tudi nadzorni center za sintezo beljakovin. Če celici odstranimo jedro, bo ta kmalu umrla. Običajno ima celica eno jedro, nekatere vrste alg in gliv pa imajo večjedrne celice. Toda bakterije in modrozelene alge nimajo oblikovanega jedra, snovi, ki sestavljajo njegovo sestavo, so v njihovi citoplazmi. Zato je jedro v razpršenem stanju.

Oblika jedra je raznolika, vendar običajno ustreza obliki celice. Velikost jedra se giblje od 1 do 25 mikronov, odvisno od rastline.

Med ontogenezo se lahko spremenijo oblika, velikost in lokacija jedra v celici. Splošni načrt jedrske strukture je enak v vseh rastlinskih in živalskih celicah. Sestavljen je iz naslednjih organelov: jedrska membrana, nukleollazma, kromosomi, nukleoli.

Jedrska membrana razmejuje vsebino jedra od citoplazme, sestavljena je iz dvoslojne membrane debeline 10 nm, velikost medmembranskega prostora pa je različna. Jedrska membrana nadzoruje metabolizem med jedrom in citoplazmo ter je sposobna sintetizirati beljakovine in lipide.

Nukleoplazma je koloidna raztopina, ki vsebuje kromosome in nukleole. Nukleoplazma vsebuje različne encime in nukleinske kisline. Ne le komunicira med organeli jedra, ampak tudi preoblikuje snovi, ki prehajajo skozenj. V nekaterih primerih je v nukleoplazmi mogoče opaziti številne komaj različne točke, ki dajejo vsebini zrnat videz. Snovi, ki tvorijo zrna, imenujemo kromatin. V nedelljivem jedru tvorijo kromosomi skoraj nevidno mrežo – kromatinsko mrežo in jedrno mrežo.

Med delitvijo se jedra kromosomov čim bolj zgostijo, postanejo kratka in debela. Opravljajo funkcijo distribucije in prenosa genetske informacije.

Vsaka rastlinska vrsta vsebuje v celici strogo določeno število kromosomov.

Jedro. Običajno je sferično telo s premerom 1 - 3 mikronov, sestavljeno predvsem iz beljakovin in RNA. Jedro je običajno v stiku s sekundarno zožitvijo kromosoma, imenovano nukleolni organizator, na katerem poteka matrična sinteza r-RNA (ribosomska). Nato se r-RNA poveže z beljakovino, kar povzroči nastanek zrnc ribonukleoproteinov - predhodnikov ribosomov, ki vstopajo v nukleoplazmo in skozi pore jedrske membrane prodrejo v citoplazmo, kjer se konča njihova tvorba.

Jedro je osrednji organel celice. Če ga odstranimo iz kletke, bo umrl. Po drugi strani pa jedro ne more obstajati samostojno brez drugih organelov, saj je od njih odvisno za energijo.

Glavna naloga jedra je nadzor presnovnih procesov celične rasti in razvoja. Vse značilnosti in lastnosti celice in njenih organelov na koncu določa njeno jedro. V citoplazemski sistem prenaša informacije, ki določajo smer sinteze beljakovin. Jedro vsebuje kromosome, ki vsebujejo dedne informacije, ki celici omogočajo, da izrazi svojo individualnost. Jedro ima lahko tudi strukturno izobraževalno vlogo.

DELITEV CELICE

Znano je, da se celice razmnožujejo z delitvijo. V tem procesu celično jedro ne nastane iz drugih organelov in ne nastane neposredno v citoplazmi. Nastanek novih jeder je vedno povezan s cepitvijo obstoječih. Vsaka od hčerinskih celic mora v svojem jedru nositi popolno in enako količino dedne snovi, popolnoma enako tisti, ki jo vsebuje jedro matične celice.

Mitoza

Enakomerna in popolna porazdelitev dedne snovi med hčerinskimi celicami zagotavlja poseben proces jedrske delitve, imenovan mitoza.

Na splošno lahko mitozo opredelimo kot univerzalno obliko delitve jedra, ki je na splošno podobna pri rastlinah in živalih.

Kaj lahko opazimo med mitozo? Prvič, podvojitev snovi kromosomov, drugič je sprememba fizično stanje in kemična organizacija kromosomov, tretja je razhajanje hčerinskih ali bolje rečeno sestrskih kromosomov na pole celice in končno kasnejša delitev citoplazme in popolna obnova dveh novih jeder.

Tako je v mitozi celoten življenski krog jedrni geni: podvojitev, porazdelitev in delovanje. Kot rezultat zaključka mitotičnega cikla nove celice končajo z enakim dedovanjem.

Zaporedje dogodkov med nastankom določene celice in njeno delitvijo na hčerinske celice imenujemo celični cikel.

Med delitvijo gre jedro skozi pet zaporednih stopenj: interfazo, profazo, metafazo, anafazo in telofazo.

Med dvema zaporednima celičnima delitvama je jedro v interfazni fazi.

V tem obdobju ima mrežasto strukturo, ki jo tvorijo kromatinske niti, ki se v naslednji fazi oblikujejo v kromosome. Čeprav interfazo drugače imenujemo faza mirovanja jedra, se dejansko presnovni procesi v jedru v tem obdobju izvajajo z največjo aktivnostjo.

Profaza je prva faza v pripravi jedra na delitev. V profazi se mrežasta struktura jedra postopoma spremeni v kromosomske niti. Od najzgodnejše profaze je mogoče opaziti dvojno naravo kromosomov. To nakazuje, da se v jedru prav v zgodnji ali pozni interfazi odvija najpomembnejši proces mitoze – podvojitev oziroma reduplikacija kromosomov, pri kateri vsak od materinih kromosomov zgradi sebi podobnega – hčerinskega. Posledično je vsak kromosom videti vzdolžno podvojen. Vendar te polovice kromosomov, ki se imenujejo sestrske kromatide, drži skupaj eno skupno mesto – centromera. Kromosomi so v profazi podvrženi procesu zvijanja - spiralizacije vzdolž svoje osi, kar vodi do njihovega krajšanja in odebelitve. Pomembno je poudariti, da je v profazi vsak kromosom v kariolimfi lociran naključno.

Bistveni znak konca profaze je raztapljanje lupine jedra, zaradi česar so kromosomi v skupni masi citoplazme in karioplazme. S tem se konča profaza in celica preide v metafazo.

Metafaza je stopnja, v kateri se kromosomi končajo na ekvatorju vretena. Značilna razporeditev kromosomov v ekvatorialni ravnini se imenuje ekvatorialna ali metafazna plošča. Razporeditev kromosomov med seboj je največkrat naključna. V metafazi sta število in oblika kromosomov dobro razkrita. Vsak kromosom je nameščen tako, da je njegov centromer točno v ekvatorialni ravnini. Preostanek telesa kromosoma lahko leži zunaj njega.

Anafaza je naslednja faza mitoze. V njem se delijo centromeri, kromatide, ki jih zdaj lahko imenujemo hčerinski kromosomi, pa se razhajajo proti polom. V tem primeru se najprej odseki centromere medsebojno odbijajo, nato pa se sami kromosomi razhajajo proti polovnim centromerom naprej. Poleg tega se razhajanje kromosomov v anafazi začne istočasno - "kot na ukaz" - in se zelo hitro konča.

V telofazi se hčerinski kromosomi despiralizirajo in izgubijo vidnost. Nastane lupina jedra in samo jedro. Jedro se rekonstruira v obratnem vrstnem redu v primerjavi s spremembami, ki jih je doživelo v profazi. Na koncu se obnovijo tudi nukleoli in to v količini, v kateri so bili prisotni v matičnih jedrih. Istočasno se začne simetrična delitev celičnega telesa. S tem se zaključi mitotični cikel.

Trajanje mitoze je odvisno od vrste tkiva, fiziološkega stanja organizma, zunanjih dejavnikov in traja od 30 minut do 30 minut. do 3 ure.

Mejoza ali redukcijska delitev se pri višjih rastlinah pojavi le med tvorbo trosov spolnega razmnoževanja, iz katerih nato na zapleten način nastanejo zarodne celice. Faze mejotske delitve so podobne fazam mitotične delitve.

Bistvena razlika med mitozo in mejozo je v tem, da na začetku mejoze homologni kromosomi konvergirajo – konjugirajo v pare, nato pa v anafazi ti parni kromosomi divergirajo na nasprotna pola, med mitozo pa kromosomi ne konvergirajo v parih, ampak podvojijo in se razhajajo proti polima svoji polovici. Zaradi mejoze se število kromosomov v celici prepolovi, torej zmanjša, zato so to delitev imenovali tudi redukcija.

Spolne celice imajo v primerjavi s telesnimi somatskimi celicami polovico tako imenovanega haploidnega (n) števila kromosomov. Med oploditvijo, ko se dve zarodni celici združita, se število kromosomov ponovno podvoji, torej postane normalno, tako imenovani diploid (2n), značilen za to vrsto.

Mejoza v bistvu vključuje dve zaporedni delitvi jedra, imenovani prva in druga mejotska delitev. V vsakem od njih je mogoče razlikovati enake faze kot pri navadni mitozi.

Razmislimo o številnih značilnih podrobnostih mejoze, v katerih se razlikuje od mitoze. V profazi mejoze pride do številnih pravilnih sprememb kromatinskih niti. To so naslednje stopnje:

1. leptoten, med katerim se v jedru tvori običajno, diploidno število kromosomskih niti;

2. zigoten, med katerim se privlačijo homologni kromosomi in je vidna njihova vzporedna razporeditev;

3. sinapsa, med katero se vsi kromosomi zberejo v eno kroglico na lupini jedra;

4. pahiten, med katerim se kromosomski klobčič razpleta, parni kromosomi se prepletajo, ovijajo drug okoli drugega, debelijo, tvorijo bivalente;

5. diploten, med katerim se parni, homologni kromosomi v dvovalentih odbijajo (najprej se začnejo odbijati njihove centromere), se začnejo razhajati in hkrati lomiti in izmenjevati dele;

6. diakineza, pri kateri se bivalenti kromosomov čim bolj skrajšajo in odebelijo in na koncu se začne oblikovati vreteno, profaza pa preide v metafazo.

Slika 3. Spremembe, ki se pojavijo v jedru med mitozo (A) in mejozo (B)

Metafazi sledita anafaza in telofaza.

Torej, kot rezultat prve mejotske delitve, nastaneta dve jedri s polovičnim ali haploidnim nizom kromosomov, zato se prva delitev mejoze imenuje redukcija. Pri drugi delitvi se vsako hčerinsko jedro znova deli, vendar na mitotični način. Zato se druga delitev imenuje izravnalna ali enačna. Posledično iz vsake celice, ki je vstopila v mejozo, po dveh zaporednih delitvah nastanejo štiri celice s polovičnim številom kromosomov.

Treba je jasno razumeti pomen mitoze in mejoze, njune podobnosti in razlike. Mejoza temelji na razmnoževanju kromosomov in njihovem razhajanju med delitvijo jedra, zato je osnova mejoze mitoza. Glavna razlika med mitozo in mejozo je:

1. pri mitozi je vsak cikel jedrne delitve povezan z eno reprodukcijo kromosomov, pri mejozi sta dve delitvi povezani z eno reprodukcijo;

2. v mitozi se razmnožuje vsak kromosom, v anafazi pa se hčerinski kromosomi razhajajo proti poloma. V tem primeru se homologni kromosomi obnašajo neodvisno. Kot rezultat delitve vsaka hčerinska celica prejme celoten nabor kromosomov z enako vsebnostjo genov. V mejozi se vsak par homolognih kromosomov konjugira v profazi in v hčerinskih jedrih se število kromosomov zmanjša natanko za polovico, kar ustreza številu bivalentov. V tem primeru se vsak par homologov loči neodvisno od drugih parov;

3. zaradi odsotnosti kromosomske konjugacije v mitozi in njene prisotnosti v mejozi poteka v slednji dolga in kompleksna profaza.

Mejozo je leta 1891 odkril ruski botanik Beljajev. Pomen mejoze ni le v zagotavljanju konstantnosti števila kromosomov v organizmih iz generacije v generacijo. Zaradi naključne porazdelitve naključnih kromosomov in izmenjave njihovih posameznih odsekov v mejozi vsebujejo pozneje nastale haploidne zarodne celice najrazličnejše kombinacije kromosomov.

Amitoza

Amitoza je še en način delitve somatskih celic. Njegovo bistvo je v tem, da je jedro brez predhodnih strukturnih sprememb razdeljeno na dva ali več delov. Vezavi jedra sledi delitev citoplazme. Med amitozo so kromosomi neenakomerno porazdeljeni med hčerinske celice, zato njihova biološka enakovrednost ni zagotovljena. Toda oblikovane celice ne izgubijo svoje strukturne organizacije.

Celica je najmanjša strukturna in funkcionalna enota živega organizma.. Vsaka celica opravlja funkcije, od katerih je odvisno njeno življenje: absorbira snov in energijo, se znebi odpadkov, uporablja energijo za gradnjo kompleksnih struktur iz enostavnejših snovi, raste, se množi. Poleg tega opravlja določene specializirane funkcije kot prispevek k splošni življenjski aktivnosti večceličnega organizma. Vse višje rastline pripadajo nadkraljestvu evkariontov (vsebujejo jedra) in imajo skupen celični načrt.. Rastlinska celica je sestavljena iz celične stene, vključno s celično steno in citoplazemsko membrano, ter protoplasta, ki je sestavljen iz citoplazme in jedra.

Celične stene

celične stene

Celična stena se pojavlja le v rastlinskih celicah, bakterijah in glivah, pri rastlinah pa je sestavljena predvsem iz celuloze. Celici daje obliko, določa okvir za njeno rast, zagotavlja strukturno in mehansko podporo, turgor (napeto stanje membran), zaščito pred zunanjimi dejavniki, shranjuje hranila. Celična stena je porozna, da prepušča vodo in druge majhne molekule, toga, da rastlinskemu telesu daje določeno strukturo in zagotavlja oporo, ter prožna, da se rastlina pod pritiskom vetra upogne, vendar se ne zlomi..

citoplazmatsko membrano

Tanek, prožen in elastičen film prekriva celotno celico in jo ločuje od zunanjega okolja. H Preko njega poteka prenos snovi iz celice v celico, izmenjava snovi z okoljem. Sestoji predvsem iz beljakovin in lipidov, ima selektiven vpogled. Voda prehaja skozi celično membrano popolnoma prosto z osmozo..

Membranski proteini pomagajo polarnim molekulam in ionom pri gibanju v obe smeri. Celica absorbira velike delce s fagocitozo: membrana jih obda, zajame v vakuole, ki vsebujejo celični sok, in jih premakne v celico.. Za odstranitev snovi navzven celice uporabljajo obratni proces - eksocitozo.

Protoplast

citoplazma

Vsebuje vodo, različne soli in organske spojine, strukturne sestavine - organele. Je v stalnem gibanju, združuje vse celične strukture in spodbuja njihovo interakcijo med seboj. Vsi organeli celice se nahajajo v citoplazmi.:

• Vakuola- votlina, ki vsebuje celični sok, ki zavzema večino rastlinske celice (do 90%), ločena od citoplazme s tanko plastjo. Podpira turgorski tlak, kopiči hranilne molekule, soli in druge spojine, rdeče, modre in vijolične pigmente, odpadne produkte. Strupene rastline tukaj shranijo cianid, ne da bi poškodovale rastlino.
• plastide- organele, obdane z dvojno membrano, ki jih ločuje od citoplazme. Od plastidov so najbolj razširjeni kloroplasti – strukture, od katerih je odvisna zelena barva številnih rastlinskih celic. Kloroplasti vsebujejo zeleni pigment klorofil, ki je bistven za fotosintezo. V mnogih rastlinah so še druge vrste plastid z rdečimi, rumenimi in oranžnimi pigmenti - kromoplasti, dajo cvetom, plodovom in jesenskemu listju ustrezno barvo. V brezbarvnih plastidih, levkoplastih, se sintetizira škrob, nastajajo lipidi in beljakovine, še posebej veliko jih je v gomoljih, koreninah in semenih. Na svetlobi se levkoplasti spremenijo v kloroplaste.
• Mitohondrije- sestavljeni iz zunanje in notranje membrane, ustvarjajo večino celične energetske rezerve v obliki molekul ATP (adenozin trifosforna kislina.
• Ribosomi- sestavljeni iz velikih in majhnih poddelcev, v katerih pride do sinteze beljakovin;
• Endoplazemski retikulum(retikulum) - kompleksen tridimenzionalni sistem membran, sestavljen iz rezervoarjev, kanalov, tubulov in veziklov. Vakuole nastanejo iz retikuluma, celico deli na predelke (celice), na površini njenih membran se odvijajo številne kemične reakcije.
• golgijev aparat- sodeluje pri tvorbi celičnih membran, je kup membranskih vrečk, v katere so pakirane beljakovine in drugi materiali za odstranitev iz celice.

celično jedro

Jedro je najvidnejši organel celice in zagotavlja bistvene presnovne in genetske funkcije.. Jedro vsebuje DNK, genetski material celice, združen z veliko količino beljakovin v strukture, imenovane kromosomi. Obdaja ga jedrna membrana z velikimi porami. Del jedra, kjer nastajajo ribosomi, se imenuje nukleolus..

Vse v živi celici je v stalnem gibanju. Za njegovo raznoliko motorično aktivnost sta potrebni dve vrsti struktur - mikrotubule, ki tvorijo notranji okvir, in mikrofilamenti, ki so beljakovinska vlakna. Gibanje celic v tekočem mediju in ustvarjanje pretoka tekočine blizu njihove površine poteka s pomočjo cilij in bičkov - tankih izrastkov, ki vsebujejo mikrotubule.

Primerjava zgradbe rastlinske in živalske celice

Podobnosti v zgradbi rastlinskih in živalskih celic

V zelenjavi in živalska celica obstajajo naslednje skupne značilnosti:

• Univerzalna struktura membrane;
• Enotni strukturni sistemi - citoplazma in jedro;
• Enaka kemična sestava;
• Podobni procesi metabolizma in energije;
• Podoben proces delitve celic;
• Enotno načelo dednega zakonika;

Razmislite o zgradbi rastlinske celice pod mikroskopom.
Vidne so podolgovate celice, tesno prilegajoče druga drugi. Vsaka celica ima gosto prozorno lupina, v kateri so ponekod tanjši odseki – pore. Pod lupino je živa brezbarvna viskozna snov - citoplazma. Citoplazma se premika počasi. Gibanje citoplazme prispeva k gibanju hranil in zraka v celicah. Z močnim segrevanjem in zmrzovanjem se citoplazma uniči, nato pa celica umre. V citoplazmi je majhno gosto telo - jedro, v katerem je mogoče razlikovati nukleolus. Z elektronskim mikroskopom je bilo ugotovljeno, da ima jedro zelo zapleteno zgradbo.
V skoraj vseh celicah, zlasti v starih, so jasno vidne votline - vakuole (iz latinske besede "vacuus" - prazno). Napolnjeni so celični sok. Celični sok je voda z raztopljenimi sladkorji ter drugimi organskimi in anorganskimi snovmi.
V citoplazmi rastlinske celice so številna majhna telesca - plastidi. Pri veliki povečavi so plastidi jasno vidni. V celicah različnih rastlinskih organov je njihovo število različno. Barva nekaterih delov rastlin je odvisna od barve plastidov in barvil, ki jih vsebuje celični sok. Zeleni plastidi se imenujejo kloroplasti.
Vsi organi rastlin so sestavljeni iz celic. Zato ima rastlina celično strukturo in vsaka celica je mikroskopska komponenta rastline. Celice mejijo ena na drugo in so povezane s posebnim medcelična snov ki se nahaja med lupinami sosednjih celic. Če je uničena vsa medcelična snov, se celice ločijo.
Pogosto so žive rastoče celice vseh rastlinskih organov nekoliko zaobljene. Hkrati se njihove lupine ponekod odmikajo druga od druge; na teh področjih pride do uničenja medceličnine. Vstani medcelične prostore napolnjena z zrakom. Medcelična mreža je povezana z zrakom, ki obdaja rastlino, skozi posebne medcelične prostore, ki se nahajajo na površini organov.

Vsaka živa celica diha, se hrani in sčasoma raste. Snovi, potrebne za prehranjevanje, dihanje in rast celic, vstopajo vanjo iz drugih celic in iz medceličnih prostorov, cela rastlina pa jih prejme iz zraka in zemlje. Skozi celično membrano prehajajo skoraj vse snovi, potrebne za življenje celice, v obliki raztopin.

DELITEV CELICE

Pred delitvijo celice sledi delitev njenega jedra. Pred delitvijo celice se jedro poveča in običajno postanejo v njem jasno vidna valjasta telesca - kromosomi (iz grških besed "chromo" - barva, "soma" - telo). Prenašajo dedne lastnosti od celice do celice. Pred delitvijo se število kromosomov podvoji. Tudi vsa živa vsebina celice je enakomerno porazdeljena med nove celice. Torej se celična delitev začne z jedrsko delitvijo in vsaka od nastalih celic vsebuje enako število kromosomov kot jedro prvotne celice.
Mlade celice, v nasprotju s starimi, ki se ne morejo deliti, vsebujejo veliko majhnih vakuol. Jedro mlade celice se nahaja v središču. V stari celici je običajno en velik val in citoplazma, v kateri jedro se nahaja ob celični membrani. Mlade, na novo nastale celice se povečajo in ponovno delijo. Torej zaradi delitve in rasti celic rastejo vsi organi rastline.

TKIVNE CELICE

Imenuje se skupina celic, ki imajo podobno strukturo in opravljajo enake funkcije krpo. Rastlinski organi so sestavljeni iz različnih tkiv.
Tkivo, katerega celice se nenehno delijo, imenujemo izobraževalni.
pokrovna stekelca tkiva ščitijo rastline pred neželeni učinki zunanje okolje.
Odgovoren je za prenos snovi v vse organe rastline prevodni blago.
V kletkah shranjevanje tkiva shranjujejo hranila.
Fotosinteza poteka v celicah zelenega tkiva listov in mladih stebel. Takšna tkiva se imenujejo fotosintetski.
Mehanski tkivo daje moč organom rastline.

Ocena članka:

Uvod

Rastlina, tako kot vsak živ organizem, je sestavljena iz celic, vsako celico pa celica tudi generira. Celica je najpreprostejša in nepogrešljiva enota živega, je njegov element, osnova zgradbe, razvoja in vsega življenja organizma.

Obstajajo rastline, zgrajene iz ene same celice. Sem spadajo enocelične alge in enocelične glive. Običajno so to mikroskopski organizmi, vendar obstajajo tudi precej veliki enocelični (dolžina enocelične morske alge acetabularia doseže 7 cm). Večina rastlin, ki jih srečamo v vsakdanjem življenju, je večceličnih organizmov, zgrajenih iz velikega števila celic. Na primer, v enem listu lesne rastline jih je približno 20.000.000.Če ima drevo 200.000 listov (in to je zelo realna številka), potem je število celic v vseh 4.000.000.000.000.Drevo kot celota vsebuje še 15 celic več.

Rastline, razen nekaterih nižjih, so sestavljene iz organov, od katerih vsak opravlja svojo funkcijo v telesu. Na primer, pri cvetočih rastlinah so organi korenina, steblo, list, cvet. Vsak organ je običajno zgrajen iz več tkiv. Tkivo je skupek celic, ki so si podobne po strukturi in funkciji. Celice vsakega tkiva imajo svojo posebnost. Z opravljanjem dela v svoji specialnosti prispevajo k življenju celotne rastline, ki je sestavljena iz kombinacije in interakcije. različni tipi delo različnih celic, organov, tkiv.

Glavne, najpogostejše sestavine, iz katerih so zgrajene celice, so jedro, citoplazma s številnimi organeli različnih zgradb in funkcij, membrana in vakuola. Lupina pokriva zunanjost celice, pod njo je citoplazma, v njej je jedro in ena ali več vakuol. Tako zgradba kot lastnosti celic različnih tkiv se močno razlikujejo zaradi njihove različne specializacije. Naštete glavne komponente in organele, o katerih bomo še razpravljali, so v njih razvite v različni meri, imajo neenakomerno strukturo, včasih pa je lahko ena ali druga komponenta popolnoma odsotna.

Glavne skupine tkiv, iz katerih so zgrajeni vegetativni (ki niso neposredno povezani z razmnoževanjem) organi višje rastline, so: pokrovna, osnovna, mehanska, prevodna, izločevalna, meristematska. Vsaka skupina običajno vključuje več tkiv, ki imajo podobno specializacijo, vendar je vsako na svoj način zgrajeno iz določene vrste celice. Tkiva v organih med seboj niso izolirana, temveč tvorijo tkivne sisteme, v katerih se izmenjujejo elementi posameznih tkiv. Torej, les je sistem mehanskega in prevodnega, včasih pa tudi glavnega tkiva.

zgradba rastlinske celice

Celica je osnovna strukturna in funkcionalna enota živih organizmov.

Celice embrionalnih (nespecializiranih) tkiv živali in rastlin so po splošni zgradbi zelo podobne. Prav ta okoliščina je bila nekoč razlog za nastanek in razvoj celične teorije. Morfološke razlike se kažejo že v diferenciranih celicah specializiranih tkiv rastlin in živali. Strukturne značilnosti rastlinske celice so tako kot rastline nasploh povezane z načinom življenja in prehranjevanja. Večina rastlin vodi razmeroma nepomičen (pritrjen) način življenja. Posebnost prehrane rastlin je, da so voda in hranila, organska in anorganska, razpršena naokoli in jih mora rastlina absorbirati z difuzijo. Poleg tega zelene rastline na svetlobi izvajajo avtotrofni način prehranjevanja. Zaradi tega so se razvile nekatere posebnosti zgradbe in rasti rastlinskih celic. Tej vključujejo:

močna polisaharidna celična stena, ki obdaja celico in tvori tog okvir;

plastidni sistem, ki je nastal v povezavi z avtotrofno vrsto prehrane;

Vakuolarni sistem, ki je v zrelih celicah običajno predstavljen z veliko osrednjo vakuolo, ki zavzema do 95% volumna celice in ima pomembno vlogo pri vzdrževanju turgorskega tlaka;

posebna vrsta celične rasti z raztezanjem (s povečanjem volumna vakuole);

Totipotenca, to je možnost regeneracije celotne rastline iz diferencirane rastlinske celice;

Obstaja še ena podrobnost, po kateri se rastlinske celice razlikujejo od živalskih: v rastlinah se med celično delitvijo centrioli ne izražajo.

Struktura celice v najsplošnejši obliki vam je znana iz predmeta splošna biologija in v pripravah na sprejemne izpite ste to temo precej dobro preučili. Ta tema se obravnava z različnih vidikov v ustreznih univerzitetnih predmetih (npr. zoologija nevretenčarjev, nižje rastline). Poleg tega bo podrobnejše spoznavanje celice na visoki ravni v okviru predmeta "Citologija". Za nas je pomembno, da se osredotočimo na posebnosti zgradbe rastlinske celice in predvsem celice višje rastline.

Pri najbolj površnem pregledu zgradbe tipične rastlinske celice v njeni sestavi najdemo tri glavne sestavine:

1. celična stena,

2. vakuola, ki zavzema osrednji položaj v zrelih celicah in zapolnjuje skoraj ves njihov volumen in

3. protoplast, ki ga vakuola potisne na obrobje v obliki parietalne plasti.

4. Prav te komponente najdemo pri majhni povečavi svetlobnega mikroskopa. Poleg tega sta celična membrana in vakuola produkta vitalne aktivnosti protoplasta.

Živo celično telo? Protoplast je sestavljen iz organelov, vgrajenih v hialoplazmo. Celični organizmi vključujejo: jedro, plastide, mitohondrije, diktiosome, endoplazmatski retikulum, mikrotelesca itd. Hialoplazma z organeli minus jedro sestavlja citoplazmo celice.

Za izražanje dimenzij subceličnih struktur se uporabljajo določene dolžinske mere: mikrometer in nanometer.

Mikrometer v sistemu enot SI je vrednost enaka 10-6 m, z drugimi besedami, mikrometer (okrajšava za mikron) je 1/1000000 metra in 1/1000 milimetra. 1 mikron = 10-6 m Staro ime za to mero je mikron.

Nanometer v istem sistemu predstavlja milijoninko milimetra 1 nm = 10-9 m in tisočinko mikrometra.

Velikost in oblika rastlinskih celic sta zelo različni. V tipičnem primeru se velikost celic višje rastline giblje od 10 do 300 mikronov. Res je, obstajajo celice - velikani, na primer celice sočne pulpe citrusov s premerom nekaj milimetrov ali izjemno dolga ličja vlakna v koprivah dosežejo 80 mm dolžine z mikroskopsko debelino.

Oblika razlikuje izodiametrične celice, v katerih so linearne dimenzije v vseh smereh enake ali se nekoliko razlikujejo (to pomeni, da so dolžina, širina in višina teh celic primerljive). Takšne celice imenujemo parenhim (parenhim).

Močno podolgovate celice, katerih dolžina je večkrat (včasih na stotine in tisoče) večja od višine in širine, se imenujejo prozenhimske (prozenhim).

Metode preučevanja rastlinskih celic

Za preučevanje celic so bile razvite in uporabljene številne metode, katerih zmogljivosti določajo raven našega znanja na tem področju. Napredek pri preučevanju celične biologije, vključno z najbolj izjemnimi dosežki V zadnjih letih običajno povezana z uporabo novih metod. Zato je za popolnejše razumevanje celične biologije potrebno vsaj nekaj razumevanja ustreznih metod raziskovanja celic.

Svetlobna mikroskopija

Najstarejša in hkrati najpogostejša metoda preučevanja celic je mikroskopija. Lahko rečemo, da je začetek proučevanja celice postavil izum svetlobnega optičnega mikroskopa.

Neoborožen človeško oko ima ločljivost približno 1/10 mm. To pomeni, da če pogledate dve črti, ki sta manj kot 0,1 mm narazen, se združita v eno. Za razlikovanje struktur, ki se nahajajo bliže, se uporabljajo optični instrumenti, na primer mikroskop.

Toda možnosti svetlobnega mikroskopa niso neomejene. Meja ločljivosti svetlobnega mikroskopa je določena z valovno dolžino svetlobe, to pomeni, da lahko z optičnim mikroskopom preučujemo samo takšne strukture, katerih minimalne dimenzije so primerljive z valovno dolžino svetlobnega sevanja. Najboljši svetlobni mikroskop ima ločljivost približno 0,2 µm (ali 200 nm), kar je približno 500-krat boljše od človeškega očesa. Teoretično je nemogoče izdelati svetlobni mikroskop visoke ločljivosti.

Številne celične komponente so si po optični gostoti podobne in so brez posebne obdelave praktično nevidne v običajnem svetlobnem mikroskopu. Da bi jih naredili vidne, se uporabljajo različna barvila z določeno selektivnostjo.

V začetku XIX stoletja. Pojavila se je potreba po barvah za barvanje tekstilnih tkanin, kar je povzročilo pospešen razvoj organska kemija. Izkazalo se je, da nekatera od teh barvil obarvajo tudi biološka tkiva in se povsem nepričakovano pogosto prednostno vežejo na določene sestavine celice. Uporaba takšnih selektivnih barvil omogoča bolj subtilno preučevanje notranja struktura celice. Tukaj je le nekaj primerov:

Hematoksilinsko barvilo obarva nekatere sestavine jedra v modro ali vijolično;

· po obdelavi zaporedoma s floroglucinolom in nato s klorovodikovo kislino postanejo lignificirane celične membrane češnjevo rdeče;

Barvilo Sudan III obarva plutaste celične membrane rožnato;

Šibka raztopina joda v kalijevem jodidu obarva škrobna zrna modro.

Za mikroskopske študije se večina tkiv pred barvanjem fiksira. Po fiksaciji postanejo celice prepustne za barvila in celična struktura se stabilizira. Eden najpogostejših fiksativov v botaniki je etilni alkohol.

Fiksacija in barvanje nista edina postopka priprave preparatov. Večina tkiv je predebelih, da bi jih lahko takoj opazovali pri visoki ločljivosti. Zato se na mikrotomu naredijo tanki rezi. Ta aparat deluje po principu kruhoreznice. Za rastlinska tkiva so narejeni nekoliko debelejši rezi kot za živalska, saj so rastlinske celice običajno večje. Debelina rezov rastlinskega tkiva za svetlobno mikroskopijo je približno 10 µm - 20 µm. Nekatere tkanine so premehke za takojšnje rezanje. Zato jih po fiksiranju vlijemo v staljen parafin ali posebno smolo, ki impregnira celotno tkanino. Po ohlajanju nastane trden blok, ki ga nato razrežemo na mikrotomu. Res je, da se za rastlinska tkiva polnilo uporablja veliko manj pogosto kot za živali. To je posledica dejstva, da imajo rastlinske celice močne celične stene, ki tvorijo ogrodje tkiva. Lignificirane lupine so še posebej trpežne.

Polnjenje pa lahko poruši strukturo celice, zato se uporabi druga metoda, kje se ta nevarnost zmanjša? hitro zamrzovanje. Tukaj lahko storite brez fiksiranja in prelivanja. Zamrznjeno tkivo režemo na posebnem mikrotomu (kriotomu).

Tako pripravljeni zmrznjeni rezi imajo očitno prednost, saj bolje ohranijo značilnosti naravne strukture. Vendar jih je težje kuhati, prisotnost ledenih kristalov pa še vedno pokvari nekatere podrobnosti.

Mikroskopisti so bili vedno zaskrbljeni zaradi možnosti izgube in popačenja nekaterih komponent celice med fiksacijo in barvanjem. Zato se dobljeni rezultati preverjajo z drugimi metodami.

Zdelo se je zelo mamljivo pregledati žive celice pod mikroskopom, vendar tako, da so se podrobnosti njihove zgradbe bolj jasno pokazale. To možnost omogočajo posebni optični sistemi: faznokontrastni in interferenčni mikroskopi. Dobro je znano, da svetlobni valovi, tako kot vodni valovi, lahko interferirajo drug z drugim in povečajo ali zmanjšajo amplitudo nastalih valov. V običajnem mikroskopu svetlobni valovi, ko gredo skozi posamezne komponente celice, spremenijo svojo fazo, čeprav človeško oko teh razlik ne zazna. Toda zaradi interference se valovi lahko preoblikujejo, nato pa lahko različne komponente celice med seboj ločimo pod mikroskopom, ne da bi se zatekli k barvanju. Ti mikroskopi uporabljajo 2 žarka svetlobnih valov, ki medsebojno vplivata (prekrivata) drug na drugega in povečujeta ali zmanjšujeta amplitudo valov, ki vstopajo v oko iz različnih komponent celice.

elektronska mikroskopija

Zmogljivosti svetlobnega mikroskopa so, kot že rečeno, omejene z valovno dolžino vidne svetlobe. Njegova največja ločljivost je približno 0,2 µm.

Velik korak naprej je bil v mikroskopiji storjen v dvajsetih letih 20. stoletja, ko so odkrili, da je mogoče ustrezno izbrana elektromagnetna polja uporabiti kot leče za fokusiranje elektronskih žarkov.

Valovna dolžina elektrona je veliko manjša od valovne dolžine vidne svetlobe in če namesto svetlobe uporabimo elektrone, se lahko meja ločljivosti mikroskopa znatno zmanjša.

Na podlagi vsega tega je nastal mikroskop, v katerem se namesto svetlobe uporablja žarek elektronov. Prvi elektronski mikroskop sta leta 1931 konstruirala Knoll in Ruska v Nemčiji. Vendar pa je minilo veliko let, preden je bilo s tem mikroskopom mogoče proučevati dele tkiv. Šele v petdesetih letih 20. stoletja so bile razvite metode za izdelavo profilov s potrebnimi kakovostmi. Od takrat se je začela nova doba mikroskopije in v znanost se je dobesedno vlil tok informacij o fini strukturi celic (ultrastrukturi celic).

Težave elektronska mikroskopija sestoji iz dejstva, da je za preučevanje bioloških vzorcev potrebna posebna obdelava pripravkov.

Prva težava je, da imajo elektroni zelo omejeno prodorno moč, zato je treba narediti ultratanke reze, debele 50–100 nm. Da dobimo tako tanke reze, tkiva najprej impregniramo s smolo: smola polimerizira in tvori trd plastični blok. Nato z ostrim steklenim ali diamantnim nožem rezine odrežemo na posebnem mikrotomu.

Obstaja še ena težava: ko elektroni prehajajo skozi biološko tkivo, ne dobimo kontrastne slike. Da bi dobili kontrast, tanke dele bioloških vzorcev prepojimo s solmi težkih kovin.

Obstajata dve glavni vrsti elektronskih mikroskopov. V transmisijskem (transmisijskem) mikroskopu elektronski žarek, ki gre skozi posebej pripravljen vzorec, pusti svojo sliko na zaslonu. Ločljivost sodobnega transmisijskega elektronskega mikroskopa je skoraj 400-krat večja od svetlobnega. Ti mikroskopi imajo ločljivost približno 0,5 nm (za primerjavo: premer vodikovega atoma je približno 0,1 nm).

Kljub tako visoki ločljivosti imajo transmisijski elektronski mikroskopi velike pomanjkljivosti:

Delati morate s fiksnimi materiali;

Slika na zaslonu je dvodimenzionalna (ravna);

Med obdelavo s težkimi kovinami se nekatere celične strukture uničijo in spremenijo.

Tridimenzionalno (volumetrično) sliko dobimo s pomočjo vrstičnega elektronskega mikroskopa (EM). Pri tem žarek ne gre skozi vzorec, ampak se odbija od njegove površine.

Testni vzorec je fiksiran in posušen, nato pa prekrit s tanko plastjo kovine? operacijo imenujemo senčenje (vzorec senči).

V skenirajočem EM se fokusirani elektronski žarek usmeri na vzorec (vzorec se skenira). Kot rezultat, kovinska površina vzorca oddaja nizkoenergijske sekundarne elektrone. Registrirajo se in pretvorijo v sliko na televizijskem zaslonu. Največja ločljivost vrstičnega mikroskopa je majhna, približno 10 nm, vendar je slika obsežna.

Metoda zamrzovanja

Bistveno nove možnosti elektronske mikroskopije so se odprle relativno nedavno, po razvoju metode "zamrzovanje - čipiranje". S to metodo pregledamo najdrobnejše podrobnosti celične zgradbe, medtem ko v transmisijskem elektronskem mikroskopu dobimo tridimenzionalno sliko.

Pri normalnem zamrzovanju se v celicah tvorijo ledeni kristali, ki opazno popačijo njihovo strukturo. Da bi se temu izognili, celice zelo hitro zamrznemo pri temperaturi tekočega dušika (-196¦ C). S tako takojšnjim zamrzovanjem se ledeni kristali nimajo časa oblikovati in celica ne doživi deformacij.

Zamrznjeni blok se razcepi z rezilom noža (od tod tudi ime metode). Nato se običajno v vakuumski komori odvečni led odstrani s sublimacijo. Ta postopek se imenuje luženje. Po jedkanju postane relief v razkolni ravnini bolj izrazit. Nastali vzorec senči, to pomeni, da se na površino vzorca nanese tanek sloj težkih kovin. Vendar je celoten trik v tem, da se nanašanje izvaja pod kotom na površino vzorca. To je zelo pomembna točka. Pojavi se učinek sence, slika je videti tridimenzionalna.

V transmisijskem mikroskopu lahko elektronski žarek prodre le v zelo tanke dele. Običajna debelina zasenčenih vzorcev je pretirano velika, zato je treba organsko snov, ki leži pod kovinsko plastjo, raztopiti. Posledično na površini vzorca ostane tanka kovinska replika (ali odtis). Replika se uporablja v transmisijskem mikroskopu.

Ta metoda je na primer ponudila edinstveno priložnost za opazovanje notranje strukture celičnih membran.

Diferencialno centrifugiranje

Poleg mikroskopije je druga osnovna in široko uporabljena metoda za preučevanje celic diferencialno centrifugiranje ali frakcioniranje.

Načelo metode je, da se med centrifugiranjem razvije centrifugalna sila, pod vplivom katere se suspendirani delci usedejo na dno centrifugalne cevi.

Od uvedbe ultracentrifuge v zgodnjih štiridesetih letih prejšnjega stoletja je ločevanje celičnih komponent postalo povsem izvedljivo.

Preden celice izpostavimo centrifugiranju, jih je treba uničiti – da se uniči tog okvir celičnih membran. Za to uporabo različne metode: ultrazvočno vibriranje, siljenje skozi luknjice ali najobičajnejše mletje rastlinskih tkiv s pestilom v porcelanasti terilnici. S skrbno uporabo tehnik motenj lahko nekatere organele ohranimo nedotaknjene.

Pri visokohitrostnem centrifugiranju se velike celične komponente (kot so jedra) hitro usedejo (sedimentirajo) pri relativno nizkih hitrostih in tvorijo oborino na dnu centrifugalne cevi. Pri večjih hitrostih se izločajo manjše komponente, kot so kloroplasti in mitohondriji.

To pomeni, da se med centrifugiranjem komponente celice razpadejo na frakcije: velike in majhne, ​​zakaj je drugo ime metode? frakcioniranje. V tem primeru velja, da večja kot sta hitrost in trajanje centrifugiranja, drobnejša je nastala frakcija.

Hitrost sedimentacije (usedanja) komponent je izražena s sedimentacijskim koeficientom, označenim s S.

Stopnje diferencialnega centrifugiranja: nizka hitrost (jedra, citoskelet), srednja hitrost (kloroplasti), visoka hitrost (mitohondriji, rizosomi, mikrotelesca), zelo visoka hitrost (ribosomi).

Frakcionirani celični izvlečki, imenovani tudi brezcelični sistemi, se pogosto uporabljajo za preučevanje znotrajceličnih procesov. Samo z delom z brezceličnimi izvlečki je mogoče določiti podroben molekularni mehanizem bioloških procesov. Tako je uporaba te posebne metode prinesla zmagovit uspeh pri preučevanju biosinteze beljakovin.

No, na splošno lahko čiste frakcije znotrajceličnih struktur podvržemo kateri koli vrsti analize.

Metoda celične kulture

Živalske celice, izolirane v kulturi (to je, dane na hranilni medij), umrejo po določenem številu delitev, zato veljajo za težaven in neprijeten objekt za gojenje. Druga stvar so rastlinske celice, ki se lahko delijo neomejeno številokrat.

Metoda celične kulture olajša preučevanje mehanizmov diferenciacije celic v rastlinah.

Na hranilnem mediju rastlinske celice tvorijo homogeno nediferencirano celično maso - kalus. Kalus se zdravi s hormoni. Pod vplivom hormonov lahko kalusne celice povzročijo nastanek različnih organov.

rastlinska celica ima celulozno lupino, ki se bistveno razlikuje od živalska celica. Ta lupina opravlja zaščitno, oblikovalno in transportno funkcijo. Poleg organelov, značilnih za vse evkarionte, vsebuje rastlinska celica plastide in vakuola s celičnim sokom.

Vrste rastlinskih tkiv.

Tekstil je skupek celic iste vrste in medcelične snovi, ki opravljajo enake ali več funkcij.

Rastlinska tkiva so naslednje vrste:

1) pokrovna stekelca

2) Izobraževalni

3) Prevodni

4) Mehanski

5) izločanje

Pokrivna tkiva rastlin najdemo na zunanji strani rastlinskih delov. Opravljajo pregradne, zaščitne in hranilne funkcije. Pokrivna tkiva so epidermis, rizodermis, periderm in korteks.

Izobraževalne tkanine zagotavlja rast rastlin s tvorbo novih celic. Zahvaljujoč tem celicam lahko rastlina raste skozi celotno življenjsko obdobje. Izobraževalna tkiva so apikalna, stranska, rana (travmatična) in vložek.

Prevodna tkiva prenašajo hranila v vse dele in organe rastline. Prevodna tkiva vključujejo floem(bas) in ksilem(les). V floemu se lahko organske snovi premikajo od zgoraj navzdol in od spodaj navzgor - do cvetov ali plodov. Hranila in voda tečejo navzgor skozi ksilem.

mehanske tkanine opravlja zaščitno in podporno funkcijo. Obstajata dve vrsti mehanskega tkiva: sklerenhim in kolenhim. Sklerenhim je sestavljen iz mrtvih keratiniziranih celic, ki dejansko opravljajo glavne funkcije zaščite in podpore rastline. Kolenhim je še žive celice, ki služijo tako za rast rastlin kot za nastanek sklerenhima po smrti.

izločevalna tkiva rastline nadzorujejo presnovo in interakcijo z zunanjim okoljem. Razlikovati asimilacijski (fotosintetski), zračni, vodonosni in skladiščni izločevalna tkiva.