BILJNA STANICA: KARAKTERISTIKE, DIJELOVI (ORGANELE) I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2024

Biljne stanice su temeljne jedinice koje čine organizme koji pripadaju kraljevstvu biljaka (kraljevstvo Plantae).

Kao i sva živa bića, i biljke se sastoje od stanica i one su poznate kao biljne stanice. Za bilo koji živi organizam koji se razmatra, stanica je najosnovnija jedinica, to jest najmanji dio jedinke koji zadržava karakteristike svega živog.

U njenoj unutrašnjosti, kao i u unutrašnjosti životinjskih stanica, budući da je riječ o vrsti eukariotske stanice, postoji vrsta "tekućine" (citosol), u koju je potopljen niz pretinca ograničenih membranama., koje znamo kao organele ili organele.

Organele bilo koje stanice mogu se smatrati analognim tjelesnim organima životinje (srce, jetra, bubrezi, pluća, želudac itd.), Ali u znatno manjem opsegu, to jest, manji (biljne stanice mogu mjeriti do 100 mikrona).

Biljne biljke luka sa svojim jezgrama. Izvor: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Stoga se svaka stanica može promatrati kao zajednica subcelijskih komponenti, svaka sa svojim funkcijama koje omogućuju život, ali nisu u stanju preživjeti samostalno izvan stanice.

Neke organele biljnih stanica nisu prisutne u životinjskim ćelijama, stoga se uvijek razlikuju dvije vrste. Među tim organelama prisutnim samo u biljnim stanicama ističu se stanična stijenka, vakuol i kloroplasti, koji su posljednji odgovorni za nevjerojatan proces fotosinteze.

Značajke

Biljke zamišljene, kao i svi višećelijski organizmi, kao velika stanična zajednica, imaju stanice različitih vrsta koje obavljaju različite funkcije.

Postoje stanice specijalizirane za:

- zaštitu, - mehaničku potporu, - sintezu rezervi hrane, - transport, apsorpcija i izlučivanje, - meristematska aktivnost i reprodukcija i

- povezanost specijaliziranih tkiva

Opće karakteristike

Biljne stanice dijele mnoge karakteristike jedna s drugom, ali zauzvrat dijele neke karakteristike sa životinjskim stanicama, karakteristike koje su svojstvene svim eukariotskim stanicama.

Fotografija mikroskopskog prikaza tkiva vodene trave (Slika Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Zatim ćemo predstaviti popis nekih zajedničkih karakteristika i karakteristika biljnih stanica:

- To su eukariotske stanice: imaju svoj genetski materijal zatvorene u membranskoj jezgri i imaju druge odjeljke okružene dvostrukim ili jedinstvenim membranama.

- Svi imaju staničnu stijenku: plazma membrana (ona koja obuhvaća citosol svojim organelama) je okružena i zaštićena krutim zidom, sastavljenim od složenih mreža polisaharida poput celuloze (polimera molekula glukoze).

- Imaju plastide: među posebnim organelama koje imaju samo biljne stanice su plastidi specijalizirani za različite funkcije. U kloroplasta (gdje klorofila je fotosintetski pigment) su najvažniji, jer su glavni javlja se fotosintezu, proces kojim biljke iskoristiti sunčeve svjetlosti, vode i ugljičnog dioksida sintetizirati organske tvari i stvaraju kisik.

- To su autotrofne stanice: prisutnost kloroplasta unutar njih daje biljnim stanicama mogućnost da "sintetiziraju vlastitu hranu", pa su malo autonomnije od životinjskih stanica da dobiju energiju i ugljik.

- Imaju vakuol: u citosolu biljnih stanica postoji posebna organela, vakuola, u kojoj se pohranjuju voda, šećeri, pa čak i neki enzimi.

- Totipotentni su: u određenim okolnostima, mnoge diferencirane biljne stanice imaju mogućnost aseksualno proizvoditi novu jedinku.

Dijelovi (organele) biljne stanice i njihove funkcije

Organele biljnih stanica

Citosolna i plazma membrana

Citosol je sve što se nalazi oko jezgre. To je vrsta tekućine koja uključuje membranske odjeljke i druge strukture. Povremeno se izraz "citoplazma" koristi za označavanje ove tekućine i plazma membrane istovremeno.

Stanična membrana. Izvor: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Takva "tekućina" je okružena i sadržana je membranom, plazma membranom, koja nije ništa drugo do lipidni dvosloj sa stotinama pridruženih proteina, integralnih ili perifernih, koji posreduju razmjenu tvari između stanice i okoliša koji je okružuje.

Kako su biljne stanice okružene staničnom stijenkom, mnogi su autori skovali izraz protoplast da bi označili sve što se nalazi unutar ovog zida, to jest biljnu stanicu: plazma membranu i citosol s njegovim organelama.

citoskelet

Citoskelet, mreža nitastih proteina u staničnoj citoplazmi. Izvor: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Biljne stanice, poput životinjskih stanica, imaju citoskelet. Citoskelet se sastoji od niza molekularnih "skela" koji prolaze kroz stanicu i koji organiziraju sve unutarnje komponente citosola.

Djeluju u kretanju vezikula, u transportu tvari i molekula kroz stanicu i, osim toga, u strukturi i podupiranju stanice.

Ovaj citoskelet čine vlakna proteina zvanog F-aktin i mikrotubule, koji su polimeri drugog proteina poznatog kao tubulin.

Hromatinsko jezgro i nuklearna ovojnica

Eukariotska stanična jezgra. Izvor: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), prijevod Kelvinsong. / CC0

Jezgro je organela koja sadrži genetski materijal, DNK (deoksiribonukleinska kiselina), koji je pakiran u obliku kromatina (od čega su napravljeni kromosomi). To je organela prekrivena membranskim sustavom poznatim kao nuklearna ovojnica.

nukleolus

Unutar nje se nalazi i regija poznata kao nukleolus, u kojoj su neki proteini i geni koji kodiraju ribosomalnu RNK (ribonukleinska kiselina).

Ova se ovojnica zapravo sastoji od niza specijaliziranih cisterni koje okružuju jezgru i kontroliraju razmjenu materijala između jezgre i citosola, što se događa kroz komplekse nuklearne pore.

Sastoji se od dvije membrane koje ograničavaju lumen ili nukleoplazmu, jedna unutarnja i jedna vanjska, a posljednja nastavlja s membranama grubog endoplazmatskog retikuluma (ona s ugrađenim ribosomima).

Unutarnja membrana povezana je s nekim unutarnjim komponentama jezgre i vjerojatno ih prostorno organizira. Neki autori ističu postojanje jezgre-skeleta, čiji proteinski filamenti (kao i oni citoskeleta u citosolu) omogućavaju organiziranje kromatina.

Endoplazmatski retikulum

1-nuklearna membrana. 2-nuklearne pore. 3-grubi endoplazmatski retikulum (RER). 4-glatki endoplazmatski retikulum (SER). 5-Ribosome pričvršćen na grubi endoplazmatski retikulum. 6-makromolekula. 7-transportne vezikule. 8-Golgijev aparat. 9-Cis lice Golgijeva aparata. 10-Trans lice Golgijevog aparata. 11-Cisterne Golgijevog aparata. Izvor: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus ManskeDerivativni rad: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Riječ je o vrlo dinamičnom membranskom sustavu, čije je obilje varijabilno, kao i njegova struktura, organizacija i raspored u citosolu.

Obično se dijeli na "glatki" dio i drugi "grubi" dio, nastavljajući s vanjskom nuklearnom ovojnicom u koju su već ugrađeni više ribosoma, koji su dio molekularnog stroja zaduženog za sintezu proteina.

Stanični proteini se obrađuju i distribuiraju u endoplazmatskom retikuluu, posebno onima namijenjenim lipidnim membranama (sekretorni put). Ako se dogodi, to je jedno od mjesta na kojem se događaju neke posttralacijske modifikacije proteina, poput glikozilacije.

U mnogim ćelijama koje čine žlijezde, ova organela je vrlo bogata i djeluje na izlučivanje masti, ulja i mirisnih ulja.

Također obiluje epidermalnim stanicama koje čine lipide koji se talože kao voskovi na površini lišća i drugih biljnih organa.

Golgijev aparat

Ova organela, također membranska, sastoji se od niza spljoštenih kružnih cisterni, ograničenih jednom membranom. Sadržaj tih spremnika, njihov kemijski sastav i njihove funkcije mijenjaju se s jednog "lica" na drugi.

U nekim „niži” biljaka, „vanjski” cisterna je povezana s endoplazmatski retikulum i poznat kao cis odjeljak ili „pod” u Golgi kompleksu, dok više „daljinskog” cisterne čine dio trans lica., U sredini između cis i trans cisterni su "srednje" cisterne, a na prijelaznoj strani formiraju se sekretorne vezikule.

Golgijev kompleks odgovoran je za obradu i pakiranje različitih makromolekula, kao i njihov transport (izvoz) prema staničnoj površini ili u vakuole. Takve makromolekule uključuju lipide i proteine.

Za razliku od životinjskih stanica, Golgi biljnih stanica imaju važne aktivnosti sinteze, jer sudjeluju u novonastaloj sintezi glikoproteina, pektina, hemiceluloza i nekih sekretornih proizvoda i komponenata staničnih zidova.

ribosoma

Shema ribosoma

Ribosomi su vrlo male organele, sferičnog oblika. Obično su na grubom endoplazmatskom retikuluu, ali neki su slobodni u citoplazmi. Sastoji se od RNA i proteina.

Oni su uključeni u sintezu makromolekula, uglavnom proteina.

Vakuole i tonoplast

Vakuola je multifunkcionalna organela koja sudjeluje u skladištenju, probavi, osmoregulaciji i održavanju oblika i veličine biljnih stanica.

U tim se organelama može pohraniti mnogo tvari: obojeni pigmenti poput antocijana koji obojavaju listove i latice, neke organske kiseline koje djeluju na regulaciju pH, neke „obrambene“ kemikalije protiv biljojeda i sekundarnih metabolita.

Pod mikroskopom mogu se vidjeti citosola kao "prazna mjesta", sferičnog izgleda i ponekad vrlo velika, jer mogu zauzimati do 90% volumena stanice.

Kako se radi o organeli, moramo pretpostaviti da je okružena membranom, tonoplastom. Ova membrana je odgovorna za regulaciju prolaska tvari između vakuolarnog lumena i citosola, za koje ima neke specijalizirane proteine.

Vakuole djeluju i kao "probavne organele" stanica, pa često ispunjavaju funkcije analogne onima lizosoma u životinjskim stanicama.

Mitohondriji

Kao i u ostalim eukariotskim stanicama, biljne stanice imaju mitohondrije, koje su organele okružene dvjema membranama, jednom unutrašnjom, a drugom vanjskom, koje obuhvaćaju matricu, specijalizirane su za sintezu energije u obliku ATP-a i disanja mobitel.

To su cilindrične ili eliptične organele, malo izdužene i u nekim slučajevima razgranate. Imaju vlastiti genom, tako da su sposobni kodirati i sintetizirati mnoge proteine, iako ne sve, jer nuklearni DNK ćelije kodira za druge.

plastida

Plastidi su skupina različitih staničnih komponenti koje nastaju iz prekursora poznatih kao proplastidija. Oni su obično veći od mitohondrija, s dvostrukom membranom i gustom matricom koja se naziva stroma. Oni također imaju svoj genom.

Kloroplasti, etioplasti, amiloplasti i kromoplasti pripadaju ovoj obitelji organela. Dakle, ovo su glavne organele koje razlikuju biljne stanice od životinja.

- Kloroplasti su plastidi odgovorni za fotosintezu i oni su u kojima se nalazi klorofil, fotosintetski pigment par excellence.

Shema kloroplasta. Izvor: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Amiloplasti su plastidi koji djeluju pri skladištenju škroba u različitim tkivima.

- Kromoplasti su plastide koji imaju žućkastu ili narančastu boju ili pigmentaciju, jer mogu sadržavati različite pigmente iznutra.

- Etioplasti se, s druge strane, nalaze u "etioliranom" tkivu i zapravo su kloroplasti koji su izgubili klorofil. U nediferenciranom tkivu mogu se nazvati leukoplasti.

Peroksizomi ili mikrotelije

Osnovna struktura peroksisoma

Peroksisomi ili mikrotelesi su organele okružene jednostavnom membranom, koje se razlikuju od vezikula po veličini i sadržaju. Obično su poznati kao peroksisom, jer toksični kemijski naziva vodikov peroksid (H ₂ O ₂) proizvodi u njima, što je štetno za stanice.

Oni su organele s velikom količinom oksidativnih enzima iznutra i odgovorne su za sintezu nekih molekula, iako je njihova glavna funkcija oksidacija i razgradnja određenih vrsta lipida, aminokiselina, dušičnih baza itd.

Oni su posebno važni u stanicama sjemenki, jer djeluju na pretvorbu masti i lipida pohranjenih u njima u ugljikohidrate, koji su glavni izvor energije za embrionalne stanice.

Neki modificirani peroksisomi poznati su kao glioksisomi jer se u njima događa ciklus glikoksilata kojim se atomi ugljika dobiveni fotosintetskim procesima recikliraju.

Stanični zid

Stanična stanična stijenka. Izvor: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Ovo je još jedna od karakterističnih organela biljnih stanica (gljive također imaju zidne stanice, ali njihov je sastav različit).

Stanična stijenka sastoji se od zamršene mreže polimera koji se zove celuloza i sastoji se od ponavljajućih jedinica šećera zvanih glukoza. Ova struktura ima mnogo funkcija, ali najvažnije je održavati strukturu biljnih stanica i tkiva i zaštititi ih izvana.

Iako se promatra pod mikroskopom čini se da je riječ o relativno tankoj strukturi, daje biljnim stanicama određenu mehaničku čvrstinu i otpornost na deformacije, posebno u različitim klimama.

Plasmodesmata

U biljnom tkivu mogu se primijetiti uski citoplazmatski kanali, okruženi plazma membranom i povezivanjem susjednih stanica putem njihovih protoplasta (svega što se nalazi unutar stanične stijenke).

Vrste biljnih stanica

Biljni organizmi imaju mnogo različitih vrsta stanica koje su produkt procesa diferencijacije stanica koji su kontrolirani i genetski i okolišno.

Mnogi znanstvenici prepoznaju kolekciju biljnih stanica, a evo nekih od njih:

- Početne ili meristematske stanice: nalaze se u meristemima, koji su glavna središta rasta i podjele svih biljaka, jer su u stalnom mitotskom odjeljenju. Od ovih se razlikuju ostale stanice biljnog tijela.

- Diferencirane stanice: sve biljke imaju tri glavne vrste diferenciranih stanica koje su izvedene iz meristematskih stanica, parenhimskih stanica, kolenhimalnih stanica i stanica sklerenhima.

Parenhimske ili parenhimske stanice

To su najčešće stanice. Neki ih autori opisuju kao "zvijeri tereta" biljke, budući da su one najzastupljenije, ali one su najmanje specijalizirane, odnosno najmanje diferencirane.

Imaju tanku primarnu staničnu stijenku i ne razvijaju sekundarni zid. Oni su odgovorni za "popunjavanje" raspoloživog prostora u biljnim tkivima i pružanje strukture, tako da mogu imati različite oblike i veličine.

One stanice parenhima koje su se specijalizirale za fotosintezu poznate su i kao stanice klorenhima. Te stanice također sudjeluju u skladištenju vode u korijenu, stabljici, lišću, plodovima i sjemenkama.

Kolenhimske ili kolenhimalne stanice

Oni su stanice koje daju "fleksibilnu potporu" biljnom tkivu. Oni su izduženi i imaju različite oblike, koji se mogu mijenjati tijekom rasta biljke. Imaju primarni zid koji se može zadebljati taloženjem dodatne celuloze.

Oni su "ljepljive" stanice, jer su one koje pružaju veću podršku od parenhimskih stanica, a istovremeno održavaju fleksibilnost. Uvijek su natečeni, jer su njihove vakuole pune vode.

Stanice sklerenhima

Ove stanice, za razliku od prethodne dvije, imaju sekundarnu staničnu stijenku, ojačanu ligninom, polimerom sastavljenim od različitih kiselina i prilično heterogenih fenolnih molekula. Izraz potječe od grčkog "skleros" što znači "tvrdo".

Rijetke su stanice nego parenhimske i kolenhimske stanice, a umiru kad dođu do zrelosti. Oni daju strukturalnu čvrstoću tkivima koja prestaju rasti u duljini.

Poznate su dvije vrste sklerenhimskih stanica: vlakna i sklereidi. Prve su duge, sa debelim lignificiranim staničnim zidovima, što ih čini jakim i fleksibilnim.

Sklereidi su, s druge strane, raznolikiji, morfološki gledano, ali su uglavnom kubični ili sferični. Te su stanice ono što čine kore i jame mnogih plodova. Nisu fleksibilni, već prilično tvrdi.

Stanice u vaskularnim tkivima

Vaskularna tkiva biljaka sastoje se od stanica. To su oni koji su odgovorni za provođenje vode i hranjivih sastojaka i minerala kroz tijelo povrća.

Ksilemsko tkivo (ksilem) ono je što prenosi vodu i mineralne hranjive tvari iz korijena u ostatak biljke. S druge strane, phloem tkivo provodi šećere i organske hranjive tvari iz lišća u ostatak biljke. Zbir obje tekućine poznat je kao sok.

Ksilema se sastoji od tracheids, koje su duge stanice, uska na krajevima. Oni se smatraju tipom sklerenhimske stanice. Te stanice umiru kada dosegnu zrelost, tako da je „preostalo“ „ljuska“ koju formira zadebljana stanična stijenka.

Ostale stanice koje se nazivaju žilasti elementi nalaze se u ovom tkivu, koje vodu i minerale transportira brže od traheja. Oni također umiru u zrelosti, čineći ih šupljim "cijevima", kraćim i užim od traheja.

Lika se sastoji od stanica tipa poznat kao elementi sito cijevi. To su žive, metabolički aktivne stanice. Spajaju se na svojim krajevima i tvore sitovodnu cijev, kroz koju se fotosintetski proizvodi transportiraju iz lišća u ostatak tijela.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… i Walter, P. (2013). Bitna stanična biologija. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Biologija biljnih stanica: struktura i funkcija. Jones & Bartlett učenje.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., i Darnell, J. (2000). Molekularna biologija, četvrto izdanje. Nacionalni centar za biotehnološke informacije, polica s knjigama.
4. Nabors, MW (2004). Uvod u botaniku (br. 580 N117i). Pearson,.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. izd.). Brooks / Cole, Cengage Learning: SAD.