Els cossos dels organismes vius poden ser una sola cèl·lula, un grup d'ells o una gran acumulació, que compta amb milers de milions d'estructures elementals. Aquests últims inclouen la majoria de les plantes superiors. L'estudi de la cèl·lula -element principal de l'estructura i les funcions dels organismes vius- tracta de la citologia. Aquesta branca de la biologia va començar a desenvolupar-se ràpidament després del descobriment del microscopi electrònic, la millora de la cromatografia i altres mètodes de bioquímica. Considereu les característiques principals, així com les característiques per les quals la cèl·lula vegetal difereix de les unitats estructurals més petites de l'estructura de bacteris, fongs i animals.
Obertura de la cel·la per R. Hooke
La teoria dels elements minúsculs de l'estructura de tots els éssers vius ha passat el camí del desenvolupament, mesurat en centenars d'anys. L'estructura de la membrana cel·lular vegetal va ser vista per primera vegada al seu microscopi pel científic britànic R. Hooke. Les disposicions generals de la hipòtesi cel·lular van ser formulades per Schleiden i Schwann, abans que altres investigadors arribessin a conclusions similars.
L'anglès R. Hooke va examinar una llesca de suro de roure sota un microscopi i va presentar els resultats en una reunió de la Royal Society a Londres el 13 d'abril de 1663 (segons altres fonts, l'esdeveniment va passar l'any 1665). Va resultar que l'escorça d'un arbre consta de cèl·lules diminutes, anomenades "cèl·lules" per Hooke. Les parets d'aquestes cambres, formant un patró en forma de bresca, el científic considerava que era una substància viva, i la cavitat va ser reconeguda com una estructura auxiliar sense vida. Més tard es va demostrar que dins de les cèl·lules de plantes i animals contenen una substància, sense la qual la seva existència és impossible, i l'activitat de tot l'organisme.
Teoria cel·lular
L'important descobriment de R. Hooke es va desenvolupar en els treballs d' altres científics que van estudiar l'estructura de les cèl·lules animals i vegetals. Els científics van observar elements estructurals similars en seccions microscòpiques de fongs pluricel·lulars. Es va trobar que les unitats estructurals dels organismes vius tenen la capacitat de dividir-se. A partir de la investigació, representants de les ciències biològiques d'Alemanya M. Schleiden i T. Schwann van formular una hipòtesi que més tard es va convertir en la teoria cel·lular.
La comparació de cèl·lules vegetals i animals amb bacteris, algues i fongs va permetre als investigadors alemanys arribar a la següent conclusió: les "cambres" descobertes per R. Hooke són unitats estructurals elementals i els processos que s'hi produeixen són la base de la vida. de la majoria dels organismes de la Terra. R. Virkhov va fer una addició important el 1855, assenyalant que la divisió cel·lular és l'única manera de reproduir-se. La teoria de Schleiden-Schwann amb refinaments s'ha acceptat generalment en biologia.
La cèl·lula és l'element més petit de l'estructura i la vida de les plantes
Segons les posicions teòriques de Schleiden i Schwann,el món orgànic és un, que demostra l'estructura microscòpica similar dels animals i les plantes. A més d'aquests dos regnes, l'existència cel·lular és característica dels fongs, els bacteris i els virus estan absents. El creixement i desenvolupament dels organismes vius està garantit per l'aparició de noves cèl·lules en el procés de divisió de les existents.
Un organisme pluricel·lular no és només una acumulació d'elements estructurals. Petites unitats d'estructura interactuen entre si, formant teixits i òrgans. Els organismes unicel·lulars viuen aïllats, fet que no els impedeix crear colònies. Les principals característiques de la cel·la:
- capacitat per a l'existència independent;
- propi metabolisme;
- autoreproducció;
- desenvolupament.
En l'evolució de la vida, una de les etapes més importants va ser la separació del nucli del citoplasma amb l'ajuda d'una membrana protectora. S'ha conservat la connexió, perquè aquestes estructures no poden existir per separat. Actualment, hi ha dos superregnes: organismes no nuclears i organismes nuclears. El segon grup està format per plantes, fongs i animals, que són estudiats per les branques rellevants de la ciència i la biologia en general. Una cèl·lula vegetal té un nucli, un citoplasma i uns orgànuls, que es comentaran a continuació.
Diversitat de cèl·lules vegetals
En el trencament d'una síndria, una poma o una patata madures, es poden veure "cèl·lules" estructurals plenes de líquid a simple vista. Es tracta de cèl·lules del parènquima fetal amb un diàmetre de fins a 1 mm. Les fibres de bast són estructures allargades, la longitud de les quals supera significativament l'amplada. Per exemple,la cèl·lula d'una planta anomenada cotó assoleix una longitud de 65 mm. Les fibres de lli i el cànem tenen unes dimensions lineals de 40-60 mm. Les cèl·lules típiques són molt més petites -20–50 µm. Aquests elements estructurals tan petits només es poden veure al microscopi. Les característiques de les unitats estructurals més petites d'un organisme vegetal es manifesten no només en les diferències de forma i mida, sinó també en les funcions realitzades en la composició dels teixits.
Cèl·lula vegetal: característiques estructurals bàsiques
El nucli i el citoplasma estan estretament interconnectats i interaccionen entre ells, cosa que està confirmada per la investigació dels científics. Aquestes són les parts principals de la cèl·lula eucariota, tots els altres elements estructurals en depenen. El nucli serveix per emmagatzemar i transmetre la informació genètica necessària per a la síntesi de proteïnes.
El científic britànic R. Brown l'any 1831 va notar per primera vegada un cos especial (nucli) a la cèl·lula d'una planta de la família de les orquídies. Era un nucli envoltat de citoplasma semilíquid. El nom d'aquesta substància significa en traducció literal del grec "la massa primària de la cèl·lula". Pot ser més líquid o viscós, però necessàriament està cobert amb una membrana. La capa externa de la cèl·lula està formada principalment per cel·lulosa, lignina i cera. Una característica que distingeix les cèl·lules vegetals i animals és la presència d'aquesta forta paret de cel·lulosa.
L'estructura del citoplasma
La part interna d'una cèl·lula vegetal està plena d'hialoplasma amb petits grànuls suspesos. Més a prop de la closca, l'anomenat endoplasma passa a un exoplasma més viscós. Exactamentaquestes substàncies, amb les quals s'omple la cèl·lula vegetal, serveixen com a lloc per al flux de reaccions bioquímiques i el transport de compostos, la col·locació d'orgànuls i inclusions.
Aproximadament el 70-85% del citoplasma és aigua, el 10-20% són proteïnes, altres components químics: hidrats de carboni, lípids, compostos minerals. Les cèl·lules vegetals tenen un citoplasma, en el qual, entre els productes finals de la síntesi, hi ha bioreguladors de funcions i substàncies de reserva (vitamines, enzims, olis, midó).
Core
La comparació de cèl·lules vegetals i animals mostra que tenen una estructura similar al nucli, situat al citoplasma i ocupant fins a un 20% del seu volum. L'anglès R. Brown, que va examinar per primer cop aquest component més important i constant de tots els eucariotes al microscopi, li va donar un nom de la paraula llatina nucli. L'aspecte dels nuclis sol correlacionar amb la forma i la mida de les cèl·lules, però de vegades difereix d'elles. Els elements obligatoris de l'estructura són la membrana, la cariolinfa, el nuclèol i la cromatina.
Hi ha porus a la membrana que separen el nucli del citoplasma. Transporten substàncies des del nucli fins al citoplasma i viceversa. La cariolimfa és un contingut nuclear líquid o viscós amb àrees de cromatina. El nuclèol conté àcid ribonucleic (ARN) que entra als ribosomes del citoplasma per participar en la síntesi de proteïnes. Un altre àcid nucleic, l'àcid desoxiribonucleic (ADN), també està present en grans quantitats. L'ADN i l'ARN es van descobrir per primera vegada en cèl·lules animals l'any 1869 i posteriorment es van trobar a les plantes. El nucli és el centregestió” dels processos intracel·lulars, un lloc per emmagatzemar informació sobre les característiques hereditàries de tot l'organisme.
Reticle endoplasmàtic (RE)
L'estructura de les cèl·lules animals i vegetals té una similitud significativa. Necessàriament presents al citoplasma hi ha túbuls interns plens de substàncies de diferent origen i composició. El tipus granular d'EPS difereix del tipus agranular per la presència de ribosomes a la superfície de la membrana. El primer està implicat en la síntesi de proteïnes, el segon té un paper en la formació d'hidrats de carboni i lípids. Tal com han establert els investigadors, els canals no només penetren al citoplasma, sinó que s'associen a tots els orgànuls d'una cèl·lula viva. Per tant, el valor de l'EPS és molt valorat com a participant del metabolisme, un sistema de comunicació amb el medi ambient.
Ribosoma
L'estructura d'una cèl·lula vegetal o animal és difícil d'imaginar sense aquestes petites partícules. Els ribosomes són molt petits i només es poden veure amb un microscopi electrònic. En la composició dels cossos predominen les proteïnes i les molècules d'àcids ribonucleics, hi ha una petita quantitat d'ions de calci i magnesi. Gairebé tot l'ARN de la cèl·lula es concentra en ribosomes; proporcionen la síntesi de proteïnes "acoblant" proteïnes dels aminoàcids. Aleshores, les proteïnes entren als canals ER i són transportades per la xarxa per tota la cèl·lula, penetren al nucli.
Mitocondris
Aquests orgànuls de la cèl·lula es consideren les seves estacions energètiques, són visibles quan s'amplien en un microscopi de llum convencional. El nombre de mitocondris varia en un rang molt ampli, poden haver-hi unitats o milers. L'estructura de l'organoide no és gaire complexa, n'hi ha dosmembranes i matriu a l'interior. Els mitocondris estan formats per proteïnes lípids, ADN i ARN, són els responsables de la biosíntesi d'ATP - àcid adenosina trifosfòric. Aquesta substància d'una cèl·lula vegetal o animal es caracteritza per la presència de tres fosfats. La divisió de cadascun d'ells proporciona l'energia necessària per a tots els processos vitals a la pròpia cèl·lula i a tot el cos. Al contrari, l'addició de residus d'àcid fosfòric permet emmagatzemar energia i transferir-la d'aquesta forma a tota la cèl·lula.
Considereu els orgànuls cel·lulars de la figura següent i anomeneu els que ja coneixeu. Observeu la gran vesícula (vacúol) i els plastids verds (cloroplasts). En parlarem més endavant.
Complex de Golgi
Organoide cel·lular complex format per grànuls, membranes i vacúols. El complex es va inaugurar el 1898 i va rebre el nom del biòleg italià. Les característiques de les cèl·lules vegetals són la distribució uniforme de les partícules de Golgi al llarg del citoplasma. Els científics creuen que el complex és necessari per regular el contingut d'aigua i residus, eliminar l'excés de substàncies.
Plàstids
Només les cèl·lules dels teixits vegetals contenen orgànuls verds. A més, hi ha plastids incolors, grocs i taronges. La seva estructura i funcions reflecteixen el tipus de nutrició de la planta, i són capaços de canviar de color a causa de reaccions químiques. Tipus principals de plastids:
- cromoplasts taronja i groc formats per carotè i xantofil·la;
- cloroplasts que contenen grans de clorofil·la -pigment verd;
- Els leucoplasts són plastids incolors.
L'estructura d'una cèl·lula vegetal està associada a les reaccions químiques de la síntesi de matèria orgànica a partir de diòxid de carboni i aigua utilitzant energia lluminosa. El nom d'aquest procés sorprenent i molt complex és fotosíntesi. Les reaccions es duen a terme gràcies a la clorofil·la, és aquesta substància la que és capaç de captar l'energia d'un feix de llum. La presència de pigment verd explica el color característic de les fulles, tiges herbàcies, fruits verds. La clorofil·la té una estructura similar a l'hemoglobina de la sang dels animals i dels humans.
El color vermell, groc i taronja de diversos òrgans vegetals es deu a la presència de cromoplasts a les cèl·lules. Es basen en un gran grup de carotenoides que tenen un paper important en el metabolisme. Els leucoplasts són els responsables de la síntesi i acumulació de midó. Els plastids creixen i es multipliquen al citoplasma, movent-se amb ell al llarg de la membrana interna de la cèl·lula vegetal. Són rics en enzims, ions i altres compostos biològicament actius.
Diferències en l'estructura microscòpica dels principals grups d'organismes vius
La majoria de cèl·lules s'assemblen a un petit sac ple de moc, cossos, grànuls i vesícules. Sovint hi ha diverses inclusions en forma de cristalls sòlids de minerals, gotes d'olis, grans de midó. Les cèl·lules estan en estret contacte en la composició dels teixits vegetals, la vida en conjunt depèn de l'activitat d'aquestes unitats estructurals més petites que formen un tot.
Amb una estructura pluricel·lular, n'hi haespecialització, que s'expressa en diferents tasques i funcions fisiològiques dels elements estructurals microscòpics. Estan determinats principalment per la ubicació dels teixits a les fulles, arrel, tija o òrgans generatius de la planta.
Destaquem els elements principals de la comparació de la cèl·lula vegetal amb les unitats estructurals elementals d' altres organismes vius:
- La closca densa, característica només de les plantes, està formada per fibra (cel·lulosa). En els fongs, la membrana consisteix en quitina duradora (una proteïna especial).
- Les cèl·lules de plantes i fongs es diferencien de color per la presència o absència de plastids. Cossos com els cloroplasts, els cromoplasts i els leucoplasts només estan presents al citoplasma vegetal.
- Hi ha un organoide que distingeix els animals: aquest és el centríol (centre cel·lular).
- Només a la cèl·lula vegetal hi ha un gran vacúol central ple de contingut líquid. Normalment, aquesta saba cel·lular es tenyeix amb pigments de diferents colors.
- El principal compost de reserva de l'organisme vegetal és el midó. Els bolets i els animals acumulen glucogen a les seves cèl·lules.
Entre les algues, es coneixen moltes cèl·lules sols de vida lliure. Per exemple, aquest organisme independent és la clamidomona. Tot i que les plantes es diferencien dels animals per la presència d'una paret cel·lular de cel·lulosa, però les cèl·lules germinals no tenen una closca tan densa, aquesta és una altra prova de la unitat del món orgànic.
