Рослинна клітина складається з більш-менш жорсткої клітинної оболонки і протопласта.Клітинна оболонка - це клітинна стінка і цитоплазматична мембрана. Протопласт - це протоплазма індивідуальної клітини.
Протопласт складається з цитоплазми і ядра. У цитоплазмі знаходяться органели (рибосоми, мікротрубочки, пластиди, мітохондрії) та мембранні системи (ендоплазматичний ретикулум, діктіосоми). Цитоплазма включає в себе ще цитоплазматичний матрикс (основна речовина) в яке занурені органели і мембранні системи. Від клітинної стінки цитоплазма відокремленаплазматичною мембраною, яка представляє собою елементарну мембрану. На відміну від більшості тварин клітин рослинні клітини містять одну або кілька вакуоль. Це бульбашки, заповнені рідиною і оточені елементарної мембраною (тонопластом).
У живій рослинній клітині основна речовина знаходиться в постійному русі. У рух, зване струмом цитоплазми або циклоз, втягується органели. Циклоз полегшує пересування речовин в клітині і обмін ними між клітиною і навколишнім середовищем.
Плазматична мембрана. Являє собою біслойну фосфоліпідну структуру. Для рослинних клітин властиві впячивания плазматичної мембрани.
Плазматична мембрана виконує наступні функції:
-Бере участь в обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем;
-Координує синтез і збірку целюлозних мікрофібрил клітинної стінки;
-Передає гормональні та зовнішні сигнали, які контролюють ріст і диференціювання клітин.
Ядро. Це найбільш помітна структура в цитоплазмі еукаріотичної клітини. Ядро виконує дві важливі функції:
-Контролює життєдіяльність клітки, визначаючи, які білки, і в який час має поєднуватися;
-Зберігає генетичну інформацію і передає її дочірнім клітинам в процесі клітинного поділу.
Ядро еукаріотичної клітини оточене двома елементарними мембранами, що утворюють ядерну оболонку. Вона пронизана численними порами діаметром від 30 до 100 нм, видимими тільки в електронний мікроскоп. Пори мають складну структуру. Зовнішня мембрана ядерної оболонки в деяких місцях об'єднується з ендоплазматичним ретикулумом. Ядерну оболонку можна розглядати як спеціалізовану, локально диференційовану частина ендоплазматичного ретикулуму
У забарвленому спеціальними барвниками ядрі можна розрізнити тонкі нитки і грудочки хроматину і нуклеоплазми (основна речовина ядра). Хроматин складається з ДНК, пов'язаної із спеціальними білками - гістонами. У процесі клітинного ділення хроматин все більше ущільнюється і збирається в хромосоми. У ДНК закодована генетична інформація.
Під світловим мікроскопом можна розглянути сферичні структури - ядерця. У кожному ядрі є одне або кілька ядерець, які помітні в неподільних ядрах. У ядерцях синтезуються Хвороби. Зазвичай в ядрах диплоїдних організмів є два ядерця по одному для кожного гаплоїдного набору хромосом. Ядерця не мають власної мембрани. Біохімічно ядерця характеризуються високою концентрацією РНК, яка тут пов'язана з фосфопротеідамі. Розмір ядерець залежить від функціонального стану клітини. відмічено, що у швидко зростаючої клітини, в якій йдуть інтенсивніпроцеси синтезу білка, ядерця збільшуються в розмірах. У ядерцях продукуються іРНК і рибосоми, що виконують синтетичну функцію тільки в ядрі.
Нуклеоплазма (кариоплазма) представлена гомогенної рідиною, в якій розчинені різні білки, в тому числі і ферменти.
Пластиди. Вакуолі, целюлозна клітинна стінка і пластиди - характерні компоненти рослинних клітин. Кожна пластиду має власну оболонку, що складається з двох елементарних мембран. Усередині пластиди розрізняють мембранну систему і різного ступеня гомогенне речовина - строму.Зрілі пластиди класифікують на підставі містяться в них пігментів.
Хлоропласти, в яких протікає фотосинтез, містять хлорофіли та каротиноїди. Зазвичай мають форму диска діаметром 4 - 5 мкм. В одній клітці мезофілу (середина аркуша) може перебувати 40 - 50 хлоропластів; в мм 2 листи - близько 500 000. в цитоплазмі хлоропласти зазвичай розташовуються паралельно клітинній оболонці. Хлоропласти можна вважати основними клітинними органелами, так як вони стоять першими в ланцюзі перетворення сонячної енергії, в результаті якого людство отримує, і їжу та паливо. У хлоропластах протікає не тільки фотосинтез. Вони беруть участь і в синтезі амінокислот і жирних кислот, служать сховищем тимчасових запасів крохмалю.
Хромопласти - пігментовані пластиди. Різноманітні за формою вони не мають хлорофілу, але синтезують і накопичують каротиноїди, які надають жовтого, помаранчеву, червоне забарвлення квіток, старим листям, плодів і коріння. хромопласти можуть розвиватися з хлоропластів, які при цьому втрачають хлорофіл і внутрішні мембранні структури, накопичують каротиноїди. Це відбувається при дозріванні багатьох плодів. Хромопласти приваблюють комах та інших тварин, з якими вони разом еволюціонували.
Лейкопласти - непігментовані пластиди. Деякі з них синтезують крохмаль (амілопласти), інші здатні до утворення різних речовин, у тому числіліпідів і білків. На світлі лейкопласти перетворюються у хлоропласти.
Мітохондрії. Як і хлоропласти, мітохондрії оточені двома елементарними мембранами. Внутрішня мембрана утворює безліч складок і виступів -крист, які значно збільшують внутрішню поверхню мітохондрії. Вони значно менше, ніж пластиди, мають близько 0,5 мкм в діаметрі і різноманітні по довжині і формі.
У мітохондріях здійснюється процес дихання, в результаті якого органічні молекули розщеплюються з вивільненням енергії і передачею її молекул АТФ, основного резерву енергії всіх еукаріотичних клітин. Більшість рослинних клітин містить сотні й тисячі мітохондрій. Їх кількість в одній клітці визначається потребою клітини в АТФ. Мітохондрії знаходяться в постійному русі, переходячи з однієї частини клітини до іншої, зливаючись один з одним діляться. Мітохондрії зазвичай збираються там, де потрібна енергія. Якщо плазматична мембрана активно переносить речовини з клітини в клітину, то мітохондрії розташовуються уздовж поверхні мембрани. У рухливих одноклітинних водоростей мітохондрії скупчуються біля підстав джгутиків, поставляючи енергію, необхідну для їхнього руху.
Мітохондрії, як і пластиди, є напівавтономні органелами, які містять компонентами, необхідні для синтезу власних білків. Внутрішня мембрана оточує рідкий матрикс, в якому знаходяться білки, РНК, ДНК, рибосоми, подібні з бактеріальними і різні розчинені речовини. ДНК існує у вигляді кільцевих молекул, що розташовуються в одному або декількох нуклеоида.
Вакуолі - це відмежовані мембраною ділянки клітини, заповнені рідиною - клітинним соком. Вони оточені тонопластом (вакуолярної мембраною).
Молода рослинна клітина містить численні дрібні вакуолі, які в міру старіння клітини зливаються в одну велику. У зрілій клітці вакуолью може бути зайнято до 90% її обсягу. При цьому цитоплазма притиснута у вигляді тонкого шару периферичного до клітинної оболонки. Збільшення розміру клітини в основному відбувається за рахунок зростання вакуолі. У результаті цього виникає тургорное тиск і підтримується пружність тканини. У цьому полягає одна з основних функцій вакуолі і тонопластом.
Основний компонент соку - вода, інші варіюють залежно від типу рослини і його фізіологічного стану. Вакуолі містять солі, цукру, рідше білки. Тонопласт відіграє активну роль у транспорті і накопиченні в вакуолі деяких іонів.
Вакуолі - місця накопичення продуктів обміну речовин (метаболізму). Це можуть бути білки, кислоти і навіть отруйні для людини речовини (алкалоїди). Часто відкладаються пігменти. Блакитний, фіолетовий, пурпуровий, темно-червоний, яскраво-червоний надають рослинним клітинам пігменти з групи антоціанів. На відміну від інших пігментів вони добре розчиняються у воді і містяться в клітинному соку. Вони визначають червону і блакитну забарвлення багатьох овочів (редиска, турнепс, капуста), фруктів (виноград, сливи, вишні), квітів (волошки, герані, дельфініуми, троянди, півонії).
Вакуолі беруть участь в руйнуванні макромолекул, у круговерті їх компонентів в клітині. Рибосоми, мітохондрії, пластиди, потрапляючи в вакуолі, руйнуються. З цієї перетравлює активності їх можна порівняти з лізосомами - органелами клітин тварин.
Вакуолі утворюються з ендоплазматичної мережі (ретикулуму)
Рибосоми. Маленькі частинки (17 - 23нм), що складаються приблизно з рівної кількості білка і РНК. У рибосомах амінокислоти з'єднуються з утворенням білків. Їх більше в клітинах з активним обміном речовин. Рибосоми розташовуються в цитоплазмі клітини вільно або ж прикріплюються до грубого ендоплазматичного ретикулуму (80S). Їх виявляють і в ядрі (80S), мітохондріях (70S), пластидах (70S).
Рибосоми можуть утворювати комплекс, на яких відбувається одночасний синтез однакових поліпептидів, інформація про яких знімається з однієї молекули і РНК. Такий комплекс називається полірібосомамі (полісомах). Клітини, які синтезують білки у великих кількостях, мають велику систему полісом, які часто прикріплюються до зовнішньої поверхні оболонки ядра.
Ендоплазматичний ретикулум. Це складна тривимірна мембранна система невизначеною протяжності. У розрізі ЕР виглядає як дві елементарні мембрани з вузьким прозорим простором між ними. Форма і довжина ЕР залежать від типу клітини, її метаболічної активності та стадії диференціювання. У клітинах, які секретують або запасающих білки, ЕР має форму плоских мішечків або цистерн, з численними рибосомами, пов'язаними з його зовнішньою поверхнею. Такий ретикулум називається шорстким ендоплазматичним ретикулумом. Гладкий ЕР зазвичай має трубчасту форму. Шорсткий і гладкий ендоплазматичний ретикулум можуть бути присутніми в одній і тій же клітині. Як правило, між ними є багато чисельні зв'язку.
Ендоплазматичний ретикулум функціонує як комунікаційна система клітини. Він пов'язаний із зовнішньою оболонкою ядра. Фактично ці дві структури утворюють єдину мембранну систему. Коли ядерна оболонка під час поділу клітини розривається, її обривки нагадують фрагменти ЕР. Ендоплазматичний ретикулум - це система транспортування речовин: білків, ліпідів, вуглеводів, в різні частини клітини. ендоплазматичний ретикулум сусідніх клітин з'єднуються через цитоплазматичні тяжі - плазмодесми - які проходять крізь клітинні оболонки.
Ендоплазматичний ретикулум - основне місце синтезу клітинних мембран. У деяких рослинних клітинах тут утворюються мембрани вакуолей і мікротелец, цистерни діктіосом.
Апарат Гольджі. Цей термін використовується для позначення всіх діктіосом, або тілець Гольджі, у клітці. Діктіосоми - це групи плоских, дисковидні бульбашок, або цистерн, які по краях розгалужуються в складну систему трубочок. Діктіосоми у вищих рослин складаються з 4 - 8 цистерн, зібраних разом.
Зазвичай в пачці цистерн розрізняють формується і дозрівають сторони. мембрани формуються цистерн по структурі нагадують мембрани ЕР, а мембрани дозріваючих цистерн - плазматичну мембрану.
Діктіосоми беруть участь у секреції, а в більшості вищих рослин - в утворенні клітинних оболонок. Полісахариди клітинної оболонки, синтезовані діктіосоми, накопичуються в бульбашках, які потім відділяються від дозріваючих цистерн. Ці секреторні пухирці мігрують і зливаються з ЦПМ; при цьому що містяться в них полісахариди вбудовуються в клітинну оболонку. Деякі речовини, що накопичуються в діктіосоми, утворюються в інших структурах, наприклад, в ЕПР, а потім транспортуються в діктіосоми, де видозмінюються (модифікуються) перед секрецією. Наприклад, глікопротеїни - важливий будівельний матеріал клітинної оболонки. Білкова частина синтезується полісомах шорсткого ЕПР, вуглеводна - у діктіосоми, де обидві частини об'єднуються, утворюючи глікопротеїни.
Мембрани - динамічні, рухливі структури, які постійно змінюють свою форму і площу. На рухливості мембран заснована концепціяендоплазматичної системи. Відповідно до цієї концепції, внутрішні мембрани цитоплазми, крім мембран мітохондрій і пластид, являють собою єдине ціле і беруть початок від ендоплазматичного ретикулума. Нові цистерни діктіосом утворюються з ендоплазматичного ретикулуму через стадію проміжних бульбашок, а секреторні пухирці, що відділяються від діктіосом, зрештою сприяють формуванню плазматичної мембрани. Таким чином, ендоплазматичний ретикулум і діктіосоми утворюють функціональне ціле, в якому діктіосоми грають роль проміжних структур у процесі перетворення мембран, подібних грубого ендоплазматичного ретикулуму, в мембрани, подібні плазматичної. У тканинах, клітини яких слабо ростуть і діляться, постійно відбувається оновлення мембранних компонентів.
Основна речовина досить довго вважали гомогенним (однорідний) багатим білком розчином з малою кількістю структур або взагалі безструктурним. Проте в даний час, використовуючи високовольтний електронний мікроскоп, було встановлено, що основна речовина являє тривимірні грати, побудовану з тонких (діаметром 3 - 6 нм) тяжів, що заповнюють всю клітину. Інші компоненти цитоплазми, включаючи мікротрубочки і мікрофіламенти, підвішені до цієї мікротрабекулярной решітці.
Мікротрабекулярная структура являє собою грати з білкових тяжів, простір між якими заповнено водою. Разом з водою решітка має консистенцію гелю, гель має вигляд драглистих тел.
До мікротрабекулярной решітці прикріплені органели. Решітка здійснює зв'язок між окремими частинами клітини і направляє внутрішньоклітиннийтранспорт.
Ліпідні краплі - структури сферичної форми, що надають гранулярність цитоплазмі рослинної клітини під світловим мікроскопом. На електронних мікрофотографіях вони виглядають аморфними. Дуже схожі, але більш дрібні краплі зустрічаються в пластидах.
Ліпідні краплі, приймаючи за органели, називали їх сферосомамі і вважали, що вони оточені одно-або двошарової мембраною. Проте останні дані показують, що у ліпідних крапель мембран немає, але вони можуть бути покриті білком.
Джгутики і війки - це тонкі, схожі на волоски структури, які відходять від поверхні багатьох еукаріотичних клітин. Мають постійний діаметр, але довжина коливається від 2 до 150 мкм. Умовно довші і нечисленні з них називають джгутиками, а більш короткі і численні - віями. Чітких відмінностей між цими двома типами структур не існує, тому для позначення обох використовують термін джгутик.
У деяких водоростей і грибів джгутики є локомоторними органами, за допомогою яких вони пересуваються у воді. У рослин (наприклад, мохів, печіночніков, папоротей, деяких голонасінних) лише статеві клітини (гамети) мають джгутики.
Кожен джгутик має певну організацію. Зовнішнє кільце з 9 пар мікротрубочок оточує дві додаткові мікротрубочки, розташовані в центрі джгутика. Містять ферменти «ручки» відходять від однієї мікротрубочки кожної із зовнішніх пар. Це основна схема організації 9 + 2 виявлена у всіх джгутика еукаріотичних організмів. Вважають, що рух джгутиків засноване на ковзанні мікротрубочок, при цьому зовнішні пари мікротрубочок рухаються одна вздовж іншої без скорочення. Ковзання пар мікротрубочок щодо один одного викликає локальне згинання джгутика.
Джгутики «виростають» з цитоплазматичних циліндричних структур, званих базальними тільцями, що утворюються і базальну частину джгутика. Базальні тільця мають внутрішню будову, що нагадує будову джгутика, за винятком того, що зовнішні трубочки зібрані в трійки, а не в пари, а центральні трубочки відсутні.
Клітинна стінка. Клітинна стінка відмежовує розмір протопласта і оберігає його розрив за рахунок поглинання води вакуолью.
Плазмодесми. Це тонкі нитки цитоплазми, які пов'язують між собою протопласти сусідніх клітин. Плазмодесми або проходять крізь клітинну оболонку в будь-якому місці, або зосереджені на первинних порових полях або в мембранах між парами пір. Під електронним мікроскопом плазмодесми виглядають як вузькі канали, вистелені плазматичної мембранної. По осі каналу з однієї клітини в іншу тягнеться циліндрична трубочка меншого розміру - десмотрубочка, яка сполучається з ендоплазматичним ретикулумом обох суміжних клітин. Багато плазмодесми формуються під час клітинного ділення, коли трубчастий ендоплазматичний ретикулум захоплюється розвивається клітинної платівкою. Плазмодесми можуть утворюватися і в оболонках неподільних клітин. Ці структури забезпечують ефективний перенесення деяких речовин від клітини до клітини.
Клітинний цикл. Жива клітина проходь ряд послідовних подій, що становлять клітинний цикл. Тривалість самого циклу варіює залежно від типу клітини і зовнішніх факторів, наприклад від температури або забезпеченості поживними речовинами. Зазвичай цикл ділиться на інтерфазу і чотири фази мітозу.
Мітоз, або поділ ядра. Це безперервний процес, що поділяються на чотири фази: профазу, метафазі, анафазу, телофазу. У результаті мітозу генетичний матеріал, що подвоїла в інтерфазі, ділиться порівну між двома дочірніми ядрами.
Одним з найбільш ранніх ознак переходу клітини до поділу служить поява вузького, кільцеподібного паска з мікротрубочок безпосередньо під плазматичною мембраною. Це відносно щільний пасок оточує ядро в екваторіальній площині майбутнього мітотичного веретена. Так як він проявляється перед профазі, його називають препрофазним паском. Він зникає після мітотичного веретена, задовго до появи у пізньому телофазе клітинної пластинки, яка зростає від центру до периферії і зливається з оболонкою материнської клітини в області, раніше зайнятої препрофазним паском.
