Как устроены клетки растений

Клетка — основная структурная единица всего живого на Земле. Большинство клеток так малы, что рассмотреть их можно лишь под микроскопом. Но из таких мельчайших частиц состоят ткани и органы человека, животных и растений.

С «Бери и Делай» вы сможете освежить в памяти информацию, вынесенную с уроков биологии в школе, и вспомнить о том, как устроены клетки растений.

История открытия

• Впервые растительную клетку под простым микроскопом рассмотрел английский естествоиспытатель Роберт Гук. И было это в 1665 году.
• Британский ботаник Роберт Броун в 1831–1833 годах впервые описал ее ядро как сферическое тело, которое присутствует в каждой растительной клетке.
• В 1864 году немецкий ботаник Гуго Моль исследовал слизистый слой, присутствующий внутри клеточной стенки, и дал ему название «протоплазма».
• В 1880 году ученые Шимпер и Мейер описали и классифицировали пластиды.
• В более поздние годы, с появлением электронных микроскопов и усовершенствованных методов изучения клетки, были выявлены остальные ее структурные элементы.

Структура растительной клетки

Клетки растений обычно имеют кубическую или прямоугольную форму и бывают крупнее, чем животные клетки. Структурные части клетки, органоиды (или органеллы), выполняют все основные обязанности по обеспечению клеточной жизнедеятельности.

Плазматическая (клеточная) мембрана
Полупроницаемая мембрана, расположенная внутри клеточной стенки и ограничивающая цитоплазму клетки. Состоит из целлюлозных волокон и белков.

Функции:

• Защищает клетку от внешних повреждений.
• Участвует в транспортировке необходимых веществ внутрь клетки и выведении отходов наружу.
• Поддерживает постоянство формы и размера клетки.

Цитоплазма
Густой раствор, заполняющий все пространство клетки и окружающий находящиеся в ней органеллы. В основном цитоплазма состоит из воды, солей и белков.

Функции:

• Сохраняет органеллы на своих местах.
• Поддерживает форму клетки.
• Участвует в некоторых метаболических процессах, таких как дыхание, деление клеток, расщепление продуктов жизнедеятельности.

Ядро
Специализированная сложная органелла клетки, являющаяся ее «центром управления». Ядро окружено 2-мембранной ядерной оболочкой, пронизанной мельчайшими порами. Внутри ядра находится шаровидное образование, называемое ядрышком. Обычно ядро располагается в центре клетки и занимает до 10 % от ее объема.

Функции:

• Содержит ДНК клетки — ее генетический материал.
• Координирует основную деятельность клетки: ее метаболизм, рост и размножение, синтез белков и липидов.
• Ядрышко отвечает за образование рибосом — органоидов, производящих клеточные белки.

Митохондрии
Крупные клеточные органеллы палочковидной формы, которые содержат собственные рибосомы и ДНК.

Функции:

• Синтезируют аденозинтрифосфат (АТФ) — вещество, обеспечивающее клетку энергией.
• Участвуют в клеточном дыхании.
• Помогают поддерживать концентрацию кальция в клетке, работая в связке с другим органоидом — эндоплазматической сетью.

Рибосомы
Мелкие круглые органоиды, которые находятся во взвешенном состоянии в цитоплазме или прикрепляются к эндоплазматической сети.

Функции:

• Синтезируют белки, необходимые для жизнедеятельности клетки.

Эндоплазматическая сеть
Крупная клеточная структура, состоящая из полостей и канальцев, содержащая или не содержащая рибосомы на своей поверхности. В зависимости от строения и функций различают гладкую и шероховатую эндоплазматическую сеть.

Функции:

• Участвует в формировании ядерной оболочки в процессе деления клеток.
• Упаковывает белки и углеводы и транспортирует их к другим органеллам.
• Гладкая эндоплазматическая сеть участвует в синтезе, хранении и выделении липидов.
• Шероховатая эндоплазматическая сеть отвечает за синтез белков.

Аппарат (комплекс) Гольджи
Структура, состоящая из уплощенных мембранных мешочков, называемых цистернами. Обычно она располагается недалеко от эндоплазматической сети и ядра.

Функции:

• Обработка, упаковка и транспортировка белков, которые вырабатываются эндоплазматической сетью.
• Разбивает белки на более простые структуры.
• Подготавливает белки к экспорту из клетки.

Органоиды, характерные исключительно для растительной клетки

Растительная и животная клетки во многом очень похожи. Большинство органоидов в них являются общими. Однако внутри растительных клеток есть несколько дополнительных структур, которые выполняют жизненно важные функции для растений.

Клеточная стенка
Жесткая внешняя оболочка, покрывающая поверхность растительной клетки.

Функции:

• Поддерживает форму клетки.
• Защищает от внешних воздействий.
• Обеспечивает избирательное проникновение молекул внутрь клетки, например молекул воды, питательных веществ и минералов.

Пластиды
Специализированные 2-мембранные органоиды, которые содержат собственную ДНК. Выделяют 3 основных вида пластидов: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты.

Функции:

• Участвуют в процессе фотосинтеза, перерабатывая углекислый газ и воду в органические вещества.
• Накапливают крахмал.
• Синтезируют пальмитиновую кислоту, которая используется при выработке воскового покрытия у некоторых растений.

Хлоропласты
Пластиды зеленого цвета, содержащие хлорофилл и каротиноиды.

Функции:

• Участвуют в процессе фотосинтеза и образования питательных веществ в клетках растений.
• Пигмент хлорофилл придает зеленый цвет растениям и их частям.
• Обеспечивают защиту от инфекций.

Хромопласты
Пластиды желтого или красного цвета, в состав которых входят каротиноиды.

Функции:

• Придают характерный цвет различным частям растения: цветам, плодам, корням и листьям.
• Окрашивая цветы, способствуют привлечению опылителей к растению.
• Способствуют изменению оттенка цветов, плодов и листьев растений.
• Хромопласты в корнях растений способствуют накапливанию в них различных элементов.

Лейкопласты
Бесцветные пластиды, которые обычно встречаются возле ядра. Лейкопласты также делятся на 3 типа. Одни из них помогают растению запасать белки (алевропласты), другие — запасать жиры (элайопласты), третьи — сохранять в клетках крахмал (амилопласты).

Функции:

• Запасают питательные вещества (крахмал, белки, жиры).
• Преобразуют аминокислоты в жирные кислоты.

Вакуоли
Крупные пузырьковидные органоиды, составляющие от 30 до 80 % общего объема растительной клетки. Внутренности вакуолей бывают заполнены жидкостью, ферментами, ионами и другими молекулами.

Функции:

• Регулируют размер клетки, поддерживают ее упругость и защищают от увядания.
• Отвечают за хранение питательных веществ в клетке. В вакуолях хранятся сахара, органические и неорганические соли, белки, клеточные пигменты, липиды и так далее.