Rastlinná bunka

Jednobunkové rastliny sú považované za podradné rastliny, ako sú modré riasy a huby, v ktorých jediná bunka vykonáva všetky životne dôležité funkcie a reprodukciu. V jednobunkových rastlinách môže byť tvar buniek sférický, oválny, valcovitý, kubický alebo eliptický.

Mnohobunkové rastliny sa považujú za väčšinu a ich rôzne funkcie vykonávajú tkanivá zložené zo špecializovaných buniek.

do mnohobunkové rastliny, tvar buniek môže byť oveľa rozmanitejší, tj sférický (riasa Chlorella vulgaris sp.), polyhedrálny, reniformný, valcovitý (libérijské a drevené nádoby), vajcovitý (pivovarské kvasnice Saccharomyces cerevisiae sp.), hranolový (oranžové jadro).

Podľa tvaru a veľkosti sú:

parenchymálne bunky, s približne rovnakými osami a zaoblenými rohmi
proenzymatické bunky, s väčšou pozdĺžnou osou.

Veľkosť rastlinných buniek je určený ich pôvodom, funkciou a prostredím, v ktorom rastú, pohybujúcim sa v jednobunkových riasach medzi 20 μm a 100 cm a vo vyšších rastlinách od 0,04 μm (Rosa sp.) do 250 - 255 mm ( Boehmeria tenacissima sp.).

postava 1 - Schéma rastlinnej bunky (po Engerovi a kol., 2007)

Protoplast z rastlinných buniek

protoplasty alebo živú časť rastlinnej bunky tvoria cytoplazmatické filmy, cytoplazma vlastné, jadro, plastidy, chondriozómy, ribozómy, diktyozómy, sferozómy, endoplazmatické retikulum, lyzozómy, peroxizómy, glyoxizómy, lomazómy, centrozómy, mihalnice/bičíky.

Cytoplazmatické filmy sú:

plazmalema, veľmi jemný film hraničiaci s vonkajšia bunková stena, ktorý aktívne zasahuje do usadzovania hmoty nevyhnutnej na tvorbu bunkovej steny, zasahuje do eliminácie sekrečných produktov endoplazmatického retikula, selektívnou semipermeabilitou riadi vstrebávanie, vylučovanie a vylučovanie látok;
tonoplastul, cytoplazmatický film hraničiaci s vakuómom, s úlohou v selektívnej semipermeabilite v dôsledku vyššieho obsahu polárnych lipidov v porovnaní s plazmalémou.

Glioxizomii, ako zvláštna forma peroxizómov zasahujú do premeny lipidov na uhľohydráty s úlohou v procese klíčenia rastlín.

Lomazomii zasahovať do mechanizmu syntézy a ukladania látok v rastlinná bunková stena.

plastidy alebo plastidy sú cytoplazmatické orgány typické pre rastliny, ktoré všetky tvoria bunku plastidomul . Tvar plastidov je veľmi rôzny a má rozmery asi 3 - 10 μm. Plastidy sú ohraničené dvojitým filmom, ktorý je veľmi jemný a vo vnútri majú základnú hmotu, ktorá sa nazýva stróma. .

Podľa splnenej úlohy a farby, ktorú majú plastidy, sú rozdelené do troch kategórií:

omietky sú malé, bezfarebné granulované plastidy prítomné v nadzemných a podzemných častiach rastlín, ktoré sa niekedy môžu transformovať na iné typy plastidov akumuláciou chlorofylu (stávajú sa chloroplasty), karotenoidových pigmentov (stávajú sa chromoplasty) alebo škrobu (stávajú sa amylopastou);

chloroplasty sú to mitochondriálne orgány, majú rôznu dĺžku medzi 2 a 10 μm a nachádzajú sa v zelených orgánoch rastlín. Chloroplast je vymedzený dvoma membránami, medzi ktorými je priestor 5 - 8 μm. V základnej matrici chloroplastov sú ohraničené endomembránové útvary s výskytom lamiel alebo vakov, ktoré sa v rôznych bunkách nazývajú tylakoidy.

Tylakoidy obsahujú vo svojich membránach zelený pigment chlorofyl a sú naukladané na sebe. Každý zväzok tylakoidov sa nazýva granum a ich celok sa nazýva zrno (40 - 60 zŕn na chloroplaste).

Spojovacie kanály, ktoré sa objavujú medzi rôznymi vrstvami, tvoria takzvaný intergranulárny cytomembranózny systém. Vnútorná membrána chloroplastu, podobne ako membrána tylakoidov, pozostáva z mnohých granulovaných častíc s veľkosťou 10 až 20 nm, čo by zodpovedalo mitochondriálnym elementárnym časticiam, s rovnakou úlohou ako fosforylačný faktor. Chemicky obsahuje chloroplast až 60% bielkovín, 30% lipidov, 5 až 10% chlorofylu, 1% ďalších pigmentov a malé množstvo nukleových kyselín (DNA a RNA).

Na úrovni chloroplastov prebieha proces fotosyntézy, ktorý spočíva v premene svetelnej (slnečnej) energie na vlastnú chemickú energiu. Proces zahrnuje enzymatické kroky závislé od svetla a enzymatické kroky závislé od tmy. Prostredníctvom kyslíka tvoreného v chloroplastoch rastlinné bunky neustále udržiavajú hladinu kyslíka v prostredí.

Obrázok 2 - Náčrt štruktúry chloroplastu (po Karpovi, 1984)

Kromoplastele objavujú sa v mezofyli okvetných lístkov a v perikarpe zrelých plodov, majú guľovitý, šošovkovitý, ihlicovitý alebo vretenovitý tvar. Chromoplasty môžu byť červené, žlté, oranžové alebo hnedé kvôli karotenoidovým pigmentom, ako sú: karotén, lykopén, fukoxantín, fykoerytrín, xantofyl, antokyanín atď.

Dictiozomii alebo zariadenie Golgi sú opísané ako lamelové útvary so superponovanými diskami zjednotenými v ich centrálnej oblasti, s výskytom mincí vo fyzike. Okraje diskov sú voľné, vlnité a mierne zakrivené, od svojej úrovne oddeľujú sférické vezikuly, ktoré migrujú do cytoplazmy a stávajú sa z nich sekrečné vezikuly. Diktozómy majú úlohu v procese vylučovania a syntézy polyglucidov, pri tvorbe a raste bunkovej steny rastlín.

Sferozomii sú veľmi malé orgány s veľkosťou približne 0,4–1,6 μm, ktoré sa javia izolované alebo zoskupené, vykazujú Brownove pohyby a zúčastňujú sa na syntéze bielkovín, tvorbe fragmoplastov a výmene buniek dýchaním.

centrozóm je prítomný iba v riasach, hubách, v kmeňových bunkách mužských gamét rastlín machorastov (machy), pteridofytov (paprade) a gymnospermov (borovica, jedľa).

Riasy a bičíky majú špecifické formy v riasach, reprodukčných bunkách (zoosporách, zoologických gamétach) rastlín machorastov a pteridofytov a môžu uľahčovať pohyb buniek v kvapalnom prostredí.

Paraplazma rastlinnej bunky

Uvažuje sa o paraplazme rastlinnej bunky bez života a obsahuje bunkovú stenu a ergastické inklúzie.

Rastlinná bunková stena

Väčšina rastlinných buniek je z vonkajšej strany zakrytá bunkovou stenou na účely vymedzenia a tvaru. V takom prípade sú bunky dermatoplasty. Existujú aj holé bunky bez bunkovej steny, ako sú gaméty, zoospory a myxomycety, bunky nazývané gymnastika.

Vznik a tvorba bunkovej steny

Rastlinná bunková stena nastáva počas bunkového delenia, v telofáze, keď sa fragmenty deliaceho vretena spájajú s časťami endoplazmatického retikula a tvoria fragmoplast.

Po aktivite diktyozómov sa objavujú vezikuly, ktoré sa spájajú s fragmoplastom, pričom vzniká primitívna membrána alebo stredná lamela, ktorých úlohou je spájať bunky medzi nimi a zmierňovať vzájomný tlak medzi susednými bunkami. Niekedy je táto primitívna membrána zničená prírodnou maceráciou (dozretie pastovitých plodov) alebo mikrobiologickou maceráciou (topením ľanu a konope).

Aktivita protoplastu na povrchu primitívnej membrány spočíva v ukladaní celulózy, ktorá vytvorí primárnu membránu s primárnymi pórmi a bude sa podieľať na komunikácii medzi bunkami. Keď bunka zväčšuje svoj objem, celulóza sa bude naďalej ukladať na povrchu primárnej membrány a bude vytvárať sekundárnu membránu s nekrytými pórmi.

Chemické zloženie bunkovej steny

Huby bunková stena obsahuje vodu, mikrocelulózu spojenú s chitínom a kalusom a vo vyšších rastlinách obsahuje vodu, celulózu, hemicelulózu, pektické látky, lignín, kalus, suberín, kutín, živicu, tanín, oxid kremičitý, uhličitan vápenatý atď.

Ultraštruktúra bunkovej steny

Hypotézy týkajúce sa molekulárnej organizácie bunkovej steny, aj keď sú početné, zlyhali pri reprodukcii spôsobu a mechanizmov použitých pri jej biosyntéze a štruktúrovaní.

Všeobecne sa v štruktúre bunkovej steny rozlišujú dve zložky:

základná podstata (kontinuálna fáza, parakryštalická látka alebo matrica) pozostávajúca z hemicelulózy a pektických látok;
fibrilárne štruktúry (diskontinuálna, kryštalická fáza) vytvorená z celulózy a zaliata v základnej látke ako spojivo.

Určujúca štruktúra typická pre bunkovú stenu je podmienená prítomnosťou dužina.

Elementárne vlákno (micela) je základná submikroskopická formácia, ktorú tvorí 100 reťazcov β-glukopyranóza, spojené rôznymi spôsobmi, v kryštalitoch. Odhaduje sa, že reťazec β-glukopyranóza má plochu asi 3,3 nm 2 a elementárne vlákno asi 300 nm 2. Elementárne fibrily sa asociujú vo vyšších jednotkách, ktoré sa nazývajú mikrofibrily, čo vedie k spojeniu asi 20 elementárnych vlákien. Úzkym spojením asi 250 mikrofibríl vzniká fibrilácia a spojením 1 500 vlákien makroskopické vlákno.

Pod elektrónovým mikroskopom majú celulózové fibrily paralelné usporiadanie na vonkajšej strane bunkovej steny a takmer kolmo na vnútorné vo vzťahu k pozdĺžnej osi bunky.

V stenách meristematických buniek (veľmi mladé, nediferencované) tvoria fibrilárne štruktúry voľnú riedku sieť, ktorá zaisťuje väčšiu flexibilitu steny a umožňuje jej rozšírenie a rast. Sekundárna stena je obvykle zložená z niekoľkých odlišných vrstiev, z ktorých každá má špecifickú orientáciu celulózových mikrofibríl.

Rast bunkovej steny môže prebiehať buď na povrchu intususcepciou (tvorba nového mycélia po sieti celulózy) alebo roztiahnuteľnosťou alebo v hrúbke apozíciou (prekrývanie nových vrstiev celulózy nad existujúcimi). Existujú aj ďalšie hypotézy, podľa ktorých bunková stena mohla by rásť aj v mozaike, vrchole alebo ostrove.

Ergastické inklúzie rastlín

Tiež sa nazývajú vakuoly ergastice, a podľa ich obsahu sú to dva typy: tekuté a tuhé ergastické inklúzie.

Kvapalné ergastické inklúzie

V procese dozrievania rastlinnej bunky sa objavujú niektoré vezikuly, nazývané vakuoly, ktoré tvoria vakuolárny prístroj alebovakuomul. Vakuoly obsahujú šťava vakuolárne a sú ohraničené filmom zvaným tonoplast. Tvar, počet a veľkosť vakuol sa líši v závislosti od typu a aktivity bunky, ktorá ich obsahuje.

Pôvod vakuol sa vysvetľuje niekoľkými hypotézami, podľa ktorých by vakuoly vznikali hypertrofiou niektorých častí endoplazmatického retikula alebo činnosťou golgických vakov alebo by pochádzali z už existujúcich vakuol v cytosóle rastlinnej bunky.

Chemické zloženie. Vákuová šťava obsahuje anorganické látky, minerálne kyseliny, rezervné a vylučovacie organické látky (organické kyseliny, uhľohydráty, aromatické zlúčeniny, lipidy, bielkoviny, alkaloidy, glukozidy atď.).

Koncentrácia vakuolárnej šťavy sa líši v závislosti od druhu rastliny a referenčného orgánu.

Fyziologická úloha vakuol spočíva v ich príspevku k absorpcii vody a niektorých látok, pričom sú skutočnou osmotickou bariérou, regulujú výmenu vody v bunke, zaisťujú určitý stupeň absorpcie nevyhnutný v biochemických procesoch, vtláča určitú tuhosť bylín turgiditou, akumuluje látky rezervy, pigmenty, produkty disassimilácie a toxické produkty.

Pevné ergastické inklúzie

Objavujú sa v niekoľkých aspektoch vo forme:

minerálne kryštály, ako anorganické vylučovacie produkty pochádzajúce z bunkového metabolizmu, ktoré obsahujú šťavelan vápenatý, síran vápenatý, uhličitan vápenatý alebo oxid kremičitý;
aleurónové zrná, ktoré sa objavujú v semenách hrachu a fazule dehydratáciou vakuol s rezervným obsahom bielkovín;
škrobové zrná, ktoré sa javia ako rezerva v hľuzovitých koreňoch, v podzemných stonkách a v semennom bielku.