Növényi sejtek
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. szeptember 6-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .A növényi sejtek eukarióta sejtek , azonban számos tulajdonságukban különböznek más eukarióták sejtjeitől. Megkülönböztető jellemzőik a következők:
- Nagy központi vakuólum , sejtnedvvel teli és membrán - tonoplaszt által határolt tér [1] [2] . A vakuólum kulcsszerepet játszik a sejtturgor fenntartásában , szabályozza a molekulák mozgását a citoszolból a sejtváladékba, raktározza a tápanyagokat és lebontja a régi fehérjéket és organellumokat .
- Van egy sejtfal, amely főleg cellulózból , de hemicellulózból , pektinből és sok esetben ligninből is áll . A sejtmembrán tetején lévő protoplaszt képezi . Ez különbözik a gombák sejtfalától , amely kitinből áll , és a baktériumokétól , amely peptidoglikánból (murein) épül fel.
- A sejtek közötti speciális kommunikációs útvonalak - plazmodezma [3] , citoplazma hidak: a szomszédos sejtek citoplazmája és endoplazmatikus retikuluma (ER) a sejtfalon lévő pórusokon keresztül kommunikál [4] .
- Plasztidok , amelyek közül a kloroplasztiszok a legfontosabbak . A kloroplasztiszok klorofillt tartalmaznak , egy zöld pigmentet, amely elnyeli a napfényt. Fotoszintézist hajtanak végre , melynek során a sejt szerves anyagokat szintetizál szervetlenekből . Más plasztiszok a leukoplasztok : a keményítőt tároló amiloplasztok , a zsírokat raktározó elaioplasztok stb., valamint a pigmentek szintézisére és tárolására szakosodott kromoplasztok . A mitokondriumokhoz hasonlóan , amelyek növényi genomja 37 gént tartalmaz [5] , a plasztidoknak is van saját genomjuk ( plasztomák ), amelyek körülbelül 100-120 egyedi génből állnak [6] . Feltételezik, hogy a plasztidok és mitokondriumok prokarióta endoszimbiontákként keletkeztek, amelyek megtelepedtek az eukarióta sejtekben [7] .
- A szárazföldi növények és egyes algák , különösen a Charophyta ( Charophyta ) [8] és a Trentepohliales rend sejtosztódását ( mitózisát ) egy további szakasz - preprofázis jelenléte jellemzi . Ezenkívül citokinézisüket egy phragmoplaszt segítségével végzik, amely egy épülő sejtlemez „alakja” [9] .
- A mohák és páfrányok hím ivarsejtjei az állati hímivarsejtekéhez hasonló flagellummal rendelkeznek [10] [11] , de a magnövényekben - tornatermő és virágos növényekben - hiányzik belőlük a flagellum [12] , és spermiumoknak nevezik őket .
- Az állati sejtben rejlő organellumok közül csak a centriolák hiányoznak a növényi sejtben [13] .
Növényi és állati sejtek összehasonlítása
| jel | állati sejtek | növényi sejtek | Kivételek |
|---|---|---|---|
| sejtfal | Nem | Igen (cellulóz) | Nem |
| Teljesítmény típusa | Heterotróf | autotróf | A parazita növények mixotrófok |
| plasztidok | Nem | Van | A föld alatti hajtások , a parazita növények, valamint a fő szövet kivételével minden szövet sejtje megfosztja a klorofillt |
| Centrioles | Van | Nem | Nem |
| központi vakuólum | Nem | Van | A növényekben az elhalt és más speciális sejtekben hiányzik |
| Fő tartalék tápanyag |
glikogén | Keményítő | Nem |
| A sejt holisztikus reakciói ( pinocitózis , endocitózis , exocitózis , fagocitózis ) |
Van | Nem | Nem |
A növényi sejtek fő típusai
Parenchymás sejtek
A parenchymás sejtek olyan sejtek, amelyek minden irányban azonos méretűek, vagy valamivel hosszabbak, mint a szélesek [14] . A növények parenchimáját főszövetnek is nevezik [ 15] .
A parenchimasejtek homogén klasztereket alkotnak a növény testében, kitöltik a többi szövet közötti tereket, és a vezető és mechanikai szövetek részét képezik. Különböző funkciókat látnak el: asszimilációs , kiválasztó, stb. A parenchimális sejtek különböző funkciókhoz való alkalmazkodóképessége a protoplasztok funkcionális specializációjának köszönhető. A parenchyma (különösen laza) intercelluláris tereiben való jelenléte meghatározza a gázcserében való részvételét . Az élő parenchymás sejtek képesek osztódni ; a fellogén a parenchymában , és az atipikus vastagságnövekedést mutató növényekben - kambium ( répagyökér , néhány lián) [15] .
Prosenchymalis sejtek
A prosenchymális sejtek megnyúltak (hosszúsága sokszor nagyobb, mint a szélesség), és a végükön hegyesek (ellentétben a parenchymával), származásukban és funkciójukban eltérőek. Vannak átmenetek a prosenchyma (prosenchyma sejtek által alkotott szövet) és a parenchyma között, például a canna és más növények leveleiben a collenchyma és a karéjos mezofil elágazó sejtek [16] .
Növényi sejtosztódás
A növényi sejteknek van egy egyedülálló kiegészítő mitózisfázisa, az úgynevezett preprofázis. Megelőzi a prófét , és két fő eseményt tartalmaz:
- Előprofázis szalag kialakulása - a plazmamembrán alatt elhelyezkedő mikrotubulusok gyűrűje [18] ;
- A mikrotubulusok felhalmozódásának kezdete a magmembrán közelében [19] .
Ellenkező esetben a növényi sejtek mitózisa ugyanúgy megy végbe, mint más eukariótákban, csak a citokinézisük speciális struktúrák segítségével megy végbe - phragmoplast ( magasabb növényekben és néhány algában ), fikoplaszt (egyes más algákban) stb.
Cellfal
A sejtfal nem csak a növényi sejtekben van jelen: gombákban és baktériumokban van, de csak a növényekben áll cellulózból (kivételt képeznek a gombaszerű élőlények az oomycetes , amelyek sejtfala szintén cellulózból áll [20] ).
Szerkezet és kémiai összetétel
A sejtfal a sejtlemezből alakul ki, először az elsődleges, majd a másodlagos sejtfal alakul ki. E két típusú cellafal szerkezete hasonlít a vasbeton blokkok szerkezetére, amelyben fémváz és kötőanyag - cement van. A sejtfalban a váz a cellulózmolekulák kötegei, a kötőanyag a hemicellulóz és a pektinek, amelyek a sejtfal mátrixát alkotják. Ezek az anyagok a sejtlemez növekedése során a Golgi-komplexumból a plazmamembránba szállítódnak, ahol a vezikulák összeolvadnak vele, és exocitózissal kiürítik a tartalmat [21] .
A lignizált sejtek héja ezen anyagokon kívül lignint is tartalmaz, ami növeli mechanikai szilárdságukat és csökkenti a vízállóságot. Ezenkívül egyes speciális szövetek sejtmembránjában hidrofób anyagok halmozódhatnak fel: növényi viaszok , kutin és suberin , amely a parafa sejtfalának belső felületén rakódik le , és kaszpari sávokat képez [22] .
Elsődleges és másodlagos sejtfalak
Az elsődleges sejtfal legfeljebb 90%-ban vizet tartalmaz, és a merisztémás és rosszul differenciált sejtekre jellemző. Ezek a sejtek képesek változtatni térfogatukat, de nem a cellulózszálak megnyúlása, hanem ezek egymáshoz viszonyított elmozdulása miatt [23] .
Egyes sejtek, például a levél mezofilje, megtartják az elsődleges membránt, és a kívánt méret elérésekor abbahagyják az új anyagok lerakódását. A legtöbb sejtben azonban ez a folyamat nem áll le, és egy másodlagos sejtfal rakódik le a plazmamembrán és az elsődleges membrán között . Alapvetően hasonló szerkezetű, mint az elsődleges, de sokkal több cellulózt és kevesebb vizet tartalmaz. A másodlagos falban általában három réteget különböztetnek meg - a külső, a legerősebb középső és a belső [23] .
PórusokA másodlagos falban nagyszámú pórus található [23] . Mindegyik pórus egy csatorna a sejtmembrán azon helyén, amelyben a másodlagos membrán nem rakódik le az elsődleges pórusmező felett [24] . Az elsődleges pórusmező két sejt vékony, szomszédos falának kis területe, amely egy primer membránból és egy sejtlemezből áll, és amelyet plazmodezma áthatol [25] . A pórusok párban keletkeznek a szomszédos sejtek szomszédos sejtjeiben, és egy háromrétegű [25] zárófilm ( pórusmembrán ) választja el őket [24] . A pórusok megkülönböztetése:
- Az egyszerű pórusok a parenchymás sejtek és a szklereidák másodlagos membránjában lévő csatornák, amelyek végig azonos szélességgel rendelkeznek.
- A rojtos pórusok olyan pórusok, amelyek szegélyét a pórusmembrán fölé emelt kupola alakú másodlagos membrán képezi. A terv szerint egy ilyen pórus két kör alakú, amelyeknek a külső a határnak, a belső pedig a sejtüregbe nyíló nyílásnak felel meg. A vízvezető elemekre jellemző , elhalt sejtekkel.
- A félig sávos pórusok egy póruspár, amelyek közül az egyik egyszerű, a másik szegélyezett. A fasugarak tűlevelű és parenchymalis sejtjeinek tracheidájának szomszédos falaiban képződik .
- A vak pórusok csatornák a két szomszédos sejt közül csak az egyik másodlagos membránjában, ezek a pórusok nem működnek.
- Elágazó pórusok - az egyik végén elágazó pórusok két vagy több egyszerű pórus összeolvadása miatt a másodlagos héj megvastagodása során.
- Résszerű pórusok - lyukakkal ellátott pórusok ferde rés formájában; prosenchymalis sejtekben, például farostokban képződnek [26] .
A plazmodezma a citoplazma legvékonyabb szála, a szomszédos sejtek protoplasztjait összekötő csatorna [27] . Ezek a csatornák teljes hosszukban plazmamembránnal vannak bélelve. Egy üreges szerkezet halad át a plazmodezmán - desmotubuluson , amelyen keresztül a szomszédos sejtek EPR elemei kommunikálnak egymással.
A plazmodezmán keresztül az anyagok szabad szállítása történik. Feltételezzük, hogy a floém szitamezői nagy plazmodezmákat is képviselnek [28] .
A növény belső terét, amely egyesíti a plazmodezmákkal összekapcsolt összes protoplasztot, szimplasztnak , a plazmodezmán keresztül történő transzportot szimpasztikusnak nevezzük [ 29] .
Funkciók
A növényi sejtfalak a következő funkciókat látják el:
- a turgor lehetőségének biztosítása (ha nincs, az intracelluláris nyomás megtörné a sejtet);
- a külső váz szerepe (azaz alakot ad a sejtnek, meghatározza növekedési körét, mechanikai és szerkezeti támogatást nyújt);
- tápanyagokat raktároz [29] ;
- védelem a külső kórokozók ellen .
Organellumok
Plastids
A plasztidok olyan növényi sejtszervecskék, amelyek két lipoprotein membránnal körülvett fehérje stromából állnak. A belső belül kinövéseket ( tilakoidokat vagy lamellákat) képez [30] .
A plasztidok, akárcsak a mitokondriumok, önreplikálódó organellumok, és saját genomjuk van - egy réteg, valamint riboszómák .
A magasabb rendű növényekben minden plasztid egy közös prekurzorból származik - a proplasztidokból , amelyek két membránból álló kezdeti részecskékből fejlődnek ki.
A plasztidok a növényekre jellemzőek [31] . A plasztidoknak három fő típusa van:
- Leukoplasztok . Ezek a plasztidok nem tartalmaznak pigmenteket, a belső membránrendszer, bár jelen van, gyengén fejlett. Külön kell választani a keményítőt tároló amiloplasztokat, a fehérjéket tartalmazó proteinoplasztokat , a zsírokat tároló elaioplasztokat (vagy oleoplasztokat). Az etioplasztok olyan növények színtelen plasztidjai, amelyeket világítás nélkül termesztettek. Fény jelenlétében könnyen kloroplasztiszokká alakulnak [32] .
- A kromoplasztok sárgás-narancssárga plasztidok a bennük lévő karotinoid pigmentek : karotin , xantofil , lutein , zeaxantin stb. miatt. A kloroplasztiszokból akkor keletkeznek, amikor a klorofill és a belső membránok elpusztulnak bennük [33] . Ezenkívül a kromoplasztok kisebbek, mint a kloroplasztok. A karotinoidok a kromoplasztokban kristályok formájában vagy zsírcseppekben oldva vannak jelen (az ilyen cseppeket plastoglobulusoknak nevezik ). A kromoplasztok biológiai szerepe máig tisztázatlan [34] .
- A kloroplasztok bikonvex lencse formájú plasztiszok, amelyeket két lipoprotein membrán burkolata vesz körül. A belső hosszú kinövéseket képez a fehérje stroma - stroma tilakoidokká és kisebb, egymásra rakott grana tilakoidokká , amelyeket stroma tilakoidok kötnek össze. A pigmentek a tilakoid membránok fehérjerétegéhez kapcsolódnak: klorofill és karotinoidok. A fotoszintézis a kloroplasztiszokban megy végbe. A kloroplasztiszok által szintetizált primer keményítő a tilakoidok közötti stromában rakódik le [35] .
Az óriás algák kloroplasztiszait , amelyek egy sejtben egyes számban vannak jelen, kromatoforoknak nevezik . Formájuk nagyon változatos lehet [31] .
Vacuolák
A vakuólum egy üreg a sejtben, amely sejtnedvvel van megtöltve, és amelyet egy tonoplasztnak nevezett membrán vesz körül. A sejtnedvben lévő anyagok határozzák meg az ozmotikus nyomás nagyságát és a sejtmembrán turgorát.
A vakuolák provacuolákból - kis hártyás vezikulákból - jönnek létre, amelyek az EPR-ből és a Golgi-komplexumból válnak le. A hólyagok ezután egyesülnek, és nagyobb vakuolákat képeznek. Csak a régi vakuolákban tud minden vakuólum egy óriási központi vakuólummá egyesülni, de általában a sejtben a központi vakuólumon kívül tartalék anyagokkal és anyagcseretermékekkel feltöltött kis vakuolák is vannak [36] .
A vakuolák a következő fő funkciókat látják el a sejtben:
- turgor létrehozása;
- a szükséges anyagok tárolása;
- a sejtre káros anyagok lerakódása;
- szerves vegyületek enzimatikus lebontása (ez a vakuolákat közelebb hozza a lizoszómákhoz) [37] .
Növényi sejtzárványok
- trófiai zárványok:
- keményítő szemek;
- fehérje granulátumok ( hialoplazmában , plasztidokban, EPR-ben, vakuolákban, sejtmagban ). Leggyakrabban a fehérjelerakódások aleuronszemcsék formájában találhatók meg , amelyek dehidratált, fehérjével teli vakuolák.
- a lipidcseppek erőteljes energiaforrások. A lipidek energiaértéke kétszerese a fehérjéknek vagy a szénhidrátoknak , így az ezeket tartalmazó szövetek vagy magvak tömege és mérete kisebb lehet.
- zárványok, amelyek általában nem rendelkeznek energiaértékkel, hulladékok. A leggyakoribbak a kalcium-oxalát kristályok [38] .
Jegyzetek
- ↑ JA Raven (1997) A vakuólum: költség-haszon elemzés. Advances in Botanical Research 25, 59–86
- ↑ RA Leigh és D. Sanders (1997) Advances in Botanical Research, 25. kötet: The Plant Vacuole. Academic Press, Kalifornia és London. ISBN 0-12-441870-8
- ↑ Oparka, KJ (1993) Signaling via plasmodesma – the neglected pathway. Sejtbiológiai szemináriumok 4, 131–138
- ↑ Hepler, PK (1982) Endoplazmás retikulum a sejtlemez és a plazmodezma kialakulásában. Protoplasma 111, 121–133
- ↑ Anderson S, Bankier AT, et al. (1981) Az emberi mitokondriális genom szekvenciája és szerveződése. Természet 290, 4–65
- ↑ L Cui, N Veeraraghavan et al. (2006) ChloroplastDB: a kloroplaszt genom adatbázisa. Nucleic Acids Research, 34, D692-696
- ↑ L. Margulis (1970) Az eukarióta sejtek eredete. Yale University Press, New Haven
- ↑ Lewis, LA, McCourt, RM (2004) Zöld algák és a szárazföldi növények eredete. American Journal of Botany 91, 1535–1556
- ↑ López-Bautista, JM, Waters, D.A. és Chapman, R.L. (2003) Phragmoplastin, green algae and the evolution of cytokinesis. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 53, 1715–1718
- ↑ Manton, I. és Clarke, B. (1952) A Sphagnum spermatozoidjának elektronmikroszkópos vizsgálata . Journal of Experimental Botany 3, 265–275
- ↑ DJ Paolillo, Jr. (1967) Az axoném szerkezetéről a Polytrichum juniperinum flagellumában . Transactions of the American Microscopical Society, 86, 428–433
- ↑ P.H. Raven, Evert RF, Eichhorm SE (1999) Biology of Plants, 6. kiadás. W. H. Freeman, New York
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 136.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 58.
- ↑ 1 2 Parenchyma // Nagy Szovjet Enciklopédia : [30 kötetben] / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M . : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
- ↑ Prosenchyma - egy cikk a Biological Encyclopedic Dictionary-ból
- ↑ Dhonukshe, P., Mathur, J., Hülskamp, M., Gadella, TWJ. A mikrotubulusok pluszvégei lényeges kapcsolatokat tárnak fel az intracelluláris polarizáció és az endocitózis lokalizált modulációja között a növényi sejtekben az osztódási sík kialakítása során // BMC Biology : folyóirat. - 2005. - 20. évf. 3 . — 11. o . - doi : 10.1186/1741-7007-3-11 . — PMID 15831100 .
- ↑ Ambrose JC, Cyr RJ Mitotikus orsószerveződés a preprophase band által // Molecular Plant : Journal. - 2008. - Vol. 1 , sz. 6 . - P. 950-960 . - doi : 10.1093/mp/ssn054 . — PMID 19825595 . Az eredetiből archiválva: 2013. április 15.
- ↑ Hoshino H., Yoneda A., Kumagai F., Hasezawa S. Az aktinmentes zóna és a preprofázis sáv szerepe a magasabb növényi sejtek osztódási helyének meghatározásában, a GFP-tubulint expresszáló dohány BY-2 sejtvonal . / Protoplazma: folyóirat. - 2003. - 1. évf. 222 , sz. 3-4 . - 157-165 . o . - doi : 10.1007/s00709-003-0012-8 . — PMID 14714204 .
- ↑ Fejezet szerk. M. S. Gilyarov; Szerkesztők: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin és mások Oomycetes // Biológiai enciklopédikus szótár. — 2. kiadás, javítva. — M.: Szov. Enciklopédia . – 1986.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 140.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 146-147.
- ↑ 1 2 3 Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 143.
- ↑ 1 2 Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 65.
- ↑ 1 2 Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 59.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 65-66.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 62.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 144.
- ↑ 1 2 Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 148.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 62-63.
- ↑ 1 2 Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 149.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 154.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 90.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 152.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 89.
- ↑ Lotova, Nilova, Rudko, 2007 , p. 17-18.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 157-160.
- ↑ Bilich, Kryzhanovsky, 2009 , p. 163-167.
Irodalom
- Bilich G.L., Kryzhanovsky V.A. Biológia. Teljes tanfolyam: 4 kötetben - 5. kiadás, kiegészítve és átdolgozva. - M. : Oniks Kiadó, 2009. - T. 1. - 864 p. - ISBN 978-5-488-02311-6 .
- Lotova L.I. , Nilova M.V., Rudko A.I. Fitoanatómiai szakkifejezések szótára: tankönyv. - M . : LKI Kiadó, 2007. - 112 p. - ISBN 978-5-382-00179-1 .
 Szótárak és enciklopédiák | |
|---|---|
| Bibliográfiai katalógusokban |
| növényi sejt | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Sejtszervecskék |  | ||||
| sejtfal |
| ||||
Növényi sejtosztódás |
| ||||