Die Körper lebender Organismen können eine einzelne Zelle, eine Gruppe von ihnen oder eine riesige Ansammlung von Milliarden solcher elementarer Strukturen sein. Letztere umfassen die meisten höheren Pflanzen. Das Studium der Zelle - dem Hauptelement der Struktur und Funktionen lebender Organismen - befasst sich mit der Zytologie. Dieser Zweig der Biologie begann sich nach der Entdeckung des Elektronenmikroskops, der Verbesserung der Chromatographie und anderer Methoden der Biochemie schnell zu entwickeln. Betrachten Sie die Hauptmerkmale sowie die Merkmale, durch die sich die Pflanzenzelle von den kleinsten Struktureinheiten der Struktur von Bakterien, Pilzen und Tieren unterscheidet.
Öffnung der Zelle durch R. Hooke
Die Theorie der winzigen Elemente der Struktur aller Lebewesen hat den Pfad der Entwicklung durchlaufen, gemessen in Hunderten von Jahren. Die Struktur der pflanzlichen Zellmembran wurde erstmals von dem britischen Wissenschaftler R. Hooke in seinem Mikroskop gesehen. Die allgemeinen Bestimmungen der Zellhypothese wurden von Schleiden und Schwann formuliert, bevor andere Forscher zu ähnlichen Schlussfolgerungen kamen.
Der Engländer R. Hooke untersuchte eine Scheibe Eichenkork unter einem Mikroskop und präsentierte die Ergebnisse auf einem Treffen der Royal Society in London am 13. April 1663 (ltanderen Quellen zufolge ereignete sich das Ereignis im Jahr 1665). Es stellte sich heraus, dass die Rinde eines Baumes aus winzigen Zellen besteht, die Hooke „Zellen“nannte. Die Wände dieser Kammern, die ein Muster in Form einer Wabe bildeten, betrachteten die Wissenschaftler als lebende Substanz, und der Hohlraum wurde als leblose Hilfsstruktur erkannt. Später wurde bewiesen, dass sie in den Zellen von Pflanzen und Tieren eine Substanz enth alten, ohne die ihre Existenz unmöglich ist, und die Aktivität des gesamten Organismus.
Zelltheorie
Die wichtige Entdeckung von R. Hooke wurde in den Arbeiten anderer Wissenschaftler entwickelt, die die Struktur von Tier- und Pflanzenzellen untersuchten. Ähnliche Strukturelemente wurden von Wissenschaftlern an mikroskopischen Schnitten vielzelliger Pilze beobachtet. Es wurde festgestellt, dass die Struktureinheiten lebender Organismen die Fähigkeit haben, sich zu teilen. Basierend auf der Forschung formulierten die Vertreter der biologischen Wissenschaften Deutschlands M. Schleiden und T. Schwann eine Hypothese, die später zur Zelltheorie wurde.
Vergleich von pflanzlichen und tierischen Zellen mit Bakterien, Algen und Pilzen ließen deutsche Forscher zu folgendem Schluss kommen: Die von R. Hooke entdeckten „Kammern“sind elementare Baueinheiten, und die darin ablaufenden Prozesse liegen dem Leben zugrunde der meisten Organismen auf der Erde. Eine wichtige Ergänzung wurde 1855 von R. Virkhov vorgenommen, der feststellte, dass die Zellteilung der einzige Weg für ihre Reproduktion ist. Die Schleiden-Schwann-Theorie mit Verfeinerungen hat sich in der Biologie durchgesetzt.
Zelle ist das kleinste Element in der Struktur und im Leben von Pflanzen
Nach den theoretischen Positionen von Schleiden und Schwann,die organische Welt ist eine, was die ähnliche mikroskopische Struktur von Tieren und Pflanzen beweist. Neben diesen beiden Reichen ist die zelluläre Existenz charakteristisch für Pilze, Bakterien und Viren fehlen. Das Wachstum und die Entwicklung lebender Organismen wird durch die Entstehung neuer Zellen im Prozess der Teilung bestehender sichergestellt.
Ein vielzelliger Organismus ist nicht nur eine Ansammlung von Strukturelementen. Kleine Struktureinheiten interagieren miteinander und bilden Gewebe und Organe. Einzeller leben isoliert, was sie nicht daran hindert, Kolonien zu bilden. Die Hauptmerkmale der Zelle:
- Fähigkeit zur selbständigen Existenz;
- eigener Stoffwechsel;
- Selbstreproduktion;
- Entwicklung.
In der Evolution des Lebens war eine der wichtigsten Etappen die Trennung des Zellkerns vom Zytoplasma mit Hilfe einer Schutzmembran. Die Verbindung ist erh alten geblieben, weil diese Strukturen nicht getrennt existieren können. Derzeit gibt es zwei Superkönigreiche - nichtnukleare und nukleare Organismen. Die zweite Gruppe bilden Pflanzen, Pilze und Tiere, die von den einschlägigen Wissenschaftszweigen und der Biologie im Allgemeinen untersucht werden. Eine Pflanzenzelle hat einen Zellkern, ein Zytoplasma und Organellen, die weiter unten besprochen werden.
Vielf alt pflanzlicher Zellen
Beim Bruch einer reifen Wassermelone, eines Apfels oder einer Kartoffel kann man mit bloßem Auge strukturelle „Zellen“sehen, die mit Flüssigkeit gefüllt sind. Dies sind fötale Parenchymzellen mit einem Durchmesser von bis zu 1 mm. Bastfasern sind längliche Gebilde, deren Länge die Breite deutlich übersteigt. Zum Beispiel,Die Zelle einer Pflanze namens Baumwolle erreicht eine Länge von 65 mm. Bastfasern aus Flachs und Hanf haben lineare Abmessungen von 40–60 mm. Typische Zellen sind viel kleiner -20–50 µm. Solche winzigen Strukturelemente sind nur unter dem Mikroskop zu erkennen. Merkmale der kleinsten Struktureinheiten eines Pflanzenorganismus zeigen sich nicht nur in Unterschieden in Form und Größe, sondern auch in den Funktionen, die bei der Zusammensetzung von Geweben ausgeübt werden.
Pflanzenzelle: grundlegende Strukturmerkmale
Der Kern und das Zytoplasma sind eng miteinander verbunden und interagieren miteinander, was durch die Forschung von Wissenschaftlern bestätigt wird. Dies sind die Hauptbestandteile der eukaryotischen Zelle, alle anderen Strukturelemente hängen von ihnen ab. Der Zellkern dient der Speicherung und Weitergabe der für die Proteinsynthese notwendigen genetischen Information.
Der britische Wissenschaftler R. Brown bemerkte 1831 erstmals einen besonderen Körper (Zellkern) in der Zelle einer Pflanze aus der Familie der Orchideen. Es war ein Kern, der von halbflüssigem Zytoplasma umgeben war. Der Name dieser Substanz bedeutet in wörtlicher Übersetzung aus dem Griechischen "die primäre Masse der Zelle". Es kann flüssiger oder viskoser sein, aber es ist notwendigerweise mit einer Membran bedeckt. Die äußere Hülle der Zelle besteht hauptsächlich aus Zellulose, Lignin und Wachs. Ein Merkmal, das pflanzliche und tierische Zellen unterscheidet, ist das Vorhandensein dieser starken Zellulosewand.
Die Struktur des Zytoplasmas
Der innere Teil einer Pflanzenzelle ist mit Hyaloplasma gefüllt, in dem winzige Körnchen schweben. Näher an der Schale geht das sogenannte Endoplasma in ein zähflüssigeres Exoplasma über. GenauDiese Substanzen, mit denen die Pflanzenzelle gefüllt ist, dienen als Ort für den Ablauf biochemischer Reaktionen und den Transport von Verbindungen, die Platzierung von Organellen und Einschlüssen.
Ungefähr 70-85% des Zytoplasmas sind Wasser, 10-20% sind Proteine, andere chemische Komponenten - Kohlenhydrate, Lipide, Mineralstoffe. Pflanzenzellen haben ein Zytoplasma, in dem sich unter den Endprodukten der Synthese Bioregulatoren von Funktionen und Reservestoffe (Vitamine, Enzyme, Öle, Stärke) befinden.
Core
Der Vergleich von pflanzlichen und tierischen Zellen zeigt, dass sie eine ähnliche Kernstruktur haben, die sich im Zytoplasma befindet und bis zu 20% ihres Volumens einnimmt. Der Engländer R. Brown, der diesen wichtigsten und beständigsten Bestandteil aller Eukaryoten erstmals unter dem Mikroskop untersuchte, gab ihm einen Namen nach dem lateinischen Wort Nucleus. Das Aussehen der Kerne korreliert normalerweise mit der Form und Größe der Zellen, weicht jedoch manchmal davon ab. Obligatorische Elemente der Struktur sind Membran, Karyolymphe, Nukleolus und Chromatin.
Es gibt Poren in der Membran, die den Zellkern vom Zytoplasma trennt. Sie transportieren Substanzen vom Zellkern zum Zytoplasma und umgekehrt. Karyolymphe ist ein flüssiger oder viskoser Kerninh alt mit Chromatinbereichen. Der Nukleolus enthält Ribonukleinsäure (RNA), die in die Ribosomen des Zytoplasmas gelangt, um an der Proteinsynthese teilzunehmen. Eine andere Nukleinsäure, Desoxyribonukleinsäure (DNA), ist ebenfalls in großen Mengen vorhanden. DNA und RNA wurden erstmals 1869 in tierischen Zellen entdeckt und anschließend in Pflanzen gefunden. Der Kern ist das ZentrumManagement“intrazellulärer Prozesse, ein Ort zum Speichern von Informationen über die erblichen Eigenschaften des gesamten Organismus.
Endoplasmatisches Retikulum (ER)
Die Struktur von tierischen und pflanzlichen Zellen weist eine signifikante Ähnlichkeit auf. Im Zytoplasma sind notwendigerweise innere Tubuli vorhanden, die mit Substanzen unterschiedlicher Herkunft und Zusammensetzung gefüllt sind. Der körnige EPS-Typ unterscheidet sich vom akörnigen Typ durch das Vorhandensein von Ribosomen auf der Membranoberfläche. Das erste ist an der Synthese von Proteinen beteiligt, das zweite spielt eine Rolle bei der Bildung von Kohlenhydraten und Lipiden. Wie Forscher festgestellt haben, dringen die Kanäle nicht nur in das Zytoplasma ein, sondern sind mit allen Organellen einer lebenden Zelle verbunden. Daher wird der Wert von EPS als Teilnehmer am Stoffwechsel, als Kommunikationssystem mit der Umwelt, hoch geschätzt.
Ribosome
Die Struktur einer pflanzlichen oder tierischen Zelle ist ohne diese kleinen Partikel kaum vorstellbar. Ribosomen sind sehr klein und können nur mit einem Elektronenmikroskop gesehen werden. Proteine und Moleküle von Ribonukleinsäuren überwiegen in der Zusammensetzung des Körpers, es gibt eine kleine Menge an Calcium- und Magnesiumionen. Fast die gesamte RNA der Zelle ist in Ribosomen konzentriert; sie sorgen für die Proteinsynthese, indem sie Proteine aus Aminosäuren „zusammenbauen“. Dann treten die Proteine in die ER-Kanäle ein und werden vom Netzwerk durch die Zelle getragen, dringen in den Zellkern ein.
Mitochondrien
Diese Organellen der Zelle gelten als ihre Energiestationen, sie sind sichtbar, wenn sie in einem herkömmlichen Lichtmikroskop vergrößert werden. Die Anzahl der Mitochondrien variiert über einen sehr weiten Bereich, es können Einheiten oder Tausende sein. Die Struktur des Organoids ist nicht sehr komplex, es gibt zweiMembranen und Matrix im Inneren. Mitochondrien bestehen aus Proteinlipiden, DNA und RNA, die für die Biosynthese von ATP - Adenosintriphosphorsäure - verantwortlich sind. Diese Substanz einer pflanzlichen oder tierischen Zelle ist durch das Vorhandensein von drei Phosphaten gekennzeichnet. Die Aufsp altung jedes von ihnen liefert die Energie, die für alle Lebensprozesse in der Zelle selbst und im ganzen Körper notwendig ist. Im Gegenteil, die Zugabe von Phosphorsäureresten ermöglicht es, Energie zu speichern und in dieser Form durch die Zelle zu transportieren.
Betrachte die Zellorganellen in der Abbildung unten und nenne diejenigen, die du bereits kennst. Beachten Sie das große Bläschen (Vakuole) und die grünen Plastiden (Chloroplasten). Wir werden später darüber sprechen.
Golgi-Komplex
Komplexes zelluläres Organoid besteht aus Granula, Membranen und Vakuolen. Der Komplex wurde 1898 eröffnet und nach dem italienischen Biologen benannt. Merkmale von Pflanzenzellen sind die gleichmäßige Verteilung von Golgi-Partikeln im gesamten Zytoplasma. Wissenschaftler glauben, dass der Komplex notwendig ist, um den Inh alt von Wasser und Abfallprodukten zu regulieren und überschüssige Substanzen zu entfernen.
Plastiden
Nur pflanzliche Gewebezellen enth alten grüne Organellen. Daneben gibt es farblose, gelbe und orangefarbene Plastiden. Ihre Struktur und Funktion spiegeln die Art der Pflanzenernährung wider und sie können durch chemische Reaktionen ihre Farbe ändern. Hauptarten von Plastiden:
- orange und gelbe Chromoplasten aus Carotin und Xanthophyll;
- Chloroplasten mit Chlorophyllkörnern -grünes Pigment;
- Leukoplasten sind farblose Plastiden.
Die Struktur einer Pflanzenzelle ist mit den chemischen Reaktionen der Synthese von organischem Material aus Kohlendioxid und Wasser unter Verwendung von Lichtenergie verbunden. Der Name dieses erstaunlichen und sehr komplexen Prozesses ist Photosynthese. Reaktionen werden dank Chlorophyll durchgeführt, diese Substanz ist in der Lage, die Energie eines Lichtstrahls einzufangen. Das Vorhandensein von grünem Pigment erklärt die charakteristische Farbe von Blättern, krautigen Stängeln und unreifen Früchten. Chlorophyll hat eine ähnliche Struktur wie Hämoglobin im Blut von Tieren und Menschen.
Die rote, gelbe und orange Farbe verschiedener Pflanzenorgane ist auf das Vorhandensein von Chromoplasten in den Zellen zurückzuführen. Sie basieren auf einer großen Gruppe von Carotinoiden, die eine wichtige Rolle im Stoffwechsel spielen. Leukoplasten sind für die Synthese und Akkumulation von Stärke verantwortlich. Plastiden wachsen und vermehren sich im Zytoplasma und bewegen sich mit ihm entlang der inneren Membran der Pflanzenzelle. Sie sind reich an Enzymen, Ionen und anderen biologisch aktiven Verbindungen.
Unterschiede in der mikroskopischen Struktur der Hauptgruppen lebender Organismen
Die meisten Zellen ähneln einem winzigen Beutel, der mit Schleim, Körpern, Körnchen und Bläschen gefüllt ist. Oft gibt es verschiedene Einschlüsse in Form von festen Mineralkristallen, Öltropfen, Stärkekörnern. Zellen stehen in engem Kontakt in der Zusammensetzung von Pflanzengeweben, das Leben als Ganzes hängt von der Aktivität dieser kleinsten strukturellen Einheiten ab, die ein Ganzes bilden.
Mit einer vielzelligen Struktur gibt esSpezialisierung, die sich in unterschiedlichen physiologischen Aufgaben und Funktionen mikroskopischer Strukturelemente ausdrückt. Sie werden hauptsächlich durch die Lage der Gewebe in den Blättern, Wurzeln, Stängeln oder Geschlechtsorganen der Pflanze bestimmt.
Lassen Sie uns die Hauptelemente des Vergleichs der Pflanzenzelle mit den elementaren Struktureinheiten anderer lebender Organismen hervorheben:
- Die dichte Hülle, die nur für Pflanzen charakteristisch ist, wird aus Fasern (Cellulose) gebildet. Bei Pilzen besteht die Membran aus h altbarem Chitin (einem speziellen Protein).
- Zellen von Pflanzen und Pilzen unterscheiden sich in der Farbe aufgrund des Vorhandenseins oder Fehlens von Plastiden. Körper wie Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten kommen nur im pflanzlichen Zytoplasma vor.
- Es gibt ein Organoid, das Tiere unterscheidet - das ist die Centriole (Zellzentrum).
- Nur in der Pflanzenzelle gibt es eine große zentrale Vakuole, die mit flüssigem Inh alt gefüllt ist. Üblicherweise wird dieser Zellsaft mit Pigmenten in verschiedenen Farben eingefärbt.
- Der wichtigste Reservestoff des pflanzlichen Organismus ist Stärke. Pilze und Tiere reichern Glykogen in ihren Zellen an.
Unter Algen sind viele einzelne, frei lebende Zellen bekannt. Ein solcher unabhängiger Organismus ist beispielsweise Chlamydomonas. Pflanzen unterscheiden sich zwar von Tieren durch das Vorhandensein einer Zellulose-Zellwand, aber Keimzellen fehlt eine solch dichte Hülle – dies ist ein weiterer Beweis für die Einheit der organischen Welt.
