Canlı organizmaların vücutları tek bir hücre, bir grup veya milyarlarca temel yapıdan oluşan devasa bir birikim olabilir. İkincisi, yüksek bitkilerin çoğunu içerir. Hücrenin incelenmesi - canlı organizmaların yapısının ve işlevlerinin ana unsuru - sitoloji ile ilgilenir. Biyolojinin bu dalı elektron mikroskobunun keşfinden, kromatografinin ve diğer biyokimya yöntemlerinin geliştirilmesinden sonra hızla gelişmeye başladı. Bitki hücresinin bakteri, mantar ve hayvan yapısının en küçük yapısal birimlerinden farklı olduğu özelliklerin yanı sıra ana özellikleri de göz önünde bulundurun.
Hücrenin Açılması, R. Hooke
Bütün canlıların yapısındaki minik elementlerin teorisi, yüzlerce yılda ölçülen gelişim yolundan geçmiştir. Bitki hücre zarının yapısı ilk olarak İngiliz bilim adamı R. Hooke tarafından kendi mikroskobunda görülmüştür. Hücre hipotezinin genel hükümleri, Schleiden ve Schwann tarafından formüle edilmişti, bundan önce diğer araştırmacılar da benzer sonuçlara vardı.
İngiliz R. Hooke, bir dilim meşe mantarını mikroskop altında inceledi ve sonuçları Royal Society'nin 13 Nisan 1663'te Londra'daki bir toplantısında sundu.diğer kaynaklar, olay 1665'te meydana geldi). Bir ağacın kabuğunun, Hooke tarafından "hücreler" olarak adlandırılan küçük hücrelerden oluştuğu ortaya çıktı. Bu odaların duvarları, petek şeklinde bir desen oluşturur, bilim adamı canlı bir madde olarak kabul edilir ve boşluk, cansız, yardımcı bir yapı olarak kabul edilir. Daha sonra, bitki ve hayvanların hücrelerinin içinde, onsuz varlıklarının imkansız olduğu bir madde ve tüm organizmanın faaliyeti olduğu kanıtlandı.
Hücre teorisi
R. Hooke'un önemli keşfi, hayvan ve bitki hücrelerinin yapısını inceleyen diğer bilim adamlarının çalışmalarında geliştirildi. Benzer yapısal elementler, bilim adamları tarafından çok hücreli mantarların mikroskobik bölümlerinde gözlemlendi. Canlı organizmaların yapısal birimlerinin bölünme yeteneğine sahip olduğu bulundu. Araştırmaya dayanarak, Almanya'nın biyolojik bilimlerinin temsilcileri M. Schleiden ve T. Schwann, daha sonra hücre teorisi olacak bir hipotez formüle ettiler.
Bitki ve hayvan hücrelerinin bakteri, alg ve mantarlarla karşılaştırılması, Alman araştırmacıların şu sonuca varmalarını sağladı: R. Hooke tarafından keşfedilen “odalar” temel yapısal birimlerdir ve içlerinde meydana gelen süreçler yaşamın temelini oluşturur. Dünyadaki çoğu organizmanın 1855'te R. Virkhov tarafından önemli bir ekleme yapıldı ve hücre bölünmesinin üremelerinin tek yolu olduğuna dikkat çekti. İyileştirmeler içeren Schleiden-Schwann teorisi biyolojide genel kabul gördü.
Hücre, bitkilerin yapısındaki ve yaşamındaki en küçük elementtir
Schleiden ve Schwann'ın teorik konumlarına göre,organik dünya, hayvanların ve bitkilerin benzer mikroskobik yapısını kanıtlayan bir dünyadır. Bu iki krallığa ek olarak, hücresel varoluş mantarların karakteristiğidir, bakteriler ve virüsler yoktur. Canlı organizmaların büyümesi ve gelişmesi, var olanların bölünmesi sürecinde yeni hücrelerin ortaya çıkmasıyla sağlanır.
Çok hücreli bir organizma, yalnızca yapısal öğelerin bir birikimi değildir. Küçük yapı birimleri birbirleriyle etkileşerek doku ve organları oluşturur. Tek hücreli organizmalar, koloni oluşturmalarını engellemeyen izolasyonda yaşarlar. Hücrenin ana özellikleri:
- bağımsız varoluş yeteneği;
- kendi metabolizması;
- kendi kendini yeniden üretme;
- geliştirme.
Yaşamın evriminde en önemli aşamalardan biri, koruyucu bir zar yardımıyla çekirdeğin sitoplazmadan ayrılmasıdır. Bağlantı korunmuştur, çünkü bu yapılar ayrı ayrı var olamaz. Şu anda iki süper krallık var - nükleer olmayan ve nükleer organizmalar. İkinci grup ise genel olarak ilgili bilim dallarının ve biyolojinin incelediği bitkiler, mantarlar ve hayvanlardan oluşmaktadır. Bir bitki hücresi, aşağıda tartışılacak olan bir çekirdeğe, sitoplazmaya ve organellere sahiptir.
Bitki hücrelerinin çeşitliliği
Olgun bir karpuz, elma veya patates kırıldığında, çıplak gözle sıvı ile dolu yapısal "hücreler" görebilirsiniz. Bunlar 1 mm'ye kadar çapa sahip fetal parankim hücreleridir. Bast lifleri, uzunluğu genişliği önemli ölçüde aşan uzun yapılardır. Örneğin,pamuk denen bir bitkinin hücresi 65 mm uzunluğa ulaşır. Keten ve kenevirin sak lifleri, 40-60 mm'lik doğrusal boyutlara sahiptir. Tipik hücreler çok daha küçüktür -20–50 µm. Bu kadar küçük yapısal elemanlar ancak mikroskop altında görülebilir. Bir bitki organizmasının en küçük yapısal birimlerinin özellikleri, yalnızca şekil ve büyüklükteki farklılıklarda değil, aynı zamanda dokuların bileşiminde gerçekleştirilen işlevlerde de kendini gösterir.
Bitki hücresi: temel yapısal özellikler
Çekirdek ve sitoplazma birbiriyle yakından bağlantılıdır ve birbirleriyle etkileşime girer, bu bilim adamlarının araştırmalarıyla doğrulanır. Bunlar ökaryotik hücrenin ana parçalarıdır, diğer tüm yapısal elemanlar onlara bağlıdır. Çekirdek, protein sentezi için gerekli olan genetik bilgiyi depolamaya ve iletmeye hizmet eder.
İngiliz bilim adamı R. Brown 1831'de ilk olarak orkide ailesinden bir bitkinin hücresinde özel bir cisim (çekirdek) fark etti. Yarı sıvı sitoplazma ile çevrili bir çekirdekti. Bu maddenin adı, Yunanca "hücrenin birincil kütlesi" kelimesinden tam anlamıyla tercüme edilmiştir. Daha sıvı veya viskoz olabilir, ancak mutlaka bir zarla kaplıdır. Hücrenin dış kabuğu esas olarak selüloz, lignin ve mumdan oluşur. Bitki ve hayvan hücrelerini ayıran özelliklerden biri, bu güçlü selüloz duvarın varlığıdır.
Sitoplazmanın yapısı
Bitki hücresinin iç kısmı, içinde asılı duran minik granüller ile hyaloplazma ile doldurulur. Kabuğa daha yakın, sözde endoplazma daha viskoz bir ekzoplazmaya geçer. Aynen öylebitki hücresini dolduran bu maddeler, biyokimyasal reaksiyonların akışı ve bileşiklerin taşınması, organellerin ve inklüzyonların yerleştirilmesi için bir yer görevi görür.
Sitoplazmanın yaklaşık %70-85'i su, %10-20'si proteinler, diğer kimyasal bileşenler - karbonhidratlar, lipitler, mineral bileşikler. Bitki hücrelerinin, sentezin son ürünleri arasında işlevlerin biyoregülatörlerinin ve yedek maddelerin (vitaminler, enzimler, yağlar, nişasta) bulunduğu bir sitoplazmaya sahiptir.
Çekirdek
Bitki ve hayvan hücrelerinin karşılaştırılması, sitoplazmada bulunan ve hacminin %20'sini kaplayan benzer bir çekirdek yapısına sahip olduklarını gösterir. Tüm ökaryotların bu en önemli ve değişmez bileşenini ilk kez mikroskop altında inceleyen İngiliz R. Brown, ona Latince çekirdek kelimesinden bir isim verdi. Çekirdeklerin görünümü genellikle hücrelerin şekli ve boyutu ile ilişkilidir, ancak bazen onlardan farklıdır. Yapının zorunlu elemanları zar, karyolimf, çekirdekçik ve kromatindir.
Çekirdeği sitoplazmadan ayıran zarda gözenekler vardır. Maddeleri çekirdekten sitoplazmaya taşırlar ve bunun tersi de geçerlidir. Karyolymph, kromatin alanları olan sıvı veya viskoz bir nükleer içeriktir. Nükleol, protein sentezine katılmak için sitoplazmanın ribozomlarına giren ribonükleik asit (RNA) içerir. Başka bir nükleik asit, deoksiribonükleik asit (DNA) de büyük miktarlarda bulunur. DNA ve RNA ilk olarak 1869'da hayvan hücrelerinde keşfedildi ve daha sonra bitkilerde bulundu. Çekirdek merkezdirhücre içi süreçlerin yönetimi”, tüm organizmanın kalıtsal özellikleri hakkında bilgi depolamak için bir yer.
Endoplazmik retikulum (ER)
Hayvan ve bitki hücrelerinin yapısı önemli bir benzerliğe sahiptir. Sitoplazmada zorunlu olarak, farklı köken ve bileşime sahip maddelerle dolu iç tübüller bulunur. Granüler tip EPS, membran yüzeyinde ribozomların varlığı ile agranüler tipten farklıdır. Birincisi proteinlerin sentezinde yer alır, ikincisi karbonhidrat ve lipit oluşumunda rol oynar. Araştırmacıların belirlediği gibi, kanallar sadece sitoplazmaya nüfuz etmekle kalmaz, aynı zamanda canlı bir hücrenin her organeliyle ilişkilidir. Bu nedenle, EPS'nin değeri, çevre ile bir iletişim sistemi olan metabolizmanın bir katılımcısı olarak oldukça değerlidir.
Ribozom
Bir bitki veya hayvan hücresinin yapısını bu küçük parçacıklar olmadan hayal etmek zor. Ribozomlar çok küçüktür ve sadece elektron mikroskobu ile görülebilir. Vücutların bileşiminde proteinler ve ribonükleik asit molekülleri baskındır, az miktarda kalsiyum ve magnezyum iyonları vardır. Hücrenin RNA'sının neredeyse tamamı ribozomlarda yoğunlaşmıştır; amino asitlerden proteinleri "birleştirerek" protein sentezini sağlarlar. Daha sonra proteinler ER kanallarına girer ve ağ tarafından hücre boyunca taşınır, çekirdeğe nüfuz eder.
Mitokondri
Hücrenin bu organelleri onun enerji istasyonları olarak kabul edilir, geleneksel bir ışık mikroskobunda büyütüldüklerinde görülebilirler. Mitokondri sayısı çok geniş bir aralıkta değişir, birimler veya binlerce olabilir. Organoidin yapısı çok karmaşık değil, iki tane varmembranlar ve matris içinde. Mitokondri, protein lipidlerinden, DNA ve RNA'dan oluşur, ATP - adenosin trifosforik asidin biyosentezinden sorumludur. Bir bitki veya hayvan hücresinin bu maddesi, üç fosfatın varlığı ile karakterize edilir. Her birinin bölünmesi, hücrenin kendisinde ve vücuttaki tüm yaşam süreçleri için gerekli enerjiyi sağlar. Aksine fosforik asit kalıntılarının eklenmesi, enerjinin depolanmasını ve hücre boyunca bu formda aktarılmasını mümkün kılar.
Aşağıdaki şekildeki hücre organellerini düşünün ve zaten bildiklerinizi adlandırın. Büyük vezikül (koful) ve yeşil plastidlere (kloroplastlar) dikkat edin. Onlar hakkında daha sonra konuşacağız.
Golgi kompleksi
Karmaşık hücresel organoid granüller, zarlar ve vakuollerden oluşur. Kompleks 1898'de açıldı ve adını İtalyan biyologdan aldı. Bitki hücrelerinin özellikleri, Golgi parçacıklarının sitoplazma boyunca düzgün dağılımıdır. Bilim adamları, kompleksin su ve atık ürünlerin içeriğini düzenlemek, fazla maddeleri uzaklaştırmak için gerekli olduğuna inanıyor.
Plastidler
Yalnızca bitki doku hücreleri yeşil organeller içerir. Ayrıca renksiz, sarı ve turuncu plastidler vardır. Yapıları ve işlevleri bitki besleme türünü yansıtır ve kimyasal reaksiyonlar nedeniyle renk değiştirebilirler. Başlıca plastid türleri:
- karoten ve ksantofil tarafından oluşturulan turuncu ve sarı kromoplastlar;
- kloroplastlar içeren klorofil taneleri -yeşil pigment;
- lökoplastlar renksiz plastidlerdir.
Bitki hücresinin yapısı, ışık enerjisi kullanarak karbondioksit ve sudan organik madde sentezinin kimyasal reaksiyonlarıyla ilişkilidir. Bu şaşırtıcı ve çok karmaşık sürecin adı fotosentezdir. Reaksiyonlar klorofil sayesinde gerçekleştirilir, bir ışık demetinin enerjisini yakalayabilen bu maddedir. Yeşil pigmentin varlığı, yaprakların, otsu gövdelerin, olgunlaşmamış meyvelerin karakteristik rengini açıklar. Klorofil, yapı olarak hayvanların ve insanların kanındaki hemoglobine benzer.
Çeşitli bitki organlarının kırmızı, sarı ve turuncu rengi, hücrelerdeki kromoplastların varlığından kaynaklanmaktadır. Metabolizmada önemli bir rol oynayan büyük bir karotenoid grubuna dayanırlar. Lökoplastlar, nişastanın sentezinden ve birikmesinden sorumludur. Plas titler sitoplazmada büyür ve çoğalır, onunla birlikte bitki hücresinin iç zarı boyunca hareket eder. Enzimler, iyonlar ve diğer biyolojik olarak aktif bileşikler açısından zengindirler.
Canlı organizmaların ana gruplarının mikroskobik yapısındaki farklılıklar
Hücrelerin çoğu mukus, cisimler, granüller ve veziküllerle dolu küçük bir keseye benzer. Genellikle katı mineral kristalleri, yağ damlaları, nişasta taneleri şeklinde çeşitli kapanımlar vardır. Bitki dokularının bileşiminde hücreler yakın temas halindedir, bir bütün olarak yaşam, bir bütünü oluşturan bu en küçük yapısal birimlerin aktivitesine bağlıdır.
Çok hücreli bir yapıya sahipmikroskobik yapısal elemanların farklı fizyolojik görevlerinde ve işlevlerinde ifade edilen uzmanlaşma. Bunlar esas olarak bitkinin yapraklarındaki, kökündeki, gövdesindeki veya üreme organlarındaki dokuların konumu ile belirlenir.
Bitki hücresinin diğer canlı organizmaların temel yapısal birimleriyle karşılaştırmasının ana unsurlarını vurgulayalım:
- Yalnızca bitkiler için karakteristik olan yoğun kabuk, liflerden (selüloz) oluşur. Mantarlarda, zar dayanıklı kitinden (özel bir protein) oluşur.
- Bitki ve mantar hücrelerinin renkleri, plastidlerin varlığı veya yokluğu nedeniyle farklılık gösterir. Kloroplast, kromoplast ve lökoplast gibi cisimler sadece bitki sitoplazmasında bulunur.
- Hayvanları ayırt eden bir organoid vardır - bu merkezcildir (hücre merkezi).
- Yalnızca bitki hücresinde sıvı içerikle dolu büyük bir merkezi koful bulunur. Genellikle bu hücre özsuyu farklı renklerde pigmentlerle renklendirilir.
- Bitki organizmasının ana rezerv bileşiği nişastadır. Mantarlar ve hayvanlar hücrelerinde glikojen biriktirir.
Algler arasında birçok tek, serbest yaşayan hücre bilinmektedir. Örneğin, böyle bağımsız bir organizma chlamydomonas'tır. Bitkiler bir selüloz hücre duvarının varlığında hayvanlardan farklı olsa da, germ hücreleri böyle yoğun bir kabuğa sahip değildir - bu, organik dünyanın birliğinin bir başka kanıtıdır.
