Elävien organismien ruumiit voivat olla yksittäinen solu, ryhmä niitä tai v altava kasauma, miljardeja tällaisia perusrakenteita. Jälkimmäiset sisältävät useimmat korkeammat kasvit. Solun - elävien organismien rakenteen ja toimintojen pääelementin - tutkimus käsittelee sytologiaa. Tämä biologian haara alkoi kehittyä nopeasti elektronimikroskoopin löytämisen, kromatografian ja muiden biokemian menetelmien parantamisen jälkeen. Harkitse pääpiirteitä sekä ominaisuuksia, joilla kasvisolu eroaa bakteerien, sienten ja eläinten rakenteen pienimmistä rakenneyksiköistä.
R. Hooken solun avaaminen
Teoria kaikkien elävien olentojen rakenteen pienistä elementeistä on kulkenut kehityspolun satoissa vuosissa mitattuna. Kasvin solukalvon rakenteen näki ensimmäisenä mikroskoopissaan brittiläinen tiedemies R. Hooke. Schleiden ja Schwann muotoilivat soluhypoteesin yleiset ehdot, ennen kuin muut tutkijat tekivät samanlaisia johtopäätöksiä.
Englantilainen R. Hooke tutki siivua tammikorkkia mikroskoopilla ja esitteli tulokset Royal Societyn kokouksessa Lontoossa 13. huhtikuuta 1663 (esim.muiden lähteiden mukaan tapahtuma tapahtui vuonna 1665). Kävi ilmi, että puun kuori koostuu pienistä soluista, joita Hooke kutsuu "soluiksi". Näiden kammioiden seinät, jotka muodostavat kuvion hunajakennon muodossa, tutkija piti elävänä aineena, ja onkalo tunnustettiin elottomaksi apurakenteeksi. Myöhemmin todistettiin, että ne sisältävät kasvien ja eläinten solujen sisällä ainetta, jota ilman niiden olemassaolo on mahdotonta ja koko organismin toiminta.
Soluteoria
R. Hooken tärkeä löytö kehitettiin muiden eläin- ja kasvisolujen rakennetta tutkineiden tiedemiesten töissä. Tutkijat havaitsivat samanlaisia rakenneosia monisoluisten sienten mikroskooppisissa leikkeissä. Todettiin, että elävien organismien rakenneyksiköillä on kyky jakautua. Saksan biologisten tieteiden edustajat M. Schleiden ja T. Schwann muotoilivat tutkimuksen perusteella hypoteesin, josta tuli myöhemmin soluteoria.
Kasvi- ja eläinsolujen vertailu bakteereihin, leviin ja sieniin antoi saksalaisille tutkijoille mahdollisuuden tulla seuraavaan johtopäätökseen: R. Hooken löytämät "kammiot" ovat perusrakenneyksiköitä ja niissä tapahtuvat prosessit ovat elämän taustalla. useimmista maapallon organismeista. Tärkeän lisäyksen teki R. Virkhov vuonna 1855 ja huomautti, että solujen jakautuminen on ainoa tapa niiden lisääntymiseen. Schleiden-Schwann-teoria tarkennuksilla on tullut yleisesti hyväksytyksi biologiassa.
Solu on pienin elementti kasvien rakenteessa ja elämässä
Schleidenin ja Schwannin teoreettisten näkemysten mukaanorgaaninen maailma on yksi, mikä todistaa eläinten ja kasvien samanlaisen mikroskooppisen rakenteen. Näiden kahden v altakunnan lisäksi solujen olemassaolo on ominaista sienille, bakteereille ja viruksille puuttuu. Elävien organismien kasvu ja kehitys varmistetaan uusien solujen syntymisellä olemassa olevien solujen jakautumisen yhteydessä.
Monisoluinen organismi ei ole vain rakenteellisten elementtien kasauma. Pienet rakenneyksiköt ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen kudoksia ja elimiä. Yksisoluiset organismit elävät eristyksissä, mikä ei estä niitä luomasta pesäkkeitä. Solun pääominaisuudet:
- kyky itsenäiseen olemassaoloon;
- oma aineenvaihdunta;
- itsejäljennys;
- kehitys.
Elämän evoluution yksi tärkeimmistä vaiheista oli ytimen erottaminen sytoplasmasta suojaavan kalvon avulla. Yhteys on säilynyt, koska nämä rakenteet eivät voi olla olemassa erikseen. Tällä hetkellä on olemassa kaksi superv altakuntaa - ei-ydin- ja ydinorganismit. Toisen ryhmän muodostavat kasvit, sienet ja eläimet, joita tutkivat asiaankuuluvat tieteenalat ja biologia yleensä. Kasvisolulla on ydin, sytoplasma ja organellit, joita käsitellään alla.
Kasvisolujen monimuotoisuus
Kypsenän vesimelonin, omenan tai perunan murtuessa voit nähdä nesteellä täytettyjä rakenteellisia "soluja" paljaalla silmällä. Nämä ovat sikiön parenkyymisoluja, joiden halkaisija on enintään 1 mm. Ripsikuidut ovat pitkänomaisia rakenteita, joiden pituus ylittää merkittävästi leveyden. Esimerkiksi,puuvilla-nimisen kasvin solu saavuttaa 65 mm:n pituuden. Pellava- ja hampukuitujen lineaariset mitat ovat 40–60 mm. Tyypilliset solut ovat paljon pienempiä -20-50 µm. Tällaiset pienet rakenneosat voidaan nähdä vain mikroskoopilla. Kasviorganismin pienimpien rakenneyksiköiden piirteet eivät ilmene vain muodon ja koon eroina, vaan myös kudosten koostumuksessa suoritettavissa toiminnoissa.
Kasvisolu: rakenteelliset perusominaisuudet
Ydin ja sytoplasma ovat läheisessä yhteydessä toisiinsa ja ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, minkä tutkijoiden tutkimukset vahvistavat. Nämä ovat eukaryoottisolun pääosia, kaikki muut rakenneosat riippuvat niistä. Ydin tallentaa ja välittää proteiinisynteesiin tarvittavaa geneettistä tietoa.
Brittiläinen tiedemies R. Brown vuonna 1831 huomasi ensimmäisen kerran erityisen ruumiin (ytimen) orkideaperheen kasvin solussa. Se oli puolinestemäisen sytoplasman ympäröimä ydin. Tämän aineen nimi tarkoittaa kirjaimellisesti kreikan kielestä "solun ensisijaista massaa". Se voi olla nestemäisempi tai viskoosi, mutta se on välttämättä peitetty kalvolla. Solun ulkokuori koostuu pääasiassa selluloosasta, ligniinistä ja vahasta. Yksi kasvi- ja eläinsolut erottava ominaisuus on tämän vahvan selluloosa-seinämän läsnäolo.
Sytoplasman rakenne
Kasvisolun sisäosa on täynnä hyaloplasmaa, johon on ripustettu pieniä rakeita. Lähempänä kuorta niin kutsuttu endoplasma siirtyy viskoosisempaan eksoplasmaan. Tarkalleennämä aineet, joilla kasvisolu on täytetty, toimivat paikkana biokemiallisten reaktioiden virtaukselle ja yhdisteiden kuljetukselle, organellien ja sulkeumien sijoittamiselle.
Noin 70-85 % sytoplasmasta on vettä, 10-20 % proteiineja, muita kemiallisia komponentteja - hiilihydraatteja, lipidejä, mineraaliyhdisteitä. Kasvisoluilla on sytoplasma, jossa synteesin lopputuotteiden joukossa on toimintojen biosäätelijät ja vara-aineet (vitamiinit, entsyymit, öljyt, tärkkelys).
Ydin
Kasvi- ja eläinsolujen vertailu osoittaa, että niillä on samanlainen ytimen rakenne, joka sijaitsee sytoplasmassa ja vie jopa 20 % sen tilavuudesta. Englantilainen R. Brown, joka ensin tutki tätä kaikkien eukaryoottien tärkeintä ja vakiokomponenttia mikroskoopilla, antoi sille nimen latinalaisesta sanasta nucleus. Ytimen ulkonäkö korreloi yleensä solujen muodon ja koon kanssa, mutta joskus eroaa niistä. Rakenteen pakollisia elementtejä ovat kalvo, karyolymfi, nukleolus ja kromatiini.
Membraanissa on huokoset, jotka erottavat ytimen sytoplasmasta. Ne kuljettavat aineita ytimestä sytoplasmaan ja päinvastoin. Karyolymfi on nestemäinen tai viskoosi ydinsisältö, jossa on kromatiinialueita. Nukleoli sisältää ribonukleiinihappoa (RNA), joka tulee sytoplasman ribosomeihin osallistuakseen proteiinisynteesiin. Toinen nukleiinihappo, deoksiribonukleiinihappo (DNA), on myös läsnä suuria määriä. DNA ja RNA löydettiin ensimmäisen kerran eläinsoluista vuonna 1869 ja myöhemmin kasveista. Ydin on keskussolunsisäisten prosessien hallinta, paikka, jossa tallennetaan tietoa koko organismin perinnöllisistä ominaisuuksista.
Endoplasminen verkkokalvo (ER)
Eläin- ja kasvisolujen rakenteessa on merkittävä samank altaisuus. Sytoplasmassa on välttämättä sisäisiä tubuluksia, jotka on täytetty eri alkuperää ja koostumusta olevilla aineilla. EPS:n rakeinen tyyppi eroaa agranulaarisesta tyypistä ribosomien läsnäololla kalvon pinnalla. Ensimmäinen osallistuu proteiinien synteesiin, toinen osallistuu hiilihydraattien ja lipidien muodostumiseen. Kuten tutkijat ovat todenneet, kanavat eivät vain tunkeudu sytoplasmaan, vaan ne liittyvät jokaiseen elävän solun organelliin. Siksi EPS:n arvoa arvostetaan korkeasti aineenvaihdunnan osallistujana, viestintäjärjestelmänä ympäristön kanssa.
Ribosomi
Kasvi- tai eläinsolun rakennetta on vaikea kuvitella ilman näitä pieniä hiukkasia. Ribosomit ovat hyvin pieniä ja ne voidaan nähdä vain elektronimikroskoopilla. Proteiinit ja ribonukleiinihappojen molekyylit hallitsevat kehon koostumuksessa, kalsium- ja magnesiumioneja on pieni määrä. Melkein kaikki solun RNA on keskittynyt ribosomeihin; ne tarjoavat proteiinisynteesiä "kokoamalla" proteiineja aminohapoista. Sitten proteiinit kulkeutuvat ER-kanaviin ja kulkeutuvat verkoston mukana koko soluun, tunkeutuvat tumaan.
Mitokondriot
Näitä solun organelleja pidetään sen energiaasemina, ne näkyvät suurennettuna tavanomaisessa valomikroskoopissa. Mitokondrioiden lukumäärä vaihtelee hyvin laajalla alueella, niitä voi olla yksiköitä tai tuhansia. Organoidin rakenne ei ole kovin monimutkainen, niitä on kaksikalvot ja matriisi sisällä. Mitokondriot koostuvat proteiinilipideistä, DNA:sta ja RNA:sta, ja ne ovat vastuussa ATP-adenosiinitrifosforihapon biosynteesistä. Tälle kasvi- tai eläinsolun aineelle on ominaista kolmen fosfaatin läsnäolo. Jokaisen niiden halkeaminen tarjoaa energiaa, joka tarvitaan kaikkiin elämän prosesseihin solussa itsessään ja koko kehossa. Päinvastoin, fosforihappojäämien lisääminen mahdollistaa energian varastoinnin ja sen siirtämisen tässä muodossa läpi solun.
Mieti alla olevan kuvan soluorganelleja ja nimeä ne, jotka jo tunnet. Huomaa suuret rakkulat (vakuoli) ja vihreät plastidit (kloroplastit). Puhumme niistä myöhemmin.
Golgi-kompleksi
Monimutkainen soluorganoidi koostuu rakeista, kalvoista ja vakuoleista. Kompleksi avattiin vuonna 1898 ja nimettiin italialaisen biologin mukaan. Kasvisolujen ominaisuuksia ovat Golgi-partikkelien tasainen jakautuminen koko sytoplasmaan. Tutkijat uskovat, että kompleksi on välttämätön veden ja jätetuotteiden sisällön säätelemiseksi, ylimääräisten aineiden poistamiseksi.
Plastids
Vain kasvikudossolut sisältävät vihreitä organelleja. Lisäksi on värittömiä, keltaisia ja oransseja plastideja. Niiden rakenne ja toiminta heijastavat kasvien ravinnon tyyppiä, ja ne voivat muuttaa väriä kemiallisten reaktioiden seurauksena. Päätyypit plastidit:
- karoteenin ja ksantofyllin muodostamat oranssit ja keltaiset kromoplastit;
- kloroplastit, jotka sisältävät klorofyllirakeita -vihreä pigmentti;
- leukoplastit ovat värittömiä plastideja.
Kasvisolun rakenne liittyy kemiallisiin reaktioihin, joissa syntetisoidaan orgaanista ainetta hiilidioksidista ja vedestä valoenergialla. Tämän hämmästyttävän ja erittäin monimutkaisen prosessin nimi on fotosynteesi. Reaktiot tapahtuvat klorofyllin ansiosta, tämä aine pystyy sieppaamaan valonsäteen energiaa. Vihreän pigmentin esiintyminen selittää lehtien, ruohomaisten varsien ja kypsymättömien hedelmien ominaisen värin. Klorofylli on rakenteeltaan samanlainen kuin eläinten ja ihmisten veressä oleva hemoglobiini.
Eri kasvielinten punainen, keltainen ja oranssi väri johtuu kromoplastien läsnäolosta soluissa. Ne perustuvat suureen joukkoon karotenoideja, joilla on tärkeä rooli aineenvaihdunnassa. Leukoplastit ovat vastuussa tärkkelyksen synteesistä ja kertymisestä. Plastidit kasvavat ja lisääntyvät sytoplasmassa liikkuen sen mukana pitkin kasvisolun sisäkalvoa. Ne sisältävät runsaasti entsyymejä, ioneja ja muita biologisesti aktiivisia yhdisteitä.
Elävien organismien pääryhmien mikroskooppisen rakenteen erot
Useimmat solut muistuttavat pientä pussia, joka on täynnä limaa, kappaleita, rakeita ja rakkuloita. Usein on erilaisia sulkeumia kiinteiden mineraalikiteiden, öljypisaroiden, tärkkelysjyvien muodossa. Solut ovat läheisessä kosketuksessa kasvikudosten koostumuksessa, elämä kokonaisuudessaan riippuu näiden pienimpien kokonaisuuden muodostavien rakenneyksiköiden toiminnasta.
Monisoluisen rakenteen ansiosta on olemassaerikoistuminen, joka ilmenee mikroskooppisten rakenneelementtien erilaisissa fysiologisissa tehtävissä ja toiminnoissa. Ne määräytyvät pääasiassa kudosten sijainnin perusteella kasvin lehdissä, juurissa, varressa tai sukuelimessä.
Korostetaan pääelementtejä kasvisolun vertailussa muiden elävien organismien perusrakenneyksiköihin:
- Tiheä kuori, joka on tyypillinen vain kasveille, muodostuu kuidusta (selluloosasta). Sienissä kalvo koostuu kestävästä kitiinistä (erityinen proteiini).
- Kasvien ja sienten solut eroavat väriltään plastidien läsnäolon tai puuttumisen vuoksi. Kloroplastien, kromoplastien ja leukoplastien k altaisia kappaleita on vain kasvien sytoplasmassa.
- On organoidi, joka erottaa eläimet – tämä on sentrioli (solukeskus).
- Vain kasvisolussa on suuri keskustyhjiö, joka on täytetty nesteellä. Yleensä tämä solumehu värjätään erivärisillä pigmenteillä.
- Kasviorganismin päävarayhdiste on tärkkelys. Sienet ja eläimet keräävät glykogeeniä soluihinsa.
Levien joukossa tunnetaan monia yksittäisiä, vapaasti eläviä soluja. Esimerkiksi tällainen itsenäinen organismi on chlamydomonas. Vaikka kasvit eroavat eläimistä selluloosasoluseinämän läsnäolossa, mutta sukusoluista puuttuu niin tiheä kuori - tämä on toinen todiste orgaanisen maailman yhtenäisyydestä.
