Os corpos dos organismos vivos podem seruma única célula, seu grupo ou um enorme aglomerado, numerando bilhões de tais estruturas elementares. Os últimos incluem a maioria das plantas superiores. O estudo da célula - o principal elemento da estrutura e funções dos organismos vivos - está envolvido na citologia. Este ramo da biologia começou a se desenvolver rapidamente após a descoberta do microscópio eletrônico, o aprimoramento da cromatografia e outros métodos de bioquímica. Consideremos as características principais, bem como as características pelas quais a célula vegetal difere das menores unidades estruturais da estrutura de bactérias, fungos e animais.
A teoria dos minúsculos blocos de construção de tudoviver ultrapassou o caminho do desenvolvimento medido em centenas de anos. A estrutura da membrana celular da planta foi vista pela primeira vez em seu microscópio pelo cientista britânico R. Hooke. As disposições gerais da hipótese da célula foram formuladas por Schleiden e Schwann, antes que outros pesquisadores tivessem chegado a conclusões semelhantes.
O inglês R. Hooke examinou ao microscópio um corte de cortiça de carvalho e apresentou os resultados numa reunião da Royal Society em Londres a 13 de abril de 1663 (segundo outras fontes, o evento teve lugar em 1665). Descobriu-se que a casca de uma árvore consiste em células minúsculas, que Hooke chamou de "células". As paredes dessas câmaras, formando um padrão em forma de favo de mel, o cientista considerou matéria viva, e a cavidade foi reconhecida como uma estrutura auxiliar sem vida. Mais tarde, foi provado que dentro das células das plantas e dos animais eles contêm uma substância, sem a qual sua existência e a atividade de todo o organismo são impossíveis.
Uma descoberta importante de R. Hooke foi desenvolvido a partir do trabalho de outros cientistas que estudaram a estrutura das células em animais e plantas. Os cientistas observaram elementos estruturais semelhantes em seções microscópicas de fungos multicelulares. Verificou-se que as unidades estruturais dos organismos vivos têm a capacidade de se dividir. Com base na pesquisa, representantes da ciência biológica da Alemanha M. Schleiden e T. Schwann formularam uma hipótese que mais tarde se tornou uma teoria celular.
Comparação de células vegetais e animais combactérias, algas e fungos permitiram aos pesquisadores alemães chegar à seguinte conclusão: as "câmaras" descobertas por R. Hooke são unidades estruturais elementares, e os processos que ocorrem nelas fundamentam a atividade vital da maioria dos organismos na Terra. Uma adição importante foi feita por R. Virkhov em 1855, observando que a divisão celular é a única forma de sua reprodução. A teoria de Schleiden-Schwann com refinamentos tornou-se geralmente aceita na biologia.
De acordo com as posições teóricas de Schleiden eSchwann, o mundo orgânico é um, o que prova a estrutura microscópica semelhante de animais e plantas. Além desses dois reinos, a existência celular é característica de fungos, bactérias e vírus estão ausentes. O crescimento e o desenvolvimento dos organismos vivos são garantidos pelo surgimento de novas células no processo de divisão das existentes.
Um organismo multicelular não é apenas um aglomeradoelementos estruturais. Pequenas unidades de estrutura interagem entre si para formar tecidos e órgãos. Os organismos unicelulares vivem isolados, o que não os impede de criar colônias. Os principais sinais de uma célula:
Na evolução da vida, uma das etapas mais importantes foiseparação do núcleo do citoplasma usando uma membrana protetora. A conexão foi preservada, porque essas estruturas não podem existir separadamente. Atualmente, existem dois reinos - organismos livres de energia nuclear e organismos nucleares. O segundo grupo é formado por plantas, cogumelos e animais, que são estudados pelos ramos correspondentes da ciência e da biologia em geral. A célula vegetal possui um núcleo, citoplasma e organelas, que serão discutidos a seguir.
Ao romper de uma melancia, maçã ou batata madura“células” estruturais cheias de líquido podem ser vistas a olho nu. São células do parênquima do feto, com diâmetro de até 1 mm. As fibras da fibra são estruturas alongadas, cujo comprimento excede significativamente a largura. Por exemplo, a célula de uma planta chamada algodão atinge um comprimento de 65 mm. As fibras de linho e cânhamo têm dimensões lineares de 40–60 mm. As células típicas são muito menores - 20-50 µm. Esses minúsculos elementos estruturais só podem ser vistos sob um microscópio. As características das menores unidades da estrutura de um organismo vegetal se manifestam não apenas nas diferenças de forma e tamanho, mas também nas funções desempenhadas na composição dos tecidos.
O núcleo e o citoplasma estão intimamente relacionados einteragir uns com os outros, o que é confirmado por pesquisas de cientistas. Estas são as partes principais da célula eucariótica; todos os outros elementos estruturais dependem delas. O núcleo serve para o acúmulo e transmissão da informação genética necessária à síntese de proteínas.
Cientista britânico R. Brown em 1831 notou pela primeira vez um pequeno corpo especial (núcleo) na célula de uma planta da família das orquídeas. Era um núcleo rodeado por um citoplasma semilíquido. O nome desta substância significa em uma tradução literal do grego "massa celular primária". Pode ser mais líquido ou viscoso, mas deve ser coberto com uma membrana. A membrana celular externa consiste principalmente de celulose, lignina, cera. Uma das marcas registradas das células vegetais e animais é a presença dessa sólida parede de celulose.
O interior da célula vegetal é preenchidohialoplasma com os menores grânulos suspensos nele. Mais perto da casca, o chamado endoplasma passa para um exoplasma mais viscoso. São essas substâncias que preenchem a célula vegetal que servem de local para reações bioquímicas e transporte de compostos, colocação de organelas e inclusões.
Cerca de 70-85% do citoplasma é água,10-20% são proteínas, outros componentes químicos - carboidratos, lipídios, compostos minerais. As células vegetais possuem um citoplasma, no qual entre os produtos finais da síntese estão os biorreguladores de funções e substâncias de reserva (vitaminas, enzimas, óleos, amido).
A comparação de células vegetais e animais mostraque possuem uma estrutura semelhante ao núcleo localizado no citoplasma e ocupando até 20% do seu volume. O inglês R. Brown, que primeiro examinou este componente mais importante e constante de todos os eucariotos sob um microscópio, deu-lhe o nome da palavra latina núcleo. A aparência dos núcleos geralmente se correlaciona com a forma e o tamanho das células, mas às vezes difere deles. Os elementos estruturais obrigatórios são a membrana, a cariolinfa, o nucléolo e a cromatina.
Na membrana que separa o núcleo do citoplasma,existem poros. Por meio deles, as substâncias vêm do núcleo para o citoplasma e vice-versa. A cariolinfa é um conteúdo nuclear líquido ou viscoso com áreas de cromatina. O nucléolo contém ácido ribonucléico (RNA), que entra nos ribossomos do citoplasma para participar da síntese de proteínas. Outro ácido nucléico, o ácido desoxirribonucléico (DNA), também está presente em grandes quantidades. O DNA e o RNA foram descobertos em células animais em 1869, mais tarde encontrados em plantas. O núcleo é o "centro de controle" dos processos intracelulares, local onde são armazenadas informações sobre as características hereditárias de todo o organismo.
A estrutura das células de animais e plantas temsemelhanças significativas. Os túbulos internos preenchidos com substâncias de diferentes origens e composições estão necessariamente presentes no citoplasma. O tipo granular de EPS difere do tipo agranular pela presença de ribossomos na superfície da membrana. O primeiro está envolvido na síntese de proteínas, o segundo desempenha um papel na formação de carboidratos e lipídios. Como os pesquisadores descobriram, os canais não apenas permeiam o citoplasma, mas estão associados a todos os organóides de uma célula viva. Portanto, o valor do EPS é altamente avaliado como um participante do metabolismo, um sistema de comunicação com o meio ambiente.
A estrutura celular de plantas ou animais é difícilimagine sem essas pequenas partículas. Os ribossomos são muito pequenos e só podem ser vistos com um microscópio eletrônico. Proteínas e moléculas de ácidos ribonucléicos predominam no corpo, existe uma pequena quantidade de íons cálcio e magnésio. Quase todo o RNA da célula está concentrado nos ribossomos, eles fornecem a síntese de proteínas, "coletando" proteínas de aminoácidos. Então, as proteínas entram nos canais EPS e são transportadas pela rede por toda a célula, penetrando no núcleo.
Essas organelas da célula o consideram energéticoestações, eles são visíveis quando ampliados com um microscópio de luz convencional. O número de mitocôndrias varia em uma faixa muito ampla, pode haver algumas ou milhares delas. A estrutura do organoide não é muito complexa, existem duas membranas e uma matriz em seu interior. As mitocôndrias são compostas por proteínas lipídicas, DNA e RNA, e são responsáveis pela biossíntese de ATP - ácido trifosfórico adenosina. Esta substância de uma célula vegetal ou animal é caracterizada pela presença de três fosfatos. A separação de cada um deles fornece a energia necessária para todos os processos vitais na própria célula e em todo o corpo. Pelo contrário, a adição de resíduos de ácido fosfórico permite armazenar energia e transferi-la desta forma por toda a célula.
Considere na imagem abaixoorganelas celulares e nomeie aquelas que você já conhece. Observe a vesícula grande (vacúolo) e os plastídios verdes (cloroplastos). Será mais sobre eles.
Um complexo organóide celular consiste em grânulos,membranas e vacúolos. O complexo foi inaugurado em 1898 e recebeu o nome de um biólogo italiano. As peculiaridades das células vegetais estão na distribuição uniforme das partículas de Golgi por todo o citoplasma. Os cientistas acreditam que o complexo é necessário para regular o conteúdo da água e dos resíduos, removendo o excesso de substâncias.
Apenas as células do tecido vegetal contêm organelascor verde. Além disso, existem plastídios incolores, amarelos e laranja. Sua estrutura e funções refletem o tipo de nutrição da planta e podem mudar de cor devido a reações químicas. Os principais tipos de plastídios:
A estrutura de uma célula vegetal está associada areações químicas de síntese de matéria orgânica a partir de dióxido de carbono e água usando energia luminosa. O nome desse processo surpreendente e muito complexo é fotossíntese. As reações são realizadas graças à clorofila, é esta substância que consegue captar a energia de um feixe de luz. A presença de pigmento verde explica a cor característica das folhas, caules herbáceos, frutos verdes. A clorofila é semelhante em estrutura à hemoglobina no sangue de animais e humanos.
Cor vermelha, amarela e laranja de váriosórgãos da planta devido à presença de cromoplastos nas células. Eles são baseados em um grande grupo de carotenóides que desempenham um papel importante no metabolismo. Os leucoplastos são responsáveis pela síntese e acúmulo de amido. Os plastídeos crescem e se multiplicam no citoplasma, junto com ele se movem ao longo da membrana interna da célula vegetal. Eles são ricos em enzimas, íons e outros compostos biologicamente ativos.
A maioria das células se assemelha a um pequeno sacocheio de muco, corpos, grânulos e bolhas. Muitas inclusões estão freqüentemente presentes na forma de cristais sólidos de substâncias minerais, gotas de óleo, grãos de amido. As células estão em contato próximo na composição dos tecidos vegetais, a vida como um todo depende da atividade dessas menores unidades estruturais que formam um todo.
Com uma estrutura multicelular, existeespecialização, que se expressa em diferentes tarefas fisiológicas e funções de elementos estruturais microscópicos. Eles são determinados principalmente pela localização dos tecidos nas folhas, raiz, caule ou órgãos generativos da planta.
Vamos destacar os principais elementos da comparação da célula vegetal com as unidades estruturais elementares de outros organismos vivos:
Entre as algas, muitas são conhecidas,células vivas livres. Por exemplo, chlamydomonas é um organismo independente. Embora as plantas sejam diferentes dos animais na presença de uma parede celular de celulose, as células germinativas não têm uma concha tão densa - esta é mais uma prova da unidade do mundo orgânico.
