Komórka roślinna
advertisement
Biologiczne Podstawy Produkcji Roślinnej Komórka roślinna Opracował dr inŜ. Wiktor Berski Wykorzystano materiały z następujących źródeł: • • • • • • • • • • • • • • • Botanika., Szweykowska i Szweykowski, PWN Biologia. Podręcznik tom 1, Duszyński i in., WSiP Biologia. Solomon i in., PWN Podstawy Cytofizjologii. Kawiak i in., PWN http:://www http //www..biologia. biologia.pl http:://encyklopedia http //encyklopedia..pwn. pwn.pl/ http:://portalwiedzy http //portalwiedzy..onet. onet.pl/ http:://pl http //pl..wikipedia wikipedia..org http:://microscopy http //microscopy..fsu. fsu.edu/cells/plantcell. edu/cells/plantcell.html/ http:://www http //www..interklasa. interklasa.pl http:://www http //www..ib ib..ap. ap.siedlce. siedlce.pl/ http:://www http //www..wsp. wsp.krakow. krakow.pl http:://newton http //newton--i.usefilm. usefilm.com/images http:://wapedia http //wapedia..mobi/ http:://www http //www..wiw. wiw.pl/biologia Komórka – stanowi najmniejszą jednostkę biologiczną zdolną do samodzielnego przejawiania wszystkich cech Ŝycia w środowisku nieoŜywionym.. Pojawienie się form komórkowych było prawdopodobnie nieoŜywionym najwaŜniejszym i decydującym etapem ewolucji Ŝycia na ziemi. ziemi. Komórka moŜe nie tylko przetrwać, ale takŜe rozwijać się i rozmnaŜać się w środowisku materii nieoŜywionej, pobierać z niego pokarmy i syntetyzowac własne składniki Komórka roślinna - podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna budująca organizm rośliny. rośliny. Pod względem kształtu komórki roślinne moŜna podzielić na na:: •równowymiarowe - o kształcie kuli (parentymatyczne),, •silnie wydłuŜone w jednym kierunku (prozentymatyczne).. Kształt komórki zaleŜy od funkcji jaką pełni i od rodzaju tkanki, której jest elementem.. Wielkość komórki roślinnej mieści się zwykle w przedziale 10 elementem 10-100 mikrometrów, chociaŜ zdarzają się komórki o długości kilku cm Procesy Ŝyciowe zachodzące w komórce wymagają oddzielenia reakcji przemiany materii od otoczenia, jak i zapewnienia kontaktu i wymiany z tym otoczeniem otoczeniem.. Funkcje te spełniają błony plazmatyczne zbudowane z lipidów i białek. białek. Taka błona ma grubość około 7 nm nm.. Błona komórkowa (plazmolema) – półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego.. Jest ona złoŜona z dwóch warstw fosfolipidów zewnętrznego oraz białek, z których powierzchnią błony niektóre są luźno związane z (białka peryferyjne), a inne wkomponowane w błonę komórkową (białka błonowe). błonowe). są Oddzielenie cytoplazmy komórki od środowiska jest najpierwotniejszą funkcja błony. błony. U wyŜej zorganizowanych istot Ŝywych błony dzielą wnętrze komórki na przedziały, umoŜliwiając w ten sposób niezaleŜne zachodzenie w nich róŜnych procesów procesów.. Zjawisko to nosi nazwę kompartamentacji komórki komórki.. Błony budujące siateczkę śródplazmatyczną mogą stanowić do 50 50% % wszystkich błon występujących w komórce komórce.. Do błon biologicznych zaliczamy takŜe błony otaczające i wchodzące w skład struktur cytoplazmatycznych, takich jak jak:: plastydy, mikrociała, jądra komórkowe, cysterny aparatu Golgiego i wakuole.. wakuole Model błony komórkowej Przyjmuje się, Ŝe warstwa lipidowa błony jest podwójna, przy czym hydrofobowe łańcuchy kwasów tłuszczowych (ogony) zwrócone są ku sobie, zaś hydrofilowe grupy polarne (np (np.. fosforanowe) na zewnątrz zewnątrz.. Odnośnie białkowych składników błon najlepiej ich ułoŜenie tłumaczy model płynnej mozaiki. mozaiki. Zakłada on, Ŝe białka częściowo znajdują się na obu powierzchniach warstwy lipidowej, częściowo są w niej zagłębione, częściowo przechodzą przez nią z jednej strony na drugą.. Lipidowy składnik nadaje błonie płynność i elastyczność drugą oraz utrudnia przenikanie większych cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie (silnie polarnych, hydrofilowych). hydrofilowych). Składniki białkowe stanowią kanały do przenikania cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie (białka transportowe), ponadto ze względu na swoja róŜnorodność i zmienność, wyjaśniają szereg właściwości błon, jak ich asymetrię, róŜne aktywności enzymatyczne, przyjmowanie sygnałów z otoczenia oraz zmiany w zaleŜności od stanu komórki (np (np.. wieku). wieku). Inne funkcje wypełniane przez białka to: to: •Białka wiąŜącę są elementami wyspecjalizowanych struktur odpowiedzialnych za utrzymywanie łączności pomiędzy komórkami lub odpowiedzialnych za utrzymywanie łączności pomiędzy komórkami lub z cytoszkieletem •Białka receptorowe – pośredniczą w przekazywaniu informacji ze środowiska zewnętrznego do komórki •Białka enzymatyczne – enzymy, których miejsca katalityczne – enzymy, których miejsca katalityczne znajdują się po jednej ze stron błony bądź w jej wnętrzu Błony biologiczne uczestniczą w: biernym lub czynnym, selektywnym transporcie jonów i substancji niejonowych, wydzielaniu produktów komórki do środowiska (egzocytoza) oraz pobieraniu makrocząsteczek do komórki (endocytoza), reakcjach na sygnały pochodzące ze środowiska, przenoszeniu sygnałów do innych okolic komórki lub przekazywania ich do innych komórek, oddziaływaniu między komórką i podłoŜem oraz między komórkami.. komórkami Komórka eukariotyczna (Retikulum) Jądrowce, eukarioty (Eucaryota) – organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe z chromosomami, co jest jednym z elementów odróŜniających je od prokariotów. Cytoplazma podstawowa Cytoplazma to półpłynna masa wypełniająca wnętrze komórki komórki.. Są w niej zawieszone wszystkie organelle komórkowe. komórkowe. W skład cytoplazmy wchodzą wchodzą:: woda, jony, liczne enzymy oraz inne białka, proste cząsteczki (na przykład aminokwasy i cukry proste), które są wykorzystywane przez komórkę do produkcji energii oraz wytwarzania złoŜonych związków chemicznych, takich jak cukry złoŜone i białka Jest wielofazowym układem koloidalnym o bardzo skomplikowanej budowie strukturalnej, chemicznej i złoŜonych funkcjach biochemicznych biochemicznych.. W systemie tym woda tworzy fazę rozpraszającą.. W niej są rozpuszczone bądź zawieszone białka rozpraszającą globularne enzymów, fibrylarne składników tzw. tzw. cytoszkieletu, tłuszczowce, kwasy tłuszczowe, nukleoproteidy, wolne aminokwasy oraz sole sole:: Ca, Mg, Na i P. Cytoplazma ze swoim pH zbliŜonym zwykle do obojętnego tworzy środowisko dla zdecydowanej większości reakcji biochemicznych, dostarcza do nich substratów i co waŜne, zawiera enzymy dla tych reakcji (glikoza, czy cykl pentozofosforanowy) pentozofosforanowy).. Cytoplazma Ŝywych aktywnych komórek eukariotycznych pozostaje w ciągłym ruchu. ruchu. Mogą to być ruchy chaotyczne i nieciągłe, ale występują teŜ często jako regularne prądy unoszące ze sobą zawarte w niej elementy. elementy. Prądy cytoplazmy w komórkach roślinnych roślinnych:: A – rotacja, B - cyrkulacja Jądro komórkowe Jądro komórkowe - organellum występujące tylko w komórkach eukariotycznych.. Znajdują się w nim cząsteczki DNA, zawierające eukariotycznych zakodowaną informację genetyczną kierującą Ŝyciem komórki komórki.. (kariolimfa). Jądro komórkowe Wnętrze jądra wypełnia nukleoplazma (kariolimfa). jest otoczone podwójną błoną (otoczką) białkowo białkowo--lipidową lipidową.. Dzięki selektywnej przepuszczalności błony jądrowej płyn wypełniający wnętrze jądra (kariolimfa) róŜni się składem chemicznym od cytoplazmy.. W miejscach połączenia zewnętrznej i wewnętrznej błony cytoplazmy jądrowej znajdują się pory - otwory w otoczce jądrowej otoczone układem specjalnych białek. białek. Przez pory jądrowe odbywa się transport duŜych cząsteczek z jądra komórkowego do cytoplazmy i w przeciwnym kierunku kierunku.. Głównymi procesami zachodzącymi w jądrze są samopowielanie (replikacja) DNA oraz przekazywanie informacji genetycznej na RNA (transkrypcja).. Replikacja DNA jest niezbędnym wstępem do podziału (transkrypcja) jądra i całej komórki komórki.. Natomiast RNA przechodzi do cytoplazmy i bierze zasadniczy udział w w syntezie białka białka.. Jąderko jest charakterystycznym składnikiem jąder u Eukaryota. Wykazuje ono zawsze większą koncentracje suchej masy niŜ pozostała część jądra jądra.. Głównymi składnikami jąderka są RNA i białka.. DNA występuje w nieznacznych ilościach, zawarty jest białka bowiem tylko w odcinku fibryli chromatynowej znajdującym się w jąderku i zawierającym informacje genetyczną dla syntezy prerybosomowego RNA RNA.. Jąderko stanowi miejsce okresowego nagromadzenia RNA, będącego produktem aktywności genów znajdujących się w jąderkowym DNA DNA.. Zwykle do powierzchni jąderka przylega pozostała część fibryli chromatynowej, znajdująca się w formie skondensowanej, tworząc „chromatynę jąderka” jąderka”.. Mitochondria Mitochondria są to organelle komórkowe o wysokim stopniu organizacji, wyspecjalizowane w przemianach tlenowych i będące wyrazem przystosowania komórek eukariotycznych do tlenowych warunków Ŝycia. Ŝycia. Ich kształt jest kulisty, podłuŜny lub nieregularny, średnica wynosi 0,5-1,0µm, długość dochodzi do 7µm µm.. Od cytoplazmy oddziela je otoczka mitochondrialna złoŜona z dwóch błon przedzielonych przestrzenią międzybłonową międzybłonową.. Błona zewnętrzna jest gładka i dość łatwo przepuszczalna, natomiast wewnętrzna jest trudno przepuszczalna i tworzy do wnętrza organelli głębokie uwypuklenia zwane grzebieniami grzebieniami.. Na błonie wewnętrznej, po stronie zwróconej do wnętrza znajdują się drobne wypukłości. wypukłości. Wnętrze mitochondrium wypełnia jednorodna macierz mitochondrialna mitochondrialna.. Mitochondria stanowią „siłownie” komórki będące głównym miejscem produkcji energii w formie wysokoenergetycznego związku, adenozynotrifosforanu (ATP) Siateczka śródplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne) Siateczkę śródplazmatyczną tworzy system kanałów w komórce komórce.. Siateczka ta nie jest tworem stałym, lecz moŜe ulegać przemieszczeniom, rozproszeniu i wytworzeniu na nowo. nowo. W kanałach i cysternach siateczki występują enzymy i mają miejsce róŜne syntezy syntezy.. Siateczka śródplazmatyczna jest przede wszystkim miejscem syntezy składników błon (lipidów i białek) białek).. Błony tworzące cysterny są zazwyczaj pokryte rybosomami rybosomami,, które przyłączają się do nich od zewnątrz tworząc tzw. tzw. siateczkę ziarnistą ziarnistą.. Natomiast rurkowate elementy siateczki nie są na ogół pokryte rybosomami i stanowią tzw. tzw. siateczkę gładką gładką.. Kanaliki siateczki gładkiej są głównie miejscem syntezy lipidów lipidów.. Związek rybosomów z błona siateczki nie jest zjawiskiem stałym.. Dryfujące swobodnie w stałym cytoplazmie rybosomy przyłączają się bowiem do siateczki tylko wtedy, gdy aktualnie syntetyzują białka, które winny zostać odseparowane błoną od składników cytoplazmy (białka wydzielnicze i enzymy lizosomowe), bądź teŜ zostać wbudowane w sama błonę. błonę. Siateczka ziarnista pozbawiona rybosomów nie staje się jednak siateczką gładka, gdyŜ zachowuje odmienny układ przestrzenny. przestrzenny. a. ziarnista (szorstka), b. gładka Schemat form przestrzennych siateczki śródplazmatycznej Retikulum endoplazmatyczne (ER) pełni teŜ waŜną role w transporcie wewnątrzkomórkowym umoŜliwiając przepływ cząsteczek pomiędzy organellami.. Od siateczki odcinane są pęcherzyki, które mogą się organellami włączać w błony innych organelli, a takŜe w plazmolemmę plazmolemmę.. Przy takim włączaniu zawartość pęcherzyka „wylewa się” po wewnętrznej stronie błony przyjmującej pęcherzyk. pęcherzyk. JeŜeli jest nią plazmolemma, to zawartość pęcherzyka wylewa się na zewnątrz protoplastu, czyli dochodzi do egzocytozy. egzocytozy. Porównanie składu chemicznego błon organelli komórkowych (%) Białka Lipidy ER Aparat Golgiego Błona komórkowa 70 30 60 40 50 50 Aparat Golgiego i wydzielanie komórkowe Aparat Golgiego to system błon złoŜony z płaskich cystern, rurek i pęcherzyków, blisko związany z siateczka sródplazmatyczną, stanowiący niejako jej przedłuŜenie pod względem pochodzenia jak i funkcji. funkcji. Struktura podstawową jest diktiosom – stos płaskich pęcherzyków (cystern), w części centralnej lekko wygiętych na kształt spodeczka spodeczka.. Średnica cystern wynosi około 1µm, a ich liczba w diktiosomie najczęściej 4-6. Na brzegach cysterny tworzą się liczne rozdęcia, które następnie oddzielają się w postaci kulistych pęcherzyków.. Od części obwodowych cystern mogą teŜ odchodzić rurki, pęcherzyków które prawdopodobnie łączą ze sobą poszczególne diktiosomy i nadają ciągłość aparatowi Golgiego komórki komórki.. Najprawdopodobniej powstają one z ER ER.. Tworzenie się diktiosomu w sąsiedztwie ER Cysterny diktiosomów są miejscem modyfikowania struktury białek wytworzonych w ER, zwłaszcza przyłączania do nich reszt cukrowcowych i powstawania glikoprotein wchodzących m. in in.. w skład plazmolemmy, a takŜe w komórkach roślinnych są one miejscem syntezy niektórych wielocukrów i ich pochodnych, jak pektyny, hemicelulozy i być moŜe innych składników ściany komórkowej.. Pęcherzyki diktiosomowe maja istotny udział w komórkowej tworzeniu pierwotnej przegrody w dzielącej się komórce roślinnej roślinnej.. Powstają teŜ w nich śluzy i inne wydzieliny komórkowe, toteŜ szczególnie silnie jest rozwinięty aparat Golgiego w komórkach wydzielniczych.. wydzielniczych Inną waŜną rolą aparatu Golgiego jest udział w transporcie wewnątrz protoplastu oraz poza protoplast i komórkę. komórkę. Zawartość cystern w postaci pęcherzyków jest przenoszona do miejsc docelowych docelowych.. W aparacie Golgiego następuje nie tylko obróbka i synteza substancji, ale teŜ ich segregacja w zaleŜności od miejsca przeznaczenia przeznaczenia.. Pęcherzyki maja zdolność rozpoznawania właściwej błony, w miejscu przeznaczenia łączą się z błoną struktury przyjmującej i wylewają swoją zawartość zawartość.. Pęcherzyki łącząc się z błoną przyjmującą zwiększają jej powierzchnie, oraz odnawiają ją ją.. Schemat diktiosomu Izolowana cysterna diktiosomu na przekroju poprzecznym oglądana z góry a) cysterny, b) mikropęcherzki, c) makropęcherzyki a) okienka w dnie cysterny, b) część kanalikowa Lizosomy i sferosomy Lizosomy są organellami o róŜnorodnych kształtach i rozmiarach, otoczone pojedynczą błona białkowobiałkowo-lipidową lipidową.. Powstają przez pączkowanie z gładkiego ER sąsiadującego z aparatami Golgiego. Golgiego. W komórkach roślinnych stanowią część systemu wodniczek (wakuolarnego) (wakuolarnego).. Lizosomy pierwotne zawierają róŜne enzymy hydrolityczne, a następnie łączą się z róŜnymi strukturami, np np.. pęcherzyki powstającymi w wyniku endocytozy i zawierającymi róŜne substraty metaboliczne metaboliczne.. Są organellami trawienia wewnątrzkomórkowego. wewnątrzkomórkowego. Pojęcie sferosomu nie jest jednoznaczne jednoznaczne.. Zwykle rozumie się kuliste pęcherzyki, otoczone pojedynczą błoną, wypełnione tłuszczem, które w tkankach spichrzowych roślin mogą przekształcać się w ciała tłuszczowe tłuszczowe.. Peroksysomy i glioksysomy Peroksysomy (mikrociałka) to organelle o średnicy 0,5-1,5µm µm;; ich pojedyncza błona otacza drobnoziarnistą zawartość. zawartość. Prawdopodobnie powstają przez pączkowanie z siateczki śródplazmatycznej śródplazmatycznej.. Ich cecha charakterystyczną jest obecność duŜych ilości katalazy (enzymu rozkładającego nadtlenek wodoru). wodoru). Peroksysomy występują we prawie wszystkich komórkach eukariotycznych eukariotycznych.. Są to organelle wyspecjalizowane w przeprowadzaniu reakcji utleniania z wykorzystaniem tlenu cząsteczkowego (O2). Powstaje przy tym nadtlenek wodoru (H2O2), który moŜe być uŜyty do utleniania róŜnych substancji, lub rozłoŜony z wykorzystaniem katalazy katalazy.. W peroksysomach oprócz katalazy występują liczne enzymy utleniające (oksydazy). (oksydazy). Poza mitochondriami są organellami zuŜywającymi znaczne ilości tlenu, jednakŜe nie powstaje z nich ATP ATP.. W tkankach fotosyntetyzujących peroksysomy są w ścisłym kontakcie z chloroplastami i mitochondriami uczestnicząc w procesie fotorespiracji (oddychanie świetlne), który towarzyszy fotosyntezie przy niskim stęŜeniu CO2, a wysokim O2. Glioksysomy występują tylko w tkankach roślin wyŜszych, i to w tkankach magazynujące tłuszcze (np (np.. nasiona roślin oleistych). oleistych). Zawierają enzymy cyklu glioksylanowego, umoŜliwiającego szybki rozkład kwasów tłuszczowych i ich zamianę na cukier, a pojawiający się H2O2 jest rozkładany przez katalazę katalazę.. Proces ten, przebiegający przy współudziale mitochondriów i cytoplazmy podstawowej pełni kluczowa rolę w przemianie tłuszczów na cukry podczas kiełkowania nasion. nasion. Rybosomy Rybosomy to struktury zbudowane z rybosomowego RNA (rRNA) i białek.. Ich funkcją rybosomów jest synteza białka białek białka.. Występują w cytoplazmie wszystkich komórek w ilości od 100, 100,000 do kilku milionów na komórkę. komórkę. U Eukariota są one większe niŜ u organizmów prokariotycznych, a ponadto mają odmienny skład chemiczny chemiczny.. U Eukariota w matriks mitochondrialnym, a takŜe w plastydach znajdują się dodatkowo rybosomy o właściwościach zbliŜonych do rybosomów bakteryjnych.. Rybosomy jako całość mają kształt kulisty a ich bakteryjnych rozmiary nie przekraczają 32 nm nm.. Większość rybosomów znajduje się na zewnętrznej powierzchni cystern siateczki śródplazmatycznej śródplazmatycznej.. Rybosomy mogą teŜ być swobodnie zawieszone w cytoplazmie podstawowej, zwłaszcza w trakcie intensywnej syntezy białka w komórce. komórce. Rybosomy zawieszone w cytoplazmie biorą udział w produkcji białek przeznaczonych na wewnętrzne potrzeby komórki, natomiast rybosomy przyczepione do szorstkiej siateczki śródplazmatycznej wytwarzają głównie te białka, które mają być wydzielone na zewnątrz komórki albo wbudowane w błony biologiczne. biologiczne. Cytoszkielet: Mikrotubule i mikrofilamenty Cytoszkielet (szkielet komórki) to zanurzona w cytoplazmie przestrzenna sieć białkowa, która łączy się z błoną komórkową oraz róŜnymi organellami. organellami. Od szkieletu komórki zaleŜy rozmieszczenie organelli w cytoplazmie oraz utrzymanie prawidłowego kształtu komórki komórki.. Cytoszkielet umoŜliwia teŜ komórkom poruszanie się i bierze udział w fagocytozie, wydzielaniu białek poza komórkę i podziałach komórki . Cytoszkielet składa się z mikrotubul i mikrofilamentów. mikrofilamentów. Mikrotubule to cienkie (średnica około 25 25nm), nm), długie (nawet do kilkunastu mikrometrów) rurkowate włókienka utworzone głównie z białka tubuliny. tubuliny. Występują w cytoplazmie pojedynczo,lub układają się równolegle w pasma. pasma. Z kolei Mikrofilamenty to delikatne (średnica około 6nm) równolegle ułoŜone włókienka białka kurczliwego - aktyny aktyny.. Większość komórek przez cały czas przebudowuje swój cytoszkielet.. Mikrofilamenty i mikrotubule są rozkładane na małe cytoszkielet podjednostki i z powrotem odbudowywane w zaleŜności od tego, co aktualnie dzieje się w komórce komórce.. Plastydy Plastydy to grupa organelli wykazujących wiele wspólnych z cech mitochondriami.. Otoczone są podwójna błoną plastydową: mitochondriami plastydową: łatwo przepuszczalną błona zewnętrzną i słabo przepuszczalną błoną wewnętrzną. wewnętrzną. U chloroplastów znajdują się równieŜ wewnętrzny system błon, w których zachodzą m. in in.. przemiany energetyczne. energetyczne. Plastydy zawierają teŜ własny DNA.. DNA Cechą charakterystyczną większości plastydów jest zdolność do syntezy skrobi.. skrobi Istnieje wiele form plastydów plastydów.. Proplastydy, z których rozwijają się inne dojrzałe formy plastydy są charakterystyczne dla komórek merystematycznych.. Kształt proplastydów jest początkowo kulisty,później merystematycznych elipsoidalny czy ameboidalnie zmienny. zmienny. Wymiary są zbliŜone do mitochondriów, zwykle około 1µm µm.. Wnętrze wypełnia gęste podłoŜe zwane stromą.. W komórkach potencjalnie zdolnych do fotosyntezy, ale stromą pozbawionych dostępu światła proplastydy przekształcają się w etioplasty etioplasty.. Ich wymiary zwiększają się, dochodząc nawet do 10 10µm µm.. Etioplasty wystawione na działanie promieni słonecznych szybko przekształcają się w chloroplasty.. chloroplasty Chloroplasty (ciałka zieleni) są organellami najczęściej elipsoidalnymi, o długości 3-10µm. Zawierają zielone barwniki chlorofile pochłaniające energię światła słonecznego potrzebną do fotosyntezy. W nich zachodzi przemiana dwutlenku węgla oraz wody z wykorzystaniem energii świetlnej w glukozę oraz tlen. Są one otoczone dwiema błonami o róŜnej przepuszczalności, otaczającymi stromę wypełniającą wnętrze chloroplastu. Z zewnątrz otoczony jest gładką lipoproteinową błoną, dobrze przepuszczająca jony. Z kolei wewnętrzna błona jest słabo przepuszczalna, i tworzy, rozbudowujący się w czasie dojrzewania, system równoległych wypukleń (zwanych tylakoidami). W chloroplastach granalnych ułoŜone są one w płaskie stosy zwane tylakoidami gran. U chloroplastów bezgranalnych natomiast występują jedynie lamelle – tylakoidy stromy, czyli tylakoidy rozciągnięte wzdłuŜ całego chloroplastu. Liczbę gran w przeciętnej fotosyntezującej komórce ocenia się na 50, a w kaŜdym jest ok. 10 - 80 tylakoidów. Wnętrze chloroplastu wypełnia białkowa substancja – stroma – koloid białkowy. W jej skład wchodzą m.in. niewielkie ilości DNA, enzymy biorące udział w fotosyntezie oraz rybosomy typu prokariotycznego, które biorą udział w produkcji białek, są one jednak mniejsze od rybosomów eukariotycznych znajdujących się w cytoplazmie. Schemat budowy chloroplastu 1 – zewnętrzna błona 2 – przestrzeń międzybłonowa 3 – wewnętrzna błona (1+2+3: otoczka) 4 – stroma (roztwór koloidalny) 5 – wnętrze tylakoidu (lumen) 6 – błony tylakoidów 7 – granum (stos tylakoidów) 8 – tylakoidy (lamella) 9 – skrobia 10 – rybosomy 11 – chloroplastowe DNA 12 – plastoglobule (krople A – Schemat układy tylakoidowego w chloroplaście. chloroplaście. B – fragment modelu przestrzennego układu tylakoidów Rośliny zielone wykazują zdolność do syntezy związków organicznych (cukrów) z CO2 i H2O przy udziale energii świetlnej w procesie fotosyntezy zgodnie ze schematycznym równaniem równaniem:: CO2 + 2H2O + 472,8 kJ → [CH2O] + O2 + H2O gdzie [CH2O] oznacza związek zredukowany do poziomu cukrów. cukrów. W rzeczywistości fotosynteza jest zdecydowanie bardziej złoŜonym procesem, składającym się z dwóch grup reakcji: reakcji: „świetlnych” i „ciemnych” „ciemnych”.. W wyniku reakcji „świetlnych” powstają ATP i NADPH, które są następnie wykorzystywane w reakcjach „ciemnych” do wiązania CO2. W błony tylakoidów wbudowany jest cały aparat fazy świetlnej (jasnej) fotosyntezy. fotosyntezy. Enzymy fazy ciemnej znajdują się w stromie. stromie. U roślin wyŜszych w kaŜdej komórce miękiszu asymilacyjnego występuje 50 50--200 chloroplastów dyskowatego kształtu, o dłuŜszej średnicy wynoszącej 4-7µm µm.. Leukoplasty to dojrzałe, bezbarwne plastydy wielkości 2-4µm, mające nieregularny kształt. kształt. Nie zawierają rybosomów, nie tworzą tylakoidów tylakoidów.. Pełnią funkcje zapasowe, gromadząc materiał zapasowy głównie skrobię.. Występują głównie w tkankach pozbawionych dostępu skrobię światła.. Wystawione na działanie promieni słonecznych niektóre światła leukoplasty mogą przekształcić się w chloroplasty chloroplasty.. Dzielą się, w zaleŜności od przechowywanego materiału zapasowego, na na:: * proteinoplasty (białka) - pod postacią ziaren aleuronowych * amyloplasty (cukry) - pod postacią ziaren skrobi * lipidoplasty (tłuszcze) Za końcowe stadium rozwoju plastydów moŜna uznać chromoplasty chromoplasty.. Mogą one powstawać z proplastydów lub leukoplastów, najczęściej powstają z chloroplastów, np np.. w dojrzewających owocach lub starzejących się jesienią liściach. liściach. Chromoplasty zawierają barwniki karotenoidowe i nadaja organom roślinnym barwy Ŝółte i pomarańczowoczerwone.. Chromoplasty występują w tkankach o pomarańczowoczerwone małej aktywności fizjologicznej fizjologicznej.. Ich pojawienie się jest często objawem starzenia się i degeneracji (Ŝółknięcie liści jesienią). jesienią). A B C Barwniki karotenoidowe w plastoglobulach (A), w wydłuŜonych tubulach (B), i w postaci kryształów (C) Typy plastydów Proplastydy Występują w komórkach embrionalnych. Stanowią etap pośredni w rozwoju innych plastydów Leukoplasty Plastydy bezbarwne. Występują najczęściej w komórkach tkanek zapasowych (liścienie, endosperm, bulwy, korzenie). JeŜeli zawierają duŜo skrobi to określa się je mianem amyloplastów. Amyloplasty wykryto równieŜ u niektórych glonów Etioplasty Plastydy charakterystyczne dla komórek liści etiolowanych. Pod względem składu chemicznego niewiele róŜnią się od chloroplastów. Zamiast chlorofilu nagromadza się protochlorofilid w ilościach śladowych. Po oświetleniu przekształcają się w chloroplasty Chloroplasty Występują w roślinach zielonych. W nich zlokalizowane są wszystkie ogniwa fotosyntezy i wiele szlaków metabolicznych w mniejszym lub większym stopniu związanych z fotosyntezą Chromoplasty Barwne plastydy nadające róŜnobarwne zabarwienie owocom, płatkom kwiatów i korzeniom. Występuje w nich od kilku do kilkunastu róŜnych karotenoidów, które zwykle są zestryfikowane wyŜszymi kwasami tłuszczowymi. Ich funkcja w metablizmie komórki jest nieznana* Wzajemna przemiana plastydów u roślin wyŜszych ZAWIĄZKI PLASTYDÓW Proplastydy Etioplasty Chloroplasty Leukoplasty Chroroplasty Strzałkami przerywanymi zaznaczono przemiany zachodzące sporadycznie Typy plastydów rrr Etioplast Chromoplast Proplastyd Leukoplast Lipidoplast Statolit Wodniczka (Wakuola) Wodniczka to mniejszy lub większy pęcherzyk oddzielony od cytoplazmy pojedynczą błoną, zwaną tonoplastem tonoplastem,, zawierający wodny roztwór (sok komórkowy), w którego skład wchodzą wchodzą:: •związki organiczne: organiczne: kwasy organiczne (szczawiowy, cytrynowy, winowy, jabłkowy), aminokwasy, białka, alkaloidy, garbniki i barwniki(flawonoidy), •związki nieorganiczne (sole potasu, wapnia, Ŝelaza, magnezu i inne), •niewielka ilość gazów atmosferycznych (N2, O2, CO2). Wolne kwasy organiczne nadają kwaśny smak niektórym tkankom, natomiast alkaloidy i garbniki mogą nadawać smak cierpki i gorzki. gorzki. Barwniki flawonoidowe to przede wszystkim czerwone, niebieskie lub fioletowe antocyjany, a takŜe związki o Ŝółtym zabarwieniu będące barwnikami kwiatów, owoców oraz niektórych organów organów.. W soku komórkowym mogą teŜ gromadzić się wydzieliny komórkowe. komórkowe. Ponadto spotyka się teŜ w nim ciała stałe – róŜnego typu kryształy (w postaci tzw. tzw. rafidów i druzów druzów), ), a takŜe bezpostaciowe lub krystaliczne białka.. białka Wodniczki powstają w młodych, dzielących się komórkach przez stopniowe zlewanie się pęcherzyków pochodzących z siateczki śródplazmatycznej lub aparatu Golgiegio. Golgiegio. Są to organelle o rozmaitych funkcjach funkcjach.. Najczęstszą funkcją wodniczek jest rola „wypełniacza”.. W dojrzałych komórkach roślinnych wodniczki „wypełniacza” zajmują znaczną część (ponad 50 50% %) objętości komórki komórki.. Na wskutek pobierania wody komórka roślinna moŜe szybko rosnąć i osiągać stosunkowo duŜe rozmiary rozmiary.. Wodniczki nadają teŜ komórkom stan jędrności (turgor) wskutek ciśnienia wywieranego na cytoplazmę i ścianę komórkową komórkową.. Magazynują teŜ substancje substancje,, które w większych stęŜeniach działałyby szkodliwie na cytoplazmę (alkaloidy, kauczuk czy Na+). Mogą teŜ magazynować metabolity i substancje zapasowe zapasowe.. Wodniczki wypełnione białkiem mogą przekształcić się w ciała białkowe (jak u roślin motylkowych) lub ziarna aleuronowe (u traw). traw). Inną funkcją moŜe trawienie wewnątrzkomórkowe związane z występowaniem w nich enzymów hydrolitycznych hydrolitycznych.. Dojrzała komórka roślinna z silnie rozwiniętymi wodniczkami Ściana komórkowa Ściana komórkowa to otoczka znajdująca się na zewnątrz od błony komórkowej. komórkowej. Stanowi składnik komórek bakterii, sinic, grzybów i roślin, ale nie występuje w komórkach zwierzęcych zwierzęcych.. Ściana komórkowa roślin składa się głównie z łańcuchów celulozy tworzących sieć przepojoną pektynami. pektynami. Jest ona martwym składnikiem komórki. komórki. Ściany komórkowe róŜnych grup organizmów mają inną budowę zarówno chemiczną jak i strukturalną.. strukturalną Ściana komórkowa ogranicza wzrost komórki, odpowiada takŜe za tworzenie połączeń pomiędzy sąsiednimi komórkami. komórkami. Stanowi barierę obronną przed infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi (w mniejszym stopniu). stopniu). Gdy komórka osiąga swe ostateczne rozmiary i przestaje rosnąć dochodzi do rozrostu ściany na grubość. grubość. Od strony protoplastu na ścianę pierwotną nakładają się kolejne warstwy tworząc ścianę wtórną wtórną.. Ściana wtórna składa się zwykle z trzech warstw, których budowa podobna jest do ściany pierwotnej (mikrofibryle celulozowe oraz macierz podstawowa) podstawowa).. Zawartość celulozy w ścianie wtórnej jest znacznie wyŜsza i wynosi zwykle 60 60% % (wyjątkowo moŜe dojść do 90 90% %). Ściany mogą ulegać inkrustacji czyli wnikaniu róŜnych substancji do przestrzeni między fibrylami i micelami. micelami. Materiałem inkrustującym mogą być związki mineralne jak węglan wapnia czy krzemionka krzemionka.. Ściany mogą takŜe ulegać inkrustacji ligniną, co powoduje jej silne utwardzenie i znaczne zmniejszenie zawartości wody wody.. Taka ściana staje się słabo przepuszczalna dla wody i powietrza, co często pociąga za sobą śmierć protoplastu protoplastu.. JednakŜe komórka nabiera sztywności i mechanicznej odporności. odporności. Mogą teŜ odkładać się związki o charakterze tłuszczowym tłuszczowym.. W zewnętrznych partiach kutykularna,, ścian komórek powierzchniowych moŜe występować warstwa kutykularna składająca się z niecelulozowej macierzy, wosku oraz kutyny (mieszanina wyŜszych kwasów tłuszczowych) tłuszczowych).. Kutyna i wosk mogą teŜ nakładać na zewnętrzną powierzchnie ściany jako osobna warstwa zwana kutykulą kutykulą.. W tkance korkowej ściany ulegają korkowaceniu korkowaceniu,, co polega na odkładaniu się po wewnętrznej stronie ściany pierwotnej suberyny, substancji podobnej pod względem chemicznym do kutyny. kutyny. Na niej od wnętrza komórki występuje zwykle jeszcze warstwa celulozowej warstwy wtórnej wtórnej.. Schemat budowy ściany komórkowej wnętrze komórki Komórki roślinne w tkance są ze sobą ściśle połączone blaszką środkową,, znajdująca się pomiędzy ścianami pierwotnymi środkową sąsiadujących komórek. komórek. Utworzona jest z pektynianu wapnia i stanowi lepiszcze silnie scalające komórki komórki.. Protoplasty poszczególnych komórek są ze sobą połączone. połączone. W ścianach komórek znajdują się delikatne pory (jamki) (jamki),, przez które przechodzą cieniuteńkie cytoplazmatyczne nici - plazmodesmy plazmodesmy.. Są to pasma cytoplazmy otoczone błoną, która stanowi przedłuŜenie plazmolemmy.. W środku plazmodesmy znajduje się kanalik będący plazmolemmy przedłuŜeniem siateczki plazmatycznej obu łączących się protoplastów oraz nieco cytoplazmy podstawowej podstawowej.. Mogą być rozmieszczone w ścianie równomiernie, choć zwykle skupiają się w zagłębieniu zwanym pierwotnym polem jamkowym. jamkowym. Plazmodesmy powodują, Ŝe system protoplazmatyczny tkanki ma charakter ciągły ciągły.. Skutkiem tego tkanka, organ czy organizm nie są jedynie agregatem, którego funkcje Ŝyciowe są wypadkową działalności poszczególnych komórek komórek.. Komórki w tkance A – blaszki środkowe pomiędzy ścianami sąsiadujących ze soba komórek, B – plazmodesmy łączące sąsiadujące ze soba protoplasty, C – schemat struktury plazmodesmy Porównanie komórki roślinnej i zwierzęcej
