Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Δομή κυττάρου φυτού
- Φυτικά στοιχεία κυττάρων
- Είδη φυτικών κυττάρων
- Φυτικά κύτταρα έναντι ζωικών κυττάρων
- Σημασία των φυτών
- Φυτά και Φωτοσύνθεση
- Ελαφρές και Σκούρες Αντιδράσεις
Το κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα ζωής τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα. Ένα βακτήριο είναι ένα παράδειγμα ενός μονοκυτταρικού οργανισμού, ενώ ένας ενήλικας άνθρωπος αποτελείται από τρισεκατομμύρια κύτταρα. Τα κύτταρα είναι κάτι περισσότερο από σημαντικό - είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Χωρίς κύτταρα, κανένα ζώο δεν θα επιβιώσει. Χωρίς φυτικά κύτταρα, δεν θα υπήρχαν φυτά. Και χωρίς φυτά, όλα τα ζωντανά θα πεθάνουν.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Τα φυτά, τα οποία αποτελούνται από μια ποικιλία κυτταρικών τύπων οργανωμένων σε ιστούς, είναι οι πρωτογενείς παραγωγοί της Γης. Χωρίς φυτικά κύτταρα, τίποτα δεν θα μπορούσε να επιβιώσει στη Γη.
Δομή κυττάρου φυτού
Γενικά, τα φυτικά κύτταρα έχουν σχήμα ορθογώνιου ή κυβοειδούς και είναι μεγαλύτερα από τα ζωικά κύτταρα. Ωστόσο, είναι παρόμοια με τα ζωικά κύτταρα, επειδή είναι ευκαρυωτικά κύτταρα, πράγμα που σημαίνει ότι τα κύτταρα είναι κλεισμένα στο εσωτερικό του πυρήνα.
Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν πολλές κυτταρικές δομές, οι οποίες εκτελούν λειτουργίες απαραίτητες για την λειτουργία και επιβίωση του κυττάρου. Ένα φυτικό κύτταρο αποτελείται από ένα κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρική μεμβράνη και πολλές δεσμευμένες με μεμβράνη δομές (οργανίδια), όπως πλαστίδια και κενοτόπια. Το κυτταρικό τοίχωμα, το εξωτερικό άκαμπτο κάλυμμα του κυττάρου, είναι κατασκευασμένο από κυτταρίνη και παρέχει υποστήριξη και διευκολύνει την αλληλεπίδραση μεταξύ των κυττάρων. Αποτελείται από τρία στρώματα: το κύριο κυτταρικό τοίχωμα, το δευτερεύον κυτταρικό τοίχωμα και το μεσαίο έλασμα. Η κυτταρική μεμβράνη (μερικές φορές αποκαλείται μεμβράνη πλάσματος) είναι το εξωτερικό σώμα του κυττάρου μέσα στο τοίχωμα του κυττάρου. Η κύρια λειτουργία του είναι να παρέχει δύναμη και να προστατεύει από λοίμωξη και άγχος. Είναι ημιδιαπερατό, που σημαίνει ότι μόνο ορισμένες ουσίες μπορούν να περάσουν μέσα από αυτό. Μια μήτρα που μοιάζει με πήκτωμα μέσα στην κυτταρική μεμβράνη ονομάζεται κυτοσόλη ή κυτταρόπλασμα, μέσα στο οποίο αναπτύσσονται όλα τα άλλα οργανίδια κυττάρων.
Φυτικά στοιχεία κυττάρων
Κάθε οργανίδιο μέσα σε ένα φυτικό κύτταρο έχει σημαντικό ρόλο. Οι Plastids αποθηκεύουν φυτικά προϊόντα. Τα δοχεία είναι γεμάτα με νερό, οργανικά που δεσμεύονται με μεμβράνη και χρησιμοποιούνται επίσης για την αποθήκευση χρήσιμων υλικών. Τα μιτοχόνδρια διεξάγουν κυτταρική αναπνοή και δίνουν στα κύτταρα την ενέργεια. Ένας χλωροπλάστης είναι ένα επίμηκες ή δισκοειδές πλαστίδιο που αποτελείται από την χλωροφύλλη πράσινης χρωστικής. Παγιδεύει την φωτεινή ενέργεια και την μετατρέπει στη χημική ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωτοσύνθεση. Το σώμα golgi είναι το μέρος του φυτικού κυττάρου όπου οι πρωτεΐνες ταξινομούνται και συσκευάζονται. Οι πρωτεΐνες συναρμολογούνται μέσα σε δομές που ονομάζονται ριβοσώματα. Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι οργανίδια καλυμμένα με μεμβράνη που μεταφέρουν υλικά.
Ο πυρήνας είναι ένα χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό ενός ευκαρυωτικού κυττάρου. Είναι το κέντρο ελέγχου του κυττάρου που δεσμεύεται από μια διπλή μεμβράνη γνωστή ως πυρηνικό περίβλημα και είναι μια πορώδης μεμβράνη που επιτρέπει στις ουσίες να περάσουν μέσα από αυτήν. Ο πυρήνας παίζει σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό πρωτεϊνών.
Είδη φυτικών κυττάρων
Τα φυτικά κύτταρα έρχονται σε διάφορους τύπους, όπως το phloem, το παρέγχυμα, το sclerenchyma, το collenchyma και τα ξυλομυελικά κύτταρα.
Τα κύτταρα Phloem μεταφέρουν τη ζάχαρη που παράγεται από τα φύλλα σε όλο το φυτό. Αυτά τα κύτταρα ζουν στο παρελθόν.
Τα κυριότερα κύτταρα των φυτών είναι τα κύτταρα παρεγχύματος, τα οποία αποτελούν τα φυτικά φύλλα και διευκολύνουν το μεταβολισμό και την παραγωγή τροφίμων. Αυτά τα κύτταρα τείνουν να είναι πιο ευέλικτα από άλλα επειδή είναι λεπτότερα. Τα κύτταρα του παρεγχύματος βρίσκονται στα φύλλα, τις ρίζες και τα στελέχη ενός φυτού.
Τα κύτταρα Sclerenchyma δίνουν στο φυτό μεγάλη υποστήριξη. Οι δύο τύποι κυττάρων sclerenchyma είναι ίνες και σκληρές. Τα κύτταρα των ινών είναι μακρά, λεπτά κύτταρα τα οποία κανονικά σχηματίζουν κλώσματα ή δέσμες. Τα κύτταρα του σκληρού χιτώνα μπορούν να εμφανιστούν μεμονωμένα ή σε ομάδες και να έρχονται σε διάφορες μορφές. Συνήθως υπάρχουν στις ρίζες του φυτού και δεν ζουν στο παρελθόν επειδή έχουν ένα παχύ δευτερεύοντα τοίχωμα που περιέχει λιγνίνη, το κύριο χημικό συστατικό του ξύλου. Η λιγνίνη είναι εξαιρετικά σκληρή και αδιάβροχη, πράγμα που καθιστά αδύνατο για τα κύτταρα να ανταλλάσσουν υλικά για αρκετό χρονικό διάστημα για να πραγματοποιηθεί ενεργός μεταβολισμός.
Το φυτό παίρνει επίσης στήριξη από τα κύτταρα του κολενχνώματος, αλλά δεν είναι τόσο άκαμπτα όσο τα κύτταρα του σκλήθυναν. Τα κύτταρα Collenchyma συνήθως παρέχουν υποστήριξη στα τμήματα ενός νεαρού φυτού που αναπτύσσεται ακόμα, όπως το στέλεχος και τα φύλλα. Αυτά τα κύτταρα τεντώνονται μαζί με το αναπτυσσόμενο φυτό.
Τα κύτταρα Xylem είναι υδατοδιαλυτά κύτταρα, τα οποία φέρνουν νερό στα φύλλα των φυτών. Αυτά τα σκληρά κύτταρα, που υπάρχουν στα φυτά, προέρχονται από ρίζες και φύλλα, δεν ζουν στο παρελθόν, αλλά το κυτταρικό τοίχωμα τους παραμένει για να επιτρέπει την ελεύθερη κυκλοφορία του νερού σε όλο το εργοστάσιο.
Οι διαφορετικοί τύποι φυτικών κυττάρων σχηματίζουν διαφορετικούς τύπους ιστών, οι οποίοι έχουν διαφορετικές λειτουργίες σε ορισμένα μέρη του φυτού. Τα κύτταρα Phloem και τα κύτταρα xylem σχηματίζουν αγγειακό ιστό, τα κύτταρα παρεγχύματος σχηματίζουν επιδερμικό ιστό και κύτταρα παρεγχύματος, κύτταρα collenchyma και κύτταρα sclerenchyma σχηματίζουν ιστό εδάφους.
Ο αγγειακός ιστός σχηματίζει τα όργανα που μεταφέρουν τρόφιμα, μέταλλα και νερό μέσω του φυτού. Ο επιδερμικός ιστός σχηματίζει εξωτερικά στρώματα των φυτών, δημιουργώντας μια κηρώδη επίστρωση που σταματά ένα φυτό από το να χάσει πάρα πολύ νερό. Ο ιστός εδάφους σχηματίζει τον όγκο μιας φυτικής δομής και εκτελεί πολλές διαφορετικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της αποθήκευσης, της υποστήριξης και της φωτοσύνθεσης.
Φυτικά κύτταρα έναντι ζωικών κυττάρων
Τα φυτά και τα ζώα είναι εξαιρετικά πολύπλοκοι πολυκύτταροι οργανισμοί με μερικά κοινά μέρη, όπως ο πυρήνας, το κυτταρόπλασμα, η κυτταρική μεμβράνη, τα μιτοχόνδρια και τα ριβοσώματα. Τα κύτταρα τους εκπληρώνουν τις ίδιες βασικές λειτουργίες: παίρνουν θρεπτικά συστατικά από το περιβάλλον, χρησιμοποιούν αυτά τα θρεπτικά συστατικά για να κάνουν ενέργεια για τον οργανισμό και δημιουργούν νέα κύτταρα. Ανάλογα με τον οργανισμό, τα κύτταρα μπορούν επίσης να μεταφέρουν οξυγόνο μέσω του σώματος, να απομακρύνουν τα απόβλητα, τα ηλεκτρικά σήματα στον εγκέφαλο, να προστατεύσουν από ασθένειες και - στην περίπτωση των φυτών - να κάνουν ενέργεια από το ηλιακό φως.
Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες διαφορές μεταξύ των φυτικών κυττάρων και των ζωικών κυττάρων. Σε αντίθεση με τα φυτικά κύτταρα, τα ζωικά κύτταρα δεν περιέχουν κυτταρικό τοίχωμα, χλωροπλάστες ή εμφανή κενοτόπια. Αν βλέπετε και τους δύο τύπους κυττάρων κάτω από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε μεγάλα, εμφανή κενοτόπια στο κέντρο ενός φυτικού κυττάρου, ενώ ένα ζωικό κύτταρο έχει μόνο ένα μικρό, δυσδιάκριτο κενοτόπιο.
Τα ζωικά κύτταρα είναι συνήθως μικρότερα από τα φυτικά κύτταρα και έχουν μια εύκαμπτη μεμβράνη γύρω τους. Αυτό επιτρέπει τη διέλευση μορίων, θρεπτικών ουσιών και αερίων στο κελί. Οι διαφορές μεταξύ φυτικών κυττάρων και κυττάρων ζώων τους επιτρέπουν να εκπληρώνουν διαφορετικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, τα ζώα διαθέτουν εξειδικευμένα κύτταρα για να επιτρέπουν την ταχεία κίνηση, επειδή τα ζώα είναι κινητά, ενώ τα φυτά δεν είναι κινητά και διαθέτουν άκαμπτα τοιχώματα για επιπλέον αντοχή.
Τα ζωικά κύτταρα έρχονται σε διάφορα μεγέθη και τείνουν να έχουν ακανόνιστα σχήματα, αλλά τα φυτικά κύτταρα είναι περισσότερο παρόμοια σε μέγεθος και είναι συνήθως ορθογώνια ή σε σχήμα κύβου.
Τα βακτηριακά κύτταρα και τα κύτταρα ζυμομυκήτων είναι αρκετά διαφορετικά από τα φυτικά και ζωικά κύτταρα. Για αρχάριους, είναι μονοκύτταροι οργανισμοί. Τόσο βακτηριακά κύτταρα όσο και κύτταρα ζυμομυκήτων έχουν κυτόπλασμα και μεμβράνη που περιβάλλεται από κυτταρικό τοίχωμα. Τα κύτταρα των ζυμομυκήτων έχουν επίσης έναν πυρήνα, αλλά τα βακτηριακά κύτταρα δεν έχουν έναν ξεχωριστό πυρήνα για το γενετικό τους υλικό.
Σημασία των φυτών
Τα φυτά παρέχουν οικοτόπους, καταφύγια και προστασία των ζώων, βοηθούν στη δημιουργία και διατήρηση του εδάφους και χρησιμοποιούνται για να παράγουν πολλά χρήσιμα προϊόντα, όπως ίνες και φάρμακα. Σε ορισμένα μέρη του κόσμου, το ξύλο από τα φυτά είναι το βασικό καύσιμο που χρησιμοποιείται για να μαγειρεύει τα λαϊκά γεύματα και να θερμαίνει τα σπίτια τους.
Ενδεχομένως η πιο σημαντική λειτουργία ενός φυτού είναι η μετατροπή της φωτεινής ενέργειας από τον ήλιο σε φαγητό. Στην πραγματικότητα, ένα φυτό είναι ο μόνος οργανισμός που μπορεί να το κάνει αυτό. Τα φυτά είναι αυτοτροφαία, που σημαίνει ότι παράγουν τα δικά τους τρόφιμα. Τα φυτά παράγουν επίσης όλα τα ζώα των τροφίμων και οι άνθρωποι τρώνε - ακόμη και το κρέας, επειδή τα ζώα που παρέχουν κρέας τρώνε φυτά όπως γρασίδι, καλαμπόκι και βρώμη.
Όταν τα φυτά παράγουν τρόφιμα, παράγουν αέριο οξυγόνο. Αυτό το αέριο αποτελεί ένα κρίσιμο κομμάτι του αέρα για την επιβίωση των φυτών, των ζώων και των ανθρώπων. Όταν αναπνέετε, παίρνετε αέριο οξυγόνο έξω από τον αέρα για να κρατήσει τα κύτταρα και το σώμα σας ζωντανό. Με άλλα λόγια, όλο το οξυγόνο που χρειάζονται οι ζωντανοί οργανισμοί παράγεται από τα φυτά.
Φυτά και Φωτοσύνθεση
Τα φυτά παράγουν οξυγόνο ως προϊόν αποβλήτων μιας χημικής διαδικασίας που ονομάζεται φωτοσύνθεση, η οποία, όπως σημειώνει το Πανεπιστήμιο της Νεμπράσκα-Λίνκολν Extension, σημαίνει κυριολεκτικά «να συναρμολογηθεί με το φως». Κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, τα φυτά λαμβάνουν ενέργεια από το φως του ήλιου για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε μόρια απαραίτητα για την ανάπτυξη, όπως ένζυμα, χλωροφύλλη και σάκχαρα.
Η χλωροφύλλη στα φυτά απορροφά ενέργεια από τον ήλιο. Αυτό επιτρέπει την παραγωγή γλυκόζης, αποτελούμενη από άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου, χάρη στη χημική αντίδραση μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα και νερού.
Η γλυκόζη που παράγεται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης μπορεί να μετατραπεί σε χημικές ουσίες που τα φυτικά κύτταρα πρέπει να αναπτυχθούν. Μπορεί επίσης να μετατραπεί στο μόριο αποθήκευσης αμύλου, το οποίο μπορεί αργότερα να μετατραπεί εκ νέου σε γλυκόζη όταν χρειάζεται από το φυτό.Μπορεί επίσης να διασπαστεί κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας που ονομάζεται αναπνοή, η οποία απελευθερώνει ενέργεια αποθηκευμένη μέσα στα μόρια γλυκόζης.
Πολλές δομές εντός των φυτικών κυττάρων απαιτούνται για να λάβει χώρα φωτοσύνθεση. Η χλωροφύλλη και τα ένζυμα περιέχονται στους χλωροπλάστες. Ο πυρήνας φιλοξενεί το DNA που είναι απαραίτητο για τη μεταφορά του γενετικού κώδικα για τις πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται στη φωτοσύνθεση. Η κυτταρική μεμβράνη των φυτών διευκολύνει την κίνηση νερού και αερίου μέσα και έξω από το κύτταρο και επίσης ελέγχει τη διέλευση άλλων μορίων.
Οι διαλυμένες ουσίες μετακινούνται μέσα και έξω από το κύτταρο μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, μέσω διαφορετικών διεργασιών. Μία από αυτές τις διεργασίες ονομάζεται διάχυση. Αυτό συνεπάγεται την ελεύθερη κίνηση των σωματιδίων οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα. Μια υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα κινείται μέσα στο φύλλο, ενώ μια υψηλή συγκέντρωση οξυγόνου μετακινείται έξω από το φύλλο στον αέρα.
Το νερό κινείται μέσω των κυτταρικών μεμβρανών μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται όσμωση. Αυτό είναι που δίνει τα φυτά νερό μέσω των ριζών τους. Η όσμωση απαιτεί δύο διαλύματα με διαφορετικές συγκεντρώσεις καθώς και μια ημιπερατή μεμβράνη που τους χωρίζει. Το νερό μετακινείται από ένα λιγότερο συγκεντρωμένο διάλυμα σε ένα πιο συμπυκνωμένο διάλυμα μέχρις ότου το επίπεδο στην πιο συγκεντρωμένη πλευρά της μεμβράνης ανεβαίνει και η στάθμη στην λιγότερο συγκεντρωμένη πλευρά της μεμβράνης πέφτει, μέχρι η συγκέντρωση να είναι η ίδια στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Σε αυτό το σημείο, η κίνηση των μορίων νερού είναι η ίδια και στις δύο κατευθύνσεις και η καθαρή ανταλλαγή νερού είναι μηδέν.
Ελαφρές και Σκούρες Αντιδράσεις
Τα δύο μέρη της φωτοσύνθεσης είναι γνωστά ως οι ελαφριές (εξαρτώμενες από το φως) αντιδράσεις και οι σκοτεινές ή ανθρακούχες (ανεξάρτητες από το φως) αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις φωτός χρειάζονται ενέργεια από το φως του ήλιου, έτσι ώστε να μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κατά τη διάρκεια μιας ελαφριάς αντίδρασης, το νερό διασπάται και το οξυγόνο απελευθερώνεται. Μια ελαφριά αντίδραση παρέχει επίσης τη χημική ενέργεια (υπό τη μορφή των μορίων οργανικής ενέργειας ΑΤΡ και NADPH) που χρειάζονται κατά τη διάρκεια μιας σκοτεινής αντίδρασης για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε υδατάνθρακες.
Μια σκοτεινή αντίδραση δεν χρειάζεται ηλιακό φως και λαμβάνει χώρα στο τμήμα του χλωροπλάστη που ονομάζεται στρώμα. Συμπεριλαμβάνονται αρκετά ένζυμα, κυρίως rubisco, το οποίο είναι το πιο άφθονο όλων των φυτικών πρωτεϊνών και καταναλώνει το μεγαλύτερο μέρος του αζώτου. Μια σκοτεινή αντίδραση χρησιμοποιεί το ΑΤΡ και το NADPH που παράγονται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης φωτός για την παραγωγή μορίων ενέργειας. Ο κύκλος αντίδρασης είναι γνωστός ως ο κύκλος Calvin ή ο κύκλος Calvin-Benson. Το ATP και το NADPH συνδυάζονται με διοξείδιο του άνθρακα και νερό για να καταστήσουν το τελικό προϊόν γλυκόζη.