Растительная клетка: строение и особенности¶

Растительная клетка — это тип эукариотической клетки, характерный для организмов царства Растения (Plantae). Она отличается от клеток животных и грибов наличием плотной клеточной стенки из целлюлозы, пластид (в первую очередь хлоропластов) и крупной центральной вакуоли. Эти признаки определяют автотрофный образ жизни растений, их способность к фотосинтезу и неподвижность в течение большей части жизненного цикла.

¶Общая характеристика

Растительная клетка — основа тканей всех высших растений, а также многих водорослей. Её размеры обычно составляют от 10 до 100 микрометров, хотя встречаются и значительно более крупные клетки (например, волокна лубяных культур). Как и любая эукариотическая клетка, она имеет оформленное ядро, цитоплазму и мембранные органеллы. Однако набор и строение этих структур имеют выраженную специфику.

¶Строение

¶Клеточная стенка

Снаружи клетка окружена клеточной стенкой — жёсткой оболочкой, главным компонентом которой является целлюлоза. Она придаёт клетке форму, защищает от механических повреждений и участвует в транспорте веществ. Между соседними клетками стенка пронизана порами — плазмодесмами, через которые осуществляется обмен веществами и сигналами. Именно наличие стенки обусловливает прочность растительных тканей и тургор — внутреннее давление, поддерживающее форму органа.

¶Плазматическая мембрана

Под клеточной стенкой расположена плазматическая мембрана (плазмалемма), регулирующая поступление и выход веществ. Она избирательно проницаема и обеспечивает связь клетки с внешней средой.

¶Ядро

Ядро хранит наследственную информацию в виде молекул ДНК и управляет жизнедеятельностью клетки. Оно окружено двойной мембраной — ядерной оболочкой — и содержит ядрышко, где синтезируются рибосомы. В большинстве растительных клеток ядро одно, но встречаются и многоядерные структуры (например, в клетках млечников).

¶Пластиды

Пластиды — органеллы, уникальные для растительных клеток. Различают несколько типов:

• Хлоропласты — зелёные пластиды, содержащие хлорофилл; в них протекает фотосинтез.
• Хромопласты — окрашенные в жёлтый, оранжевый или красный цвет; придают окраску лепесткам и плодам.
• Лейкопласты — бесцветные пластиды, запасающие крахмал, белки или жиры.

Пластиды имеют собственную ДНК и способны делиться независимо от клетки, что сближает их с бактериями и служит доводом в пользу симбиотической теории их происхождения.

¶Вакуоль

Центральная вакуоль — крупная полость, заполненная клеточным соком. Она занимает до 90 % объёма зрелой клетки и выполняет несколько функций: поддерживает тургор, накапливает запасные вещества, пигменты и продукты обмена, а также участвует в росте клетки растяжением.

¶Прочие органеллы

В цитоплазме растительной клетки присутствуют митохондрии (обеспечивают клеточное дыхание), эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, лизосомы и цитоскелет. Все они выполняют функции, сходные с таковыми в животных клетках.

¶Отличия от животной клетки

¶Функции и значение

Растительная клетка обеспечивает фотосинтез — процесс преобразования световой энергии в химическую с образованием органических веществ из углекислого газа и воды. Этот процесс лежит в основе пищевых цепей и является источником кислорода в атмосфере. Кроме того, растительные клетки накапливают запасные вещества, участвуют в транспорте воды и минеральных солей, а также формируют механические и проводящие ткани.

¶Деление и рост

Растительные клетки делятся преимущественно путём митоза. Особенность цитокинеза — образование между дочерними клетками срединной пластинки, из которой формируется новая клеточная стенка. Рост клетки происходит главным образом за счёт увеличения вакуоли и растяжения стенки, что отличает его от роста животных клеток.

¶Изучение

Первые описания клеток растений были сделаны в XVII веке Робертом Гуком, наблюдавшим клеточные стенки в срезе пробки. В XIX веке Маттиас Шлейден сформулировал представление о клетке как основе растительного организма, что легло в основу клеточной теории. В XX веке с развитием электронной микроскопии были детально изучены ультраструктура пластид, вакуолей и плазмодесм. Современные исследования растительной клетки связаны с молекулярной биологией, генетикой и биотехнологией, включая работы по созданию трансгенных культурных растений.

¶Интересные факты

• Клетки некоторых волокон, например рами, достигают нескольких сантиметров в длину.
• Число хлоропластов в одной клетке может варьировать от одного (у некоторых водорослей) до нескольких сотен.
• Плазмодесмы объединяют клетки в единую систему — симпласт, через которую транспортируются питательные вещества.

¶Источники

• Биология. Большой энциклопедический словарь.
• Учебники по общей биологии и ботанике для высшей школы.
• Материалы по цитологии и физиологии растений.