Os corpos dos organismos vivos podem ser uma única célula, um grupo delas ou uma enorme acumulação, somando bilhões de tais estruturas elementares. Estes últimos incluem a maioria das plantas superiores. O estudo da célula - o principal elemento da estrutura e funções dos organismos vivos - trata da citologia. Este ramo da biologia começou a se desenvolver rapidamente após a descoberta do microscópio eletrônico, o aprimoramento da cromatografia e outros métodos da bioquímica. Considere as principais características, bem como as características pelas quais a célula vegetal difere das menores unidades estruturais da estrutura de bactérias, fungos e animais.
Abertura da célula por R. Hooke
A teoria dos minúsculos elementos da estrutura de todos os seres vivos passou pelo caminho do desenvolvimento, medido em centenas de anos. A estrutura da membrana da célula vegetal foi vista pela primeira vez em seu microscópio pelo cientista britânico R. Hooke. As provisões gerais da hipótese da célula foram formuladas por Schleiden e Schwann, antes que outros pesquisadores chegassem a conclusões semelhantes.
O inglês R. Hooke examinou ao microscópio uma fatia de cortiça de carvalho e apresentou os resultados em uma reunião da Royal Society em Londres em 13 de abril de 1663 (segundooutras fontes, o evento ocorreu em 1665). Descobriu-se que a casca de uma árvore consiste em pequenas células, chamadas "células" por Hooke. As paredes dessas câmaras, formando um padrão em forma de favo de mel, o cientista considerou uma substância viva, e a cavidade foi reconhecida como uma estrutura auxiliar sem vida. Mais tarde provou-se que dentro das células de plantas e animais elas contêm uma substância, sem a qual sua existência é impossível, e a atividade de todo o organismo.
Teoria celular
A importante descoberta de R. Hooke foi desenvolvida nos trabalhos de outros cientistas que estudaram a estrutura das células animais e vegetais. Elementos estruturais semelhantes foram observados por cientistas 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 das ciências biológicas da Alemanha M. Schleiden e T. Schwann formularam uma hipótese que mais tarde se tornou a teoria celular.
A comparação de células vegetais e animais com bactérias, algas e fungos permitiu que pesquisadores alemães chegassem à seguinte conclusão: as “câmaras” descobertas por R. Hooke são unidades estruturais elementares, e os processos que ocorrem nelas fundamentam a vida da maioria dos organismos da Terra. Uma adição importante foi feita por R. Virkhov em 1855, observando que a divisão celular é a única maneira de sua reprodução. A teoria de Schleiden-Schwann com refinamentos tornou-se geralmente aceita na biologia.
Célula é o menor elemento na estrutura e vida das plantas
De acordo com as posições teóricas de Schleiden e Schwann,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 desenvolvimento dos organismos vivos é assegurado pelo surgimento de novas células no processo de divisão das já existentes.
Um organismo multicelular não é apenas um acúmulo de elementos estruturais. Pequenas unidades de estrutura interagem umas com as outras, formando tecidos e órgãos. Os organismos unicelulares vivem isolados, o que não os impede de criar colônias. As principais características da célula:
- capacidade de existência independente;
- metabolismo próprio;
- auto-reprodução;
- desenvolvimento.
Na evolução da vida, uma das etapas mais importantes foi a separação do núcleo do citoplasma com o auxílio de uma membrana protetora. A conexão foi preservada, pois essas estruturas não podem existir separadamente. Atualmente, existem dois super-reinos - organismos não nucleares e nucleares. O segundo grupo é formado por plantas, fungos e animais, que são estudados pelos ramos relevantes da ciência e da biologia em geral. Uma célula vegetal tem um núcleo, citoplasma e organelas, que serão discutidas abaixo.
Diversidade de células vegetais
Na quebra de uma melancia, maçã ou batata madura, você pode ver "células" estruturais cheias de líquido a olho nu. São células do parênquima fetal com diâmetro de até 1 mm. As fibras liberianas 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 liberianas de linho e cânhamo têm dimensões lineares de 40 a 60 mm. As células típicas são muito menores -20–50 µm. Esses minúsculos elementos estruturais só podem ser vistos ao microscópio. As características das menores unidades estruturais de um organismo vegetal se manifestam não apenas nas diferenças de forma e tamanho, mas também nas funções desempenhadas na composição dos tecidos.
Célula vegetal: características estruturais básicas
O núcleo e o citoplasma estão intimamente interligados e interagem entre si, o que é confirmado pela pesquisa de cientistas. Estas são as partes principais da célula eucariótica, todos os outros elementos estruturais dependem delas. O núcleo serve para armazenar e transmitir a informação genética necessária para a síntese de proteínas.
O cientista britânico R. Brown em 1831 notou pela primeira vez um corpo especial (núcleo) na célula de uma planta da família das orquídeas. Era um núcleo cercado por citoplasma semilíquido. O nome desta substância significa em tradução literal do grego "a massa primária da célula". Pode ser mais líquido ou viscoso, mas é necessariamente coberto por uma membrana. A casca externa da célula consiste principalmente de celulose, lignina e cera. Uma característica que distingue as células vegetais e animais é a presença desta forte parede de celulose.
A estrutura do citoplasma
A parte interna de uma célula vegetal é preenchida com hialoplasma com pequenos grânulos suspensos nele. Mais perto da concha, o chamado endoplasma passa para um exoplasma mais viscoso. Exatamenteessas substâncias, com as quais a célula vegetal é preenchida, servem como local para o fluxo de reações bioquímicas e o transporte de compostos, a colocação de organelas e inclusões.
Aproximadamente 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 biorreguladores de funções e substâncias de reserva (vitaminas, enzimas, óleos, amido).
Núcleo
A comparação de células vegetais e animais mostra que elas possuem estrutura semelhante ao núcleo, localizado no citoplasma e ocupando até 20% de seu volume. O inglês R. Brown, que primeiro examinou este componente mais importante e constante de todos os eucariotos sob um microscópio, deu-lhe um nome da palavra latina núcleo. A aparência dos núcleos geralmente se correlaciona com a forma e o tamanho das células, mas às vezes difere delas. Os elementos obrigatórios da estrutura são a membrana, cariolinfa, nucléolo e cromatina.
Existem poros na membrana que separam o núcleo do citoplasma. Transportam substâncias 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 ribonucleico (RNA) que entra nos ribossomos do citoplasma para participar da síntese de proteínas. Outro ácido nucleico, o ácido desoxirribonucleico (DNA), também está presente em grandes quantidades. O DNA e o RNA foram descobertos em células animais em 1869 e posteriormente encontrados em plantas. O núcleo é o centrogerenciamento” de processos intracelulares, um local para armazenar informações sobre as características hereditárias de todo o organismo.
Retículo endoplasmático (ER)
A estrutura das células animais e vegetais tem uma semelhança significativa. Necessariamente presentes no citoplasma estão os túbulos internos preenchidos com substâncias de origem e composição diferentes. 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 estabeleceram, os canais não apenas penetram no citoplasma, eles estão associados a todas as organelas de uma célula viva. Portanto, o valor do EPS é altamente valorizado como participante do metabolismo, um sistema de comunicação com o meio ambiente.
Ribossomo
A estrutura de uma célula vegetal ou animal é difícil de imaginar sem essas pequenas partículas. Os ribossomos são muito pequenos e só podem ser vistos com um microscópio eletrônico. Proteínas e moléculas de ácidos ribonucleicos predominam na composição dos corpos, há uma pequena quantidade de íons de cálcio e magnésio. Quase todo o RNA da célula está concentrado nos ribossomos; eles fornecem a síntese de proteínas "montando" proteínas a partir de aminoácidos. Em seguida, as proteínas entram nos canais ER e são transportadas pela rede por toda a célula, penetrando no núcleo.
Mitocôndrias
Essas organelas da célula são consideradas suas estações de energia, são visíveis quando ampliadas em um microscópio de luz convencional. O número de mitocôndrias varia muito, podendo haver unidades ou milhares. A estrutura do organoide não é muito complexa, existem duasmembranas e matriz no interior. As mitocôndrias são compostas por proteínas lipídicas, DNA e RNA, responsáveis pela biossíntese de ATP - ácido adenosina trifosfórico. Esta substância de uma célula vegetal ou animal é caracterizada pela presença de três fosfatos. A divisão 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 para toda a célula.
Considere as organelas celulares da figura abaixo e nomeie aquelas que você já conhece. Observe a grande vesícula (vacúolo) e os plastídios verdes (cloroplastos). Falaremos sobre eles mais tarde.
Complexo de Golgi
Organoide celular complexo consiste em grânulos, membranas e vacúolos. O complexo foi inaugurado em 1898 e recebeu o nome do biólogo italiano. As características das células vegetais são a distribuição uniforme das partículas de Golgi em todo o citoplasma. Os cientistas acreditam que o complexo é necessário para regular o teor de água e produtos residuais, remover o excesso de substâncias.
Plastids
Somente as células dos tecidos vegetais contêm organelas verdes. Além disso, existem plastídios incolores, amarelos e alaranjados. Sua estrutura e funções refletem o tipo de nutrição das plantas e são capazes de mudar de cor devido a reações químicas. Principais tipos de plastídios:
- cromoplastos laranja e amarelo formados por caroteno e xantofila;
- cloroplastos contendo grãos de clorofila -pigmento verde;
- leucoplastos são plastídios incolores.
A estrutura de uma célula vegetal está associada às reações químicas da síntese de matéria orgânica a partir de dióxido de carbono e água usando energia luminosa. O nome desse processo incrível e muito complexo é fotossíntese. As reações são realizadas graças à clorofila, é essa substância capaz de capturar 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.
A cor vermelha, amarela e laranja de vários órgãos das plantas se deve 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, movendo-se junto com ele ao longo da membrana interna da célula vegetal. Eles são ricos em enzimas, íons e outros compostos biologicamente ativos.
Diferenças na estrutura microscópica dos principais grupos de organismos vivos
A maioria das células se assemelha a um pequeno saco cheio de muco, corpos, grânulos e vesículas. Muitas vezes existem várias inclusões na forma de cristais sólidos de minerais, gotas de óleos, 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, háespecialização, 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 geradores da planta.
Vamos destacar os principais elementos da comparação da célula vegetal com as unidades estruturais elementares de outros organismos vivos:
- Concha densa, característica apenas das plantas, é formada por fibras (celulose). Nos fungos, a membrana consiste em quitina durável (uma proteína especial).
- As células de plantas e fungos diferem na cor devido à presença ou ausência de plastídios. Corpos como cloroplastos, cromoplastos e leucoplastos estão presentes apenas no citoplasma da planta.
- Existe um organoide que distingue os animais - este é o centríolo (centro da célula).
- Somente na célula vegetal há um grande vacúolo central cheio de conteúdo líquido. Normalmente esta seiva celular é colorida com pigmentos de cores diferentes.
- O principal composto de reserva do organismo vegetal é o amido. Cogumelos e animais acumulam glicogênio em suas células.
Entre as algas, são conhecidas muitas células únicas de vida livre. Por exemplo, tal organismo independente é chlamydomonas. Embora as plantas diferem dos animais na presença de uma parede celular de celulose, mas as células germinativas não possuem uma casca tão densa - esta é outra prova da unidade do mundo orgânico.
