Cơ thể của các sinh vật sống có thể là một tế bào đơn lẻ, một nhóm chúng hoặc một tập hợp khổng lồ, đánh số hàng tỷ cấu trúc cơ bản như vậy. Loại thứ hai bao gồm hầu hết các loài thực vật bậc cao. Nghiên cứu về tế bào - yếu tố chính của cấu trúc và chức năng của cơ thể sống - liên quan đến tế bào học. Ngành sinh học này bắt đầu phát triển nhanh chóng sau khi phát hiện ra kính hiển vi điện tử, sự cải tiến của phương pháp sắc ký và các phương pháp hóa sinh khác. Hãy xem xét các đặc điểm chính, cũng như các đặc điểm mà tế bào thực vật khác với các đơn vị cấu trúc nhỏ nhất trong cấu trúc của vi khuẩn, nấm và động vật.
Khai mạc phòng giam của R. Hooke
Lý thuyết về các yếu tố nhỏ trong cấu trúc của mọi sinh vật đã vượt qua chặng đường phát triển, tính bằng hàng trăm năm. Cấu trúc của màng tế bào thực vật lần đầu tiên được nhìn thấy trong kính hiển vi của nhà khoa học người Anh R. Hooke. Các quy định chung của giả thuyết tế bào do Schleiden và Schwann đưa ra, trước đó các nhà nghiên cứu khác cũng đưa ra kết luận tương tự.
Người Anh R. Hooke đã kiểm tra một lát gỗ sồi dưới kính hiển vi và trình bày kết quả tại cuộc họp của Hiệp hội Hoàng gia ở London vào ngày 13 tháng 4 năm 1663 (theocác nguồn khác, sự kiện xảy ra vào năm 1665). Hóa ra vỏ của một cái cây bao gồm những tế bào cực nhỏ, được Hooke gọi là "tế bào". Các bức tường của các khoang này, tạo thành một mô hình dưới dạng một tổ ong, các nhà khoa học coi đó là một chất sống, và khoang này được công nhận là một cấu trúc phụ trợ, không có sự sống. Sau đó, người ta đã chứng minh rằng bên trong tế bào của thực vật và động vật, chúng có chứa một chất mà nếu thiếu chất này, sự tồn tại của chúng là không thể và hoạt động của toàn bộ sinh vật.
Lý thuyết tế bào
Khám phá quan trọng của R. Hooke được phát triển trong các công trình của các nhà khoa học khác, những người nghiên cứu cấu trúc của tế bào động vật và thực vật. Các yếu tố cấu trúc tương tự đã được các nhà khoa học quan sát trên các mặt cắt hiển vi của nấm đa bào. Người ta nhận thấy rằng các đơn vị cấu trúc của cơ thể sống có khả năng phân chia. Dựa trên nghiên cứu, các đại diện của khoa học sinh học Đức M. Schleiden và T. Schwann đã đưa ra một giả thuyết mà sau này trở thành lý thuyết tế bào.
So sánh tế bào thực vật và động vật với vi khuẩn, tảo và nấm cho phép các nhà nghiên cứu người Đức đi đến kết luận sau: "các khoang" do R. Hooke phát hiện là các đơn vị cấu trúc cơ bản, và các quá trình xảy ra trong chúng là cơ sở cho sự sống của hầu hết các sinh vật trên Trái đất. Một bổ sung quan trọng đã được R. Virkhov đưa ra vào năm 1855, lưu ý rằng phân chia tế bào là cách duy nhất để chúng sinh sản. Lý thuyết Schleiden-Schwann với những cải tiến đã trở nên phổ biến được chấp nhận trong sinh học.
Tế bào là phần tử nhỏ nhất trong cấu tạo và sự sống của thực vật
Theo quan điểm lý thuyết của Schleiden và Schwann,thế giới hữu cơ là một, điều này chứng tỏ cấu tạo hiển vi giống nhau của động vật và thực vật. Ngoài hai giới này, không có sự tồn tại của tế bào là đặc trưng của nấm, vi khuẩn và vi rút. Sự sinh trưởng và phát triển của các sinh vật sống được đảm bảo bởi sự xuất hiện của các tế bào mới trong quá trình phân chia của các tế bào hiện có.
Một sinh vật đa bào không chỉ là sự tích tụ của các yếu tố cấu trúc. Các đơn vị cấu trúc nhỏ tương tác với nhau, tạo thành các mô và cơ quan. Các sinh vật đơn bào sống cô lập, điều này không ngăn cản chúng tạo ra các khuẩn lạc. Các tính năng chính của ô:
- khả năng tồn tại độc lập;
- trao đổi chất riêng;
- tự sinh sản;
- phát triển.
Trong quá trình tiến hóa của sự sống, một trong những giai đoạn quan trọng nhất là sự phân tách nhân khỏi tế bào chất với sự trợ giúp của màng bảo vệ. Kết nối đã được bảo tồn, bởi vì những cấu trúc này không thể tồn tại riêng biệt. Hiện tại, có hai siêu vương quốc - sinh vật không hạt nhân và sinh vật có hạt nhân. Nhóm thứ hai được hình thành bởi thực vật, nấm và động vật, được nghiên cứu bởi các ngành liên quan của khoa học và sinh học nói chung. Tế bào thực vật có nhân, tế bào chất và các bào quan, sẽ được thảo luận bên dưới.
Sự đa dạng của tế bào thực vật
Khi bẻ một quả dưa hấu, táo hoặc khoai tây chín, bạn có thể nhìn thấy các "tế bào" cấu trúc chứa đầy chất lỏng bằng mắt thường. Đây là những tế bào nhu mô bào thai có đường kính lên đến 1 mm. Sợi bast là cấu trúc kéo dài, chiều dài vượt quá chiều rộng một cách đáng kể. Ví dụ,tế bào của cây có tên là bông đạt chiều dài 65 mm. Sợi bast của cây lanh và cây gai dầu có kích thước tuyến tính từ 40–60 mm. Tế bào điển hình nhỏ hơn nhiều -20–50 µm. Những phần tử cấu trúc nhỏ bé như vậy chỉ có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi. Đặc điểm của các đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của cơ thể thực vật không chỉ được biểu hiện ở sự khác biệt về hình dạng và kích thước, mà còn ở các chức năng được thực hiện trong thành phần của mô.
Tế bào thực vật: các đặc điểm cấu trúc cơ bản
Nhân và tế bào chất liên kết chặt chẽ với nhau và tương tác với nhau, điều này đã được các nhà khoa học khẳng định. Đây là những bộ phận chính của tế bào nhân thực, tất cả các yếu tố cấu trúc khác đều phụ thuộc vào chúng. Nhân có nhiệm vụ lưu trữ và truyền thông tin di truyền cần thiết cho quá trình tổng hợp protein.
Nhà khoa học người Anh R. Brown vào năm 1831 lần đầu tiên nhận thấy một cơ thể đặc biệt (nhân) trong tế bào của một loài thực vật thuộc họ phong lan. Nó là một hạt nhân được bao quanh bởi tế bào chất bán lỏng. Tên của chất này theo nghĩa đen được dịch từ tiếng Hy Lạp là "khối lượng chính của tế bào." Nó có thể lỏng hơn hoặc nhớt hơn, nhưng nó nhất thiết phải được bao phủ bởi một lớp màng. Vỏ ngoài của tế bào chủ yếu bao gồm xenlulo, lignin và sáp. Một đặc điểm giúp phân biệt tế bào thực vật và động vật là sự hiện diện của bức tường cellulose vững chắc này.
Cấu trúc của tế bào chất
Phần bên trong của tế bào thực vật chứa đầy hyaloplasm với các hạt nhỏ lơ lửng trong đó. Càng gần vỏ, cái gọi là nội chất chuyển sang một ngoại chất nhớt hơn. Một cách chính xácnhững chất này, mà tế bào thực vật được lấp đầy, đóng vai trò như một nơi cho dòng chảy của các phản ứng sinh hóa và vận chuyển các hợp chất, vị trí của các bào quan và thể vùi.
Khoảng 70-85% tế bào chất là nước, 10-20% là protein, các thành phần hóa học khác - carbohydrate, lipid, các hợp chất khoáng. Tế bào thực vật có tế bào chất, trong đó, trong số các sản phẩm cuối cùng của quá trình tổng hợp, có các chất điều hòa sinh học về chức năng và các chất dự trữ (vitamin, enzym, dầu, tinh bột).
Lõi
So sánh tế bào động thực vật cho thấy chúng có cấu trúc nhân tương tự nhau, nằm trong tế bào chất và chiếm tới 20% thể tích. R. Brown, người Anh, người đầu tiên kiểm tra thành phần quan trọng nhất và không đổi này của tất cả các sinh vật nhân chuẩn dưới kính hiển vi, đã đặt tên cho nó từ hạt nhân từ tiếng Latinh. Sự xuất hiện của nhân thường tương quan với hình dạng và kích thước của tế bào, nhưng đôi khi khác với chúng. Các yếu tố bắt buộc của cấu trúc là màng, karyolymph, nucleolus và chromatin.
Có các lỗ trong màng ngăn cách nhân với tế bào chất. Chúng vận chuyển các chất từ nhân ra tế bào chất và ngược lại. Karyolymph là một chất lỏng hoặc hàm lượng hạt nhân nhớt với các vùng nhiễm sắc. Các nucleolus chứa axit ribonucleic (RNA) đi vào các ribosome của tế bào chất để tham gia vào quá trình tổng hợp protein. Một axit nucleic khác, axit deoxyribonucleic (DNA), cũng có một lượng lớn. DNA và RNA lần đầu tiên được phát hiện trong tế bào động vật vào năm 1869 và sau đó được tìm thấy ở thực vật. Hạt nhân là trung tâmquản lý”các quá trình nội bào, nơi lưu trữ thông tin về các đặc điểm di truyền của toàn bộ sinh vật.
Lưới nội chất (ER)
Cấu trúc của tế bào động vật và thực vật có sự tương đồng đáng kể. Chủ yếu hiện diện trong tế bào chất là các ống nội chất chứa đầy các chất có nguồn gốc và thành phần khác nhau. Dạng hạt của EPS khác với dạng hạt bởi sự hiện diện của các ribosome trên bề mặt màng. Loại thứ nhất tham gia vào quá trình tổng hợp protein, loại thứ hai đóng vai trò hình thành carbohydrate và lipid. Như các nhà nghiên cứu đã xác định, các kênh không chỉ xâm nhập vào tế bào chất mà còn liên kết với mọi cơ quan của tế bào sống. Do đó, giá trị của EPS được đánh giá cao khi tham gia vào quá trình trao đổi chất, hệ thống giao tiếp với môi trường.
Ribosome
Cấu trúc của tế bào động thực vật thật khó tưởng tượng nếu không có những hạt nhỏ này. Ribosome rất nhỏ và chỉ có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi điện tử. Protein và các phân tử của axit ribonucleic chiếm ưu thế trong thành phần của các cơ thể, có một lượng nhỏ các ion canxi và magiê. Hầu hết tất cả RNA của tế bào đều tập trung trong ribosome; chúng cung cấp quá trình tổng hợp protein bằng cách "lắp ráp" protein từ các axit amin. Sau đó, các protein đi vào các kênh ER và được mạng lưới mang đi khắp tế bào, thâm nhập vào nhân.
Ti thể
Các bào quan này của tế bào được coi là trạm năng lượng của nó, chúng có thể nhìn thấy được khi phóng đại trong kính hiển vi ánh sáng thông thường. Số lượng ti thể thay đổi trong một phạm vi rất rộng, có thể có đơn vị hoặc hàng nghìn. Cấu trúc của organoid không phức tạp lắm, có haimàng và chất nền bên trong. Ti thể được cấu tạo bởi protein lipid, DNA và RNA, chịu trách nhiệm sinh tổng hợp ATP - adenosine triphosphoric acid. Chất này của tế bào thực vật hoặc động vật được đặc trưng bởi sự hiện diện của ba phốt phát. Sự phân tách của từng tế bào cung cấp năng lượng cần thiết cho tất cả các quá trình sống trong tế bào và trong toàn bộ cơ thể. Ngược lại, việc bổ sung dư lượng axit photphoric làm cho nó có thể dự trữ năng lượng và chuyển nó ở dạng này đi khắp tế bào.
Hãy xem xét các bào quan của tế bào trong hình bên dưới và kể tên những bào quan mà bạn đã biết. Lưu ý các túi lớn (không bào) và các plastids (lục lạp) màu xanh lục. Chúng ta sẽ nói về chúng sau.
Golgi complex
Organoid tế bào phức tạp bao gồm hạt, màng và không bào. Khu phức hợp này được khai trương vào năm 1898 và được đặt theo tên của nhà sinh vật học người Ý. Đặc điểm của tế bào thực vật là sự phân bố đồng đều của các hạt Golgi trong khắp tế bào chất. Các nhà khoa học tin rằng khu phức hợp này cần thiết để điều chỉnh hàm lượng nước và các chất thải, loại bỏ các chất dư thừa.
Plastids
Chỉ tế bào mô thực vật mới chứa các bào quan màu xanh lục. Ngoài ra, còn có plastids không màu, vàng và cam. Cấu trúc và chức năng của chúng phản ánh kiểu dinh dưỡng của thực vật, và chúng có thể thay đổi màu sắc do các phản ứng hóa học. Các loại plastids chính:
- tế bào sắc tố màu cam và vàng được hình thành bởi caroten và xanthophyll;
- lục lạp chứa hạt diệp lục -sắc tố xanh lá cây;
- bạch cầu là plastids không màu.
Cấu trúc của tế bào thực vật gắn liền với các phản ứng hóa học tổng hợp chất hữu cơ từ carbon dioxide và nước bằng cách sử dụng năng lượng ánh sáng. Tên của quá trình tuyệt vời và rất phức tạp này là quang hợp. Các phản ứng được thực hiện nhờ chất diệp lục, chính chất này có khả năng thu nhận năng lượng của chùm ánh sáng. Sự hiện diện của sắc tố xanh giải thích màu sắc đặc trưng của lá, thân cây hòa thảo, quả chưa chín. Chất diệp lục có cấu trúc tương tự như hemoglobin trong máu của động vật và con người.
Màu đỏ, vàng và cam của các cơ quan thực vật khác nhau là do sự hiện diện của các tế bào sắc tố. Chúng dựa trên một nhóm lớn các carotenoid đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất. Leucoplasts chịu trách nhiệm tổng hợp và tích tụ tinh bột. Plastids phát triển và nhân lên trong tế bào chất, cùng với nó di chuyển dọc theo màng trong của tế bào thực vật. Chúng rất giàu enzym, ion và các hợp chất hoạt tính sinh học khác.
Sự khác biệt về cấu trúc hiển vi của các nhóm sinh vật sống chính
Hầu hết các tế bào giống như một túi nhỏ chứa đầy chất nhầy, thể, hạt và mụn nước. Thường có nhiều tạp chất khác nhau ở dạng tinh thể rắn của khoáng chất, giọt dầu, hạt tinh bột. Tế bào liên hệ chặt chẽ với nhau trong thành phần của các mô thực vật, sự sống nói chung phụ thuộc vào hoạt động của các đơn vị cấu trúc nhỏ nhất này tạo nên một tổng thể.
Với cấu trúc đa bào, cóchuyên môn hóa, được thể hiện trong các nhiệm vụ và chức năng sinh lý khác nhau của các phần tử cấu trúc vi mô. Chúng được xác định chủ yếu bởi vị trí của các mô trong lá, rễ, thân hoặc các cơ quan sinh sản của cây.
Hãy nêu các yếu tố chính của việc so sánh tế bào thực vật với các đơn vị cấu trúc cơ bản của các cơ thể sống khác:
- Vỏ dày đặc, chỉ đặc trưng cho thực vật, được cấu tạo bởi chất xơ (cellulose). Ở nấm, màng bao gồm kitin bền (một loại protein đặc biệt).
- Tế bào của thực vật và nấm khác nhau về màu sắc do có hoặc không có plastids. Các cơ quan như lục lạp, tế bào sắc tố và bạch cầu chỉ có trong tế bào chất của thực vật.
- Có một organoid phân biệt động vật - đây là trung tâm (trung tâm tế bào).
- Chỉ trong tế bào thực vật có một không bào trung tâm lớn chứa đầy chất lỏng. Thông thường nhựa cây này có màu với các sắc tố với các màu khác nhau.
- Hợp chất dự trữ chính của cơ thể thực vật là tinh bột. Nấm và động vật tích tụ glycogen trong tế bào của chúng.
Trong số các loại tảo, nhiều tế bào sống đơn lẻ, sống tự do được biết đến. Ví dụ, một sinh vật độc lập như vậy là chlamydomonas. Mặc dù thực vật khác với động vật ở chỗ có thành tế bào xenlulo, nhưng tế bào mầm thiếu lớp vỏ dày đặc như vậy - đây là một bằng chứng khác về sự thống nhất của thế giới hữu cơ.
