Растительные клетки — это клетки, присутствующие в зеленых растениях , фотосинтетических эукариотах царства Plantae . Их отличительными особенностями являются первичные клеточные стенки, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозы и пектин, наличие пластид, способных осуществлять фотосинтез и запасать крахмал, большая вакуоль, регулирующая тургорное давление, отсутствие жгутиков или центриолей , за исключением гамет, и уникальный метод деления клеток, включающий образование клеточной пластинки или фрагмопласта , который разделяет новые дочерние клетки.
Растительные клетки дифференцируются из недифференцированных меристематических клеток (аналогичных стволовым клеткам животных) и образуют основные классы клеток и тканей корней , стеблей , листьев , цветов и репродуктивных структур, каждая из которых может состоять из нескольких типов клеток.
Клетки паренхимы — это живые клетки, которые выполняют функции от хранения и поддержки до фотосинтеза ( клетки мезофилла ) и загрузки флоэмы ( переносные клетки ). Помимо ксилемы и флоэмы в их сосудистых пучках, листья в основном состоят из клеток паренхимы. Некоторые клетки паренхимы, как в эпидермисе, специализируются на проникновении света и фокусировке или регуляции газообмена , но другие относятся к наименее специализированным клеткам в растительной ткани и могут оставаться тотипотентными , способными делиться, производя новые популяции недифференцированных клеток, на протяжении всей своей жизни. [17] Клетки паренхимы имеют тонкие, проницаемые первичные стенки, позволяющие транспортировать небольшие молекулы между ними, а их цитоплазма отвечает за широкий спектр биохимических функций, таких как секреция нектара или производство вторичных продуктов , которые препятствуют травоядности . Клетки паренхимы, которые содержат много хлоропластов и в первую очередь связаны с фотосинтезом, называются клетками хлоренхимы . Клетки хлоренхимы — это клетки паренхимы , участвующие в фотосинтезе. [18] Другие, такие как большинство клеток паренхимы в клубнях картофеля и семядолях бобовых , выполняют функцию запасания.
Клетки колленхимы живы в зрелом возрасте и имеют утолщенные целлюлозные клеточные стенки. [19] Эти клетки созревают из производных меристемы, которые изначально напоминают паренхиму, но различия быстро становятся очевидными. Пластиды не развиваются, а секреторный аппарат (ЭР и Гольджи) разрастается, чтобы секретировать дополнительную первичную стенку. Стенка чаще всего самая толстая в углах, где соприкасаются три или более клеток, и самая тонкая, где соприкасаются только две клетки, хотя возможны и другие варианты утолщения стенки. [19] Пектин и гемицеллюлоза являются доминирующими компонентами клеточных стенок колленхимы двудольных покрытосеменных растений , которые могут содержать всего 20% целлюлозы у Petasites . [20] Клетки колленхимы, как правило, довольно вытянуты и могут делиться поперечно, придавая септированный вид. Роль этого типа клеток заключается в поддержке растения в осях, все еще растущих в длину, и в придании тканям гибкости и прочности на растяжение. Первичная стенка не содержит лигнина, который сделал бы ее жесткой и прочной, поэтому этот тип клеток обеспечивает то, что можно назвать пластичной опорой — опорой, которая может удерживать молодой стебель или черешок в воздухе, но в клетках, которые могут растягиваться по мере удлинения клеток вокруг них. Растягивающаяся опора (без эластичного защелкивания) — хороший способ описать, что делает колленхима. Части нитей сельдерея — это колленхима.
Склеренхима — это ткань, состоящая из двух типов клеток, склереид и волокон , которые имеют утолщенные, одревесневшие вторичные стенки [19] : 78 откладываются внутри первичной клеточной стенки . Вторичные стенки делают клетки твердыми и непроницаемыми для воды. Следовательно, склереиды и волокна обычно мертвы в функциональной зрелости, а цитоплазма отсутствует, оставляя пустую центральную полость. Склереиды или каменистые клетки (от греческого skleros, твердый ) — это твердые, жесткие клетки, которые придают листьям или плодам зернистую текстуру. Они могут препятствовать травоядным, повреждая пищеварительные проходы на личиночных стадиях мелких насекомых. Склереиды образуют твердую стенку косточки персиков и многих других фруктов, обеспечивая физическую защиту развивающемуся ядру. Волокна — это удлиненные клетки с одревесневшими вторичными стенками, которые обеспечивают несущую поддержку и прочность на растяжение листьев и стеблей травянистых растений. Волокна склеренхимы не участвуют в переносе ни воды и питательных веществ (как в ксилеме ), ни углеродных соединений (как во флоэме ), но вполне вероятно, что они развились как модификации начальных стадий ксилемы и флоэмы у ранних наземных растений.
Ксилема — сложная сосудистая ткань, состоящая из проводящих воду трахеид или сосудистых элементов , вместе с волокнами и паренхимными клетками. Трахеиды [21] — это удлиненные клетки с одревесневшими вторичными утолщениями клеточных стенок, специализированные для проведения воды, и впервые появившиеся у растений во время их выхода на сушу в силурийский период более 425 миллионов лет назад (см. Cooksonia ). Наличие ксилемных трахеид определяет сосудистые растения или трахеофиты. Трахеиды — это заостренные, удлиненные клетки ксилемы, простейшие из которых имеют непрерывные первичные клеточные стенки и одревесневшие вторичные утолщения стенок в форме колец, обручей или сетчатых сетей. Более сложные трахеиды с клапанообразными перфорациями, называемыми окаймленными ямками, характеризуют голосеменные растения. Папоротники и другие птеридофиты , а также голосеменные растения имеют только ксилемные трахеиды , тогда как цветковые растения также имеют ксилемные сосуды . Элементы сосудов представляют собой полые клетки ксилемы без концевых стенок, которые выровнены конец в конец так, чтобы образовать длинные непрерывные трубки. У бриофитов нет настоящей ксилемной ткани, но их спорофиты имеют водопроводящую ткань, известную как гидром, которая состоит из удлиненных клеток более простой конструкции.
Флоэма — это специализированная ткань для транспортировки пищи у высших растений, в основном транспортирующая сахарозу по градиентам давления, создаваемым осмосом, процесс, называемый транслокацией . Флоэма — это сложная ткань, состоящая из двух основных типов клеток, ситовидных трубок и тесно связанных с ними сопутствующих клеток , а также паренхимных клеток, волокон флоэмы и склереид. [19] : 171 Ситовидные трубки соединены конец в конец перфорированными концевыми пластинками между ними, известными как ситовидные пластинки , которые позволяют транспортировать фотосинтезат между ситовидными элементами. Элементы ситовидных трубок не имеют ядер и рибосом , а их метаболизм и функции регулируются соседними ядросодержащими сопутствующими клетками. Сопутствующие клетки, соединенные с ситовидными трубками через плазмодесмы , отвечают за загрузку флоэмы сахарами . У мохообразных флоэма отсутствует, но у спорофитов мхов имеется более простая ткань с аналогичной функцией, известная как лептом.
Эпидермис растений — это специализированная ткань, состоящая из паренхимных клеток, которая покрывает внешние поверхности листьев, стеблей и корней. В эпидермисе могут присутствовать несколько типов клеток. Среди них следует отметить замыкающие клетки устьиц, которые контролируют скорость газообмена между растением и атмосферой, железистые и облачные волоски или трихомы и корневые волоски первичных корней. В эпидермисе побегов большинства растений только замыкающие клетки имеют хлоропласты. Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Эпидермальные клетки надземных органов возникают из поверхностного слоя клеток, известного как туника (слои L1 и L2), который покрывает верхушку побега растения [19] , тогда как кора и сосудистые ткани возникают из самого внутреннего слоя верхушки побега, известного как корпус (слой L3). Эпидермис корней возникает из слоя клеток, расположенного непосредственно под корневым чехликом. Эпидермис всех надземных органов, за исключением корней, покрыт кутикулой , состоящей из полиэфирного кутина или полимерного кутана (или обоих), с поверхностным слоем эпикутикулярных восков . Считается, что эпидермальные клетки первичного побега являются единственными растительными клетками с биохимической способностью синтезировать кутин. [22]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )