Η σημασία των φυτικών κυττάρων

Το κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα ζωής τόσο στα φυτά όσο και στα ζώα. Ένα βακτήριο είναι ένα παράδειγμα ενός μονοκύτταρου οργανισμού, ενώ ένας ενήλικος άνθρωπος αποτελείται από τρισεκατομμύρια κύτταρα. Τα κύτταρα είναι περισσότερο από σημαντικά - είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε. Χωρίς κύτταρα, κανένα ζωντανό πράγμα δεν θα επιβιώσει. Χωρίς φυτικά κύτταρα, δεν θα υπήρχαν φυτά. Και χωρίς φυτά, όλα τα ζωντανά πλάσματα θα πέθαιναν.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Τα φυτά, τα οποία αποτελούνται από μια ποικιλία τύπων κυττάρων οργανωμένων σε ιστούς, είναι οι κύριοι παραγωγοί της Γης. Χωρίς φυτικά κύτταρα, τίποτα δεν θα μπορούσε να επιβιώσει στη Γη.

Γενικά, τα φυτικά κύτταρα έχουν ορθογώνιο ή κύβο σχήμα και είναι μεγαλύτερα από τα ζωικά κύτταρα. Ωστόσο, είναι παρόμοια με τα ζωικά κύτταρα στο ότι είναι ευκαρυωτικά κύτταρα, πράγμα που σημαίνει ότι το DNA του κυττάρου περικλείεται μέσα στον πυρήνα.

Τα φυτικά κύτταρα περιέχουν πολλές κυτταρικές δομές, οι οποίες εκτελούν λειτουργίες απαραίτητες για τη λειτουργία και την επιβίωση του κυττάρου. Ένα φυτικό κύτταρο αποτελείται από κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρική μεμβράνη και πολλές δομές συνδεδεμένες με μεμβράνη (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 πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα, το δευτερεύον κυτταρικό τοίχωμα και το μεσαίο έλασμα. Η κυτταρική μεμβράνη (μερικές φορές ονομάζεται μεμβράνη πλάσματος) είναι το εξωτερικό σώμα του κυττάρου, μέσα στο κυτταρικό τοίχωμα. Η κύρια λειτουργία του είναι να παρέχει δύναμη και να προστατεύει από μολύνσεις και στρες. Είναι ημι-διαπερατό, που σημαίνει ότι μόνο ορισμένες ουσίες μπορούν να περάσουν από αυτό. Μία μήτρα τύπου πηκτής μέσα στην κυτταρική μεμβράνη ονομάζεται κυτοσόλιο ή κυτταρόπλασμα, μέσα στο οποίο αναπτύσσονται όλα τα άλλα κυτταρικά οργανίδια.

Κάθε οργανίδιο μέσα σε ένα φυτικό κύτταρο έχει σημαντικό ρόλο. Το Plastids αποθηκεύει φυτικά προϊόντα. Τα κενοφόρα είναι γεμάτα με νερό, μεμβρανικά οργανίδια που χρησιμοποιούνται επίσης για την αποθήκευση χρήσιμων υλικών. Τα μιτοχόνδρια πραγματοποιούν κυτταρική αναπνοή και δίνουν στα κύτταρα ενέργεια. Ένας χλωροπλάστης είναι ένα επιμήκη ή πλακοειδές σχήμα δίσκου που αποτελείται από την χλωροφύλλη πράσινης χρωστικής. Παγιδεύει την ελαφριά ενέργεια και τη μετατρέπει σε 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 οργανικά καλυμμένα με μεμβράνη που μεταφέρουν υλικά.

Ο πυρήνας είναι ένα χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό ενός ευκαρυωτικού κυττάρου. Είναι το κέντρο ελέγχου του κυττάρου που συνδέεται με μια διπλή μεμβράνη γνωστή ως πυρηνικός φάκελος και είναι μια πορώδης μεμβράνη που επιτρέπει σε ουσίες να περάσουν από αυτό. Ο πυρήνας παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό πρωτεϊνών.

Τα φυτικά κύτταρα έρχονται σε διάφορους τύπους, συμπεριλαμβανομένων των φλοιών, του παρεγχύματος, του σκληρυνύματος, του κολληνύματος και των ξυλοκυττάρων.

Τα κύτταρα Phloem μεταφέρουν ζάχαρη που παράγεται από τα φύλλα σε όλο το φυτό. Αυτά τα κύτταρα ζουν μετά την ωριμότητα.

Τα κύρια κύτταρα των φυτών είναι τα κύτταρα του παρεγχύματος, τα οποία αποτελούν τα φύλλα των φυτών και διευκολύνουν το μεταβολισμό και την παραγωγή τροφίμων. Αυτά τα κύτταρα τείνουν να είναι πιο ευέλικτα από άλλα επειδή είναι πιο λεπτά. Τα κύτταρα του παρεγχύματος βρίσκονται στα φύλλα, τις ρίζες και τους μίσχους ενός φυτού.

Τα κύτταρα σκλήρυνσης προσφέρουν μεγάλη υποστήριξη στο φυτό. Οι δύο τύποι κυττάρων σκλήρυνσης είναι φυτικές ίνες και σκληροειδή. Τα κύτταρα ινών είναι μακρά, λεπτά κύτταρα που συνήθως σχηματίζουν κλώνους ή δέσμες. Τα κύτταρα Sclereid μπορεί να εμφανιστούν μεμονωμένα ή σε ομάδες και διατίθενται σε διάφορες μορφές. Συνήθως υπάρχουν στις ρίζες του φυτού και δεν ζουν μετά την ωριμότητα επειδή έχουν ένα παχύ δευτερεύον τοίχωμα που περιέχει λιγνίνη, το κύριο χημικό συστατικό του ξύλου. Η λιγνίνη είναι εξαιρετικά σκληρή και αδιάβροχη, γεγονός που καθιστά αδύνατο για τα κύτταρα να ανταλλάσσουν υλικά αρκετά καιρό για να λάβει χώρα ενεργός μεταβολισμός.

Το φυτό λαμβάνει επίσης υποστήριξη από κύτταρα κολληνύματος, αλλά δεν είναι τόσο άκαμπτα όσο τα κύτταρα σκλήρυνσης. Τα κύτταρα κολληνύματος συνήθως υποστηρίζουν τα μέρη ενός νεαρού φυτού που εξακολουθούν να αναπτύσσονται, όπως το στέλεχος και τα φύλλα. Αυτά τα κύτταρα τεντώνονται μαζί με το αναπτυσσόμενο φυτό.

Τα κύτταρα Xylem είναι κύτταρα που αγωγούν το νερό, τα οποία φέρνουν νερό στα φύλλα του φυτού. Αυτά τα σκληρά κύτταρα, που υπάρχουν στους μίσχους, τις ρίζες και τα φύλλα του φυτού, δεν ζουν μετά την ωριμότητα, αλλά το κυτταρικό τους τοίχωμα παραμένει για να επιτρέπει την ελεύθερη κυκλοφορία του νερού σε ολόκληρο το φυτό.

Οι διαφορετικοί τύποι φυτικών κυττάρων σχηματίζουν διαφορετικούς τύπους ιστών, οι οποίοι έχουν διαφορετικές λειτουργίες σε ορισμένα μέρη του φυτού. Τα κύτταρα των φλοιών και τα κύτταρα ξυλολίου σχηματίζουν αγγειακούς ιστούς, τα κύτταρα παρεγχύματος σχηματίζουν επιδερμικό ιστό και κύτταρα παρεγχύματος, κύτταρα κολληνύματος και κύτταρα σκλήρυνσης σχηματίζουν ιστούς.

Ο αγγειακός ιστός σχηματίζει τα όργανα που μεταφέρουν τρόφιμα, μέταλλα και νερό μέσω του φυτού. Ο επιδερμικός ιστός σχηματίζει τα εξωτερικά στρώματα ενός φυτού, δημιουργώντας μια κηρώδη επίστρωση που εμποδίζει ένα φυτό να χάσει πάρα πολύ νερό. Ο ιστός εδάφους αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της δομής του φυτού και εκτελεί πολλές διαφορετικές λειτουργίες, όπως αποθήκευση, υποστήριξη και φωτοσύνθεση.

Τα φυτά και τα ζώα είναι και οι δύο πολύ σύνθετοι πολυκύτταροι οργανισμοί με κοινά μέρη, όπως ο πυρήνας, το κυτόπλασμα, η κυτταρική μεμβράνη, τα μιτοχόνδρια και τα ριβοσώματα. Τα κύτταρα τους εκτελούν τις ίδιες βασικές λειτουργίες: λήψη θρεπτικών συστατικών από το περιβάλλον, χρήση αυτών των θρεπτικών συστατικών για την παραγωγή ενέργειας για τον οργανισμό και δημιουργία νέων κυττάρων. Ανάλογα με τον οργανισμό, τα κύτταρα μπορούν επίσης να μεταφέρουν οξυγόνο μέσω του σώματος, να απομακρύνουν τα απόβλητα, να στέλνουν ηλεκτρικά σήματα στον εγκέφαλο, προστατεύουν από ασθένειες και - στην περίπτωση φυτών - παράγουν ενέργεια από 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, χλωροπλάστη ή εμφανές κενό. Εάν δείτε και τους δύο τύπους κυττάρων κάτω από ένα μικροσκόπιο, μπορείτε να δείτε μεγάλα, εμφανή κενά στο κέντρο ενός φυτικού κυττάρου, ενώ ένα ζωικό κύτταρο έχει μόνο ένα μικρό, μη εμφανές κενό.

Τα ζωικά κύτταρα είναι συνήθως μικρότερα από τα φυτικά κύτταρα και έχουν εύκαμπτη μεμβράνη γύρω τους. Αυτό επιτρέπει στα μόρια, τα θρεπτικά συστατικά και τα αέρια να περάσουν στο κύτταρο. Οι διαφορές μεταξύ φυτικών κυττάρων και ζωικών κυττάρων τους επιτρέπουν να εκπληρώνουν διαφορετικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, τα ζώα διαθέτουν εξειδικευμένα κύτταρα που επιτρέπουν την ταχεία κίνηση, επειδή τα ζώα είναι κινητά, ενώ τα φυτά δεν είναι κινητά και έχουν άκαμπτα τοιχώματα κυττάρων για επιπλέον δύναμη.

Τα ζωικά κύτταρα έρχονται σε διάφορα μεγέθη και τείνουν να έχουν ακανόνιστα σχήματα, αλλά τα φυτικά κύτταρα έχουν παρόμοιο μέγεθος και έχουν συνήθως ορθογώνιο ή κύβο σχήμα.

Τα βακτηριακά κύτταρα και τα ζυμομύκητα είναι αρκετά διαφορετικά από τα κύτταρα φυτών και ζώων. Για αρχάριους, είναι μονοκύτταροι οργανισμοί. Τόσο τα βακτηριακά κύτταρα όσο και τα κύτταρα ζύμης έχουν κυτταρόπλασμα και μεμβράνη που περιβάλλεται από κυτταρικό τοίχωμα. Τα κύτταρα ζύμης έχουν επίσης έναν πυρήνα, αλλά τα βακτηριακά κύτταρα δεν έχουν ξεχωριστό πυρήνα για το γενετικό τους υλικό.

Τα φυτά παρέχουν βιότοπο, καταφύγιο και προστασία για τα ζώα, βοήθεια για την κατασκευή και συντήρηση του εδάφους και χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πολλών χρήσιμων προϊόντων, όπως:

• ίνες
  
• φάρμακα

Σε ορισμένα μέρη του κόσμου, το ξύλο από τα φυτά είναι το κύριο καύσιμο που χρησιμοποιείται για να μαγειρεύουν τα γεύματα των ανθρώπων και να θερμαίνουν τα σπίτια τους.

Τα φυτά παράγουν οξυγόνο ως απόβλητο μιας χημικής διαδικασίας που ονομάζεται φωτοσύνθεση, η οποία, όπως σημειώνει το Πανεπιστήμιο της Νεμπράσκα-Λίνκολν Επέκταση, σημαίνει κυριολεκτικά, "για να τα βάλεις μαζί με το φως. "Κατά τη φωτοσύνθεση, τα φυτά παίρνουν ενέργεια από το ηλιακό φως 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, που αποτελείται από άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου, χάρη στη χημική αντίδραση μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα και νερού.

Η γλυκόζη που παράγεται κατά τη φωτοσύνθεση μπορεί να μετατραπεί σε χημικές ουσίες που πρέπει να αναπτυχθούν τα φυτικά κύτταρα. Μπορεί επίσης να μετατραπεί σε άμυλο μορίου αποθήκευσης, το οποίο αργότερα μπορεί να μετατραπεί ξανά σε γλυκόζη όταν χρειάζεται από το φυτό. Μπορεί επίσης να αναλυθεί κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας που ονομάζεται αναπνοή, η οποία απελευθερώνει ενέργεια που αποθηκεύεται μέσα στα μόρια γλυκόζης.

Απαιτούνται πολλές δομές εντός των φυτικών κυττάρων για να πραγματοποιηθεί η φωτοσύνθεση. Η χλωροφύλλη και τα ένζυμα περιέχονται στους χλωροπλάστες. Ο πυρήνας στεγάζει το DNA που είναι απαραίτητο για τη μεταφορά του γενετικού κώδικα για τις πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται στη φωτοσύνθεση. Η κυτταρική μεμβράνη του φυτού διευκολύνει την κίνηση νερού και αερίου μέσα και έξω από το κύτταρο, και επίσης ελέγχει τη διέλευση άλλων μορίων.

Οι διαλυμένες ουσίες κινούνται μέσα και έξω από το κύτταρο μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, μέσω διαφορετικών διαδικασιών. Μία από αυτές τις διαδικασίες ονομάζεται διάχυση. Αυτό συνεπάγεται την ελεύθερη κυκλοφορία σωματιδίων οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα. Μια υψηλή συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα κινείται μέσα στο φύλλο, ενώ μια υψηλή συγκέντρωση οξυγόνου κινείται από το φύλλο στον αέρα.

Το νερό κινείται πέρα ​​από τις κυτταρικές μεμβράνες μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται όσμωση. Αυτό δίνει στα φυτά νερό μέσω των ριζών τους. Η όσμωση απαιτεί δύο διαλύματα με διαφορετικές συγκεντρώσεις καθώς και μια ημι-διαπερατή μεμβράνη που τις χωρίζει. Το νερό μετακινείται από ένα λιγότερο συμπυκνωμένο διάλυμα σε ένα πιο συμπυκνωμένο διάλυμα μέχρι το επίπεδο στην πιο συμπυκνωμένη πλευρά του η μεμβράνη αυξάνεται και το επίπεδο στην λιγότερο συμπυκνωμένη πλευρά της μεμβράνης πέφτει, έως ότου η συγκέντρωση να είναι η ίδια και στις δύο πλευρές του μεμβράνη. Σε αυτό το σημείο, η κίνηση των μορίων νερού είναι η ίδια και στις δύο κατευθύνσεις και η καθαρή ανταλλαγή νερού είναι μηδενική.

Τα δύο μέρη της φωτοσύνθεσης είναι γνωστά ως αντιδράσεις φωτός (εξαρτώμενες από το φως) και αντιδράσεις σκοτεινού ή άνθρακα (ανεξάρτητες από το φως). Οι αντιδράσεις φωτός χρειάζονται ενέργεια από το φως του ήλιου, οπότε μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας. Κατά τη διάρκεια μιας ελαφριάς αντίδρασης, το νερό χωρίζεται και απελευθερώνεται οξυγόνο. Μια ελαφριά αντίδραση παρέχει επίσης τη χημική ενέργεια (με τη μορφή των μορίων οργανικής ενέργειας ATP και NADPH) που απαιτείται κατά τη διάρκεια μιας σκοτεινής αντίδρασης για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα σε υδατάνθρακες.

Μια σκοτεινή αντίδραση δεν απαιτεί ηλιακό φως και λαμβάνει χώρα στο τμήμα του χλωροπλάστη που ονομάζεται στρώμα. Αρκετά ένζυμα εμπλέκονται, κυρίως το rubisco, το οποίο είναι το πιο άφθονο από όλες τις φυτικές πρωτεΐνες και καταναλώνει το περισσότερο άζωτο. Μια σκοτεινή αντίδραση χρησιμοποιεί τα ATP και NADPH που παράγονται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης φωτός για την παραγωγή ενεργειακών μορίων. Ο κύκλος αντίδρασης είναι γνωστός ως Calvin Cycle ή Calvin-Benson Cycle. Τα ATP και NADPH συνδυάζονται με διοξείδιο του άνθρακα και νερό για να κάνουν το τελικό προϊόν, τη γλυκόζη.