Los cuerpos de los organismos vivos pueden ser una sola célula, un grupo de ellas o una gran acumulación, con miles de millones de estructuras elementales de este tipo. Estos últimos incluyen la mayoría de las plantas superiores. El estudio de la célula, el elemento principal de la estructura y funciones de los organismos vivos, se ocupa de la citología. Esta rama de la biología comenzó a desarrollarse rápidamente después del descubrimiento del microscopio electrónico, la mejora de la cromatografía y otros métodos de bioquímica. Considere las características principales, así como las características por las que la célula vegetal se diferencia de las unidades estructurales más pequeñas de la estructura de bacterias, hongos y animales.
Apertura de la celda por R. Hooke
La teoría de los diminutos elementos de la estructura de todos los seres vivos ha superado el camino del desarrollo, medido en cientos de años. La estructura de la membrana de la célula vegetal fue vista por primera vez en su microscopio por el científico británico R. Hooke. Las disposiciones generales de la hipótesis celular fueron formuladas por Schleiden y Schwann, antes de que otros investigadores llegaran a conclusiones similares.
El inglés R. Hooke examinó un trozo de corcho de roble bajo un microscopio y presentó los resultados en una reunión de la Royal Society en Londres el 13 de abril de 1663 (segúnotras fuentes, el hecho ocurrió en 1665). Resultó que la corteza de un árbol consiste en células diminutas, llamadas "células" por Hooke. Las paredes de estas cámaras, formando un patrón en forma de panal, el científico consideró que era una sustancia viva, y la cavidad fue reconocida como una estructura auxiliar sin vida. Más tarde se demostró que dentro de las células de plantas y animales contienen una sustancia, sin la cual es imposible su existencia y la actividad de todo el organismo.
Teoría celular
El importante descubrimiento de R. Hooke se desarrolló en los trabajos de otros científicos que estudiaron la estructura de las células animales y vegetales. Los científicos observaron elementos estructurales similares en secciones microscópicas de hongos multicelulares. Se encontró que las unidades estructurales de los organismos vivos tienen la capacidad de dividirse. Con base en la investigación, los representantes de las ciencias biológicas de Alemania, M. Schleiden y T. Schwann, formularon una hipótesis que luego se convirtió en la teoría celular.
La comparación de células vegetales y animales con bacterias, algas y hongos permitió a los investigadores alemanes llegar a la siguiente conclusión: las "cámaras" descubiertas por R. Hooke son unidades estructurales elementales, y los procesos que ocurren en ellas subyacen a la vida de la mayoría de los organismos de la Tierra. R. Virkhov hizo una adición importante en 1855, al señalar que la división celular es la única forma de reproducción. La teoría de Schleiden-Schwann con refinamientos se ha vuelto generalmente aceptada en biología.
La célula es el elemento más pequeño en la estructura y vida de las plantas
Según las posiciones teóricas de Schleiden y Schwann,el mundo orgánico es uno, lo que prueba la estructura microscópica similar de animales y plantas. Además de estos dos reinos, la existencia celular es característica de los hongos, las bacterias y los virus están ausentes. El crecimiento y desarrollo de los organismos vivos está asegurado por la aparición de nuevas células en el proceso de división de las existentes.
Un organismo multicelular no es solo una acumulación de elementos estructurales. Pequeñas unidades de estructura interactúan entre sí, formando tejidos y órganos. Los organismos unicelulares viven aislados, lo que no les impide crear colonias. Las principales características de la celda:
- capacidad de existencia independiente;
- metabolismo propio;
- auto-reproducción;
- desarrollo.
En la evolución de la vida, una de las etapas más importantes fue la separación del núcleo del citoplasma con la ayuda de una membrana protectora. La conexión se ha conservado, porque estas estructuras no pueden existir por separado. Actualmente, hay dos super-reinos: organismos no nucleares y nucleares. El segundo grupo está formado por plantas, hongos y animales, que son estudiados por las ramas correspondientes de la ciencia y la biología en general. Una célula vegetal tiene un núcleo, citoplasma y orgánulos, que se discutirán a continuación.
Diversidad de las células vegetales
En la rotura de una sandía madura, una manzana o una patata, se pueden ver "células" estructurales llenas de líquido a simple vista. Estas son células de parénquima fetal con un diámetro de hasta 1 mm. Las fibras bastas son estructuras alargadas, cuya longitud supera significativamente el ancho. Por ejemplo,la célula de una planta llamada algodón alcanza una longitud de 65 mm. Las fibras bastas de lino y cáñamo tienen dimensiones lineales de 40 a 60 mm. Las celdas típicas son mucho más pequeñas, entre 20 y 50 µm. Estos diminutos elementos estructurales solo se pueden ver con un microscopio. Las características de las unidades estructurales más pequeñas de un organismo vegetal se manifiestan no solo en las diferencias de forma y tamaño, sino también en las funciones realizadas en la composición de los tejidos.
Célula vegetal: características estructurales básicas
El núcleo y el citoplasma están estrechamente interconectados e interactúan entre sí, lo cual está confirmado por la investigación de los científicos. Estas son las partes principales de la célula eucariota, todos los demás elementos estructurales dependen de ellas. El núcleo sirve para almacenar y transmitir la información genética necesaria para la síntesis de proteínas.
El científico británico R. Brown en 1831 notó por primera vez un cuerpo especial (núcleo) en la célula de una planta de la familia de las orquídeas. Era un núcleo rodeado de citoplasma semilíquido. El nombre de esta sustancia significa en traducción literal del griego "la masa primaria de la célula". Puede ser más líquido o viscoso, pero necesariamente está cubierto por una membrana. La capa exterior de la célula se compone principalmente de celulosa, lignina y cera. Una característica que distingue a las células animales y vegetales es la presencia de esta fuerte pared de celulosa.
La estructura del citoplasma
La parte interna de una célula vegetal está llena de hialoplasma con diminutos gránulos suspendidos en él. Más cerca de la cáscara, el llamado endoplasma pasa a un exoplasma más viscoso. Exactamenteestas sustancias, con las que se llena la célula vegetal, sirven como lugar para el flujo de reacciones bioquímicas y el transporte de compuestos, la colocación de orgánulos e inclusiones.
Aproximadamente 70-85% del citoplasma es agua, 10-20% son proteínas, otros componentes químicos - carbohidratos, lípidos, compuestos minerales. Las células vegetales tienen un citoplasma en el que, entre los productos finales de síntesis, se encuentran biorreguladores de funciones y sustancias de reserva (vitaminas, enzimas, aceites, almidón).
Núcleo
La comparación de células vegetales y animales muestra que tienen una estructura similar al núcleo, ubicado en el citoplasma y ocupando hasta el 20% de su volumen. El inglés R. Brown, quien fue el primero en examinar este componente más importante y constante de todos los eucariotas bajo un microscopio, le dio un nombre de la palabra latina núcleo. La apariencia de los núcleos generalmente se correlaciona con la forma y el tamaño de las células, pero a veces difiere de ellos. Los elementos obligatorios de la estructura son la membrana, la cariolinfa, el nucléolo y la cromatina.
Hay poros en la membrana que separa el núcleo del citoplasma. Transportan sustancias del núcleo al citoplasma y viceversa. La cariolinfa es un contenido nuclear líquido o viscoso con áreas de cromatina. El nucléolo contiene ácido ribonucleico (ARN) que ingresa a los ribosomas del citoplasma para participar en la síntesis de proteínas. Otro ácido nucleico, el ácido desoxirribonucleico (ADN), también está presente en grandes cantidades. El ADN y el ARN se descubrieron por primera vez en células animales en 1869 y posteriormente se encontraron en plantas. El núcleo es el centro.gestión” de procesos intracelulares, un lugar para almacenar información sobre las características hereditarias de todo el organismo.
Retículo endoplásmico (RE)
La estructura de las células animales y vegetales tiene una similitud significativa. Necesariamente presentes en el citoplasma hay túbulos internos llenos de sustancias de diferente origen y composición. El tipo granular de EPS difiere del tipo agranular por la presencia de ribosomas en la superficie de la membrana. El primero está involucrado en la síntesis de proteínas, el segundo juega un papel en la formación de carbohidratos y lípidos. Como han establecido los investigadores, los canales no solo penetran en el citoplasma, sino que están asociados con cada orgánulo de una célula viva. Por lo tanto, el valor del EPS es muy apreciado como participante en el metabolismo, un sistema de comunicación con el medio ambiente.
Ribosoma
La estructura de una célula vegetal o animal es difícil de imaginar sin estas pequeñas partículas. Los ribosomas son muy pequeños y solo se pueden ver con un microscopio electrónico. Las proteínas y moléculas de ácidos ribonucleicos predominan en la composición de los órganos, hay una pequeña cantidad de iones de calcio y magnesio. Casi todo el ARN de la célula se concentra en los ribosomas, que proporcionan la síntesis de proteínas al "ensamblar" proteínas a partir de aminoácidos. Luego, las proteínas ingresan a los canales del RE y son transportadas por la red a través de la célula, penetran en el núcleo.
Mitocondrias
Estos orgánulos de la célula se consideran sus estaciones de energía, son visibles cuando se amplían en un microscopio de luz convencional. El número de mitocondrias varía en un rango muy amplio, puede haber unidades o miles. La estructura del organoide no es muy compleja, hay dosmembranas y matriz en el interior. Las mitocondrias están compuestas de proteínas lípidos, ADN y ARN, son responsables de la biosíntesis de ATP - ácido adenosina trifosfórico. Esta sustancia de una célula vegetal o animal se caracteriza por la presencia de tres fosfatos. El desdoblamiento de cada uno de ellos proporciona la energía necesaria para todos los procesos vitales en la propia célula y en todo el organismo. Por el contrario, la adición de residuos de ácido fosfórico permite almacenar energía y transferirla de esta forma por toda la célula.
Considera los orgánulos celulares de la siguiente figura y nombra los que ya conoces. Tenga en cuenta la vesícula grande (vacuola) y los plástidos verdes (cloroplastos). Hablaremos de ellos más tarde.
Complejo de Golgi
El organoide celular complejo consta de gránulos, membranas y vacuolas. El complejo fue inaugurado en 1898 y lleva el nombre del biólogo italiano. Las características de las células vegetales son la distribución uniforme de las partículas de Golgi en todo el citoplasma. Los científicos creen que el complejo es necesario para regular el contenido de agua y productos de desecho, eliminar el exceso de sustancias.
Plástidos
Solo las células de tejido vegetal contienen orgánulos verdes. Además, hay plástidos incoloros, amarillos y naranjas. Su estructura y funciones reflejan el tipo de nutrición de las plantas, y pueden cambiar de color debido a reacciones químicas. Principales tipos de plástidos:
- cromoplastos anaranjados y amarillos formados por caroteno y xantofila;
- cloroplastos que contienen granos de clorofila -pigmento verde;
- los leucoplastos son plástidos incoloros.
La estructura de una célula vegetal está asociada con las reacciones químicas de la síntesis de materia orgánica a partir de dióxido de carbono y agua usando energía luminosa. El nombre de este asombroso y muy complejo proceso es fotosíntesis. Las reacciones se llevan a cabo gracias a la clorofila, es esta sustancia la que es capaz de captar la energía de un haz de luz. La presencia de pigmento verde explica el color característico de las hojas, tallos herbáceos, frutos verdes. La clorofila tiene una estructura similar a la hemoglobina en la sangre de animales y humanos.
El color rojo, amarillo y naranja de varios órganos de las plantas se debe a la presencia de cromoplastos en las células. Se basan en un gran grupo de carotenoides que juegan un papel importante en el metabolismo. Los leucoplastos son responsables de la síntesis y acumulación de almidón. Los plástidos crecen y se multiplican en el citoplasma, moviéndose junto con él a lo largo de la membrana interna de la célula vegetal. Son ricos en enzimas, iones y otros compuestos biológicamente activos.
Diferencias en la estructura microscópica de los principales grupos de organismos vivos
La mayoría de las células se asemejan a un pequeño saco lleno de moco, cuerpos, gránulos y vesículas. A menudo hay varias inclusiones en forma de cristales sólidos de minerales, gotas de aceites, granos de almidón. Las células están en estrecho contacto en la composición de los tejidos vegetales, la vida en su conjunto depende de la actividad de estas unidades estructurales más pequeñas que forman un todo.
Con una estructura multicelular, hayespecialización, que se expresa en diferentes tareas fisiológicas y funciones de elementos estructurales microscópicos. Están determinados principalmente por la ubicación de los tejidos en las hojas, la raíz, el tallo o los órganos generativos de la planta.
Res altemos los principales elementos de la comparación de la célula vegetal con las unidades estructurales elementales de otros organismos vivos:
- La cáscara densa, característica sólo de las plantas, está formada por fibra (celulosa). En los hongos, la membrana consiste en quitina duradera (una proteína especial).
- Las células de plantas y hongos difieren en color debido a la presencia o ausencia de plástidos. Los cuerpos como los cloroplastos, los cromoplastos y los leucoplastos están presentes solo en el citoplasma de las plantas.
- Hay un organoide que distingue a los animales: este es el centríolo (centro celular).
- Solo en la célula vegetal hay una gran vacuola central llena de contenido líquido. Por lo general, esta savia celular está coloreada con pigmentos de diferentes colores.
- El principal compuesto de reserva del organismo vegetal es el almidón. Los hongos y los animales acumulan glucógeno en sus células.
Entre las algas, se conocen muchas células individuales de vida libre. Por ejemplo, un organismo tan independiente es chlamydomonas. Aunque las plantas se diferencian de los animales en la presencia de una pared celular de celulosa, las células germinales carecen de una cubierta tan densa: esta es otra prueba de la unidad del mundo orgánico.
