PLANTENCEL: KENMERKEN, ONDERDELEN (ORGANELLEN) EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

Plant cellen zijn de fundamentele eenheden die deel uitmaken van de organismen die behoren tot het koninkrijk van planten (plantenrijk).

Zoals alle levende wezens, bestaan ​​ook planten uit cellen en deze staan ​​bekend als plantencellen . Voor elk in aanmerking genomen levend organisme vertegenwoordigt een cel de meest basale eenheid, dat wil zeggen het kleinste deel van een individu dat de kenmerken van al het levende behoudt.

Zowel in het binnenste als in het inwendige van dierlijke cellen, aangezien het een soort eukaryote cel is, is er een soort "vloeistof" (het cytosol), waarin een reeks compartimenten die worden afgebakend door membranen zijn ondergedompeld , die we kennen als organellen of organellen.

De organellen van elke cel kunnen worden beschouwd als analoog aan de lichaamsorganen van een dier (hart, lever, nieren, longen, maag, enz.), Maar op een aanzienlijk kleinere schaal, dat wil zeggen kleiner (plantencellen kunnen meten tot 100 micron ).

Uienplantencellen met hun kernen. Bron: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

Elke cel kan dus worden gezien als een gemeenschap van subcellulaire componenten, elk met zijn eigen functies, die leven mogelijk maken, maar niet zelfstandig kunnen overleven buiten de cel.

Sommige organellen van plantencellen zijn niet aanwezig in dierlijke cellen, daarom wordt er altijd een speciaal onderscheid gemaakt tussen de twee soorten. Van deze organellen die alleen in plantencellen aanwezig zijn, vallen de celwand, de vacuole en de chloroplasten op, die verantwoordelijk zijn voor het ongelooflijke proces van fotosynthese.

Kenmerken

Planten die, zoals alle meercellige organismen, worden opgevat als een grote celgemeenschap, hebben cellen van verschillende typen die verschillende functies vervullen.

Er zijn cellen gespecialiseerd in:

- de bescherming,

- de mechanische ondersteuning,

- de synthese van voedselreserves,

- transport, opname en afscheiding,

- meristeemactiviteit en voortplanting en

- de verbinding tussen gespecialiseerde weefsels

Algemene karakteristieken

Plantencellen delen veel kenmerken met elkaar, maar op hun beurt delen ze enkele kenmerken met dierlijke cellen, kenmerken die inherent zijn aan alle eukaryote cellen.

Foto van de microscoopopname van het weefsel van een watergras (afbeelding door Andrea Vierschilling www.pixabay.com)

Vervolgens zullen we een lijst geven van enkele van de gemeenschappelijke kenmerken en kenmerken van plantencellen:

- Het zijn eukaryote cellen : hun genetisch materiaal is ingesloten in een vliezige kern en andere compartimenten zijn omgeven door dubbele of enkele membranen.

- Ze hebben allemaal een celwand : het plasmamembraan (het membraan dat het cytosol met zijn organellen omsluit) is omgeven en beschermd door een stijve wand die bestaat uit complexe netwerken van polysacchariden zoals cellulose (een polymeer van glucosemoleculen).

- Ze hebben plastiden : onder de speciale organellen die alleen plantencellen hebben, zijn de plastiden die gespecialiseerd zijn in verschillende functies. De chloroplasten (waarbij chlorofyl een fotosynthetisch pigment is) zijn het belangrijkst, omdat ze de belangrijkste plaats zijn voor fotosynthese , het proces waarbij planten profiteren van zonlicht, water en kooldioxide om te synthetiseren organische stof en zuurstof produceren.

- Het zijn autotrofe cellen : de aanwezigheid van chloroplasten erin geeft plantencellen de mogelijkheid om "hun eigen voedsel te synthetiseren", dus zijn ze een beetje autonomer dan dierlijke cellen om energie en koolstof te verkrijgen.

- Ze hebben een vacuole : in het cytosol van plantencellen bevindt zich een speciaal organel, de vacuole, waar water, suikers en zelfs enkele enzymen worden opgeslagen.

- Ze zijn totipotent : onder bepaalde omstandigheden hebben veel gedifferentieerde plantencellen het vermogen om aseksueel een nieuw individu te produceren.

Delen (organellen) van de plantencel en hun functies

Organellen van plantencellen

Cytosol en plasmamembraan

Het cytosol is alles wat zich rond de kern bevindt. Het is een soort vloeistof die vliezige compartimenten en andere structuren bevat. Af en toe wordt de term "cytoplasma" gebruikt om tegelijkertijd naar deze vloeistof en het plasmamembraan te verwijzen.

Cellulair membraan. Bron: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Zo'n "vloeistof" is omgeven en bevat door een membraan, het plasmamembraan, dat niets meer is dan een lipide dubbellaag met honderden geassocieerde eiwitten, integraal of perifeer, die de uitwisseling van stoffen tussen de cel en de omgeving eromheen bemiddelen.

Omdat plantencellen omgeven zijn door een celwand, hebben veel auteurs de term protoplast bedacht om te verwijzen naar alles wat zich binnen deze wand bevindt, dat wil zeggen de plantencel: het plasmamembraan en het cytosol met zijn organellen.

Cytoskelet

Cytoskelet, een netwerk van filamenteuze eiwitten in het celcytoplasma. Bron: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Plantencellen hebben, net als dierlijke cellen, een cytoskelet. Het cytoskelet bestaat uit een reeks moleculaire "scaffolds" die de cel doorkruisen en die alle interne componenten van het cytosol organiseren.

Ze werken bij de beweging van blaasjes, bij het transport van stoffen en moleculen door de cel en daarnaast bij het structureren en ondersteunen van de cel.

Dit cytoskelet bestaat uit filamenten van een eiwit genaamd F-actine en microtubuli, dit zijn polymeren van een ander eiwit dat bekend staat als tubuline.

Chromatinekern en nucleaire envelop

Eukaryote celkern. Bron: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats), vertaling door Kelvinsong. / CC0

De kern is het organel dat het genetisch materiaal bevat, DNA (deoxyribonucleïnezuur), dat is verpakt in de vorm van chromatine (waarvan chromosomen zijn gemaakt). Het is een organel bedekt door een vliezig systeem dat bekend staat als de nucleaire envelop.

Nucleolus

Binnenin bevindt zich ook een regio die bekend staat als de nucleolus, waarin enkele eiwitten en de genen zijn die coderen voor ribosomaal RNA (ribonucleïnezuur).

Deze envelop bestaat eigenlijk uit een reeks gespecialiseerde reservoirs die de kern omringen en de uitwisseling van materialen tussen de kern en het cytosol regelen, die plaatsvindt via de complexen van de nucleaire porie.

Het wordt gevormd door twee membranen die het lumen of nucleoplasma begrenzen, een intern en een extern, waarbij de laatste doorgaat met de membranen van het ruwe endoplasmatisch reticulum (die met ingebedde ribosomen).

Het binnenmembraan is geassocieerd met enkele interne componenten van de kern en organiseert deze waarschijnlijk ruimtelijk. Sommige auteurs wijzen op het bestaan ​​van een kern-skelet, waarvan de eiwitfilamenten (evenals die van het cytoskelet in het cytosol) de organisatie van chromatine mogelijk maken.

Endoplasmatisch reticulum

1-nucleair membraan. 2-nucleaire porie. 3-ruw endoplasmatisch reticulum (RER). 4-glad endoplasmatisch reticulum (SER). 5-ribosoom bevestigd aan het ruwe endoplasmatisch reticulum. 6-Macromoleculen. 7-Transportblaasjes. 8-Golgi-apparaat. 9-Cis gezicht van het Golgi-apparaat. 10-Trans-zijde van het Golgi-apparaat. 11-Cisternae van het Golgi-apparaat. Bron: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus Manske Afgeleide werk: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Het is een zeer dynamisch membraansysteem waarvan de hoeveelheid variabel is, evenals de structuur, de organisatie en de rangschikking in het cytosol.

Het wordt gewoonlijk verdeeld in een "glad" deel en een ander "ruw" deel, verdergaand met de buitenste nucleaire envelop waarin reeds meerdere ribosomen zijn ingebed, die deel uitmaken van de moleculaire machinerie die verantwoordelijk is voor de eiwitsynthese.

Cellulaire eiwitten worden verwerkt en gedistribueerd in het endoplasmatisch reticulum, vooral die welke bestemd zijn voor de lipidenmembranen (secretoire route). Als het zich voordoet, is het een van de plaatsen waar enkele posttranslationele modificaties van eiwitten optreden, zoals glycosylering.

In veel van de cellen die klieren vormen, is dit organel zeer overvloedig en werkt het bij de afscheiding van vetten, oliën en geurige oliën.

Het is ook overvloedig aanwezig in epidermale cellen die lipiden maken die als was worden afgezet op het oppervlak van bladeren en andere plantorganen.

Golgi-apparaat

Dit organel, ook vliezig, bestaat uit een reeks afgeplatte ronde reservoirs, afgebakend door een enkel membraan. De inhoud van deze tanks, hun chemische samenstelling en hun functies veranderen van het ene "gezicht" naar het andere.

In sommige "lagere" planten wordt een "buitenste" regenbak geassocieerd met het endoplasmatisch reticulum en staat bekend als het cis- compartiment of "vlak" van het Golgi-complex, terwijl de meer "afgelegen" reservoirs deel uitmaken van het transvlak . .

In het midden tussen de cis- en trans-reservoirs zijn "middelste" reservoirs en aan de trans-zijde worden secretoire blaasjes gevormd.

Het Golgi-complex is verantwoordelijk voor de verwerking en verpakking van verschillende macromoleculen, evenals voor hun transport (export) naar het celoppervlak of naar vacuolen. Dergelijke macromoleculen omvatten lipiden en eiwitten.

In tegenstelling tot dierlijke cellen heeft de Golgi van plantencellen belangrijke synthese-activiteiten, aangezien ze deelnemen aan de de novo synthese van glycoproteïnen, pectines, hemicelluloses en sommige secretoire producten en componenten van celwanden.

Ribosomen

Schema van een ribosoom

Ribosomen zijn hele kleine organellen, met een bolvorm. Ze bevinden zich meestal op het ruwe endoplasmatisch reticulum, maar sommige zijn vrij in het cytoplasma. Ze zijn opgebouwd uit RNA en eiwitten.

Deze zijn betrokken bij de synthese van macromoleculen, voornamelijk eiwitten.

Vacuole en Tonoplast

De vacuole is een multifunctioneel organel dat betrokken is bij de opslag, vertering, osmoregulatie en handhaving van de vorm en grootte van plantencellen.

In deze organellen kunnen veel stoffen worden opgeslagen: gekleurde pigmenten zoals anthocyanen die bladeren en bloembladen kleuren, sommige organische zuren die de pH reguleren, sommige "afweer" chemicaliën tegen herbivoren en secundaire metabolieten.

Onder de microscoop kunnen ze worden gezien als "lege plaatsen" in het cytosol, met een bolvormig uiterlijk en soms erg groot, aangezien ze tot 90% van het celvolume kunnen innemen.

Omdat het een organel is, moeten we aannemen dat het omgeven is door een membraan, de tonoplast . Dit membraan is verantwoordelijk voor het reguleren van de doorgang van stoffen tussen het vacuolair lumen en het cytosol, waarvoor het enkele gespecialiseerde eiwitten heeft.

Vacuolen functioneren ook als "spijsverteringsorganellen" van cellen, dus vervullen ze vaak functies die analoog zijn aan die van lysosomen in dierlijke cellen.

Mitochondriën

Net als in de rest van eukaryote cellen hebben plantencellen mitochondriën, dit zijn organellen omgeven door twee membranen, een intern en een extern, die een matrix omsluiten, ze zijn gespecialiseerd in de synthese van energie in de vorm van ATP en ademhaling mobiel.

Het zijn cilindrische of elliptische organellen, een beetje langwerpig en in sommige gevallen vertakt. Ze hebben hun eigen genoom, dus ze zijn in staat om veel van hun eiwitten te coderen en te synthetiseren, hoewel niet alle, aangezien het nucleaire DNA van de cel codeert voor andere.

Plastiden

Plastiden zijn een groep verschillende cellulaire componenten, die voortkomen uit voorlopers die bekend staan ​​als proplastidia. Het zijn normaal gesproken grotere orgnaleanen dan mitochondriën, met een dubbel membraan en een dichte matrix die het stroma wordt genoemd . Ze hebben ook hun eigen genoom.

Chloroplasten, ethioplasten, amyloplasten en chromoplasten behoren tot deze familie van organellen. Dit zijn dus de belangrijkste organellen die plantencellen onderscheiden van dieren.

- Chloroplasten zijn de plastiden die verantwoordelijk zijn voor fotosynthese en bevatten chlorofyl , het fotosynthetische pigment bij uitstek.

Schema van een chloroplast. Bron: Kelvinsong / CC0, wikimedia commons

- Amyloplasten zijn plastiden die functioneren bij de opslag van zetmeel in verschillende weefsels.

- Chromoplasten zijn plastiden die een gelige of oranje kleur of pigmentatie hebben, omdat ze binnenin verschillende pigmenten kunnen bevatten.

- Ethioplasten , aan de andere kant, worden aangetroffen in "geëtioleerde" weefsels en zijn in feite chloroplasten die chlorofyl hebben verloren. In ongedifferentieerde weefsels kunnen ze leukoplasten worden genoemd .

Peroxisomen of microlichamen

Basisstructuur van een peroxisoom

Peroxisomen of microlichamen zijn organellen omgeven door een eenvoudig membraan, die zich onderscheiden van blaasjes door hun grootte en inhoud. Ze staan ​​meestal bekend als peroxisomen, omdat er een giftige chemische stof in wordt geproduceerd , waterstofperoxide (H ₂ O ₂ ) genaamd , die schadelijk is voor de cellen.

Het zijn organellen met een grote hoeveelheid oxidatieve enzymen erin en zijn verantwoordelijk voor de synthese van sommige moleculen, hoewel hun belangrijkste functie de oxidatie en afbraak is van bepaalde soorten lipiden, aminozuren, stikstofbasen, enz.

Ze zijn vooral belangrijk in de cellen van een zaadje, omdat ze werken bij de omzetting van vetten en lipiden die daarin zijn opgeslagen in koolhydraten, die de belangrijkste energiebron zijn voor embryonale cellen.

Sommige gemodificeerde peroxisomen staan ​​bekend als glyoxysomen, omdat de glyoxylaatcyclus daarin plaatsvindt, waardoor koolstofatomen die zijn afgeleid van fotosynthetische processen worden gerecycled.

Cellulaire muur

Plant celwand. Bron: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Dit is een van de andere karakteristieke organellen van plantencellen (schimmels hebben ook wandcellen, maar hun samenstelling is anders).

De celwand bestaat uit een ingewikkeld netwerk van een polymeer genaamd cellulose, dat bestaat uit zich herhalende eenheden van een suiker genaamd glucose. Deze structuur heeft veel functies, maar het belangrijkste is om de structuur van plantencellen en weefsels te behouden en van buitenaf te beschermen.

Hoewel het onder de microscoop wordt bekeken, lijkt het een relatief dunne structuur te zijn, het geeft plantencellen enige mechanische stijfheid en weerstand tegen vervorming, vooral in verschillende klimaten.

Plasmodesmata

In plantenweefsel kunnen smalle cytoplasmatische kanalen worden waargenomen, omgeven door het plasmamembraan en aangrenzende cellen verbinden via hun protoplasten (alles wat zich in de celwand bevindt).

Plantaardige celtypen

Plantenorganismen hebben veel verschillende soorten cellen, die het product zijn van celdifferentiatieprocessen, die zowel genetisch als ecologisch worden gecontroleerd.

Veel wetenschappers herkennen een verzameling plantencellen, en hier zijn er enkele:

- Initiële of meristeemcellen : ze worden aangetroffen in de meristemen , de belangrijkste centra van groei en deling van alle planten, aangezien ze zich in constante mitotische deling bevinden. Hiervan onderscheiden de andere cellen van het plantenlichaam zich.

- Gedifferentieerde cellen : alle planten hebben drie hoofdtypen gedifferentieerde cellen die zijn afgeleid van meristeemcellen, parenchymcellen , collenchymcellen en sclerenchymcellen .

Parenchymale of parenchymcellen

Dit zijn de meest voorkomende cellen. Sommige auteurs beschrijven ze als de "lastdieren" van een plant, aangezien ze het meest voorkomen, maar het minst gespecialiseerd zijn, dat wil zeggen het minst gedifferentieerd.

Ze hebben een dunne primaire celwand en ontwikkelen geen secundaire wand. Ze zijn verantwoordelijk voor het "vullen" van de beschikbare ruimte in plantenweefsels en zorgen voor structuur, zodat ze verschillende vormen en maten kunnen hebben.

Die parenchymcellen die gespecialiseerd zijn in fotosynthese, worden ook wel chlorenchymcellen genoemd . Deze cellen nemen ook deel aan de opslag van water in de wortels, de stengel, de bladeren, de vruchten en de zaden.

Cholenchymale of collenchymale cellen

Het zijn cellen die "flexibele ondersteuning" bieden aan plantenweefsels. Ze zijn langwerpig en hebben verschillende vormen, die tijdens de groei van de plant kunnen veranderen. Ze hebben een primaire wand die kan worden verdikt door de afzetting van extra cellulose.

Het zijn "lijm" -cellen, aangezien zij degenen zijn die meer ondersteuning bieden dan parenchymcellen, met behoud van flexibiliteit. Ze zijn altijd opgezwollen, omdat hun vacuolen vol water staan.

Sclerenchymacellen

Deze cellen hebben, in tegenstelling tot de vorige twee, een secundaire celwand, die wordt versterkt met lignine, een polymeer dat is samengesteld uit verschillende zuren en vrij heterogene fenolische moleculen. De term is afgeleid van het Griekse "skleros" wat "hard" betekent.

Het zijn minder vaak voorkomende cellen dan parenchymale en colenchymale cellen en sterven af ​​wanneer ze volwassen zijn. Ze bieden structurele sterkte aan weefsels die niet langer in lengte groeien.

Er zijn twee soorten sclerenchymcellen bekend: vezels en sclereïden . De eerste zijn lang, met dikke, verhoute celwanden, waardoor ze sterk en flexibel zijn.

Sclereïden, aan de andere kant, zijn morfologisch meer gevarieerd, maar zijn over het algemeen kubisch of bolvormig. Deze cellen vormen de schillen en pitten van veel fruit. Ze zijn niet flexibel, maar eerder moeilijk.

Cellen in vaatweefsel

Het vaatweefsel van planten bestaat uit cellen. Dit zijn degenen die verantwoordelijk zijn voor de geleiding van water en voedingsstoffen en mineralen door het lichaam van groenten.

Het xyleemweefsel (xyleem) is wat water en minerale voedingsstoffen van de wortel naar de rest van de plant transporteert. Het floëemweefsel (het floëem) daarentegen geleidt suikers en organische voedingsstoffen van de bladeren naar de rest van de plant. De som van beide vloeistoffen staat bekend als sap .

Het xyleem is samengesteld uit tracheïden , dit zijn lange cellen, smal aan hun uiteinden. Ze worden beschouwd als een soort sclerenchymcel. Deze cellen sterven af ​​wanneer ze volwassen zijn, dus wat "overblijft" is de "schaal" die wordt gevormd door de verdikte celwand.

Andere cellen die bloedvatelementen worden genoemd , bevinden zich ook in dit weefsel , dat water en mineralen sneller transporteert dan tracheïden. Ze sterven ook op de vervaldag, waardoor ze holle ‘buisjes’ worden, korter en smaller dan tracheïden.

Het floëem is samengesteld uit een celtype dat bekend staat als elementen van de zeefbuizen . Dit zijn levende, metabolisch actieve cellen. Ze sluiten aan hun uiteinden ter vorming zeef buis , die waardoorheen fotosyntheseproducten van de bladeren getransporteerd naar de rest van het lichaam.

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Gunning, BE, & Steer, MW (1996). Plantencelbiologie: structuur en functie. Jones & Bartlett leren.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Moleculaire celbiologie 4e editie. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie, boekenplank.
4. Nabors, MW (2004). Inleiding tot de plantkunde (nr. 580 N117i). Pearson,.
5. Solomon, EP, Berg, LR en Martin, DW (2011). Biologie (9e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: VS.