Tubuh organisme hidup dapat berupa sel tunggal, sekelompok atau kumpulan besar, berjumlah miliaran struktur dasar seperti itu. Yang terakhir ini mencakup sebagian besar tumbuhan tingkat tinggi. Studi tentang sel - elemen utama dari struktur dan fungsi organisme hidup - berkaitan dengan sitologi. Cabang biologi ini mulai berkembang pesat setelah penemuan mikroskop elektron, peningkatan kromatografi dan metode biokimia lainnya. Pertimbangkan fitur utama, serta fitur yang membedakan sel tumbuhan dari unit struktural terkecil dari struktur bakteri, jamur, dan hewan.
Pembukaan sel oleh R. Hooke
Teori elemen kecil struktur semua makhluk hidup telah melewati jalur perkembangan, diukur dalam ratusan tahun. Struktur membran sel tumbuhan pertama kali terlihat di mikroskop oleh ilmuwan Inggris R. Hooke. Ketentuan umum hipotesis sel dirumuskan oleh Schleiden dan Schwann, sebelum itu peneliti lain membuat kesimpulan serupa.
Orang Inggris R. Hooke memeriksa sepotong gabus kayu ek di bawah mikroskop dan mempresentasikan hasilnya pada pertemuan Royal Society di London pada 13 April 1663 (menurutsumber lain, peristiwa itu terjadi pada 1665). Ternyata kulit pohon terdiri dari sel-sel kecil, yang disebut "sel" oleh Hooke. Dinding kamar-kamar ini, membentuk pola dalam bentuk sarang lebah, oleh ilmuwan dianggap sebagai zat hidup, dan rongga itu diakui sebagai struktur tambahan yang tidak bernyawa. Belakangan terbukti bahwa di dalam sel tumbuhan dan hewan mereka mengandung suatu zat, yang tanpanya keberadaan mereka tidak mungkin, dan aktivitas seluruh organisme.
Teori sel
Penemuan penting R. Hooke dikembangkan dalam karya ilmuwan lain yang mempelajari struktur sel hewan dan tumbuhan. Elemen struktural serupa diamati oleh para ilmuwan pada bagian mikroskopis jamur multiseluler. Ditemukan bahwa unit struktural organisme hidup memiliki kemampuan untuk membelah. Berdasarkan penelitian tersebut, perwakilan ilmu biologi Jerman M. Schleiden dan T. Schwann merumuskan hipotesis yang kemudian menjadi teori sel.
Perbandingan sel tumbuhan dan hewan dengan bakteri, ganggang dan jamur memungkinkan peneliti Jerman untuk sampai pada kesimpulan berikut: "ruang" yang ditemukan oleh R. Hooke adalah unit struktural dasar, dan proses yang terjadi di dalamnya mendasari kehidupan dari sebagian besar organisme di Bumi. Tambahan penting dibuat oleh R. Virkhov pada tahun 1855, mencatat bahwa pembelahan sel adalah satu-satunya cara untuk reproduksi mereka. Teori Schleiden-Schwann dengan penyempurnaan telah diterima secara umum dalam biologi.
Sel adalah elemen terkecil dalam struktur dan kehidupan tumbuhan
Menurut posisi teoritis Schleiden dan Schwann,dunia organik adalah satu, yang membuktikan struktur mikroskopis hewan dan tumbuhan yang serupa. Selain dua kingdom ini, keberadaan seluler merupakan ciri khas jamur, bakteri, dan virus. Pertumbuhan dan perkembangan organisme hidup dipastikan dengan munculnya sel-sel baru dalam proses pembelahan sel yang sudah ada.
Organisme multiseluler bukan hanya akumulasi elemen struktural. Unit kecil struktur berinteraksi satu sama lain, membentuk jaringan dan organ. Organisme bersel tunggal hidup dalam isolasi, yang tidak mencegah mereka menciptakan koloni. Fitur utama sel:
- kemampuan untuk hidup mandiri;
- metabolisme sendiri;
- reproduksi sendiri;
- pengembangan.
Dalam evolusi kehidupan, salah satu tahap terpenting adalah pemisahan nukleus dari sitoplasma dengan bantuan membran pelindung. Koneksi telah dipertahankan, karena struktur ini tidak dapat eksis secara terpisah. Saat ini, ada dua kerajaan super - organisme non-nuklir dan nuklir. Kelompok kedua dibentuk oleh tumbuhan, jamur dan hewan, yang dipelajari oleh cabang-cabang ilmu pengetahuan dan biologi yang relevan secara umum. Sel tumbuhan memiliki nukleus, sitoplasma dan organel, yang akan dibahas di bawah ini.
Keanekaragaman sel tumbuhan
Saat pecahnya semangka, apel, atau kentang yang matang, Anda dapat melihat "sel" struktural yang berisi cairan dengan mata telanjang. Ini adalah sel parenkim janin dengan diameter hingga 1 mm. Serat kulit pohon adalah struktur memanjang, yang panjangnya secara signifikan melebihi lebarnya. Sebagai contoh,sel tanaman yang disebut kapas mencapai panjang 65 mm. Serat kulit pohon rami dan rami memiliki dimensi linier 40-60 mm. Sel tipikal jauh lebih kecil -20-50 m. Elemen struktural kecil seperti itu hanya dapat dilihat di bawah mikroskop. Ciri-ciri unit struktural terkecil dari organisme tumbuhan dimanifestasikan tidak hanya dalam perbedaan bentuk dan ukuran, tetapi juga dalam fungsi yang dilakukan dalam komposisi jaringan.
Sel tumbuhan: fitur struktural dasar
Inti dan sitoplasma saling berhubungan erat dan berinteraksi satu sama lain, yang dikonfirmasi oleh penelitian para ilmuwan. Ini adalah bagian utama sel eukariotik, semua elemen struktural lainnya bergantung padanya. Nukleus berfungsi untuk menyimpan dan mengirimkan informasi genetik yang diperlukan untuk sintesis protein.
Ilmuwan Inggris R. Brown pada tahun 1831 pertama kali memperhatikan tubuh khusus (inti) dalam sel tanaman keluarga anggrek. Itu adalah nukleus yang dikelilingi oleh sitoplasma semi-cair. Nama zat ini berarti dalam terjemahan literal dari bahasa Yunani "massa utama sel." Ini mungkin lebih cair atau kental, tetapi harus ditutupi dengan membran. Kulit luar sel terutama terdiri dari selulosa, lignin, dan lilin. Salah satu ciri yang membedakan sel tumbuhan dan hewan adalah adanya dinding selulosa yang kuat ini.
Struktur sitoplasma
Bagian dalam sel tumbuhan dipenuhi dengan hialoplasma dengan butiran kecil tersuspensi di dalamnya. Lebih dekat ke cangkang, yang disebut endoplasma masuk ke eksoplasma yang lebih kental. Tepatzat ini, yang diisi sel tumbuhan, berfungsi sebagai tempat untuk aliran reaksi biokimia dan pengangkutan senyawa, penempatan organel dan inklusi.
Sekitar 70-85% sitoplasma adalah air, 10-20% adalah protein, komponen kimia lainnya - karbohidrat, lipid, senyawa mineral. Sel tumbuhan memiliki sitoplasma, di mana, di antara produk akhir sintesis, terdapat bioregulator fungsi dan zat cadangan (vitamin, enzim, minyak, pati).
Inti
Perbandingan sel tumbuhan dan hewan menunjukkan bahwa mereka memiliki struktur nukleus yang serupa, terletak di sitoplasma dan menempati hingga 20% dari volumenya. Orang Inggris R. Brown, yang pertama kali memeriksa komponen paling penting dan konstan dari semua eukariota di bawah mikroskop, memberinya nama dari kata Latin nukleus. Penampilan inti biasanya berkorelasi dengan bentuk dan ukuran sel, tetapi terkadang berbeda dari mereka. Elemen wajib struktur adalah membran, kariolimfa, nukleolus dan kromatin.
Ada pori-pori di membran yang memisahkan nukleus dari sitoplasma. Mereka mengangkut zat dari nukleus ke sitoplasma dan sebaliknya. Kariolimfa adalah isi inti cair atau kental dengan area kromatin. Nukleolus mengandung asam ribonukleat (RNA) yang memasuki ribosom sitoplasma untuk berpartisipasi dalam sintesis protein. Asam nukleat lainnya, asam deoksiribonukleat (DNA), juga terdapat dalam jumlah besar. DNA dan RNA pertama kali ditemukan pada sel hewan pada tahun 1869 dan selanjutnya ditemukan pada tumbuhan. Nukleus adalah pusatnyamanajemen” proses intraseluler, tempat untuk menyimpan informasi tentang karakteristik herediter dari seluruh organisme.
retikulum endoplasma (RE)
Struktur sel hewan dan sel tumbuhan memiliki kemiripan yang signifikan. Harus ada dalam sitoplasma adalah tubulus internal yang diisi dengan zat dari asal dan komposisi yang berbeda. Tipe granular EPS berbeda dari tipe agranular dengan adanya ribosom pada permukaan membran. Yang pertama terlibat dalam sintesis protein, yang kedua berperan dalam pembentukan karbohidrat dan lipid. Seperti yang telah ditetapkan oleh para peneliti, saluran tidak hanya menembus sitoplasma, tetapi juga berhubungan dengan setiap organel sel hidup. Oleh karena itu, nilai EPS sangat dihargai sebagai partisipan dalam metabolisme, sistem komunikasi dengan lingkungan.
Ribosom
Struktur sel tumbuhan atau hewan sulit dibayangkan tanpa partikel kecil ini. Ribosom sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Protein dan molekul asam ribonukleat mendominasi komposisi tubuh, ada sejumlah kecil ion kalsium dan magnesium. Hampir semua RNA sel terkonsentrasi di ribosom; mereka menyediakan sintesis protein dengan "merakit" protein dari asam amino. Kemudian protein masuk ke saluran RE dan dibawa oleh jaringan ke seluruh sel, menembus ke dalam nukleus.
Mitokondria
Organel sel ini dianggap sebagai stasiun energi, mereka terlihat ketika diperbesar dalam mikroskop cahaya konvensional. Jumlah mitokondria bervariasi dalam rentang yang sangat luas, mungkin ada unit atau ribuan. Struktur organoid tidak terlalu kompleks, ada duamembran dan matriks di dalamnya. Mitokondria terdiri dari lipid protein, DNA dan RNA, bertanggung jawab untuk biosintesis ATP - asam adenosin trifosfat. Zat sel tumbuhan atau hewan ini ditandai dengan adanya tiga fosfat. Pemisahan masing-masing sel menyediakan energi yang diperlukan untuk semua proses kehidupan di dalam sel itu sendiri dan di seluruh tubuh. Sebaliknya, penambahan residu asam fosfat memungkinkan untuk menyimpan energi dan mentransfernya dalam bentuk ini ke seluruh sel.
Perhatikan organel sel pada gambar di bawah ini dan beri nama yang sudah Anda ketahui. Perhatikan vesikel besar (vakuola) dan plastida hijau (kloroplas). Kita akan membicarakannya nanti.
kompleks Golgi
Organoid seluler kompleks terdiri dari granula, membran, dan vakuola. Kompleks dibuka pada tahun 1898 dan dinamai ahli biologi Italia. Ciri-ciri sel tumbuhan adalah distribusi partikel Golgi yang seragam di seluruh sitoplasma. Para ilmuwan percaya bahwa kompleks diperlukan untuk mengatur kandungan air dan produk limbah, menghilangkan zat berlebih.
plastida
Hanya sel jaringan tumbuhan yang mengandung organel hijau. Selain itu, ada plastida tidak berwarna, kuning dan oranye. Struktur dan fungsinya mencerminkan jenis nutrisi tanaman, dan mereka dapat berubah warna karena reaksi kimia. Jenis utama plastida:
- kromoplas jingga dan kuning yang dibentuk oleh karoten dan xantofil;
- kloroplas yang mengandung butiran klorofil -pigmen hijau;
- leukoplas adalah plastida yang tidak berwarna.
Struktur sel tumbuhan dikaitkan dengan reaksi kimia sintesis bahan organik dari karbon dioksida dan air menggunakan energi cahaya. Nama proses yang menakjubkan dan sangat kompleks ini adalah fotosintesis. Reaksi dilakukan berkat klorofil, zat inilah yang mampu menangkap energi seberkas cahaya. Kehadiran pigmen hijau menjelaskan karakteristik warna daun, batang herba, buah mentah. Klorofil memiliki struktur yang mirip dengan hemoglobin dalam darah hewan dan manusia.
Warna merah, kuning, dan jingga pada berbagai organ tumbuhan disebabkan oleh adanya kromoplas di dalam sel. Mereka didasarkan pada sekelompok besar karotenoid yang memainkan peran penting dalam metabolisme. Leukoplas bertanggung jawab untuk sintesis dan akumulasi pati. Plastida tumbuh dan berkembang biak di sitoplasma, bergerak bersamanya di sepanjang membran bagian dalam sel tumbuhan. Mereka kaya akan enzim, ion, dan senyawa aktif biologis lainnya.
Perbedaan struktur mikroskopis kelompok utama organisme hidup
Sebagian besar sel menyerupai kantung kecil yang berisi lendir, badan, butiran, dan vesikel. Seringkali ada berbagai inklusi dalam bentuk kristal padat mineral, tetes minyak, butiran pati. Sel berada dalam kontak erat dalam komposisi jaringan tumbuhan, kehidupan secara keseluruhan tergantung pada aktivitas unit struktural terkecil yang membentuk keseluruhan.
Dengan struktur multiseluler, adaspesialisasi, yang diekspresikan dalam tugas fisiologis yang berbeda dan fungsi elemen struktural mikroskopis. Mereka ditentukan terutama oleh lokasi jaringan di daun, akar, batang, atau organ generatif tanaman.
Mari kita soroti elemen utama perbandingan sel tumbuhan dengan unit struktural dasar organisme hidup lainnya:
- Cangkang padat, karakteristik hanya untuk tanaman, dibentuk oleh serat (selulosa). Pada jamur, membran terdiri dari kitin yang tahan lama (protein khusus).
- Sel tumbuhan dan jamur berbeda warna karena ada tidaknya plastida. Badan seperti kloroplas, kromoplas, dan leukoplas hanya ada di sitoplasma tumbuhan.
- Ada organoid yang membedakan hewan - ini adalah sentriol (pusat sel).
- Hanya pada sel tumbuhan terdapat vakuola sentral besar yang berisi cairan. Biasanya getah sel ini diwarnai dengan pigmen dengan warna yang berbeda-beda.
- Senyawa cadangan utama organisme tumbuhan adalah pati. Jamur dan hewan mengumpulkan glikogen di dalam sel mereka.
Di antara alga, banyak sel tunggal yang hidup bebas diketahui. Misalnya, organisme independen semacam itu adalah klamidomonas. Meskipun tumbuhan berbeda dari hewan dengan adanya dinding sel selulosa, tetapi sel germinal tidak memiliki cangkang yang begitu padat - ini adalah bukti lain dari kesatuan dunia organik.
