Структурна та функціональна організація рослинної клітини. Симбіотична теорія походження мітохондрій і хлоропластів.

Структурні компоненти рослинної клітини.

Клітина – це елементарна структурна і функціональна одиниця життя, якій притаманні всі властивості живої системи: обмін речовин і енергії, ріст і розвиток, подразливість, здатність до самовідтворення і саморегуляції. У природі клітина може існувати як самостійний організм, і як складова частина багатоклітинних. Не дивлячись на різноманітність форм і функцій , які вони виконують, клітини всіх живих організмів мають подібну будову.

Відкриття клітинної будови організмів повязане з винайденням мікроскопа в 1665 р. Голандським дослідником Робертом Гуком. Він розглядав зріз корка і побачив у ньому комірки, які назвав клітинами. Термін клітина походить від грецького слова “cytos” – клітина, або лат. “cellula” – порожнина. У вигляді загальнобіологічної концепції клітинна теорія була вперше сформульована німецькими вченими: зоологом – Т. Шванном, і ботаніком – М. Шлейденом (1837 – 1838 рр.). Шлейден, досліджуючи рослини, показав, що їхні тканини складаються з клітин. Шванн встановив, що тваринні тканини представлені також клітинами. Клітинна теорія відіграла важливу роль в утвердженні ідеї єдності життя, спільності походження рослинних і тваринних організмів. Вона послужила теоретичною основою для створення еволюційного вчення Ч. Дарвіна.

Розрізняють два основні ступені організації клітини: прокаріотичний і еукаріотичний.

Прокаріотичний тип клітин – це такі клітини, які не мають оформленого ядра, а їхній генетичний матеріал представлений нуклеоїдом – замкненою в кільце молекулою ДНК, не відокремленою від цитоплазми оболонкою. Еукаріотичний тип або еукаріоти – це клітини одноклітинних і багатоклітинних організмів, які мають каріолему (оболонку ядра) і молекули ДНК, упаковані за допомогою комплексу білків у хромосоми, які володіють мультирепліконним типом реплікації ДНК. Розмір рослинних клітин – від 10 до 600 мкм. За формою клітини поділяються на паренхімні та прозенхімні (довжина більша за ширину в 5-10 разів).

Для рослинної клітини характерні такі особливості:

1. Наявність полісахаридної (целюлозної) оболонки;

2. Наявність пластид у зв’язку з фототрофним способом живлення рослин;

3. Наявність вакуолі, яка відіграє роль у підтриманні тургору;

4. Відсутність центріолей під час поділу клітини.

Вивчаючи онтогенез органел, а саме, мітохондрій і хлоропластів в 1912 р. російський ботанік Б.М. Козо-Полянський висловив думку, що клітина – це симбіотрофна система, в якій у симбіозі живуть декілька організмів. Згідно гіпотези симбіогенезу мітохондрії і хлоропласти – це у минулому самостійні організми. Ця гіпотеза має багато прихильників, таких як Л. Маргуліс, А.А. Тахтаджян, Д. Кірк, М. Руттен. І мітохондріям, і хлоропластам характерна певна автономія і вони здатні до саморедуплікації. Обидва органоїди містять РНК, специфічну ДНК, здатні до синтезу протеїдів, мають рибосоми, фосфоліпіди, подібні за будовою. У прокаріот мітохондрій немає, а у еукаріот спостерігається велика різноманітність форм і розмірів цих органел.

Симбіотична теорія ґрунтується на тому, що в процесі гліколітичного шляху у якості “відходів” залишаються трикарбовані кислоти, які могли бути джерелом їжі для якихось аеробних мікроорганізмів. Можливо, такі мікроорганізми, проникнувши в прокаріотичну клітину, вступали з нею в симбіоз і стали виконувати роль мітохондрій. Це припущення підтверджується також подібністю мітохондрій з мікроорганізмами (кільцева ДНК, дрібні рибосоми, чутливість до бактеріальних антибіотиків). У примітивних еукаріот геноми мітохондрій довші, ніж у вищих. Згідно гіпотези симбіогенетичного виникнення мітохондрій перехід до аеробного дихання - результат проникнення первинної аеробної прокаріотної форми у вільноживучу афтотрофну, але анаеробну істоту. Згідно цієї теорії хлоропласти виникли в результаті симбіозу якогось автотрофного мікроорганізму, здатного трансформувати енергію сонячного світла, з гетеротрофною клітиною господаря. Хлоропласти включають тільки декілька десятків молекул ДНК, ідентичних між собою. Тому хлоропласти автономні обмежений час.