КЛІТИНА РОСЛИНИ

КЛІТИНА РОСЛИНИ (лат. cellula + грец. kytos — клітина) — універсальна структурна і функціональна одиниця живих організмів, яка має всі ознаки живого, здатна до саморегуляції, самовідтворення і розвитку. Термін «клітина» запропонував англійський учений Р. Гук (1665). Організм деяких водоростей складається з однієї клітини, а велетенських секвой — з мільярдів клітин. Залежно від віку та функцій К.р. бувають живими чи мертвими. За розмірами вони, як правило, мікроскопічно дрібні, а клітини запасливої паренхіми деяких рослин можна побачити неозброєним оком. Розрізняють два морфологічні типи К.р.: паренхімні — майже рівновеликі за всіма напрямками, і прозенхімні, довжина яких більш ніж у 5 разів перевищує ширину.

К.р. притаманні всі ознаки, характерні для клітин еукаріотичних організмів. У К.р. розрізняють протопласт (грец. protos — перший + plastos — утворений, оформлений) — її живий вміст, притиснений у вигляді тоненького пристінного шару до оболонки, і продукти життєдіяльності протопласту — клітинна оболонка, ергастичні речовини, включення, клітинний сік вакуолей. Протопласт складається із структурних систем цитоплазми та ядра. Цитоплазма містить основну речовину, її матрикс — гіалоплазму, в яку занурені органели, мембранні системи, включення. Зовні цитоплазма оточена плазматичною мембраною — плазмалемою, а від вакуолей її відокремлює вакуолярна мембрана — тонопласт. Розрізняють немембранні (рибосоми, мікротрубочки, мікрофіламенти), одномембранні (ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, вакуолі з клітинним соком, мікротільця) та двомембранні (пластиди, мітохондрії) органели К.р. Специфічними ознаками, характерними лише для К.р., є наявність у них пластид, вакуолей з клітинним соком та міцної целюлозно-пектинової оболонки.

Пластиди (грец. plastides < plastos — утворений, оформлений) — характерні компоненти клітин лише рослинних організмів. Розрізняють три типи пластид: хлоропласти, хромопласти, лейкопласти. Усі пластиди мають двомембранну оболонку та основну речовину — строму.

Хлоропласти (грец. chloros — зелений + plastos — утворений, оформлений) — зелені пластиди, головна функція яких полягає у здійсненні процесу фотосинтезу. Хлоропласти зазвичай мають форму диску діаметром 4–5 мкм. В одній клітині зеленого листка міститься 40–50 хлоропластів, у квадратному міліметрі листка — близько 500 000. У цитоплазмі хлоропласти розташовуються вздовж клітинної оболонки. Вони оточені двомембранною оболонкою, заповнені стромою, пронизаною системою внутрішніх мембран, які мають форму сплющених пухирців — тилакоїдів. У вищих рослин тилакоїди, як правило, зібрані у стопки-грани, що нагадують стовпчики монет. Тилакоїди окремих гран з’єднані міжгранними тилакоїдами. На поверхні тилакоїдів проходять світлові реакції фотосинтезу. У мембрани тилакоїдів занурені молекули пігментів — хлорофілів (a, b, c, d), які зумовлюють зелене забарвлення рослин, каротиноїдів і фікобілінів, що регулюють потік світлової енергії. В організмі людини хлорофіл сприяє утворенню гемоглобіну, поліпшує стан кровоносних судин, виявляє бактерицидну та антиоксидантну дію. Хлорофіли і каротиноїди використовують в медицині, парфумерії та косметології як барвники, субстанції ЛП Хлорофіліпт, Каротолін, Аскол.

У хлоропластах світлова енергія перетворюється на потенційну хімічну енергію у процесі фотосинтезу — синтезу цукрів та інших органічних сполук із вуглекислого газу та води з використанням сонячної енергії, яку сприймають (ловлять) молекули хлорофілу; у навколишнє середовище при цьому виділяється кисень. Щорічно у процесі фотосинтезу на Землі утворюється близько 150 млрд т органічних речовин і виділяється понад 200 млрд т кисню. У стромі хлоропластів відбуваються темнові реакції фотосинтезу, в ній містяться рибосоми, кільцева молекула ДНК, зерна первинного (асиміляційного) крохмалю, крапельки олії, ферменти, цукри, ліпіди.

Хлоропласти водоростей називають також хроматофорами (грец. chroma, chromatos — колір, забарвлення + phoros — носій). За формою вони пластинчасті, зірчасті, стрічкоподібні, циліндричні, лінзоподібні тощо і містять, крім хлорофілів a, b, c, d і каротиноїдів, додаткові специфічні для окремих відділів водоростей пігменти.

Хромопласти (грец. chroma, chromatos — колір, забарвлення + plastos — утворений, оформлений) містять пігменти-каротиноїди червоного, оранжевого чи жовтого кольору і тому забарвлюють пелюстки, плоди, рідше коренеплоди (морква) рослин у відповідний колір, що сприяє запиленню та поширенню плодів і насіння. Каротин як провітамін вітаміну А має велике значення для здоров’я людини.

Лейкопласти (грец. leucos — білий + plastos — утворений, оформлений) — безбарвні пластиди, які не містять пігментів, відрізняються слабким розвитком внутрішньої мембранної системи, пристосовані для зберігання запасних речовин. Залежно від природи останніх розрізняють: амілопласти, які синтезують і накопичують вторинний крохмаль; протеопласти, що утворюють запасні білки; олеопласти, які зберігають жирні олії. В основних клітинах епідерми лейкопласти виконують роль світлофільтрів.

Вакуоля (лат. vacuus — порожній) — мішечок, оточений вакуолярною мембраною — тонопластом і заповнений клітинним соком. Наявність вакуолей в клітинах — відмінна ознака рослин. У молодих К.р. вакуолі дрібні й численні, з віком вони збільшуються в розмірах і зливаються в одну центральну вакуолю. Клітинний сік — це водний розчин різних органічних (простих білків, амінокислот, цукрів, алкалоїдів, глікозидів, танінів, органічних кислот, ферментів, пігментів тощо) і неорганічних речовин. Більшість названих речовин широко використовують в медицині та фармації. Вакуоля — це резервуар для накопичення і зберігання води, запасних речовин, кінцевих продуктів обміну. Вакуоля визначає осмотичні властивості К.р., бере участь в утворенні лізосом. Завдяки збільшенню об’єму вакуолі клітинна оболонка розтягується, а розмір К.р. збільшується.

У життєвому циклі кожної К.р. розрізняють 5 фаз: ембріональну (меристематичну), фазу росту, фазу диференціації, фазу зрілості та фазу старіння. В ембріональній фазі К.р. дрібні, паренхімні, мають тоненьку первинну оболонку, дрібні вакуолі, цитоплазма їх зерниста, в ній багато рибосом, пропластид, ядро велике, розташоване в центрі клітини. Фаза росту характеризується значним збільшенням (деколи в 100 і більше разів) розмірів К.р. за рахунок збільшення об’єму вакуолей і площі клітинної облонки. Такий ріст К.р. називають способом розтягування. К.р. інтенсивно поглинає воду, дрібні вакуолі збільшуються, зливаються одна з одною, утворюється центральна вакуоля, протопласт відтісняється до клітинної оболонки і набуває вигляду пристінного шару, збільшується число органел. У фазу диференціації з’являються структурні та функціональні відміни між К.р., змінюються органели, формується вторинна клітинна оболонка. У фазу зрілості кожна К.р. набуває типової для неї будови, тобто відбувається її спеціалізація для виконання певної функції. У фазу старіння поступово послаблюються життєві функції К.р., спрощується її будова, рвуться мембрани, відбувається автоліз протопласту, він відмирає. Клітинні оболонки тонкостінних клітин сплющуються і облітеруються, а клітинні оболонки товстостінних клітин корку, механічних тканин, трахеїд, судин продовжують виконувати захисні, опірні чи провідні функції.

Арронет Н.И. Растительная клетка. Жизнь растений. — М., 1974. — Т. 1; Барна М. Ботаніка. Терміни. Поняття. Персоналії. — К., 1997; Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. — М., 1990. — Т. 1; Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. — М., 1990. — Т. 1; Сербин А.Г., Серая Л.М., Ткаченко Н.М. и др. Медицинская ботаника. — Х., 2003.