Miili ya viumbe hai inaweza kuwa seli moja, kundi lao au mkusanyiko mkubwa, unaohesabu mabilioni ya miundo kama hii msingi. Mwisho ni pamoja na mimea mingi ya juu. Utafiti wa seli - kipengele kikuu cha muundo na kazi za viumbe hai - inahusika na cytology. Tawi hili la biolojia lilianza kukua haraka baada ya ugunduzi wa darubini ya elektroni, uboreshaji wa chromatography na njia zingine za biokemia. Fikiria vipengele vikuu, pamoja na vipengele ambavyo seli ya mmea hutofautiana na vitengo vidogo vya muundo wa bakteria, kuvu na wanyama.
Kufunguliwa kwa seli na R. Hooke
Nadharia ya vipengele vidogo vya muundo wa viumbe vyote vilivyo hai imepita njia ya maendeleo, iliyopimwa katika mamia ya miaka. Muundo wa membrane ya seli ya mmea ulionekana kwanza kwenye darubini yake na mwanasayansi wa Uingereza R. Hooke. Masharti ya jumla ya nadharia tete ya seli yaliundwa na Schleiden na Schwann, kabla ya watafiti wengine kufanya hitimisho sawa.
Mwingereza R. Hooke alichunguza kipande cha gongo la mwaloni chini ya darubini na kuwasilisha matokeo katika mkutano wa Royal Society huko London mnamo Aprili 13, 1663 (kulingana navyanzo vingine, tukio hilo lilitokea mnamo 1665). Ilibadilika kuwa gome la mti lina seli ndogo, zinazoitwa "seli" na Hooke. Kuta za vyumba hivi, na kutengeneza muundo kwa namna ya asali, mwanasayansi alizingatiwa kuwa dutu hai, na cavity ilitambuliwa kama muundo usio na uhai, msaidizi. Baadaye ilithibitishwa kwamba ndani ya seli za mimea na wanyama zina dutu, bila ambayo kuwepo kwao haiwezekani, na shughuli za viumbe vyote.
Nadharia ya seli
Ugunduzi muhimu wa R. Hooke uliendelezwa katika kazi za wanasayansi wengine waliochunguza muundo wa seli za wanyama na mimea. Vipengele sawa vya kimuundo vilizingatiwa na wanasayansi kwenye sehemu za microscopic za fungi nyingi. Ilibainika kuwa vitengo vya miundo ya viumbe hai vina uwezo wa kugawanya. Kulingana na utafiti huo, wawakilishi wa sayansi ya kibiolojia ya Ujerumani M. Schleiden na T. Schwann walitunga dhana ambayo baadaye ikawa nadharia ya seli.
Ulinganisho wa seli za mimea na wanyama na bakteria, mwani na kuvu uliwaruhusu watafiti wa Ujerumani kufikia hitimisho lifuatalo: "vyumba" vilivyogunduliwa na R. Hooke ni vitengo vya kimsingi vya kimuundo, na michakato inayotokea ndani yake ndio msingi wa maisha. ya viumbe vingi duniani. Aidha muhimu ilitolewa na R. Virkhov mwaka wa 1855, akibainisha kuwa mgawanyiko wa seli ndiyo njia pekee ya uzazi wao. Nadharia ya Schleiden-Schwann iliyo na uboreshaji imekubalika kwa ujumla katika biolojia.
Kiini ndicho kipengele kidogo zaidi katika muundo na maisha ya mimea
Kulingana na nafasi za kinadharia za Schleiden na Schwann,ulimwengu wa kikaboni ni moja, ambayo inathibitisha muundo wa microscopic sawa wa wanyama na mimea. Mbali na falme hizi mbili, kuwepo kwa seli ni tabia ya fungi, bakteria, na virusi hazipo. Ukuaji na maendeleo ya viumbe hai huhakikishwa na kuibuka kwa seli mpya katika mchakato wa mgawanyiko wa zilizopo.
Kiumbe chembe chembe nyingi sio tu mkusanyiko wa vipengele vya muundo. Vitengo vidogo vya muundo vinaingiliana na kila mmoja, kutengeneza tishu na viungo. Viumbe vya seli moja huishi kwa kutengwa, ambayo haiwazuii kuunda makoloni. Sifa kuu za seli:
- uwezo wa kuwepo kwa kujitegemea;
- metaboliki mwenyewe;
- kujizalisha;
- maendeleo.
Katika mageuzi ya maisha, mojawapo ya hatua muhimu zaidi ilikuwa mgawanyo wa kiini kutoka kwa saitoplazimu kwa usaidizi wa utando wa kinga. Uunganisho umehifadhiwa, kwa sababu miundo hii haiwezi kuwepo tofauti. Hivi sasa, kuna falme mbili kuu - viumbe visivyo vya nyuklia na vya nyuklia. Kundi la pili linaundwa na mimea, fangasi na wanyama, ambao huchunguzwa na matawi husika ya sayansi na biolojia kwa ujumla. Seli ya mmea ina kiini, saitoplazimu na oganelles, ambayo itajadiliwa hapa chini.
Anuwai ya seli za mimea
Wakati wa mapumziko ya tikiti maji, tufaha au viazi mbivu, unaweza kuona "seli" za muundo zilizojaa kioevu kwa macho. Hizi ni seli za parenchyma ya fetasi yenye kipenyo cha hadi 1 mm. Fiber za bast ni miundo iliyopanuliwa, urefu ambao kwa kiasi kikubwa unazidi upana. Kwa mfano,kiini cha mmea unaoitwa pamba hufikia urefu wa 65 mm. Nyuzi za bast za lin na katani zina vipimo vya mstari wa 40-60 mm. Seli za kawaida ni ndogo zaidi -20–50 µm. Vile vipengele vidogo vya kimuundo vinaweza kuonekana tu chini ya darubini. Vipengele vya vitengo vidogo vya kimuundo vya kiumbe cha mmea huonyeshwa sio tu katika tofauti za sura na saizi, lakini pia katika kazi zinazofanywa katika muundo wa tishu.
Kiini cha mmea: vipengele vya kimsingi vya muundo
Kiini na saitoplazimu zimeunganishwa kwa karibu na kuingiliana, jambo ambalo linathibitishwa na utafiti wa wanasayansi. Hizi ni sehemu kuu za seli ya eukaryotic, vipengele vingine vyote vya kimuundo hutegemea. Kiini hutumika kuhifadhi na kusambaza taarifa za kijeni zinazohitajika kwa usanisi wa protini.
Mwanasayansi wa Uingereza R. Brown mnamo 1831 aliona kwa mara ya kwanza kiini maalum (nucleus) kwenye seli ya mmea wa familia ya okidi. Ilikuwa ni kiini kilichozungukwa na saitoplazimu ya nusu-kioevu. Jina la dutu hii linamaanisha katika tafsiri halisi kutoka kwa Kigiriki "molekuli ya msingi ya seli." Inaweza kuwa kioevu zaidi au viscous, lakini ni lazima kufunikwa na membrane. Ganda la nje la seli lina hasa selulosi, lignin, na nta. Kipengele kimoja kinachotofautisha seli za mimea na wanyama ni uwepo wa ukuta huu dhabiti wa selulosi.
Muundo wa saitoplazimu
Sehemu ya ndani ya seli ya mmea imejaa hyaloplasm na chembechembe ndogondogo zimening'inia ndani yake. Karibu na shell, kinachojulikana endoplasm hupita kwenye exoplasm ya viscous zaidi. Hasavitu hivi, ambavyo seli ya mmea hujazwa, hutumika kama mahali pa mtiririko wa athari za biokemikali na usafirishaji wa misombo, uwekaji wa organelles na inclusions.
Takriban 70-85% ya saitoplazimu ni maji, 10-20% ni protini, viambajengo vingine vya kemikali - wanga, lipids, misombo ya madini. Seli za mimea zina cytoplasm, ambayo, kati ya bidhaa za mwisho za awali, kuna bioregulators ya kazi na vitu vya hifadhi (vitamini, enzymes, mafuta, wanga)
Kiini
Ulinganisho wa seli za mimea na wanyama unaonyesha kuwa zina muundo sawa wa kiini, kilicho kwenye saitoplazimu na kuchukua hadi 20% ya ujazo wake. Mwingereza R. Brown, ambaye kwanza alichunguza sehemu hii muhimu zaidi na ya mara kwa mara ya yukariyoti zote chini ya darubini, aliipa jina kutoka kwa neno la Kilatini nucleus. Kuonekana kwa nuclei kawaida huunganishwa na sura na ukubwa wa seli, lakini wakati mwingine hutofautiana nao. Vipengele vya lazima vya muundo ni utando, karyolymph, nucleolus na chromatin.
Kuna vinyweleo kwenye utando vinavyotenganisha kiini na saitoplazimu. Wanasafirisha vitu kutoka kwa kiini hadi kwenye cytoplasm na kinyume chake. Karyolymph ni maudhui ya nyuklia ya kioevu au ya viscous yenye maeneo ya chromatin. Nucleolus ina asidi ya ribonucleic (RNA) ambayo huingia kwenye ribosomes ya saitoplazimu ili kushiriki katika usanisi wa protini. Asidi nyingine ya nucleic, deoxyribonucleic acid (DNA), pia iko kwa kiasi kikubwa. DNA na RNA ziligunduliwa kwa mara ya kwanza katika seli za wanyama mnamo 1869 na baadaye kupatikana kwenye mimea. Kiini ni katikatiusimamizi” wa michakato ya ndani ya seli, mahali pa kuhifadhi taarifa kuhusu sifa za urithi za kiumbe kizima.
Endoplasmic retikulamu (ER)
Muundo wa seli za wanyama na mimea una mfanano mkubwa. Inahitajika katika cytoplasm ni tubules za ndani zilizojaa vitu vya asili tofauti na muundo. Aina ya punjepunje ya EPS inatofautiana na aina ya agranular kwa kuwepo kwa ribosomes kwenye uso wa membrane. Ya kwanza inahusika katika awali ya protini, ya pili ina jukumu katika malezi ya wanga na lipids. Kama watafiti wameanzisha, njia haziingii tu kwenye cytoplasm, zinahusishwa na kila organelle ya seli hai. Kwa hivyo, thamani ya EPS inathaminiwa sana kama mshiriki katika kimetaboliki, mfumo wa mawasiliano na mazingira.
Ribosome
Muundo wa seli ya mmea au mnyama ni ngumu kufikiria bila chembe hizi ndogo. Ribosomu ni ndogo sana na inaweza kuonekana tu kwa darubini ya elektroni. Protini na molekuli za asidi ya ribonucleic hutawala katika muundo wa miili, kuna kiasi kidogo cha ioni za kalsiamu na magnesiamu. Takriban RNA zote za seli hujilimbikizia ribosomu; hutoa usanisi wa protini kwa "kukusanya" protini kutoka kwa asidi ya amino. Kisha protini huingia kwenye chaneli za ER na kubebwa na mtandao kwenye seli nzima, na kupenya hadi kwenye kiini.
Mitochondria
Nyimbo hizi za seli huchukuliwa kuwa vituo vyake vya nishati, huonekana zikikuzwa kwa darubini ya kawaida ya mwanga. Idadi ya mitochondria inatofautiana katika anuwai pana sana, kunaweza kuwa na vitengo au maelfu. Muundo wa organoid sio ngumu sana, kuna mbiliutando na tumbo ndani. Mitochondria huundwa na lipids za protini, DNA na RNA, zinawajibika kwa biosynthesis ya ATP - adenosine triphosphoric acid. Dutu hii ya seli ya mimea au wanyama ina sifa ya kuwepo kwa phosphates tatu. Kugawanyika kwa kila mmoja wao hutoa nishati muhimu kwa michakato yote ya maisha katika seli yenyewe na katika mwili wote. Kinyume chake, kuongezwa kwa mabaki ya asidi ya fosforasi hufanya iwezekane kuhifadhi nishati na kuihamisha katika umbo hili katika seli nzima.
Zingatia seli seli kwenye mchoro ulio hapa chini na utaje zile ambazo tayari unazijua. Kumbuka vesicle kubwa (vacuole) na plastids ya kijani (kloroplasts). Tutazungumza kuyahusu baadaye.
Golgi complex
Oganoid changamano ya seli ina chembechembe, utando na vakuli. Jumba hilo lilifunguliwa mnamo 1898 na lilipewa jina la mwanabiolojia wa Italia. Vipengele vya seli za mimea ni usambazaji sare wa chembe za Golgi katika saitoplazimu. Wanasayansi wanaamini kwamba tata ni muhimu kudhibiti maudhui ya maji na bidhaa taka, kuondoa vitu ziada.
Plastids
Seli za tishu za mmea pekee ndizo zenye organelles za kijani. Kwa kuongeza, kuna plastids isiyo rangi, ya njano na ya machungwa. Muundo na kazi zao zinaonyesha aina ya lishe ya mimea, na wanaweza kubadilisha rangi kutokana na athari za kemikali. Aina kuu za plastidi:
- chromoplasti za machungwa na njano zinazoundwa na carotene na xanthophyll;
- kloroplast zenye nafaka za klorofili -rangi ya kijani;
- leucoplasts ni plastidi zisizo na rangi.
Muundo wa seli ya mmea unahusishwa na athari za kemikali za usanisi wa viumbe hai kutoka kwa kaboni dioksidi na maji kwa kutumia nishati ya mwanga. Jina la mchakato huu wa kushangaza na ngumu sana ni photosynthesis. Mitikio hufanyika shukrani kwa klorofili, ni dutu hii ambayo ina uwezo wa kukamata nishati ya boriti ya mwanga. Uwepo wa rangi ya kijani huelezea rangi ya tabia ya majani, shina za mimea, matunda mabichi. Klorofili ina muundo sawa na himoglobini katika damu ya wanyama na wanadamu.
Rangi nyekundu, njano na chungwa ya viungo mbalimbali vya mimea inatokana na kuwepo kwa chromoplasts kwenye seli. Wao ni msingi wa kundi kubwa la carotenoids ambayo ina jukumu muhimu katika kimetaboliki. Leucoplasts ni wajibu wa awali na mkusanyiko wa wanga. Plastids hukua na kuzidisha katika cytoplasm, ikisonga pamoja nayo kando ya membrane ya ndani ya seli ya mmea. Zina vimeng'enya, ayoni na viambajengo vingine vinavyofanya kazi kibiolojia.
Tofauti katika muundo wa hadubini wa vikundi vikuu vya viumbe hai
Seli nyingi hufanana na kifuko kidogo kilichojaa kamasi, miili, chembechembe na vesicles. Mara nyingi kuna inclusions mbalimbali kwa namna ya fuwele imara ya madini, matone ya mafuta, nafaka za wanga. Seli huwasiliana kwa karibu katika muundo wa tishu za mmea, maisha kwa ujumla inategemea shughuli za vitengo hivi vidogo vya muundo ambavyo huunda kwa ujumla.
Na muundo wa seli nyingi, kunautaalamu, ambao unaonyeshwa katika kazi tofauti za kisaikolojia na kazi za vipengele vya kimuundo vya microscopic. Hubainishwa hasa na eneo la tishu kwenye majani, mzizi, shina au viungo vya uzazi vya mmea.
Hebu tuangazie vipengele vikuu vya ulinganisho wa seli ya mmea na vitengo vya kimsingi vya miundo ya viumbe hai vingine:
- Ganda mnene, ambalo ni sifa ya mimea pekee, huundwa na nyuzinyuzi (selulosi). Katika fangasi, utando huwa na chitin inayodumu (protini maalum).
- Seli za mimea na kuvu hutofautiana kwa rangi kutokana na kuwepo au kutokuwepo kwa plastidi. Miili kama vile kloroplasts, kromoplasti na leukoplasts zipo kwenye saitoplazimu ya mimea pekee.
- Kuna oganoid inayotofautisha wanyama - hii ni centriole (kituo cha seli).
- Kwenye seli ya mmea pekee kuna vakuli kubwa la kati lililojaa maudhui ya kioevu. Kwa kawaida utomvu huu wa seli hupakwa rangi katika rangi tofauti.
- Kiwango kikuu cha hifadhi ya viumbe vya mmea ni wanga. Uyoga na wanyama hujilimbikiza glycogen katika seli zao.
Miongoni mwa mwani, seli nyingi zinazoishi bila malipo zinajulikana. Kwa mfano, kiumbe cha kujitegemea vile ni chlamydomonas. Ingawa mimea hutofautiana na wanyama mbele ya ukuta wa seli ya selulosi, lakini seli za vijidudu hazina ganda mnene kama hilo - huu ni uthibitisho mwingine wa umoja wa ulimwengu wa kikaboni.
