Կենդանի օրգանիզմների մարմինները կարող են լինել մեկ բջիջ, դրանց մի խումբ կամ հսկայական կուտակում, որը թվարկում է միլիարդավոր նման տարրական կառույցներ: Վերջիններս ներառում են բարձրագույն բույսերի մեծ մասը։ Բջջի ուսումնասիրությունը՝ կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքի և գործառույթների հիմնական տարրը, զբաղվում է բջջաբանությամբ։ Կենսաբանության այս ճյուղը սկսեց արագ զարգանալ էլեկտրոնային մանրադիտակի հայտնաբերումից, քրոմատագրության և կենսաքիմիայի այլ մեթոդների կատարելագործումից հետո։ Դիտարկենք հիմնական հատկանիշները, ինչպես նաև այն հատկանիշները, որոնցով բույսերի բջիջը տարբերվում է բակտերիաների, սնկերի և կենդանիների կառուցվածքի ամենափոքր կառուցվածքային միավորներից:
Խցիկի բացում Ռ. Հուկի կողմից
Բոլոր կենդանի էակների կառուցվածքի չնչին տարրերի տեսությունն անցել է զարգացման ուղին, որը չափվում է հարյուրավոր տարիներով: Բույսերի բջջաթաղանթի կառուցվածքն առաջին անգամ իր մանրադիտակում տեսել է բրիտանացի գիտնական Ռ. Հուկը։ Բջջային վարկածի ընդհանուր դրույթները ձևակերպվել են Շլայդենի և Շվանի կողմից, մինչ այդ այլ հետազոտողներ արել են նմանատիպ եզրակացություններ:
Անգլիացի Ռ. Հուկը մանրադիտակի տակ ուսումնասիրեց կաղնու խցանի մի կտոր և արդյունքները ներկայացրեց 1663 թվականի ապրիլի 13-ին Լոնդոնում կայացած Թագավորական ընկերության ժողովում (ըստայլ աղբյուրներ, դեպքը տեղի է ունեցել 1665 թվականին): Պարզվել է, որ ծառի կեղևը բաղկացած է փոքրիկ բջիջներից, որոնք Հուկն անվանել է «բջիջներ»։ Այդ խցիկների պատերը, մեղրախիսխի տեսքով նախշեր կազմելով, գիտնականը համարել է կենդանի նյութ, իսկ խոռոչը ճանաչվել է որպես անկենդան, օժանդակ կառույց։ Հետագայում ապացուցվեց, որ բույսերի և կենդանիների բջիջների ներսում դրանք պարունակում են մի նյութ, առանց որի անհնար է դրանց գոյությունը և ամբողջ օրգանիզմի գործունեությունը։
Բջջային տեսություն
Ռ. Հուկի կարևոր հայտնագործությունը մշակվել է այլ գիտնականների աշխատանքներում, ովքեր ուսումնասիրել են կենդանիների և բույսերի բջիջների կառուցվածքը։ Նմանատիպ կառուցվածքային տարրեր գիտնականները դիտարկել են բազմաբջիջ սնկերի մանրադիտակային հատվածների վրա: Պարզվել է, որ կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքային միավորները բաժանվելու հատկություն ունեն։ Հետազոտության հիման վրա Գերմանիայի կենսաբանական գիտությունների ներկայացուցիչներ Մ. Շլայդենը և Թ. Շվանը ձևակերպեցին վարկած, որը հետագայում դարձավ բջջային տեսություն։
Բուսական և կենդանական բջիջների համեմատությունը բակտերիաների, ջրիմուռների և սնկերի հետ գերմանացի հետազոտողներին թույլ է տվել գալ հետևյալ եզրակացության. երկրագնդի օրգանիզմների մեծամասնությունից: Կարևոր լրացում է կատարել Ռ. Վիրխովը 1855 թվականին՝ նշելով, որ բջիջների բաժանումը դրանց վերարտադրության միակ միջոցն է։ Շլայդեն-Շվանի տեսությունը ճշգրտումներով դարձել է ընդհանուր ընդունված կենսաբանության մեջ:
Բջջը բույսերի կառուցվածքի և կյանքի ամենափոքր տարրն է
Համաձայն Շլայդենի և Շվանի տեսական դիրքորոշումների.օրգանական աշխարհը մեկն է, որն ապացուցում է կենդանիների և բույսերի նման մանրադիտակային կառուցվածքը։ Բացի այս երկու թագավորություններից, բջջային գոյությունը բնորոշ է սնկերին, բակտերիաները և վիրուսները բացակայում են: Կենդանի օրգանիզմների աճն ու զարգացումն ապահովվում է գոյություն ունեցողների բաժանման գործընթացում նոր բջիջների առաջացմամբ։
Բազմաբջիջ օրգանիզմը պարզապես կառուցվածքային տարրերի կուտակում չէ: Կառուցվածքի փոքր միավորները փոխազդում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով հյուսվածքներ և օրգաններ։ Միաբջիջ օրգանիզմներն ապրում են մեկուսացված, ինչը չի խանգարում նրանց ստեղծել գաղութներ։ Բջջի հիմնական հատկանիշները՝
- կարողություն անկախ գոյության;
- սեփական նյութափոխանակություն;
- ինքնավերարտադրում;
- զարգացում.
Կյանքի էվոլյուցիայում ամենակարեւոր փուլերից էր միջուկի անջատումը ցիտոպլազմից՝ պաշտպանիչ թաղանթի օգնությամբ։ Կապը պահպանվել է, քանի որ այդ կառույցները չեն կարող առանձին գոյություն ունենալ։ Ներկայումս գոյություն ունի երկու գերթագավորություն՝ ոչ միջուկային և միջուկային օրգանիզմներ։ Երկրորդ խումբը կազմում են բույսերը, սնկերը և կենդանիները, որոնք ուսումնասիրվում են գիտության և ընդհանրապես կենսաբանության համապատասխան ճյուղերի կողմից։ Բուսական բջիջն ունի միջուկ, ցիտոպլազմա և օրգանելներ, որոնք կքննարկվեն ստորև։
Բուսական բջիջների բազմազանություն
Հասած ձմերուկի, խնձորի կամ կարտոֆիլի ընդմիջմանը անզեն աչքով կարելի է տեսնել հեղուկով լցված կառուցվածքային «բջիջներ»։ Սրանք պտղի պարենխիմայի բջիջներն են՝ մինչև 1 մմ տրամագծով։ Բաստի մանրաթելերը երկարավուն կառուցվածքներ են, որոնց երկարությունը զգալիորեն գերազանցում է լայնությունը։ Օրինակ,բամբակ կոչվող բույսի բջիջը հասնում է 65 մմ երկարության։ Կտավատի և կանեփի բշտիկային մանրաթելերն ունեն գծային չափսեր 40–60 մմ: Տիպիկ բջիջները շատ ավելի փոքր են -20–50 մկմ: Նման փոքրիկ կառուցվածքային տարրերը կարելի է տեսնել միայն մանրադիտակի տակ: Բուսական օրգանիզմի ամենափոքր կառուցվածքային միավորների առանձնահատկությունները դրսևորվում են ոչ միայն ձևի և չափի տարբերություններով, այլև հյուսվածքների բաղադրության մեջ կատարվող գործառույթներով։
Բուսական բջիջ. հիմնական կառուցվածքային առանձնահատկություններ
Կորիզը և ցիտոպլազմը սերտորեն փոխկապակցված են և փոխազդում են միմյանց հետ, ինչը հաստատվում է գիտնականների հետազոտություններով։ Սրանք էուկարիոտ բջջի հիմնական մասերն են, մնացած բոլոր կառուցվածքային տարրերը կախված են դրանցից։ Միջուկը ծառայում է սպիտակուցի սինթեզի համար անհրաժեշտ գենետիկ տեղեկատվության պահպանման և փոխանցման համար:
Բրիտանացի գիտնական Ռ. Բրաունը 1831 թվականին առաջին անգամ նկատեց հատուկ մարմին (միջուկ) խոլորձների ընտանիքի բույսի բջիջում։ Այն միջուկ էր, որը շրջապատված էր կիսահեղուկ ցիտոպլազմայով։ Այս նյութի անունը հունարենից բառացի թարգմանությամբ նշանակում է «բջջի առաջնային զանգված»: Այն կարող է լինել ավելի հեղուկ կամ մածուցիկ, բայց այն անպայման ծածկված է թաղանթով։ Բջջի արտաքին թաղանթը հիմնականում բաղկացած է ցելյուլոզից, լիգնինից և մոմից։ Բուսական և կենդանական բջիջները տարբերող առանձնահատկություններից մեկն այս ամուր ցելյուլոզային պատի առկայությունն է։
Ցիտոպլազմայի կառուցվածքը
Բույսի բջիջի ներքին մասը լցված է հիալոպլազմով, որի մեջ կախված են փոքրիկ հատիկներ: Կեղևին ավելի մոտ, այսպես կոչված էնդոպլազմը անցնում է ավելի մածուցիկ էկզոպլազմայի։ Հենց ճիշտայս նյութերը, որոնցով լցված է բույսի բջիջը, ծառայում են որպես կենսաքիմիական ռեակցիաների հոսքի և միացությունների տեղափոխման, օրգանելների և ներդիրների տեղակայման վայր։
Ցիտոպլազմայի մոտավորապես 70-85%-ը կազմում է ջուրը, 10-20%-ը՝ սպիտակուցները, այլ քիմիական բաղադրիչները՝ ածխաջրերը, լիպիդները, հանքային միացությունները։ Բուսական բջիջներն ունեն ցիտոպլազմա, որի մեջ սինթեզի վերջնական արտադրանքի մեջ կան ֆունկցիաների և պահուստային նյութերի կենսակարգավորիչներ (վիտամիններ, ֆերմենտներ, յուղեր, օսլա):
Core
Բուսական և կենդանական բջիջների համեմատությունը ցույց է տալիս, որ դրանք ունեն միջուկի նման կառուցվածք, որը գտնվում է ցիտոպլազմայում և զբաղեցնում է դրա ծավալի մինչև 20%-ը։ Անգլիացի Ռ. Բրաունը, ով առաջինը մանրադիտակի տակ ուսումնասիրեց բոլոր էուկարիոտների այս ամենակարևոր և հաստատուն բաղադրիչը, այն անվանեց լատիներեն nucleus բառից: Միջուկների տեսքը սովորաբար փոխկապակցված է բջիջների ձևի և չափի հետ, բայց երբեմն տարբերվում է դրանցից: Կառուցվածքի պարտադիր տարրերն են թաղանթը, կարիոլիմֆը, միջուկը և քրոմատինը։
Մեմբրանի մեջ կան ծակոտիներ, որոնք բաժանում են միջուկը ցիտոպլազմայից: Նրանք նյութեր են տեղափոխում միջուկից դեպի ցիտոպլազմա և հակառակը։ Կարիոլիմֆը հեղուկ կամ մածուցիկ միջուկ է, որը պարունակում է քրոմատինի տարածքներ: Նուկլեոլուսը պարունակում է ռիբոնուկլեինաթթու (ՌՆԹ), որը մտնում է ցիտոպլազմայի ռիբոսոմներ՝ մասնակցելու սպիտակուցի սինթեզին։ Մեկ այլ նուկլեինաթթու՝ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուն (ԴՆԹ), նույնպես առկա է մեծ քանակությամբ։ ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ն առաջին անգամ հայտնաբերվել են կենդանական բջիջներում 1869 թվականին և այնուհետև հայտնաբերվել բույսերում: Միջուկը կենտրոնն էկառավարում» ներբջջային պրոցեսների, ամբողջ օրգանիզմի ժառանգական հատկանիշների մասին տեղեկատվության պահպանման վայր։
Էնդոպլազմիկ ցանց (ER)
Կենդանական և բուսական բջիջների կառուցվածքը զգալի նմանություն ունի. Ցիտոպլազմում պարտադիր առկա են ներքին խողովակներ՝ լցված տարբեր ծագման և բաղադրության նյութերով։ EPS-ի հատիկավոր տեսակը տարբերվում է ագրանուլյար տեսակից թաղանթային մակերեսի վրա ռիբոսոմների առկայությամբ։ Առաջինը մասնակցում է սպիտակուցների սինթեզին, երկրորդը դեր է խաղում ածխաջրերի և լիպիդների ձևավորման մեջ։ Ինչպես պարզել են հետազոտողները, ալիքները ոչ միայն թափանցում են ցիտոպլազմա, այլ կապված են կենդանի բջջի յուրաքանչյուր օրգանելի հետ: Հետևաբար, EPS-ի արժեքը բարձր է գնահատվում որպես նյութափոխանակության մասնակից, շրջակա միջավայրի հետ հաղորդակցման համակարգ:
Ռիբոսոմ
Բուսական կամ կենդանական բջջի կառուցվածքը դժվար է պատկերացնել առանց այս փոքր մասնիկների: Ռիբոսոմները շատ փոքր են և կարելի է տեսնել միայն էլեկտրոնային մանրադիտակով: Մարմինների բաղադրության մեջ գերակշռում են սպիտակուցներն ու ռիբոնուկլեինաթթուների մոլեկուլները, քիչ քանակությամբ կա կալցիումի և մագնեզիումի իոններ։ Բջջի գրեթե ամբողջ ՌՆԹ-ն կենտրոնացած է ռիբոսոմներում, նրանք ապահովում են սպիտակուցի սինթեզ՝ ամինաթթուներից սպիտակուցներ «հավաքելով»: Այնուհետև սպիտակուցները մտնում են ER ալիքներ և ցանցի միջոցով տեղափոխվում են ամբողջ բջիջով, ներթափանցում միջուկ:
Միտոքոնդրիա
Բջջի այս օրգանելները համարվում են նրա էներգետիկ կայանները, դրանք տեսանելի են սովորական լուսային մանրադիտակով մեծացնելու դեպքում: Միտոքոնդրիաների թիվը տատանվում է շատ լայն տիրույթում, կարող են լինել միավորներ կամ հազարավոր: Օրգանոիդի կառուցվածքը շատ բարդ չէ, կան երկուսըթաղանթները և մատրիցը ներսում: Միտոքոնդրիումները կազմված են սպիտակուցային լիպիդներից, ԴՆԹ-ից և ՌՆԹ-ից, պատասխանատու են ATP՝ ադենոզին տրիֆոսֆորաթթվի կենսասինթեզի համար: Բուսական կամ կենդանական բջջի այս նյութը բնութագրվում է երեք ֆոսֆատների առկայությամբ։ Նրանցից յուրաքանչյուրի պառակտումն ապահովում է էներգիան, որն անհրաժեշտ է բջջում և ամբողջ մարմնում բոլոր կենսագործունեության համար: Ընդհակառակը, ֆոսֆորաթթվի մնացորդների ավելացումը հնարավորություն է տալիս կուտակել էներգիան և այն փոխանցել այս ձևով ամբողջ բջիջով։
Նշեք ստորև նկարում պատկերված բջջի օրգանելները և անվանեք նրանց, որոնք արդեն գիտեք: Ուշադրություն դարձրեք մեծ վեզիկուլային (վակուոլ) և կանաչ պլաստիդներին (քլորոպլաստներ): Դրանց մասին կխոսենք ավելի ուշ։
Գոլգի համալիր
Բարդ բջջային օրգանոիդը բաղկացած է հատիկներից, թաղանթներից և վակուոլներից: Համալիրը բացվել է 1898 թվականին և կոչվել իտալացի կենսաբանի անունով։ Բուսական բջիջների առանձնահատկությունները Գոլջիի մասնիկների միասնական բաշխումն է ցիտոպլազմայի ողջ տարածքում: Գիտնականները կարծում են, որ համալիրն անհրաժեշտ է ջրի և թափոնների պարունակությունը կարգավորելու, ավելորդ նյութերը հեռացնելու համար։
Պլաստիդներ
Միայն բուսական հյուսվածքի բջիջները պարունակում են կանաչ օրգանելներ: Բացի այդ, կան անգույն, դեղին և նարնջագույն պլաստիդներ: Նրանց կառուցվածքը և գործառույթները արտացոլում են բույսերի սնուցման տեսակը, և նրանք կարողանում են փոխել գույնը քիմիական ռեակցիաների պատճառով: Պլաստիդների հիմնական տեսակները՝
- նարնջագույն և դեղին քրոմոպլաստներ, որոնք ձևավորվել են կարոտինից և քսանթոֆիլից;
- քլորոպլաստներ, որոնք պարունակում են քլորոֆիլի հատիկներ -կանաչ պիգմենտ;
- լեյկոպլաստները անգույն պլաստիդներ են:
Բուսական բջջի կառուցվածքը կապված է լույսի էներգիայի օգտագործմամբ ածխաթթու գազից և ջրից օրգանական նյութերի սինթեզի քիմիական ռեակցիաների հետ: Այս զարմանալի և շատ բարդ գործընթացի անունը ֆոտոսինթեզ է: Ռեակցիաներն իրականացվում են քլորոֆիլի շնորհիվ, հենց այս նյութն է կարողանում գրավել լույսի ճառագայթի էներգիան։ Կանաչ պիգմենտի առկայությունը բացատրում է տերեւների, խոտաբույսերի ցողունների, չհասունացած պտուղների բնորոշ գույնը։ Քլորոֆիլն իր կառուցվածքով նման է հեմոգլոբինին կենդանիների և մարդկանց արյան մեջ։
Բույսերի տարբեր օրգանների կարմիր, դեղին և նարնջագույն գույնը պայմանավորված է բջիջներում քրոմոպլաստների առկայությամբ։ Դրանք հիմնված են կարոտինոիդների մեծ խմբի վրա, որոնք կարևոր դեր են խաղում նյութափոխանակության մեջ։ Լեյկոպլաստները պատասխանատու են օսլայի սինթեզի և կուտակման համար։ Պլաստիդները աճում և բազմանում են ցիտոպլազմում՝ դրա հետ միասին շարժվելով բույսերի բջջի ներքին թաղանթով։ Նրանք հարուստ են ֆերմենտներով, իոններով և կենսաբանորեն ակտիվ այլ միացություններով։
Կենդանի օրգանիզմների հիմնական խմբերի մանրադիտակային կառուցվածքի տարբերությունները
Բջիջների մեծ մասը նման է փոքրիկ պարկի, որը լցված է լորձով, մարմիններով, հատիկներով և վեզիկուլներով: Հաճախ կան տարբեր ընդգրկումներ հանքանյութերի պինդ բյուրեղների, յուղերի կաթիլների, օսլայի հատիկների տեսքով։ Բջիջները սերտ շփման մեջ են բույսերի հյուսվածքների բաղադրության մեջ, կյանքն ամբողջությամբ կախված է այս ամենափոքր կառուցվածքային միավորների ակտիվությունից, որոնք կազմում են մի ամբողջություն:
Բազմաբջիջ կառուցվածքով կամասնագիտացում, որն արտահայտվում է միկրոսկոպիկ կառուցվածքային տարրերի տարբեր ֆիզիոլոգիական առաջադրանքներում և գործառույթներում։ Դրանք որոշվում են հիմնականում բույսի տերևների, արմատի, ցողունի կամ գեներացնող օրգանների հյուսվածքների տեղակայմամբ։
Առանձնացնենք բույսի բջջի համեմատության հիմնական տարրերը այլ կենդանի օրգանիզմների տարրական կառուցվածքային միավորների հետ.
- Խիտ կեղևը, որը բնորոշ է միայն բույսերին, առաջանում է մանրաթելից (ցելյուլոզ): Սնկերի մեջ թաղանթը կազմված է դիմացկուն խիտինից (հատուկ սպիտակուց):
- Բույսերի և սնկերի բջիջները տարբերվում են գույնով պլաստիդների առկայության կամ բացակայության պատճառով: Մարմինները, ինչպիսիք են քլորոպլաստները, քրոմոպլաստները և լեյկոպլաստները, առկա են միայն բույսերի ցիտոպլազմայում:
- Կա օրգանոիդ, որը տարբերում է կենդանիներին. սա ցենտրիոլն է (բջջային կենտրոն):
- Միայն բույսի բջիջում կա մեծ կենտրոնական վակուոլ՝ լցված հեղուկ պարունակությամբ։ Սովորաբար այս բջջային հյութը գունավորվում է տարբեր գույների պիգմենտներով:
- Բույսի օրգանիզմի հիմնական պահուստային միացությունն օսլան է։ Սնկերն ու կենդանիները գլիկոգեն են կուտակում իրենց բջիջներում։
Ջրիմուռների մեջ հայտնի են բազմաթիվ առանձին, ազատ ապրող բջիջներ: Օրինակ, նման անկախ օրգանիզմ է քլամիդոմոնասը: Չնայած բույսերը կենդանիներից տարբերվում են ցելյուլոզային բջջային պատի առկայությամբ, սակայն սեռական բջիջները չունեն նման խիտ պատյան, սա օրգանական աշխարհի միասնության ևս մեկ ապացույց է։
