Bagian dari sel tumbuhan. Struktur sel tumbuhan. Struktur dan perkecambahan biji

Sel-sel berbagai organ dan jaringan tumbuhan tingkat tinggi berbeda satu sama lain dalam bentuk, ukuran, warna, dan struktur internal. Namun, sel tumbuhan dicirikan oleh sejumlah ciri yang membedakannya dari sel kelompok organisme lain.

Jika Anda memeriksa sampel kulit bawang di bawah mikroskop cahaya, Anda dapat dengan mudah melihat sel-sel yang saling menempel erat. Meskipun membran sel-sel ini cukup kuat, namun juga transparan. Membran sel memiliki pori-pori. Di bawah mikroskop, mereka tampak sebagai bagian membran sel yang lebih tipis.

Di bawah membran sel adalah membran sitoplasma.

Di bawah membran ada sitoplasma, yaitu cairan kental, biasanya tidak berwarna. Sitoplasma dalam sel hidup terus bergerak, banyak reaksi kimia terjadi di dalamnya. Pergerakan sitoplasma dapat dinilai dari pergerakan organel dan inklusi yang terkandung di dalamnya, yang dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya. Kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan (misalnya suhu yang terlalu tinggi atau rendah) dapat menyebabkan rusaknya sitoplasma dan akibatnya kematian sel.

Sitoplasma sel tetangga biasanya dihubungkan satu sama lain melalui filamen sitoplasma yang melewati membran sel.

Terletak di sitoplasma inti sel. Ini adalah tubuh yang lebih padat dan menempati sebagian kecil sel. Di dalam intinya adalah nukleolus Dan kromosom. Anda dapat melihat semua ciri struktur inti sel tumbuhan hanya dengan bantuan mikroskop elektron.

Inti memainkan peran penting dalam pembelahan sel. Sebelum pembelahan, kromosom menjadi lebih besar, dan kromosom melengkung dan terlihat jelas di bawah mikroskop. Kromosom mengandung informasi herediter tentang suatu organisme. Selama pembelahan, kromosom menjadi dua kali lipat, dan setiap sel anak menerima set kromosom yang sama dengan yang ada di sel induk sebelum proses pembelahan dimulai. Berkat pembelahan sel dalam jaringan pendidikan dan pertumbuhan selanjutnya, seluruh tanaman tumbuh.

Sebagian besar sel tumbuhan ditempati oleh vakuola. Pada sel dewasa dan sel tua, vakuola bergabung menjadi satu sel besar vakuola sentral. Vakuola mengandung getah sel yang merupakan larutan berbagai senyawa organik dan anorganik. Ada banyak gula dan pigmen di dalam getah sel. Berbagai pigmen memberi sel warna kebiruan, kemerahan dan warna lainnya.

Ketika vakuola sentral menjadi sangat besar dan menempati hampir seluruh volume sel tumbuhan, sitoplasma dan organel yang terkandung di dalamnya terdorong menuju membran.

Getah sel banyak terkandung dalam jaringan buah-buahan yang berair dan bagian tanaman yang lunak dan besar lainnya. Apa yang kita sebut sari berbagai buah-buahan justru merupakan sari sel dari vakuola sel.

Ciri struktur sel tumbuhan adalah keberadaannya di dalamnya plastida. Tidak ada organel seperti itu pada sel hewan. Plastida bahkan dapat dilihat dengan mikroskop cahaya.

Ada tiga jenis plastida: kloroplas, leukoplas, dan kromoplas. Kloroplas memiliki warna hijau karena adanya pigmen di dalamnya klorofil. Berkat itu, proses fotosintesis dapat terjadi pada tumbuhan, akibatnya zat organik disintesis dari zat anorganik.

Leukoplas Mereka adalah plastida yang tidak berwarna. Mereka biasanya mengandung pasokan nutrisi.

Kromoplas mungkin memiliki warna berbeda tergantung pada pigmen apa yang dikandungnya. Berkat kromoplas, dedaunan pohon berubah warna berbeda di musim gugur.

Dalam jaringan tumbuhan, sel-sel dihubungkan satu sama lain oleh zat antar sel. Namun, di beberapa tempat mungkin tidak terdapat zat antar sel. Dalam hal ini, ruang antar sel yang berisi udara terbentuk. Ini mendorong pertukaran gas antara sel dan lingkungan.

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari organisme hidup. Setiap sel menjalankan fungsi yang menjadi sandaran hidupnya: menyerap zat dan energi, membuang produk limbah, menggunakan energi untuk membangun struktur kompleks dari zat yang lebih sederhana, tumbuh, berkembang biak. Selain itu, ia melakukan fungsi khusus individu sebagai kontribusi terhadap kehidupan organisme multiseluler secara keseluruhan. Semua tumbuhan tingkat tinggi termasuk dalam superkingdom eukariota (mengandung inti) dan memiliki struktur sel yang umum. Sel tumbuhan terdiri dari membran sel, termasuk dinding sel dan membran sitoplasma, serta protoplas, yang terdiri dari sitoplasma dan nukleus.

Membran sel

Dinding sel

Dinding sel hanya ada pada sel tumbuhan, bakteri, dan jamur, tetapi pada tumbuhan sebagian besar terdiri dari selulosa. Memberi bentuk pada sel, menentukan kerangka pertumbuhannya, memberikan dukungan struktural dan mekanis, turgor (keadaan tekanan pada membran), perlindungan dari faktor eksternal, dan menyimpan nutrisi. Dinding sel berpori untuk memungkinkan air dan molekul kecil lainnya melewatinya, kaku untuk memberikan struktur tertentu pada tubuh tumbuhan dan memberikan dukungan, dan fleksibel sehingga tanaman membungkuk di bawah tekanan angin tetapi tidak patah..

Membran sitoplasma

Lapisan tipis, fleksibel dan elastis menutupi seluruh sel, memisahkannya dari lingkungan luar. H melaluinya, perpindahan zat dari sel ke sel, pertukaran zat dengan lingkungan. Sebagian besar terdiri dari protein dan lipid, ia memiliki wawasan selektif. Air melewati membran sel sepenuhnya bebas melalui osmosis.

Protein membran membantu molekul dan ion polar bergerak ke dua arah. Partikel besar diserap oleh sel melalui fagositosis: membran yang mengelilinginya, menangkapnya dalam vakuola yang mengandung getah sel dan memindahkannya ke dalam sel. Untuk mengeluarkan zat ke luar, sel menggunakan proses sebaliknya - eksositosis.

Protoplasta

Sitoplasma

Mengandung air, berbagai garam dan senyawa organik, komponen struktural - organel. Ia terus bergerak, menyatukan semua struktur seluler dan mendorong interaksi mereka satu sama lain. Semua organel sel terletak di sitoplasma:

• Vakuola- rongga berisi getah sel, menempati sebagian besar sel tumbuhan (hingga 90%), dipisahkan dari sitoplasma oleh lapisan tipis. Mempertahankan tekanan turgor, mengakumulasi molekul nutrisi, garam dan senyawa lain, pigmen merah, biru dan ungu, produk limbah. Tumbuhan beracun menyimpan sianida di sini tanpa merusak tanaman.
• Plastida- organel dikelilingi oleh membran ganda yang memisahkannya dari sitoplasma. Dari plastida, yang paling luas adalah kloroplas - struktur yang menjadi sandaran warna hijau banyak sel tumbuhan. Kloroplas mengandung pigmen klorofil hijau, yang diperlukan untuk fotosintesis. Banyak tanaman mengandung jenis plastida lain dengan pigmen merah, kuning dan oranye - kromoplas, yang memberi warna yang sesuai pada bunga, buah, dan daun musim gugur. Dalam plastida tidak berwarna, leukoplas, pati disintesis, lipid dan protein terbentuk, terutama banyak terdapat pada umbi-umbian, akar dan biji-bijian. Dalam cahaya, leukoplas berubah menjadi kloroplas.
• Mitokondria– terdiri dari membran luar dan dalam, menghasilkan sebagian besar cadangan energi seluler dalam bentuk molekul ATP (asam adenosin trifosfat).
• Ribosom– terdiri dari subpartikel besar dan kecil, sintesis protein terjadi di dalamnya;
• Retikulum endoplasma(retikulum) adalah sistem membran tiga dimensi kompleks yang terdiri dari tangki, saluran, tabung dan vesikel. Vakuola terbentuk dari retikulum, membagi sel menjadi kompartemen (sel), dan banyak reaksi kimia terjadi pada permukaan membrannya.
• Aparat Golgi- Berpartisipasi dalam pembentukan membran sel, merupakan tumpukan kantung membran tempat protein dan bahan lain dikemas untuk dikeluarkan dari sel.

Inti sel

Nukleus adalah organel sel yang paling menonjol, menyediakan fungsi metabolisme dan genetik yang penting.. Nukleus mengandung DNA, materi genetik sel, dikombinasikan dengan sejumlah besar protein menjadi struktur yang disebut kromosom. Dikelilingi oleh membran inti yang mengandung pori-pori besar. Daerah nukleus tempat terjadinya pembentukan subpartikel ribosom disebut nukleolus.

Segala sesuatu dalam sel hidup selalu bergerak. Untuk aktivitas motoriknya yang bervariasi, diperlukan dua jenis struktur - mikrotubulus, yang membentuk kerangka internal, dan mikrofilamen, yang merupakan serat protein. Pergerakan sel dalam lingkungan cair dan penciptaan arus cair di permukaannya dilakukan dengan bantuan silia dan flagela - pertumbuhan tipis yang mengandung mikrotubulus.

Perbandingan struktur sel tumbuhan dan hewan

Persamaan struktur sel tumbuhan dan hewan

Sel tumbuhan dan hewan mempunyai ciri-ciri umum sebagai berikut:

• Struktur membran universal;
• Sistem struktural terpadu - sitoplasma dan nukleus;
• Komposisi kimia yang sama;
• Proses metabolisme dan energi serupa;
• Proses serupa pembelahan sel;
• Prinsip tunggal kode keturunan;

Struktur sel tumbuhan sedikit berbeda dengan struktur seluler organisme hewan. Pertama-tama, hal ini disebabkan oleh cara hidup tumbuhan dan cara nutrisinya yang unik - dengan beberapa pengecualian, semua organisme tumbuhan bersifat autotrof dan dapat terbentuk secara mandiri dari organisme anorganik. Dalam kebanyakan kasus, unsur organik terbentuk melalui fotosintesis. Menariknya, oksigen yang dilepaskan hanyalah produk sampingan dari reaksi fotosintesis.

Sel tumbuhan: struktur cangkang

Adanya dinding sel yang kokoh merupakan salah satu ciri sel tumbuhan. Oleh karena itu, perlu diperhatikan struktur sel tumbuhan dari komponen tersebut. Struktur inilah yang menciptakan perlindungan mekanis di sekitar protoplas. Selain itu, dinding merupakan semacam sumber ion, sekaligus penghalang antibakteri. Pada sel muda, hanya pembentukan membran primer yang dapat diamati. Komponen utama strukturnya adalah serat selulosa, hemiselulosa dan pektin. Adapun ketebalannya, indikator ini akan bervariasi antar spesies.

Ini mungkin menebal selama hidup. Pembentukan dinding sekunder dan tersier terjadi dengan mengaplikasikan lapisan berikutnya pada cangkang primer. Seringkali, pengendapan lignin atau suberin diamati di rongga antara serat selulosa - sel seperti itu tidak dapat lagi tumbuh atau meregang.

Struktur sel tumbuhan: elemen utama protoplas

Protoplas sel terdiri dari nukleus, sitoplasma, dan organel lainnya. Perlu dicatat bahwa organel sel dapat dibagi menjadi membran dan non-membran.

Sitoplasma adalah sistem multikomponen di mana tahap utama metabolisme dan pengangkutan zat berlangsung. Substansi sitoplasma mengandung jaringan mikrofilamen - protein fibrilar tipis yang menyebabkan pergerakan struktur. Ada juga mikrotubulus, serta sentriol, yang berpartisipasi dalam mitosis

Kelompok organel penting lainnya adalah ribosom, yang merupakan struktur non-membran. Setiap ribosom terdiri dari subunit kecil dan besar. Pada umumnya, organel ini tidak lebih dari suatu kompleks elemen protein dan RNA ribosom tertentu. Struktur seperti itu mengambil bagian dalam proses sintesis protein.

Struktur sel tumbuhan: ciri-ciri organel membran

Sebagian besar komponen sel tumbuhan terdiri dari membran.

Nukleus adalah formasi kecil berbentuk bola atau memanjang yang terdiri dari nukleolus, nukleoplasma, kromatin, dan selubung inti. Fungsi utama nukleus adalah transmisi informasi herediter, serta sintesis RNA.

Ini adalah sistem saluran dan tangki. Bedakan antara RE granular (permukaannya ditutupi ribosom) dan RE halus. Fungsi organel ini sangat beragam. Sintesis komponen protein terjadi pada ribosom, yang kemudian mengalami modifikasi di dalam tangki EPS. Selain itu, struktur bertanggung jawab atas pengangkutan zat.

Vakuola adalah struktur membran yang mengandung getah sel. menjaga keseimbangan osmotik dan memberikan turgor sel. Selain itu, zat-zat yang tidak diperlukan terkumpul di dalam vakuola, yang kemudian dibuang melalui pembentukan gelembung. Terkadang zat cadangan yang berguna larut dalam getah sel.

Plastida merupakan bagian integral dari sel tumbuhan. Dalam kebanyakan kasus, mereka diwakili oleh kloroplas. Plastida terdiri dari dua cangkang, dengan bagian dalam membentuk tonjolan - tilakoid. Ini mengandung pigmen peka cahaya. Di dalam kloroplaslah proses fotosintesis yang penting terjadi.

Sel tumbuhan juga memiliki organel lain - mitokondria (bertanggung jawab atas respirasi sel), (menjamin redistribusi dan pengangkutan zat di dalam sel).

Namun, ciri struktural utama sel tumbuhan terlihat - ia memiliki dinding sel yang kuat, sistem plastida, dan vakuola.

Mereka memiliki membran tambahan di atas membran plasma dan organel yang membantu menghasilkan makanan mereka sendiri. Klorofil memberi warna hijau pada tumbuhan dan memungkinkan mereka menggunakan sinar matahari untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi gula dan karbohidrat - zat yang digunakan oleh sel sebagai sumber energi.

Ciri-ciri tumbuhan dan selnya

Seperti jamur, sel tumbuhan mempertahankan dinding sel pelindung dari nenek moyangnya. Sel tumbuhan pada umumnya mempunyai struktur yang mirip dengan sel eukariotik pada umumnya, tetapi tidak mempunyai serat perantara seperti sel eukariotik. Namun, sel tumbuhan memiliki sejumlah struktur khusus lainnya, termasuk dinding sel yang kaku, vakuola sentral, plasmodesmata, dan kloroplas. Meskipun tumbuhan (dan sel khasnya) tidak bergerak, beberapa spesies menghasilkan (sel kelamin) yang memiliki flagela sehingga mampu bergerak.

Semua tumbuhan dapat dibagi menjadi dua jenis utama: vaskular dan non-vaskular. Tumbuhan berpembuluh dianggap lebih maju daripada tumbuhan nonvaskular karena mereka mempunyai jaringan khusus: xilem, yang terlibat dalam pendukung struktural dan saluran air, dan floem, yang merupakan sistem transportasi produk fotosintesis. Akibatnya, mereka juga memiliki akar, batang dan daun, yang mewakili bentuk organisasi yang lebih tinggi yang tidak ditemukan pada tumbuhan tanpa jaringan pembuluh darah.

Tumbuhan tidak berpembuluh yang termasuk dalam kelompok lumut, biasanya tingginya tidak lebih dari 3-5 cm, karena tidak memiliki ciri penyangga struktur seperti tumbuhan berpembuluh. Mereka juga lebih bergantung pada lingkungannya untuk menjaga kelembapan yang cukup dan cenderung ditemukan di tempat yang lembap dan gelap.

Diperkirakan setidaknya terdapat 260.000 spesies tumbuhan di dunia saat ini. Ukuran dan kompleksitasnya beragam, mulai dari lumut kecil hingga sequoia raksasa, organisme hidup terbesar di planet ini, yang tumbuh hingga 100 m. Hanya sebagian kecil dari spesies ini yang digunakan langsung oleh manusia untuk makanan, tempat tinggal, dan obat-obatan.

Namun, tumbuhan juga merupakan unsur penting bagi Bumi, dan tanpa tumbuhan, bentuk kehidupan kompleks seperti hewan (termasuk manusia) tidak akan pernah berevolusi. Memang benar, semua organisme hidup secara langsung atau tidak langsung bergantung pada energi yang dihasilkan oleh fotosintesis, dan produk sampingan dari proses ini, oksigen, sangat penting bagi hewan. Tumbuhan juga mengurangi jumlah karbon dioksida yang ada di atmosfer, mencegah erosi tanah, dan mempengaruhi tingkat dan kualitas air.

Tumbuhan dicirikan oleh siklus hidup yang mencakup bentuk diploid, yang mengandung pasangan inti sel, dan bentuk haploid, yang hanya memiliki satu set. Secara umum, kedua bentuk tanaman ini memiliki tampilan yang sangat berbeda. Pada tumbuhan tingkat tinggi, fase yang disebut sporofit (karena kemampuannya menghasilkan ) biasanya dominan dan lebih mudah dikenali dibandingkan generasi gametofit. Namun, pada lumut, generasi gametofit dominan dan secara fisiologis diperlukan untuk fase sporofit.

Hewan harus mengonsumsi protein untuk memperoleh nitrogen, namun tumbuhan dapat menggunakan bentuk anorganik dari unsur ini sehingga tidak memerlukan sumber protein eksternal. Namun, tumbuhan umumnya membutuhkan air dalam jumlah besar, yang diperlukan untuk proses fotosintesis, untuk menjaga struktur sel, untuk memfasilitasi pertumbuhan, dan sebagai sarana penyampaian nutrisi ke sel tumbuhan.

Jumlah dan jenis unsur hara yang dibutuhkan oleh jenis tumbuhan berbeda-beda sangat bervariasi, namun beberapa unsur dibutuhkan oleh tumbuhan dalam jumlah besar. Nutrisi ini termasuk kalsium, karbon, hidrogen, magnesium, nitrogen, oksigen, fosfor, kalium dan belerang. Selain itu, ada beberapa elemen yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah lebih kecil: boron, klorin, tembaga, besi, mangan, molibdenum, dan seng.

Struktur sel tumbuhan

• . Seperti nenek moyang prokariotiknya, sel tumbuhan memiliki dinding sel kaku yang mengelilingi membran plasma. Namun, ini adalah struktur yang jauh lebih kompleks yang menjalankan banyak fungsi - mulai dari melindungi sel hingga mengatur siklus hidup organisme tumbuhan.
• . Ciri terpenting tumbuhan adalah kemampuannya berfotosintesis, yang pada dasarnya membuat makanannya sendiri dengan mengubah energi cahaya menjadi energi kimia. Proses ini terjadi di organel khusus yang disebut kloroplas.
• - jaringan kantung yang memproduksi, memproses dan mengangkut senyawa kimia untuk digunakan di dalam dan di luar sel. Hal ini terkait dengan selubung nuklir dua lapis, menyediakan saluran pipa antara inti dan. Pada tumbuhan, retikulum endoplasma juga menghubungkan antar sel melalui plasmodesmata.
• - Ini adalah departemen distribusi dan pengiriman bahan kimia sel. Ini memodifikasi protein dan lemak yang tertanam dalam retikulum endoplasma dan mempersiapkannya untuk diekspor.
• Mikrofilamen adalah batang padat protein globular yang disebut aktin. Mereka memberikan dukungan struktural dan merupakan komponen utama

Sel tumbuhan terdiri dari lebih atau kurang kaku membran sel Dan protoplasta. Membran sel adalah dinding sel dan membran sitoplasma. Istilah protoplas berasal dari kata protoplasma, yang telah lama digunakan untuk menyebut semua makhluk hidup. Protoplas adalah protoplasma sel individu.

Protoplas terdiri dari sitoplasma Dan kernel. Sitoplasma mengandung organel (ribosom, mikrotubulus, plastida, mitokondria) dan sistem membran (retikulum endoplasma, diktiosom). Sitoplasma juga mencakup matriks sitoplasma ( substansi utama) di mana organel dan sistem membran dibenamkan. Sitoplasma dipisahkan dari dinding sel membran plasma, yang merupakan membran dasar. Tidak seperti kebanyakan sel hewan, sel tumbuhan mengandung satu atau lebih vakuola. Ini adalah gelembung berisi cairan dan dikelilingi oleh membran dasar ( tonoplas).

Dalam sel tumbuhan hidup, zat utama terus bergerak. Dalam suatu gerakan disebut aliran sitoplasma atau siklosis, organel terlibat. Siklosis memfasilitasi pergerakan zat di dalam sel dan pertukarannya antara sel dan lingkungan.

Membran plasma. Ini adalah struktur fosfolipid bilayer. Sel tumbuhan dicirikan oleh invaginasi membran plasma.

Membran plasma melakukan fungsi-fungsi berikut:

Berpartisipasi dalam metabolisme antara sel dan lingkungan;

Mengkoordinasikan sintesis dan perakitan mikrofibril selulosa pada dinding sel;

Mengirimkan sinyal hormonal dan eksternal yang mengontrol pertumbuhan dan diferensiasi sel.

Inti. Ini adalah struktur paling menonjol dalam sitoplasma sel eukariotik. Kernel melakukan dua fungsi penting:

Mengontrol aktivitas vital sel, menentukan protein mana yang harus disintesis dan pada jam berapa;

Menyimpan informasi genetik dan meneruskannya ke sel anak selama pembelahan sel.

Inti sel eukariotik dikelilingi oleh dua membran dasar, sehingga terbentuk membran nuklir. Itu ditembus oleh banyak pori-pori dengan diameter 30 hingga 100 nm, hanya terlihat dengan mikroskop elektron. Pori-pori memiliki struktur yang kompleks. Membran luar selubung inti di beberapa tempat bergabung dengan retikulum endoplasma. Selubung inti dapat dianggap sebagai bagian retikulum endoplasma (ER) yang terspesialisasi dan berdiferensiasi secara lokal.

Pada kernel yang dicat dengan pewarna khusus, benang tipis dan gumpalan dapat dibedakan kromatin Dan nukleoplasma(zat utama inti). Kromatin terdiri dari DNA yang terikat pada protein khusus yang disebut histon. Selama pembelahan sel, kromatin menjadi semakin memadat dan berkumpul menjadi kromosom. DNA mengkodekan informasi genetik.

Organisme berbeda dalam jumlah kromosom dalam sel somatiknya. Misalnya kubis memiliki 20 kromosom; bunga matahari – 34; gandum – 42; orang – 46, dan salah satu spesies pakis Ofioglossum – 1250. Sel kelamin (gamet) hanya memiliki setengah jumlah kromosom yang merupakan ciri sel somatik tubuh. Jumlah kromosom pada gamet disebut haploid(tunggal), dalam sel somatik – diploid(dobel). Sel yang mempunyai lebih dari dua set kromosom disebut poliploid.

Di bawah mikroskop cahaya Anda dapat melihat struktur bola - nukleolus. Setiap inti mempunyai satu atau lebih nukleolus, yang terlihat pada inti yang tidak membelah. RNA ribosom disintesis di nukleolus. Biasanya, inti organisme diploid memiliki dua nukleolus, satu untuk setiap set kromosom haploid. Nukleolus tidak mempunyai membran sendiri. Secara biokimia, nukleolus dicirikan oleh konsentrasi RNA yang tinggi, yang berhubungan dengan fosfoprotein. Ukuran nukleolus bergantung pada keadaan fungsional sel. Telah diketahui bahwa dalam sel yang berkembang pesat, di mana proses sintesis protein intensif berlangsung, ukuran nukleolus bertambah. Di dalam nukleolus, mRNA dan ribosom diproduksi, yang melakukan fungsi sintetik hanya di dalam nukleus.

Nukleoplasma (karioplasma) diwakili oleh cairan homogen di mana berbagai protein terlarut, termasuk enzim.

Mitokondria. Seperti kloroplas, mitokondria dikelilingi oleh dua membran dasar. Membran bagian dalam membentuk banyak lipatan dan tonjolan - kristus, yang secara signifikan meningkatkan permukaan internal mitokondria. Mereka jauh lebih kecil dari plastida, berukuran diameter sekitar 0,5 µm, dan panjang serta bentuk bervariasi.

Proses respirasi terjadi di mitokondria, akibatnya molekul organik dipecah, melepaskan energi dan mentransfernya ke molekul ATP, cadangan energi utama semua sel eukariotik. Kebanyakan sel tumbuhan mengandung ratusan atau ribuan mitokondria. Jumlah mereka dalam satu sel ditentukan oleh kebutuhan sel akan ATP. Mitokondria terus bergerak, berpindah dari satu bagian sel ke bagian lain, menyatu satu sama lain dan membelah. Mitokondria cenderung berkumpul di tempat yang membutuhkan energi. Jika membran plasma aktif mentransfer zat dari sel ke sel, maka mitokondria terletak di sepanjang permukaan membran. Pada alga uniseluler yang bergerak, mitokondria terakumulasi di dasar flagela, memasok energi yang diperlukan untuk pergerakannya.

Mitokondria, seperti plastida, adalah organel semi-otonom yang mengandung komponen yang diperlukan untuk sintesis proteinnya sendiri. Membran bagian dalam mengelilingi matriks cair yang mengandung protein, RNA, DNA, ribosom yang mirip dengan bakteri, dan berbagai zat terlarut. DNA ada dalam bentuk molekul melingkar yang terletak di satu atau lebih nukleoid.

Berdasarkan kemiripan bakteri dengan mitokondria dan kloroplas sel eukariotik, dapat diasumsikan bahwa mitokondria dan kloroplas berasal dari bakteri yang “berlindung” di sel heterotrofik yang lebih besar - pendahulu eukariota.

Badan mikro. Berbeda dengan plastida dan mitokondria, yang dibatasi oleh dua membran, badan mikro Mereka adalah organel bulat yang dikelilingi oleh membran tunggal. Badan mikro memiliki kandungan granular (granular), terkadang juga mengandung inklusi protein kristal. Badan mikro berhubungan dengan satu atau dua area retikulum endoplasma.

Beberapa badan mikro menelepon proksisom, memainkan peran penting dalam metabolisme asam glikolat, yang berhubungan langsung dengan fotorespirasi. Pada daun hijau mereka berhubungan dengan mitokondria dan kloroplas. Mikroorganisme lain disebut glioksisom, mengandung enzim yang diperlukan untuk mengubah lemak menjadi karbohidrat. Hal ini terjadi pada banyak benih selama perkecambahan.

Vakuola – ini adalah area sel yang dibatasi membran yang berisi cairan - getah sel. Mereka dikelilingi tonoplas(membran vakuolar).

Sel tumbuhan muda mengandung banyak vakuola kecil, yang bergabung menjadi satu vakuola besar seiring bertambahnya usia sel. Dalam sel dewasa, vakuola dapat menempati hingga 90% volumenya. Dalam hal ini, sitoplasma ditekan dalam bentuk lapisan perifer tipis ke membran sel. Peningkatan ukuran sel terutama disebabkan oleh pertumbuhan vakuola. Akibatnya timbul tekanan turgor dan elastisitas jaringan tetap terjaga. Ini adalah salah satu fungsi utama vakuola dan tonoplast.

Komponen utama sari buah adalah air, selebihnya berbeda-beda tergantung jenis tanaman dan keadaan fisiologisnya. Vakuola mengandung garam, gula, dan lebih jarang protein. Tonoplas berperan aktif dalam pengangkutan dan akumulasi ion-ion tertentu dalam vakuola. Konsentrasi ion dalam getah sel dapat jauh melebihi konsentrasinya di lingkungan. Ketika kandungan zat tertentu tinggi, kristal terbentuk di vakuola. Kristal yang paling umum adalah kalsium oksalat, yang memiliki bentuk berbeda.

Vakuola merupakan tempat terjadinya penumpukan hasil metabolisme (metabolisme). Ini bisa berupa protein, asam, dan bahkan zat yang beracun bagi manusia (alkaloid). Pigmen sering kali disimpan. Biru, ungu, ungu, merah tua, merah tua diberikan kepada sel tumbuhan oleh pigmen dari kelompok antosianin. Tidak seperti pigmen lainnya, pigmen ini sangat larut dalam air dan ditemukan dalam getah sel. Mereka menentukan warna merah dan biru pada banyak sayuran (lobak, lobak, kubis), buah-buahan (anggur, plum, ceri), bunga (bunga jagung, geranium, delphinium, mawar, peony). Terkadang pigmen ini menutupi klorofil pada daun, misalnya pada maple merah hias. Antosianin mengubah daun musim gugur menjadi merah cerah. Mereka terbentuk dalam cuaca cerah yang dingin, ketika sintesis klorofil di daun terhenti. Di daun, ketika antosianin tidak diproduksi, karotenoid kloroplas berwarna kuning-oranye menjadi terlihat setelah penghancuran klorofil. Daunnya berwarna paling cerah di musim gugur yang dingin dan cerah.

Vakuola berpartisipasi dalam penghancuran makromolekul dan sirkulasi komponennya di dalam sel. Ribosom, mitokondria, plastida, memasuki vakuola, dihancurkan. Dengan aktivitas pencernaan ini mereka dapat dibandingkan lisosom– organel sel hewan.

Vakuola terbentuk dari retikulum endoplasma (retikulum)

Ribosom. Partikel kecil (17 - 23 nm), terdiri dari jumlah protein dan RNA yang kira-kira sama. Di ribosom, asam amino digabungkan untuk membentuk protein. Ada lebih banyak dari mereka di sel dengan metabolisme aktif. Ribosom terletak bebas di sitoplasma sel atau menempel pada retikulum endoplasma (80S). Mereka juga ditemukan di nukleus (80S), mitokondria (70S), dan plastida (70S).

Ribosom dapat membentuk kompleks di mana polipeptida identik disintesis secara simultan, informasinya diambil dari satu molekul dan RNA. Kompleks seperti ini disebut poliribosom (polisom). Sel yang mensintesis protein dalam jumlah besar mempunyai sistem polisom yang luas, yang sering menempel pada permukaan luar membran inti.

Retikulum endoplasma. Ini adalah sistem membran tiga dimensi yang kompleks dengan luas yang tidak terbatas. Secara penampang, RE tampak seperti dua membran dasar dengan ruang transparan sempit di antara keduanya. Bentuk dan luas RE bergantung pada tipe sel, aktivitas metabolisme, dan tahap diferensiasi. Pada sel yang mensekresi atau menyimpan protein, RE berbentuk kantung datar atau tank, dengan banyak ribosom yang terkait dengan permukaan luarnya. Retikulum ini disebut retikulum endoplasma kasar. RE halus biasanya berbentuk tabung. Retikulum endoplasma kasar dan halus dapat terdapat dalam satu sel. Biasanya, ada banyak hubungan numerik di antara keduanya.

Retikulum endoplasma berfungsi sebagai sistem komunikasi sel. Itu terhubung ke kulit terluar inti. Faktanya, kedua struktur ini membentuk sistem membran tunggal. Ketika selubung inti pecah selama pembelahan sel, fragmennya menyerupai fragmen RE. Retikulum endoplasma adalah sistem pengangkutan zat: protein, lipid, karbohidrat ke berbagai bagian sel. retikulum endoplasma sel tetangga dihubungkan melalui tali sitoplasma - plasmodesmata – yang melewati membran sel.

Retikulum endoplasma adalah tempat utama sintesis membran sel. Di beberapa sel tumbuhan, membran vakuola dan badan mikro, tangki, terbentuk di sini diktiosom.

Mikrotubulus ditemukan di hampir semua sel eukariotik. Mereka adalah struktur silinder dengan diameter sekitar 24 nm. Panjangnya bervariasi. Setiap tabung terdiri dari subunit protein yang disebut tubulin. Subunit membentuk 13 filamen memanjang yang mengelilingi rongga tengah. Mikrotubulus adalah struktur dinamis; mereka secara teratur dipecah dan dibentuk pada tahap tertentu dari siklus sel. Perakitannya terjadi di tempat khusus yang disebut pusat pengorganisasian mikrotubulus. Dalam sel tumbuhan mereka memiliki struktur amorf yang lemah.

Fungsi mikrotubulus: berpartisipasi dalam pembentukan membran sel; mengarahkan vesikel diktiosom ke cangkang yang sedang berkembang, seperti benang gelendong yang terbentuk dalam sel yang membelah; berperan dalam pembentukan pelat sel (batas awal antar sel anak). Selain itu, mikrotubulus merupakan komponen penting dari flagela dan silia, yang dalam pergerakannya memainkan peran penting.

Mikrofilamen, seperti mikrotubulus, mereka ditemukan di hampir semua sel eukariotik. Mereka adalah filamen panjang setebal 5–7 nm, terdiri dari protein kontraktil aktin. Kumpulan mikrofilamen ditemukan di banyak sel tumbuhan tingkat tinggi. Rupanya, mereka memainkan peran penting dalam aliran sitoplasma. Mikrofilamen bersama dengan mikrotubulus membentuk jaringan fleksibel yang disebut sitoskeleton.

Substansi utama untuk waktu yang cukup lama dianggap sebagai larutan kaya protein yang homogen (homogen) dengan sejumlah kecil struktur atau tanpa struktur sama sekali. Namun, saat ini, dengan menggunakan mikroskop elektron tegangan tinggi, telah diketahui bahwa zat utamanya adalah kisi tiga dimensi yang dibangun dari untaian tipis (diameter 3-6 nm) yang mengisi seluruh sel. Komponen sitoplasma lainnya, termasuk mikrotubulus dan mikrofilamen, tersuspensi dari sini kisi mikrotrabekuler.

Struktur mikrotrabekuler adalah kisi-kisi untaian protein, yang ruang di antaranya berisi air. Bersama dengan air, kisi-kisinya memiliki konsistensi seperti gel; gel tersebut tampak seperti badan agar-agar.

Organel melekat pada kisi mikrotrabekuler. Kisi berkomunikasi antara masing-masing bagian sel dan mengarahkan transportasi intraseluler.

Tetes lipid– struktur bola yang memberikan granularitas pada sitoplasma sel tumbuhan di bawah mikroskop cahaya. Dalam mikrograf elektron mereka tampak amorf. Tetesan yang sangat mirip tetapi lebih kecil ditemukan di plastida.

Mengambil tetesan lipid sebagai organel, mereka disebut sferosom dan diyakini dikelilingi oleh membran satu atau dua lapis. Namun, bukti terbaru menunjukkan bahwa tetesan lipid tidak memiliki membran tetapi mungkin dilapisi dengan protein.

Zat ergastis – ini adalah “produk pasif” protoplas: zat cadangan atau limbah. Mereka dapat muncul dan menghilang pada periode siklus sel yang berbeda. Selain butiran pati, kristal, pigmen antosianin, dan tetesan lipid. Ini termasuk resin, gusi, tanin dan zat protein. Zat ergastic merupakan bagian dari membran sel, substansi utama sitoplasma dan organel, termasuk vakuola.

Flagela dan silia - Ini adalah struktur tipis seperti rambut yang memanjang dari permukaan banyak sel eukariotik. Mereka memiliki diameter konstan, namun panjangnya bervariasi dari 2 hingga 150 mikron. Secara konvensional, yang lebih panjang dan lebih sedikit disebut flagela, dan yang lebih pendek dan lebih banyak disebut silia. Tidak ada perbedaan yang jelas antara kedua jenis struktur ini, sehingga istilah ini digunakan untuk menyebut keduanya flagellum.

Pada beberapa alga dan jamur, flagela adalah organ gerak yang dapat digunakan untuk bergerak di dalam air. Pada tumbuhan (misalnya lumut, lumut hati, pakis, beberapa gymnospermae), hanya sel germinal (gamet) yang memiliki flagela.

Setiap flagel memiliki organisasi tertentu. Cincin luar yang terdiri dari 9 pasang mikrotubulus mengelilingi dua mikrotubulus tambahan yang terletak di tengah flagel. “Pegangan” yang mengandung enzim memanjang dari satu mikrotubulus dari setiap pasangan luar. Pola dasar organisasi 9+2 ini ditemukan di semua flagela organisme eukariotik. Dipercaya bahwa pergerakan flagela didasarkan pada geseran mikrotubulus, dan pasangan mikrotubulus terluar bergerak satu sama lain tanpa kontraksi. Gesernya pasangan mikrotubulus relatif satu sama lain menyebabkan pembengkokan lokal pada flagel.

Flagela “tumbuh” dari struktur silinder sitoplasma yang disebut badan basal, terbentuk dan bagian basal flagel. Badan basal memiliki struktur internal yang mirip dengan flagel, hanya saja tubulus luarnya tersusun kembar tiga, bukan berpasangan, dan tidak ada tubulus sentral.

Plasmodesmata. Ini adalah benang tipis sitoplasma yang menghubungkan protoplas sel tetangga. Plasmodesmata melewati dinding sel di mana saja atau terkonsentrasi di bidang pori primer atau di membran di antara pasangan pori-pori. Di bawah mikroskop elektron, plasmodesmata tampak sebagai saluran sempit yang dilapisi membran plasma. Sepanjang sumbu saluran, sebuah tabung silinder yang lebih kecil membentang dari satu sel ke sel lainnya - desmotube, yang berkomunikasi dengan retikulum endoplasma kedua sel yang berdekatan. Banyak plasmodesmata terbentuk selama pembelahan sel ketika retikulum endoplasma tubular ditangkap oleh pelat sel yang sedang berkembang. Plasmodesmata juga dapat terbentuk di membran sel yang tidak membelah. Struktur ini memastikan transfer zat tertentu secara efisien dari sel ke sel.

Pembelahan sel. Pada organisme multiseluler, pembelahan sel, seiring dengan peningkatan ukurannya, merupakan cara bagi seluruh organisme untuk tumbuh. Sel-sel baru yang terbentuk selama pembelahan memiliki struktur dan fungsi yang serupa, baik dengan sel induknya maupun satu sama lain. Proses pembelahan pada eukariota dapat dibagi menjadi dua tahap yang sebagian tumpang tindih: mitosis Dan sitokinesis.

Mitosis- ini adalah pembentukan dua inti anak dari satu inti, yang secara morfologis dan genetik setara satu sama lain. Sitokinesis – Ini adalah pembelahan bagian sitoplasma sel untuk membentuk sel anak.

Siklus sel. Sel hidup melewati serangkaian peristiwa berurutan yang membentuk siklus sel. Durasi siklusnya sendiri bervariasi tergantung pada jenis sel dan faktor eksternal, seperti suhu atau ketersediaan nutrisi. Biasanya siklus dibagi menjadi interfase dan empat fase mitosis

Interfase. Periode antara pembelahan mitosis berturut-turut.

Interfase dibagi menjadi tiga periode, ditetapkan sebagai G 1, S, G 2.

Selama periode G1, yang dimulai setelah mitosis. Selama periode ini, jumlah sitoplasma, termasuk berbagai organel, meningkat. Selain itu, menurut hipotesis modern, selama periode G1, zat disintesis yang merangsang atau menghambat periode S dan sisa siklus, sehingga menentukan proses pembelahan.

Pada periode S mengikuti periode G 1, pada masa ini terjadi penggandaan materi genetik (DNA).

Selama periode G2, setelah S, struktur yang terlibat langsung dalam mitosis, misalnya komponen gelendong, terbentuk.

Beberapa sel mengalami siklus sel dalam jumlah yang tidak terbatas. Ini adalah organisme bersel tunggal dan beberapa sel di zona pertumbuhan aktif (meristem). Beberapa sel khusus kehilangan kemampuannya untuk bereproduksi setelah matang. Kelompok sel ketiga, misalnya yang membentuk jaringan luka (kalus), tetap mempunyai kemampuan untuk membelah hanya dalam kondisi khusus.

Mitosis, atau fisi nuklir. Ini adalah proses berkelanjutan yang dibagi menjadi empat fase: profase, metafase, anafase, telofase. Sebagai hasil mitosis, materi genetik yang berlipat ganda pada interfase dibagi rata antara dua inti anak.

Salah satu tanda awal transisi sel menuju pembelahan adalah munculnya sabuk mikrotubulus sempit berbentuk cincin tepat di bawah membran plasma. Sabuk yang relatif padat ini mengelilingi nukleus pada bidang ekuator spindel mitosis masa depan. Karena muncul sebelum profase maka disebut sabuk praprofase. Ia menghilang setelah gelendong mitosis, jauh sebelum munculnya pelat sel pada telofase akhir, yang tumbuh dari pusat ke pinggiran dan menyatu dengan selubung sel induk di area yang sebelumnya ditempati oleh sabuk praprofase.

Profase. Pada awal profase, kromosom menyerupai benang panjang yang tersebar di dalam nukleus. Kemudian, saat untaian tersebut memendek dan menebal, Anda dapat melihat bahwa setiap kromosom tidak hanya terdiri dari satu, melainkan dua untaian yang saling terkait yang disebut kromatid. Pada profase akhir, dua kromatid berpasangan yang memendek dari masing-masing kromosom terletak berdampingan secara paralel, dihubungkan oleh daerah sempit yang disebut sentromer. Ia memiliki posisi tertentu pada setiap kromosom dan membagi kromosom menjadi dua lengan dengan panjang berbeda.

Mikrotubulus terletak sejajar dengan permukaan inti sepanjang sumbu spindel. Ini adalah manifestasi paling awal dari perakitan gelendong mitosis.

Menjelang akhir profase, nukleolus secara bertahap kehilangan bentuk jelasnya dan akhirnya menghilang. Segera setelah ini, selubung inti juga hancur.

Metafase. Pertama metafase spindel, yang melambangkan struktur tiga dimensi, terlebar di tengah dan meruncing ke arah kutub, menempati tempat yang dulunya ditempati oleh inti. Filamen spindel adalah kumpulan mikrotubulus. Selama metafase, kromosom, yang masing-masing terdiri dari dua kromatid, disusun sedemikian rupa sehingga sentromernya terletak pada bidang ekuator gelendong. Dengan sentromernya masing-masing kromosom melekat pada benang gelendong. Namun, beberapa benang berpindah dari satu kutub ke kutub lainnya tanpa menempel pada kromosom.

Ketika semua kromosom terletak pada bidang ekuator, metafase selesai. Kromosom siap membelah.

Anafase. Kromatid setiap kromosom berbeda. sekarang ini anak perusahaan kromosom. Pertama, sentromer membelah dan kedua kromosom anak dibawa ke kutub yang berlawanan. Dalam hal ini, sentromer bergerak ke depan, dan lengan kromosom meregang ke belakang. Benang gelendong yang menempel pada kromosom memendek, mendorong divergensi kromatid dan pergerakan kromosom anak ke arah yang berlawanan.

Telofase. Dalam telofase, pemisahan dua kelompok kromosom yang identik selesai, dan membran inti terbentuk di sekitar masing-masing kelompok tersebut. Retikulum kasar berperan aktif dalam hal ini. Peralatan spindel menghilang. Selama telofase, kromosom kehilangan bentuk aslinya, meregang, kembali menjadi benang tipis. Nukleolus dipulihkan. Ketika kromosom menjadi tidak terlihat, mitosis selesai. Kedua inti anak memasuki interfase. Mereka secara genetik setara satu sama lain dan dengan inti ibu. Hal ini sangat penting, karena program genetik, dan semua karakteristiknya, harus diturunkan ke organisme anak.

Durasi mitosis bervariasi antar organisme dan bergantung pada jenis jaringan. Namun, profase adalah yang terpanjang dan anafase adalah yang terpendek. Pada sel ujung akar, durasi profase adalah 1-2 jam; metafase – 5 – 15 menit; anafase – 2 – 10 menit; telofase – 10 – 30 menit. Durasi interfase berkisar antara 12 hingga 30 jam.

Dalam banyak sel eukariotik, pusat pengorganisasian mikrotubulus yang bertanggung jawab untuk pembentukan gelendong mitosis berhubungan dengannya sentriol.