النبات هو كائن متعدد الخلايا، وغير متحرك: أي غير قادر على الحركة المستقلة، ولديه خلايا حقيقية النواة: للخلايا عضيات محددة مرتبطة بالغشاء بما في ذلك نواة بها صبغيات، ولديه جدران خلوية تتكون من السليلوز، وذاتي التغذية: حيث أنّه قادر على الحفاظ على نفسها من خلال تحويل المواد غير العضوية إلى مادة عضوية.
بنية النبات
كاسيات البذور (نباتات مزهرة) هي أكثر مجموعة متنوعة من النباتات المعروفة (يُعتقد أنّه أكثر من 275.000 نوعًا مُسمى على الأقل غير معروفة للعلم)، وداخل نباتات كاسيات البذور هناك مجموعتان من النباتات وهي أحادية الفلقة وثنائية الفلقة والفرق بين هاتين المجموعتين ليس واضحًا دائمًا.
النظام العضوي للنبات
يحتوي النبات على نظامين عضويين وهما:
1- نظام النمو والذي يشمل الأعضاء مثل الأوراق والبراعم والسيقان والزهور (إذا كان للنبات أي منها) والفواكه (إذا كان للنبات أي منها).
2- نظام الجذر ويشمل أجزاء النبات الموجودة تحت الأرض مثل الجذور والدرنات والجذوع الأفقية تحت الأرض.
مكونات الخلايا النباتية
الخلايا هي أساس النباتات مثل العظام في الجسم حيث يوفر جدار الخلية إطارًا للنبات، وفي الواقع تخلق جدران الخلايا بنية النبات، وسيشكل فهم الخلايا أساس فهمنا لعلم النبات ثم فسيولوجيا النبات (علم وظائف الأعضاء النبات).
1- جدار الخلية
جدار الخلية هو مصفوفة خلوية إضافية حيث يضفي ويفيد النبات بما يلي:
1- الهيكل الجامد الذي يحدد شكل الخلية.
2- يوفر الصلابة والقوة للنباتات.
3- يسمح للنباتات بالنمو طويلاً وتحمل قوى مثل الرياح والجاذبية.
4- يسمح للخلايا بتكوين ضغط داخلي (تورغور) مما يزيد من صلابة الخلية أو النبات.
جدران الخلايا الأولية والثانوية
1- تحتوي جميع الخلايا على جدران الخلايا الأساسية.
2- بعض الخلايا الناضجة تطور جدار خلوي ثانوي.
لوحة الخلية
صفيحة الخلية أو لوحة الخلية هي عبارة عن طبقة رقيقة من مواد بكتيرية إلى حد كبير موضوعة عبر فراقموبلاست (phragmoplast)، وهي البنية الأنبوبية الدقيقة التي تتكون في منتصف الطريق بين النواتين والمغزل المفكك أثناء التحلل الخلوي، فتنمو صفيحة الخلية في منطقة فراقموبلاست حيث تتداخل نهايات الأنابيب الدقيقة وتكون في النهاية متصلة بالجدار الموجود بالفعل.
يتكون تكوين صفيحة الخلية من تكوين شبكة غشائية تشبه الصفيحة مشتقة من اندماج حويصلات جولجي في المستوى الاستوائي، ونظرًا لتصنيع المزيد من المواد البكتيرية بواسطة الديكتوسومات (جهاز جولجي) ونقلها إلى صفيحة الخلية في الحويصلات تتحول صفيحة الخلية إلى الصفيحة الوسطى.
تعمل الصفيحة الوسطى بمثابة خلوي لربط جدران الخلايا الوليدة ببعضها البعض، وتعتبر أول طبقة جدار خلوي حقيقية، وتتكون هذه الطبقة إلى حد كبير من مواد بكتينية عالية الرطوبة ويمكن تحديدها على أنّها طبقة رقيقة للغاية بين خليتين متجاورتين، والصفيحة الوسطى متناحرة بصريًا مما يعني أنّها تتكون من مواد لها نفس الخصائص البصرية على طول جميع المحاور.
الجدار الأساسي
الجدار الأساسي هو أول طبقة مرئية بسهولة لجدار الخلية ويصاحب تكوينها نمو التمدد، ويتطور على جانبي الصفيحة الوسطى عندما تكون خليتان متجاورتان وتحدد إلى حد كبير شكل الخلية وحجمها أثناء نمو النبات وتطوره، وتتكون جدران الخلايا الأولية من:
1- السليلوز.
2- داء هيميسيلولوز.
3- البكتين.
جدار الخلية الثانوي
يستمر جدار الخلية الثانوي خاصة تلك التي لها وظائف تقوية وداعمة في إضافة مادة الجدار داخل الخلية الأولية، وجدران الخلايا الثانوية هي عبارة عن:
1- ترسب بعد توقف الخلايا عن النمو.
2- ألياف السليلوز الدقيقة موجهة (ليست عشوائية) يختلف التركيب عن جدار الخلية الأساسي.
3- أكثر صلابة من جدار الخلية الأساسي.
4- جدران الخلايا الثانوية مصنوعة من السليلوز والهيميسليلوز أو ما يعرف أيضًا باسم بوليوز واللجنين وهي من فئة البوليمرات العضوية المعقدة.
2- عضيات الخلية النباتية
البلازما أو غشاء الخلية
حدود الخلية نفاذية وانتقائية ذو طبقة ثنائية من الفسفوليبيد مع إدخال البروتين، والفسفوليبيدات جزيئات فريدة من نوعها فهي (amphipathic)، مما يعني أنّها تحتوي على مناطق محبة للماء وكارهة للماء، ونتيجة لذلك عادةً ما يكون للفوسفوليبيدات النباتية درجة أعلى من عدم التشبع من الحيوانات، وظيفة الغشاء هي:
1- تنظيم حركة المرور.
2- فصل البيئة الداخلية عن الخارجية.
3- العمل كمنصة يمكن أن تحدث عليها بعض التفاعلات.
4- المشاركة في بعض التفاعلات (أي مكونات الغشاء هي وسيطة أو إنزيمات مهمة).
5- توفير بعض التكامل البنيوي للخلية.
النواة
الخلية أو الدماغ، ويكون محاط بغشاء مزدوج -طبقتان من الفسفوليبيد- الغشاء النووي، ولديها مسام حيث إنّ بنية المسام هذه معقدة وتتألف من أكثر من 100 بروتين.
السيتوبلازم أو العصارة الخلوية
العصارة الخلوية عبارة عن مصفوفة تشبه الهلام داخل الخلية حيث يتم دمج الهياكل الأخرى، ويشير السيتوبلازم إلى مواد الخلية الموجودة داخل الغشاء.
الميتوكوندريا
تم العثور على الميتوكوندريا في جميع الخلايا حقيقية النواة، كما إنّها مواقع عملية التنفس الخلوي التي يتم بواسطتها إطلاق الطاقة من الوقود مثل السكر، والميتوكوندريا هي خطة الطاقة للخلية، وهناك اعتقاد خاطئ شائع هو أنّ النباتات لها بلاستيدات خضراء والحيوانات لديها ميتوكوندريا، والخلايا النباتية على الأقل الخلايا النباتية الخضراء (أي الخلايا الورقية) بها كليهما، والخلايا الجذرية لها ميتوكوندريا فقط، ويختلف الغشاء الداخلي عن غشاء البلازما في أنّه يحتوي على أعلى محتوى البروتين (70٪) والفوسفوليبيدات الفريدة.
الريبوسوم
هو مواقع تخليق البروتين.
الشبكة الإندوبلازمية
سلسلة من الأنابيب والأكياس الغشائية (الصهاريج) التي تعمل في جميع أنحاء الخلية، وتحتوي الشبكة الإندوبلازمية الخشنة على ريبوسومات بينما يفتقر الشبكة الإندوبلازمية الملسة إلى الريبوسومات وهو أنبوبي، وهناك العديد من وظائف الشبكة الإندوبلازمية الأساسية بما في ذلك:
1- تخليق الدهون والأغشية (الشبكة الإندوبلازمية الملساء).
2- العمل كموقع لتركيب البروتينات بواسطة الريبوسومات (الشبكة الإندوبلازمية الخام).
3- النقل (نوع من الخلايا نظامي للطرق السريعة).
4- الدعم
البيروكسيسومات
البيروكسيسومات (Peroxisomes) هو كيس غشاء يحتوي على إنزيمات لاستقلاب النفايات الناتجة عن التمثيل الضوئي والدهون والأحماض الأمينية، وتتمثل الوظيفة الرئيسية للبيروكسيسوم في انهيار السلسلة الطويلة جدًا الأحماض الدهنية من خلال أكسدة بيتا.
جهاز جولجي
ينشط جهاز جولجي في تصنيع العديد من مكونات الخلايا وخاصة الكربوهيدرات، ويشارك في تمييز البروتينات بالكربوهيدرات والسلاسل الجانبية الأخرى لفرزها إلى وجهتها النهائية.
الأنابيب الدقيقة
تشارك الأنابيب الدقيقة في الهيكل الخلوي (للدعم) وحركات الخلايا وانقسام الخلايا.
الميكروفيلامين
الميكروفيلامين هو عبارة عن خيوط البروتينية صلبة ومصنوع من مادة (G-actin)، وتشارك مع الهيكل الخلوي الخلوي، والوظيفة الرئيسية هي الدعم ويبلغ قطرها حوالي 7 نانومتر.
3- عضيات فريدة من نوعها للنباتات
العضية هي بنية خلوية صغيرة تؤدي وظائف محددة داخل الخلية ومنها:
البلاستيدات
وهي عضيات مزدوجة مرتبطة بالغشاء في النباتات، كما أنّها تحتوي على الحمض النووي الخاص بهم والريبوزومات، فهي شبه مستقلة وتتكاثر بالانشطار على غرار عملية الانقسام في بدائيات النوى، ويحمل (DNA) بلاستيد العديد من الجينات بما في ذلك الوحدة الفرعية الكبيرة من إنزيم (Rubisco) وتلك التي تقاوم بعض مبيدات الأعشاب.
فجوات
هو التجويف المركزي الكبير الذي يحتوي على سائل يسمى عصارة الخلية ويوجد في الخلايا النباتية، والفجوة محاطة بغشاء (تونوبلاست)، ويتم اختراق الفجوة بواسطة خيوط السيتوبلازم – خيوط عبر الأوعية، ويتميز غشاء البلازما وتونوبلاست (Tonoplast) بخصائص مختلفة مثل السماكة (سمك اللوح الخشبي) لذلك تحتوي كل خلية نباتية على فجوة كبيرة ومتطورة تشكل ما يصل إلى 90 ٪ أو أكثر من حجم الخلية، ومن الأدوار المهمة للفجوات هي:
1- وسيلة فعالة من حيث الطاقة لزيادة نسبة السطح إلى الحجم في النمو التغصني من 90٪ من حجم الخلية فجوة، وبالتالي فإنّ 90٪ من الخلية عبارة عن ماء رخيص نسبيًا من حيث التمثيل الغذائي.
2- تخزين المياه وهو دور ثانوي على الأرجح غالبًا في النباتات النضرة.
3- التخلص من النفايات حيث يمكن اعتبار الفجوة بالوعة الخلية، ويحتوي على العديد من المستقلبات الثانوية.
