Základnou stavebnou jednotkou rastlín je bunka. Rastliny zahŕňajú ako jednobunkové (napríklad riasy), tak aj mnohobunkové organizmy. Všetky rastliny sú eukaryotické, čo znamená, že ich bunky obsahujú jadro a membránové organely. Rastliny nie sú prokaryotické organizmy.
Rastlinná bunka sa od živočíšnej odlišuje viacerými špecifickými štruktúrami. Na povrchu má mohutnú a pevnú bunkovú stenu, ktorej hlavná chemická zložka je celulóza. Jej hlavnou úlohou je dodávať bunke tvar, pevnosť a chrániť ju pred prasknutím pri nasatí vody. Práve bunková stena umožnila rastlinám vzpriamený rast na suchej zemi. Enzymatickým rozrušením bunkovej steny (pomocou enzýmov ako celulázy alebo pektinázy) získame protoplast, teda bunku ohraničenú len plazmatickou membránou. Tento pojem použil prvýkrát JAN EVANGELISTA PURKYNĚ na popísanie vnútrobunkového obsahu.
Keďže sú bunky uväznené v pevných celulózových stenách, susedné bunky sú navzájom prepojené jemnými cytoplazmatickými kanálikmi – plazmodezmami. Tieto výbežky prechádzajú cez otvory v bunkovej stene a umožňujú bunkám voľne si vymieňať vodu a malé molekuly.
Typickými membránovými organelami, ktoré majú len rastlinné bunky, sú plastidy. Najvýznamnejšie sú chloroplasty, ktoré obsahujú asimilačné farbivá (chlorofyl) a slúžia ako „solárne články“ rastliny, v ktorých prebieha fotosyntéza. Okrem nich rastliny obsahujú aj bezfarebné leukoplasty (slúžia na ukladanie zásobného škrobu napríklad v koreňoch) a chromoplasty (obsahujú farbivá pre kvety a plody). K ďalším špecifickým organelám patria glyoxyzómy.
Výrazným prvkom je aj centrálna vakuola. V mladej bunke je viac menších vakuol, no v staršej bunke splynú do jednej obrovskej, ktorá zaberá väčšinu vnútorného priestoru. Slúži ako zásobáreň vody, iónov, udržuje vnútorný tlak bunky a funguje aj ako „odpadkový kôš“ na bezpečné uskladnenie toxických látok alebo liečivých látok (ako nikotín či kofeín).
Vývojovo najnižšie rastliny sú jednobunkové. Telo väčšiny rastlín je však tvorené z veľkého množstva buniek upravených pre určité životné funkcie. Nižšie mnohobunkové rastliny majú telo tvorené z buniek, ktoré nie sú diferencované na skutočné orgány a vykonávajú všetky životné funkcie. Telo týchto rastlín označujeme ako stielka (thallus). U vyšších rastlín dochádza k rozlíšeniu buniek a ich špecializácii na určitú funkciu, čím vznikajú skupiny buniek s rovnakou funkciou a tvarom – pletivá.
Pravé a nepravé pletivá link
Podľa pôvodu rozoznávame pletivá:
- pravé pletivá – vznikajú delením buniek vo všetkých troch smeroch priestoru, pričom zostávajú po delení pevne zrastené a pokope. Priehradky medzi bunkami sú spočiatku tenké, neskôr hrubnú. V zhrubnutých stenách sú nezhrubnuté miesta – bodky, ktoré zabezpečujú výmenu látok medzi bunkami. Bodkami prechádzajú jemné kanáliky – plazmodezmy. Pravé pletivá vznikli u vyšších rastlín pri prechode z vody na suchú zem. V novom, drsnejšom prostredí s gravitáciou a suchom bola nevyhnutná deľba práce a vznik špecializovaných buniek (čerpanie vody, opora, fotosyntéza).
- nepravé pletivá – vznikajú druhotným zoskupovaním pôvodne voľných buniek a ich zrastaním. Nachádzame ich u vývojovo nižších organizmov, ktorých telo tvorí stielka (thallus). U niektorých rias vznikajú zoskupovaním buniek. U húb (ktoré historicky patrili k rastlinám) vznikajú nepravé pletivá (plektenchým alebo pseudoparenchým) vzájomným poprepletaním hubových vláken, čím tvoria mycélium. U kvasiniek pozorujeme pseudomycélium, ktoré vzniká postupným pučaním a neoddeľovaním buniek.
Delenie pletív podľa tvaru buniek link
Podľa tvaru buniek, hrúbky bunkovej steny a usporiadania buniek rozoznávame štyri základné typy pletív:
Parenchým link
Parenchým je najmenej špecializované pletivo tvorené z tenkostenných buniek, ktoré majú vo všetkých smeroch rovnaké rozmery (najčastejšie guľovitý alebo iný pravidelný tvar). Bunky majú po celý čas živý protoplast, majú veľkú centrálnu vakuolu, takže cytoplazma je redukovaná na tenkú nástennú vrstvu. Medzi bunkami bývajú početné medzibunkové priestory (interceluláry). Parenchymatické bunky sú v tele hojne rozšírené, tvoria stržeň a kôru stoniek aj koreňov, podstatnú časť zásobných orgánov a je v nich sústredený takmer celý metabolizmus a fotosyntéza.
Pletivo s obrovskými prepojenými intercelulárami funguje ako prevzdušňovacie pletivo a nazýva sa aerenchým. Slúži ako zásobáreň vzduchu a potrubie privádzajúce kyslík z nadzemných častí rastliny priamo do koreňa. Vyskytuje sa najmä u vodných a močiarnych rastlín, ktoré korenia v bahne s nedostatkom kyslíka.
Kolenchým link
Kolenchým je tvorený bunkami, ktoré zostávajú živé, ale ich bunkové steny sú nerovnomerne zhrubnuté a zvyčajne nemajú medzibunkové priestory. Podľa typu zhrubnutia bunkovej steny rozoznávame viacero typov (rohový, doskovitý atď.). Kolenchymatické pletivo poskytuje mechanickú oporu v mladších, vyvíjajúcich sa orgánoch, no zároveň si zachováva flexibilitu a ohybnosť. Typicky vystužuje stopky plodov, listy alebo spevňovacie kolienka tráv.
Prozenchým link
Prozenchým tvoria bunky značne pretiahnuté v jednom smere, na ktoré nadväzujú šikmé priečne priehradky. Medzi bunkami zvyčajne nie sú medzibunkové priestory. Najčastejšie sa vyskytuje v cievnych zväzkoch a typicky tvorí napríklad pokožku rastlín. Starším bunkám postupne hrubnú bunkové steny.
Sklerenchým link
Sklerenchým je najpevnejšie pletivo tvorené bunkami v konečnom štádiu s odumretým protoplastom. Bunky majú rovnomerne a silne zhrubnuté steny, do ktorých sa ukladá lignín (proces nazývaný drevnatenie). Zostávajú z nich len tvrdé steny pospájané kanálikmi. Sklerenchymatické bunky sú veľmi odolné voči mechanickému poškodeniu a poskytujú oporu dospelým častiam rastlín, ktoré už nerastú. Tvoria ho často dlhé vlákna alebo kubické kamenné bunky (sklereidy). Nachádzajú sa napríklad v stene kôstky slivky, v tvrdej škrupine orecha alebo v steblách tráv.
Delenie pletív podľa funkcie link
Na rozdiel od živočíchov väčšina rastlín rastie po celý život (tzv. nekonečný rast). Toto im umožňujú špecifické zóny s aktívnym bunkovým delením. Podľa funkcie, ktorú pletivá plnia, môžeme ich rozdeliť na dve základné skupiny:
- delivé (meristematické) pletivá – zabezpečujú neustály rast rastlinného organizmu
- trváce pletivá – sú špecializované na vykonávanie určitej funkcie a ďalej sa nedelia
Delivé pletivá link
Delivé pletivá – meristémy – umožňujú rast rastlinného tela. Ich jedinou a primárnou úlohou je neustále sa deliť. Bunky meristémov (nazývané aj iniciály) sú malé, parenchymatické, majú tenkú bunkovú stenu, veľa cytoplazmy a pomerne veľké jadrá. Keď sa iniciálna bunka rozdelí, jedna dcérska bunka zostáva v meristéme a druhá je z neho vytlačená, pričom prechádza procesom diferenciácie (špecializácie) a mení sa na trváce pletivo.
Vrcholové (apikálne) meristémy link
Nachádzajú sa v rastových vrcholoch stonky a koreňov (kde tvoria protomeristém). Zabezpečujú primárny rast rastliny do dĺžky a zakladanie nových listov.
Primárne meristémy link
Sú to bunky priamo pod vrcholovým meristémom, ktoré si ešte určitý čas zachovávajú schopnosť deliť sa, no postupne sa diferencujú do trvácich pletív. Podľa toho, ktorá časť z nich vznikne, rozlišujeme:
- dermatogén – dáva vznik pokožke
- periblém – dáva vznik primárnej kôre
- plerom – dáva vznik základnému pletivu
- prokambium – dáva vznik budúcim vodivým pletivám (prvotnému drevu a lyku)
Druhotné (sekundárne) meristémy link
Sú prítomné najmä pri drevinách a zabezpečujú ich druhotné hrubnutie – čiže rast koreňa a stonky do šírky. Vznikajú tak, že určité bunky trváceho pletiva sa opäť začnú deliť. Patria sem:
- kambium – tvorí druhotné drevo a lyko
- felogén – korkotvorné pletivo, ktoré obnovuje praskajúcu a opadávajúcu kôru
Kambium u drevín nevytvára sekundárne drevo počas roka rovnomerne. Na jar (pri dostatku vody) vytvára tzv. jarné bledé drevo s veľkými bunkami. V lete vzniká pevnejšie a tmavšie letné drevo. Makroskopicky sa tento rozdiel prejavuje ako letokruh, z ktorého hrúbky možno vyčítať vek stromu i ekologické podmienky v danom roku.
Trváce pletivá link
Trváce pletivá sú tvorené z buniek prispôsobených na konkrétnu prácu, ktoré už stratili schopnosť delenia a zabezpečujú životné funkcie rastliny. Organizujú sa do troch funkčných systémov:
Sústava krycích pletív link
Sústava krycích pletív tvorí vonkajší ochranný kryt rastliny, ktorý ju chráni pred mechanickým poškodením, infekciami a pred nadmerným vysychaním. Zároveň sprostredkúva komunikáciu s okolím.
Prvotné krycie pletivo link
Počas prvého roka života (a u bylín po celý život) je rastlina pokrytá pokožkou (epidermis), ktorá vzniká z dermatogénu. Tvorí ju jedna vrstva plochých buniek bez medzibunkových priestorov, zvyčajne bez chloroplastov. Pokožkové bunky nadzemných orgánov majú vonkajšiu stenu pokrytú vrstvičkou voskovitej látky (kutínu) zvanou kutikula. Tá chráni rastlinu pred neregulovanou stratou vody. Hrúbka kutikuly závisí od stanovišťa (suchomilné rastliny ju majú hrubšiu). Pokožka koreňa (rhizodermis) a pokožka ponorených vodných rastlín kutikulu nemá, aby nebránila príjmu vodných roztokov.
Špeciálne útvary pokožky link
Keďže kutikula vodu ani plyny neprepúšťa, rastlina komunikuje s prostredím inak:
- prieduchy (stomata) – zabezpečujú výmenu plynov (CO₂ a O₂) a regulované odparovanie vody (transpiráciu). Sú to dvojice obličkovitých zatváravých buniek s prieduchovou štrbinou. Tieto bunky obsahujú chloroplasty a ich hlavnou úlohou je podľa potrieb rastliny otvárať alebo zatvárať prieduchovú štrbinu. Tento osmotický proces aktívne regulujú transportované ióny draslíka (K⁺) a prítomnosť sacharidov vytvorených počas fotosyntézy. Najviac ich je v pokožke listov, najmä na spodnej strane.
- hydatódy – špecifické prieduchy bez schopnosti zatvárať sa. Slúžia na gutáciu – vytláčanie prebytočnej vody vo forme kvapôčok pri vysokej vlhkosti alebo chlade.
- chlpy (trichómy) – modifikované výrastky samotných epidermálnych buniek (nikdy neobsahujú cievne zväzky). Poznáme trichómy:
- krycie – ochrana pred vetrom, odraz svetla
- žľaznaté – vylučujú silice a sacharidy
- absorpčné (vstrebávacie) – nasávajú vodu z pôdy ako koreňové vlásky
- pŕhlivé – sú inkrustované SiO₂, lámu sa a vstrekujú dráždivý histamín a acetylcholín
- emergencie – zložitejšie viacbunkové výrastky vzniknuté nielen z pokožky, ale aj z hlbších pletív (napríklad tŕne ruží alebo lepkavé tentakuly mäsožravých rastlín). Často v nich prebiehajú cievne zväzky.
Druhotné krycie pletivo link
Pri viacročných rastlinách a drevinách pôvodná pokožka nedokáže držať krok s hrubnutím, praská a je nahradená vrstevnatou peridermou. Túto vrstvu vytvára druhotný meristém felogén. Smerom von produkuje mŕtve korkové bunky zabezpečujúce mechanickú a tepelnú ochranu. Komplex odumretých korkových vrstiev na povrchu stromu sa postupne olupuje ako borka (v bežnej reči kôra stromu).
Sústava vodivých pletív link
Vodivé pletivá vytvárajú len vyššie rastliny a predstavujú súvislú vodivú sústavu na prenos látok. U stielkatých rastlín (Thallobionta) sa pohyb roztokov uskutočňuje len difúziou cez plazmodezmy. Vodivé pletivo je zložené z drevnej a lykovej časti.
| drevná časť | lyková časť | |
| histológia | cievy, cievice | sitkovice |
| prúd | transpiračný | asimilačný |
| transportované živiny | anorganické | organické |
| transport | z koreňa do listov | z listov do koreňa |
Drevná časť (xylém) link
Drevná časť (lat. xylém, gr. hadróm) vedie transpiračný prúd, ktorý ťahá vodu s rozpustenými minerálmi z koreňa do nadzemných častí. Tento transport prebieha odumretými bunkami, ide o pasívny proces. Drevnú časť tvoria dva typy vodivých elementov:
- cievice (tracheidy) – geneticky najstaršie, odumreté, vretenovité bunky typické pre nahosemenné rastliny. Priehradky medzi bunkami nie sú prederavené, voda prechádza cez stenčené miesta.
- vlastné cievy (trachey) – evolučne dokonalejšie rúrky typické pre krytosemenné rastliny a lianovcorasty. Priečne steny medzi bunkami (aj cytoplazma) zanikajú, čím vznikajú súvislé duté rúrky, ktoré umožňujú mnohonásobne rýchlejší transport.
Xylém okrem ciev obsahuje aj živé bunky drevného parenchýmu (zásobná funkcia) a mŕtve bunky sklerenchýmu (dodávajú pevnosť).
Lyková časť (floém) link
Lyková časť (lat. floém, gr. leptóm) vedie asimilačný prúd. Smeruje z listov, kde vznikajú organické látky, do zvyšku rastliny a zásobných orgánov. Tvoria ju nad sebou usporiadané živé bunky, sitkovice, ktoré nedrevnatejú. V čase dospelosti však strácajú jadro. Priečne steny medzi bunkami majú otvory, ktoré tvoria sitkové políčka, cez ktoré plynule preteká cytoplazma. Keďže sitkovice nemajú jadro, priliehajú k nim sprievodné bunky, ktorých jadro slúži obom bunkám.
Na konci vegetačného obdobia sa do otvorov sitkovice ukladá polysacharid kalóza a upchá ich. Na jar u väčšiny rastlín stará sitkovica odumrie a je nahradená novou.
Cievne zväzky link
Drevná a lyková časť spoločne vytvárajú cievny zväzok. Podľa ich vzájomnej polohy rozoznávame tieto typy:
- kolaterálny (bočný) – drevná časť leží smerom do stredu rastliny a lyková k vonkajšiemu obvodu (najčastejší typ)
- bikolaterálny (dvojbočný) – jedna drevná a dve lykové časti z oboch strán
- koncentrický (sústredný) – drevná časť je úplne obklopená lykovou (hadrocentrický) alebo naopak (leptocentrický)
- radiálny (lúčovitý) – niekoľko drevných a lykových častí sa pravidelne strieda po obvode (typické pre korene)
Sústava základných pletív link
Základné pletivo vypĺňa všetky priestory medzi vonkajším krycím pletivom a vnútorným vodivým pletivom. Tvoria ho zväčša parenchymatické bunky. Z hľadiska anatómie ho nazývame rôzne: ak vypĺňa obvod pod krycím pletivom, ide o kôru (cortex), ak vypĺňa stred orgánu, hovoríme o dreni (medula). V listoch má špecifický názov mezofyl (tvorený palisádovým a špongiovým parenchýmom).
Podľa funkcie rozdeľujeme základné pletivá na:
- asimilačné pletivo – bunky obsahujú veľa chloroplastov, prebieha v nich fotosyntéza (najmä v listoch).
- zásobné pletivo – hromadí a uchováva živiny, nachádza sa hlavne v podzemných orgánoch a hľuzách.
- vylučovacie (sekrečné) pletivo – bunky produkujú a vylučujú špecifické látky. Patria sem napríklad nektáriá v kvetoch alebo mliečnice, ktoré produkujú bielu tekutinu (latex).
- vodné pletivo – vyvinulo sa u sukulentov, ukladá do zásoby obrovské množstvo vody.
- prevzdušňovacie pletivo (aerenchým) – vytvára sústavu vzduchových kanálikov v koreňoch močiarnych rastlín.
Práca s rastlinným materiálom v laboratóriu link
V laboratórnych podmienkach sa rastlinný materiál využíva na rôzne experimentálne účely, vrátane regenerácie rastlín, čo úzko prepája teoretickú botaniku s biotechnológiami. Základom práce sú dve unikátne vlastnosti rastlinných buniek:
- totipotencia (resp. pluripotencia) – každá rastlinná bunka má vo svojom jadre kompletnú genetickú výbavu na to, aby sa z nej mohla vyvinúť akákoľvek iná bunka alebo aj úplne nová rastlina.
- dediferenciácia – schopnosť špecializovanej trvácej bunky vrátiť sa späť do nediferencovaného (meristematického) stavu.
Výsledkom týchto procesov je kalus. V prírode ho môžeme vidieť ako závalové pletivo, ktorým rastlina hojí rany (napríklad na mieste odrezaného konára). Kalus je nediferencované rastlinné pletivo s neobmedzenou schopnosťou delenia. V laboratóriu sa využíva tak, že aj z malého kúska rastliny (alebo z jednej bunky) sa v živnom roztoku (in vitro) vypestuje masa kalusu. Pri dodaní vhodných hormónov z neho môže vyrásť obrovské množstvo geneticky identických klonov.
V laboratórnej praxi tak poznáme:
- kalusové kultúry – bunky kalusu používané na regeneráciu, genetické inžinierstvo a štúdium metabolizmu.
- bunkové kultúry – izolované rastlinné bunky pestované v kvapalnom médiu pre produkciu biologicky aktívnych látok.
- pletivové kultúry – kultivácia celých kúskov pletív (explantátov) na regeneráciu celých rastlín in vitro.
