Лекции для студентов. Какое вещество придает прочность клеткам растений
Строение клетки. Ответы на вопросы - Биология
Строение клетки. Ответы на вопросы после параграфа
Вопрос 1. Как приготовить препарат кожицы чешуи лука?
Чтобы приготовить препарат кожицы чешуи лука, необходимо:
1) подготовить предметное стекло, тщательно протерев его марлей;
2) пипеткой нанести 1—2 капли воды на предметное стекло
3) при помощи препаровальной иглы осторожно снять маленький кусочек прозрачной кожицы с внутренней поверхности чешуи лука, положить его в каплю воды и расправить кончиком иглы;
4) осторожно накрыть каплю воды с кожицей покровным стеклом. Препарат готов. Его можно рассматривать в микроскоп. Можно окрасить препарат раствором йода. Для этого:
- нанести на предметное стекло рядом с покровным стеклом каплю раствора йода так, чтобы раствор йода попал под покровное стекло;
- с другой стороны от покровного стекла фильтровальной бумагой оттянуть лишний раствор йода.
Вопрос 2. Какое строение имеет клетка?
Каждая клетка имеет плотную прозрачную оболочку с порами. В состав оболочек растительных клеток входит особое вещество — целлюлоза, придающая им прочность. Внутри клетки находится бесцветное вязкое вещество — цитоплазма. В цитоплазме располагается небольшое плотное ядро, в котором можно различить ядрышко. Почти во всех клетках имеются полости — вакуоли . Они заполнены клеточным соком. Для растительной клетки характерны многочисленные мелкие тельца — пластиды, содержащие пигмент. Так, зеленую окраску листьев определяют пластиды, называемые хлоропластами , в которых находится зеленый пигмент хлорофилл .
Вопрос 3. Где находится клеточный сок и что в нем содержится?
Клеточный сок находится в вакуолях клетки. Клеточный сок содержит воду с растворенными в ней сахарами и другими органическими и неорганическими веществами. В клеточном соке могут содержаться красящие вещества — пигменты.
Вопрос 4. В какой цвет красящие вещества, находящиеся в клеточном соке и в пластидах, могут окрашивать различные части растений?
Красящие вещества клеточного сока могут придавать синюю, фиолетовую, малиновую окраску лепесткам и другим частям растений. Пластиды могут придавать разным органам растений, в частности листьям, зеленую, желтую, красную или оранжевую окраску. Окраска пластид за висит от наличия красящих веществ, или пигментов. Так, зеленую окраску листьям придает зеленый пигмент хлорофилл.
vopvet.ru
Клеточная стенка — Page 8
Страница 8 из 9
Клеточная стенка
Клеточная стенка (клеточная оболочка) – характерный признак растительной клетки, отличающий ее от клетки животной. Клеточная стенка придает клетке определенную форму. Культивируемые на специальных питательных средах клетки растений, у которых ферментативным путем удаляется стенка, всегда принимают сферическую форму. Клеточная стенка придает клетке прочность и защищает протопласт, она уравновешивает тургорное давление и препятствует, таким образом, разрыву плазмалеммы. Совокупность клеточных стенок образует внутренний скелет, поддерживающий тело растения и придающий ему механическую прочность.
Клеточная стенка бесцветна и прозрачна, легко пропускает солнечный свет. Обычно стенки пропитаны водой. По системе клеточных стенок осуществляется транспорт воды и растворенных в ней низкомолекулярных соединений (транспорт по апопласту).
Клеточная стенка состоит в основном из полисахаридов, которые можно подразделить на скелетные вещества и вещества матрикса.
Скелетным веществом клеточной стенки растений является целлюлоза (клетчатка), представляющая собой бета-1,4-D-глюкан. Это самое распространенное органическое вещество биосферы. Молекулы целлюлозы представляют собой очень длинные неразветвленные цепи, они располагаются параллельно друг другу группами по нескольку десятков и скреплены многочисленными водородными связями. В результате образуются микрофибриллы, которые создают структурный каркас стенки и обусловливают ее прочность. Микрофибриллы целлюлозы видны только в электронный микроскоп, их диаметр равен 10-30 нм, длина достигает нескольких мкм.
Целлюлоза нерастворима и не набухает в воде. Она очень инертна в химическом отношении, не растворяется в органических растворителях, концентрированных щелочах и разведенных кислотах. Микрофибриллы целлюлозы эластичны и очень прочны на разрыв (сходны со сталью). Эти свойства определяют широкое применение целлюлозы и ее продуктов. Мировая продукция хлопкового волокна, состоящего почти целиком из целлюлозы, составляет 1,5•107 тонн в год. Из целлюлозы получают бездымный порох, ацетатный шелк и вискозу, целлофан, бумагу. Качественную реакцию на целлюлозу проводят с реактивом хлор-цинк-йод, целлюлозная клеточная стенка окрашивается в сине-фиолетовый цвет.
У грибов скелетным веществом клеточной стенки является хитин – полисахарид, построенный из остатков глюкозамина. Хитин еще более прочен, чем целлюлоза.
Микрофибриллы погружены в аморфный матрикс, обычно представляющий собой насыщенный водой пластичный гель. Матрикс является сложной смесью полисахаридов, молекулы которых состоят из остатков нескольких различных сахаров и представляют собой более короткие, чем у целлюлозы, и разветвленные цепи. Матричные полисахариды определяют такие свойства клеточной стенки, как сильная набухаемость, высокая проницаемость для воды и растворенных в ней низкомолекулярных соединений, катионообменные свойства. Полисахариды матрикса делят на две группы — пектиновые вещества и гемицеллюлозы.
Пектиновые вещества сильно набухают или растворяются в воде. Они легко разрушаются под действием щелочей и кислот. Простейшими представителями пектиновых веществ являются растворимые в воде пектовые кислоты – продукты полимеризации альфа-D-галактуроновой кислоты (до 100 единиц), связанных 1,4-связями в линейные цепи (альфа-1,4-D-галактуронан). Пектиновые кислоты (пектины) — это более высокомолекулярные (100-200 единиц) полимерные соединения альфа-D-галактуроновой кислоты, в которых карбоксильные группы частично метилированы. Пектаты и пектинаты — кальциевые и магниевые соли пектовых и пектиновых кислот. Пектиновые кислоты, пектаты и пектинаты растворимы в воде в присутствии сахаров и органических кислот с образованием плотных гелей.
В клеточных стенках растений в основном присутствуют протопектины – высокомолекулярные полимеры метоксилированной полигалактуроновой кислоты с арабинанами и галактанами, у двудольных растений в состав цепей галактуронана входит небольшое количество рамнозы. Протопектины нерастворимы в воде.
Гемицеллюлозы представляют собой разветвленные цепи, построенные из остатков нейтральных сахаров, чаще встречаются глюкоза, галактоза, манноза, ксилоза; степень полимеризации 50-300. Гемицеллюлозы химически более устойчивы, чем пектиновые вещества, они труднее гидролизуются и слабее набухают в воде. Гемицеллюлозы могут откладываться в стенках клеток семян в качестве запасных веществ (финиковая пальма, хурма). Пектиновые вещества и гемицеллюлозы связаны взаимными переходами. Помимо полисахаридов, в матриксе клеточных стенок присутствует особый структурный белок. Он связан с остатками сахара арабинозы и поэтому является гликопротеидом.
Матричные полисахариды не просто заполняют промежутки между целлюлозными микрофибриллами. Их цепи располагаются упорядоченно и образуют многочисленные связи как друг с другом, так и с микрофибриллами, что значительно повышает прочность клеточной стенки.
Клеточные стенки растений часто подвергаются химическим видоизменениям. Одревеснение, или лигнификация происходит в том случае, если в матриксе откладывается лигнин – полимерное соединение фенольной природы, нерастворимое в воде. Одревесневшая клеточная стенка теряет эластичность, резко повышается ее твердость и прочность на сжатие, снижается проницаемость для воды. Реактивами на лигнин являются: 1) флороглюцин и концентрированная хлористоводородная или серная кислота (одревесневшие стенки приобретают вишнево-красную окраску) и 2) сульфат анилина, под действием которого одревесневшие стенки становятся лимонно-желтыми. Лигнификация характерна для стенок клеток проводящей ткани ксилемы (древесины) и механической ткани склеренхимы.
Опробковение, или суберинизация происходит в результате отложения с внутренней стороны клеточной стенки гидрофобных полимеров — суберина и воска. Суберин представляет собой смесь эфиров полимерных жирных кислот. Мономерами воска являются жирные спирты и восковые эфиры. Воск легко извлекается органическими растворителями и быстро плавится, образует кристаллы. Суберин — аморфное соединение, не плавится и не растворяется в органических растворителях. Суберин и воск, образуя чередующиеся параллельные слои, выстилают всю полость клетки с внутренней стороны в виде пленки. Субериновая пленка практически непроницаема для воды и для газов, поэтому после ее образования клетка обычно отмирает. Опробковение характерно для стенок клеток покровной ткани пробки. Реактивом на опробковевшую клеточную стенку является судан III, окраска оранжево-красная.
Кутинизации подвергаются наружные стенки клеток покровной ткани эпидермы. Кутин и воск откладываются чередующимися слоями на наружной поверхности клеточной стенки в виде пленки — кутикулы. Кутин представляет собой жироподобное полимерное соединение, близкое по химической природе и свойствам суберину. Кутикула предохраняет растение от излишнего испарения воды с поверхности растения. Окрасить ее можно реактивом судан III в оранжево-красный цвет.
Минерализация клеточной стенки происходит вследствие отложения в матриксе большого количества минеральных веществ, чаще всего кремнезема (оксида кремния), реже оксалата и карбоната кальция. Минеральные вещества придают стенке твердость и хрупкость. Отложение кремнезема характерно для клеток эпидермы хвощей, осок и злаков. Приобретенная в результате окремнения жесткость стеблей и листьев служит защитным средством против улиток, а также значительно снижает поедаемость и кормовую ценность растений.
У некоторых специализированных клеток наблюдается ослизнение клеточной стенки. При этом вместо целлюлозной вторичной стенки происходит отложение аморфных, сильно гидратированных кислых полисахаридов в виде слизей и камедей, близких по химической природе к пектиновым веществам. Слизи хорошо растворяются в воде с образованием слизистых растворов. Камеди клейкие, вытягиваются в нити. В сухом виде они имеют роговую консистенцию. При отложении слизи протопласт постепенно оттесняется к центру клетки, его объем и объем вакуоли постепенно уменьшаются. В конце концов, полость клетки может целиком заполниться слизью, и клетка отмирает. В некоторых случаях слизь может проходить через первичную клеточную стенку на поверхность. В синтезе и секреции слизи основное участие принимает аппарат Гольджи.
Выделяемая растительными клетками слизь выполняет различные функции. Так, слизь корневого чехлика служит в качестве смазки, облегчающей рост кончика корня в почве. Слизевые железки насекомоядных растений (росянка) выделяют ловчую слизь, к которой приклеиваются насекомые. Слизь, выделяемая наружными клетками семенной кожуры (лен, айва, подорожники), закрепляет семя на поверхности почвы и защищает проросток от высыхания. Слизь окрашивается реактивом метиленовый синий в голубой цвет.
Выделение камедей обычно происходит при поранении растений. Например, камедетечение из пораненных участков стволов и ветвей часто наблюдается у вишни и сливы. Вишневый клей представляет собой застывшую камедь. Камедь выполняет защитную функцию, закрывая рану с поверхности. Образуются камеди в основном у древесных растений из семейств бобовых (акации, трагакантовые астрагалы) и розоцветных подсемейства сливовых (вишня, слива, абрикос). Камеди и слизи используются в медицине.
Клеточная стенка является продуктом жизнедеятельности протопласта. Полисахариды матрикса, гликопротеид стенки, лигнин и слизи образуются в аппарате Гольджи. Синтез целлюлозы, образование и ориентация микрофибрилл осуществляются плазмалеммой. Большая роль в ориентации микрофибрилл принадлежит микротрубочкам, которые располагаются параллельно откладывающимся микрофибриллам вблизи плазмалеммы. Если микротрубочки разрушить, образуются только изодиаметрические клетки.
mylect.ru
Ботаника – наука о растениях. Биосфера. Строение растительной клетки, ее жизнедеятельность, деление и рост.
Биосфера - одна из оболочек земли, населенная жизнью. Толщина этой оболочки около 20 км. В высоту биосфера простирается над поверхностью суши у экватора 17-18 км, у полюсов 8-10 км, 6 км - над уровнем моря; в глубь океана - 11 км; в почве - на несколько метров (исключение пещеры до 15 км).
Понятие «биосфера» было предложено В,И. Вернадским. Учение о био¬сфере раскрывает роль «живого вещества» в процессе эволюции планеты.
Главной частью биосферы являются растения, которых насчитывается 1,5 млн. видов. Растениями покрыта вся земная поверхность за исключением 6%. Даже в Арктике находят красные водоросли. Именно с них начинаются пище¬вые отношения на земле.
Наука, изучающая растения - ботаника.
Основоположником ботаники является древнегреческий ученый ученик Аристотеля Теофраст, живший 370-286 г.г. до н.э. Он первым систематизиро¬вал и объединил знания о растениях.
Большой вклад в систематику растений внес шведский ученый Карл Лин¬ней (1701-1778 г.г.), предложивший бинарную номенклатуру (двойное назва¬ние по роду и виду).
К.А. Тимирязев изучил процесс фотосинтеза, а Н.И. Вавилов селекционировал новые сорта.
В настоящее время ботаника включает несколько разделов: морфологию растений, анатомию, физиологию, генетику, географию, экологию, селек-цию, палеонтологию растений.
Значение растений
1. Растения обогащают атмосферу кислородом, поглощают углекислый газ.
2. Ежедневно растения планеты поглощают 650 млрд. тонн Это - куб с гранью почти до Луны. Ежедневно растения выделяют в атмосферу 350 млрд. тонн свободного кислорода.
3. Растения - источник питания. За год растения создают 380 млрд. тонн органических соединений - стволы, ветки, листья, плоды. Часть этого вещества переходит в организм животных, превращаясь в животный белок.
4. Растения - строительный материал.
5. Растения - сырье для фармакологической промышленности. Медицине известно около 12000 видов лекарственных растений. Например, женьшень используют в медицине уже 4 тыс. лет.
6. Растения - сырье для легкой промышленности. Из 500 видов волокни-стых растений изготавливают грубые ткани, а из 200 - тонкие. Многие растения являются красильными. Из массы хвойных стволов изготавливают ацетатный шелк.
7. Растения - топливо.
8. Растения - источник красоты и вдохновения.
2. Строение растительной клетки
Все растения состоят из клеток. Существование клеток открыл англий-ский ботаник Роберт Гук в 1665 г, рассматривая срезы растений через самодельный микроскоп. Ядро клетки было открыто в 1831 г, а цитоплазма в 1846. Наука, изучающая строение и жизнедеятельность клетки, называется цитология.
Растительная клетка состоит из следующих частей: оболочки, прото-плазмы, ядра, цитоплазмы и пластид. Живыми частями клетки считаются протоплазма, ядро и пластиды. Оболочка и цитоплазма – продукты ее жизнедеятельности. 1. Оболочка. Снаружи клетка покрыта плотной клеточной стенкой, в которой имеются более тонкие участки – поры. Под ней находится очень тонкая плёнка – мембрана. Прочность клеточной стенке придает целлюлоза (нерастворимый в воде полисахарид). Мембрана сортирует вещества, входящие и выходящие из клетки. Каждая растительная клетка имеет свою оболочку. У двух соседних клеток оболочки склеены между собой пектиновыми веществами. В местах соединения нескольких клеток оболочки иногда расходятся, и тогда образуются между клетками межклеточные пространства, заполняющиеся воздухом. Целлюлозные оболочки в живой клетке растения обладают способностью видоизменяться. Они часто пропитываются особым ве-ществом, вызывающим одревеснение, вследствие чего многие клетки, а в деревьях большая часть клеток, превращаются в древесину. Клеточные оболочки пропитываются иногда пробковым веществом, что наблюдается у деревьев и кустарников в коре. У некоторых деревьев, например у пробкового дуба, у амурского бархатного дерева, на поверхности коры образуется сплошной слой пробки, используемой в промышленности. Опробковевшие клетки отмирают, так как пробка не пропускает через себя ни воду, ни газы, а живые части клетки до тех пор остаются живыми, пока у них происходит беспрестанный обмен веществ с внешней средой. Клеточные оболочки часто пропитываются кремнеземом. В таком случае оболочки их делаются твердыми и ломкими, например солома злаков, осок и других растений. Как одревесневшие, опробковевшие, так и пропитавшиеся минеральными солями клеточные оболочки или совсем не перевариваются желудком животных или плохо перевариваются. Вот почему перестоявшая трава, ржаная солома, осоки, ситники, бело-усы малопригодны для питания животных. Наибольшей питательностью обладают такие растения и их части, у которых оболочки остаются целлюлозными и клетки которых сохраняют в себе живые части, т. д. протоплазму, ядро, пластиды, а также запасные питательные вещества — крахмал, сахар, белки. 2. Внутри клетки находится цитоплазма бесцветное вязкое вещество с различными органоидами (рибосомы, комплекс Гольджи, митоходрии, лизосомы и др). В цитоплазме постоянно протекают биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. 3. Протоплазма – полужидкое белковое вещество, содержащее жироподобные и минеральные вещества. В молодых клетка заполняет всю клетку, а в старых в виде вакуолей. Вакуоли - полости, заполненные клеточным соком. Клеточный сок содержит воду и растворенные в ней органические и неорганические вещества, пигменты. Вакуоли служат для запаса воды. Особенно это актуально для засухоустойчивых растений (кактус). Протоплазма в клетках находится в движении, в результате чего происходит обмен веществ. 4. В центре клетки или около клеточной стенки расположено плотное тельце – ядро с ядрышком. От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой. Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК 5. По всей цитоплазме распределены мелкие тельца – пластиды, которые могут быть окрашены в разные цвета т.к. в пластидах содержится пигмент. Пластиды могут быть - лейкопласты бесцветные (как у лука), - хоромопласты – желтые, оранжевые, бурые; - хлоропласты, содержащие зеленый пигмент хлорофилл.3. Жизнедеятельность клетки и рост. Клеточные оболочки, отделяющие одну клетку от других, легко проницаемы для жидкостей и газов. Вещества поступают сквозь клеточную оболочку в виде растворов. Между клетками, а также между ними и окружающей внешней средой происходит беспрестанный обмен веществ. Он обеспечивается постоянно движущейся цитоплазмой.1. Дыхание. Дыхание - процесс распада органических соединений, окисление с выделением энергии, необходимой растениям для жизнедеятельности. Внешнее дыхание – газообмен между организмом и окружающей средой, поглощение и транспорт газов внутри организма (в листе). Клеточное дыхание – окисление в клетке органических веществ до образования углекислого газа и воды.2. Питание у растений – это фотосинтез, процесс образования органических веществ из неорганических на свету с участием воды и углекислого газа. Самопитающиеся растения называют автотрофами. Фотосинтез протекает в хлоропластах, содержащих хлорофилл.3.Рост. Форма и величина клеток весьма различны. Клетки бывают паренхимпые, т. е. равномерно развитые во всех направлениях, округлые, кубические, многогранные. Встречаются также вытянутые в длину, имеющие форму волосков или волокон с заостренными концами. Иногда клетки приобретают ветвистую, звездчатую или иную форму.Размер клеток невелик. Клетки мякоти арбуза и яблока, едва различимые простым глазом, считаются крупными клетками. Обычно клетки значительно мельче и не видны простым глазом. Их измеряют микронами, т. е. тысячными долями миллиметра. Клетки меньше 0,2 микрона уже не видны в обычные оптические микроскопы. Однако попадаются и крупные экземпляры, например, волокна льна имеют клетки, достигающие длины 4 см при ничтожном диаметре.4. ДелениеВ результате деления клеток растения растут. Сначала делится ядро. Оно увеличивается, в нем становятся хорошо заметны хромосомы – носители наследственной информации. Части хромосом расходятся к противоположным полюсам клетки. Содержимое клетки равномерно распределяется на 2 части, образуется перетяжка, которая делить клетку на две новых. В молодой клетке ядро располагается посередине. Чем старше клетка, тем больше в ней вакуоли, а ядро сдвигается к стенке.
4. Ткани Группа клеток, сходных по строению и выполняющих одинаковые функции, называют тканью. Виды тканей: 1. Покровные ткани выполняют защитную функцию (кожица, пробка, кора). Образованы живыми или мертвыми клетками с плотно сомкнутыми, утолщенными оболочками. Ткани находятся на поверхности корней, стеблей, листьев и др. органов растений. Функция - защита от неблагоприятных воздействий, повреждений. 2. Проводящие ткани (сосуды, ситовидные трубки). Образованы живыми или мертвыми клетками, которые имеют вид трубочек или сосудов. По ним передвигаются растворенные в воде питательные вещества. Основная функция – проводящая. 3. Механические ткани – придают прочность растениям (древесные и лубяные волокна). Образованы группами мертвых клеток с утолщенными оболочками. Некоторые оболочки древесневеют. Функция – опора растения. 4. Основные ткани – живые клетки, занимают пространство между по-кровными, механическими и проводящими тканями (всасывающие волоски корня, фотосинтезирующие клетки). В зависимости от выполняемых функций различают несколько видов. Эти клетки занимаются синтезом и запасом веществ. Функция – образование и накопление питательных веществ. 5. Образовательные ткани (камбий, конус нарастания стебля). Мелкие постоянно делящиеся клетки с крупными ядрами, вакуолей нет. Основная функция – рост растения. 6. Выделительная. Выделительные ткани служат для накопления и выделения продуктов обмена. Секреты, образуемые этими тканями, могут играть защитную роль – защищают от микроорганизмов (смолы, эфирные масла, фитонциды), защищают от поедания животными, привлекают насекомых опылителей или распространителей плодов и семян.estestvoznanie-bpk.blogspot.com
