Особенности строения растительной клетки. Особенности строения растений клетки

Особенности строения растительной клетки / Открытый урок

open-lesson.net

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

Количество просмотров публикации НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ - 229

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что всœе живые организмы состоят из клеток. Клетка - ϶ᴛᴏ структурный элемент животных и растений.

Изучение клетки начинается с момента ее открытия. В 1665 ᴦ. английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635–1703), исследуя под микроскопом тонкие срезы пробки, увидел картину, напоминающую пчелиные соты. Эти ячейки, ʼʼотверстия или порыʼʼ, по выражению Р. Гука, он назвал ʼʼcellulaʼʼ – клетка. Наблюдения Р. Гука были продолжены М. Мальпиги и Н. Грю, однако они обращали внимание только на форму клеток, не пытаясь узнать внутреннее строение. Анатомические исследования растений в XVII–XVIII вв. были немногочисленными и фактически не вносили ничего нового в представление о клетке по сравнению с представлениями Р. Гука, М. Мальпиги и Н. Грю.

Сведения о строении клетки долгое время были отрывочными и очень примитивными. Практически всœе ботаники XVII – начале XVIII в. представляли клетки как пустоты в растительной ткани, имеющие общие стенки, или как ʼʼпузырькиʼʼ.

Только в 1812 ᴦ. немецкий ботаник И. Мольденгауер (1766–1827) применил метод мацерации растительных тканей, получил изолированные клетки и показал, что каждая клетка имеет собственную оболочку. Дальнейшее развитие представление о клетке получило в работе немецкого ботаника Ф. Ю. Ф. Мейена (1804–1830) ʼʼФитотонияʼʼ, вышедшей в 1830 ᴦ. Растительную клетку Мейен характеризовал как ʼʼпространство, полностью замкнутое и окруженное растительной мембранойʼʼ.

С 40-х гᴦ. XIX в. начинается изучение внутреннего строения клетки. В 1839 ᴦ. чешский ботаник Ян Пуркинье (1787–1869) обнаружил содержимое в животных клетках и назвал его протоплазмой, а в 1846 ᴦ. немецкий ботаник Гуго фон Моль (1805–1872) перенес данный термин на содержимое живых растительных клеток. Тем самым Моль подтвердил наблюдения Р. Гука, считавшего, что клетка не пустая, а в ней есть содержимое, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ он называл ʼʼсокомʼʼ. Термин протоплазма впоследствии несколько видоизменялся исходя из того, какой смысл вкладывали в него исследователи. Так, И. Ганштейн (1822–1880) содержимое одной клетки (без наружной оболочки) называл протопластом. Э. Страсбургер в 1882 ᴦ. предложил термин цитоплазма – обязательная часть клетки, заключенная между плазматической мембраной и ядром.

Постепенно удалось узнать , что клетка имеет сложное внутреннее строение. Еще в 1676 ᴦ. А. Левенгук (1632–1723) фактически обнаружил в клетке пластиды, но назвал их кристаллами. Важное открытие сделал в 1831 ᴦ. Р. Броун (1773–1858). При изучении эпидермиса орхидных он дал подробное описание ядра, а в 1842 ᴦ. М. Шлейден (1804–1881) впервые в составе ядра обнаружил ядрышки. В 1882 ᴦ. В. Флемминг (1843–1905) в клетках животных обнаружил митохондрии, а в 1904 ᴦ. Ф. Мёвес (1878–1923) выявил их в клетках растений. В 1846 ᴦ. Моль доказал, что протоплазма растительных клеток обладает способностью к самостоятельному движению. Наблюдения Моля подтвердил в 1850 ᴦ. Ф. Кон (1828–1898), а в 1854 ᴦ. Н. Принсгейм (1823–1894).

Неоднократно делались попытки изучить образование клеток. Так, в 1835 ᴦ. Моль описал делœение клеток у водоросли кладофора, а в 1838 ᴦ. – делœение клеток, из которых впоследствии формировались замыкающие клетки устьиц. В 1841 ᴦ. австралийский ботаник Ф. Унгер (1800–1870) наблюдал делœение клеток в точке роста растений. Правильное представление о делœении клеток имели такие ботаники как Н. И. Желœезнов, К. Негели (1817–1891), немецкий врач и биолог Р. Реман (1815–1865), немецкий гистолог и эмбриолог А. Келликер (1817–1905), русский зоолог, профессор Московского университета Н. А. Варнек ( 1821–1876). При этом наряду с верными, экспериментально полученными данными об образовании клетки путем делœения, существовало ряд неверных представлений об этом процессе. Это касалось и представлений таких признанных в области ботаники и зоологии авторитетов как М. Шлейден и Т. Шванн (1810–1882). Конец всœем неправильным суждениям положило меткое высказывание известного немецкого патолога Р. Вирхова (1821–1902): ʼʼOmnis cellula e cellulaʼʼ – ʼʼКаждая клетка (происходит только) из клеткиʼʼ.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, к 30-м гᴦ. XIX в. уже имелись вполне конкретные представления о строении клетки и в различной форме высказывались предположения, что клетка является основой организации растений и животных. Особенно четко это было сформулировано в клеточной теории, которую Ф. Энгельс наряду с законом превращения энергии и эволюционной теорией Ч. Дарвина назвал одним из трех великих открытий XIX в. Основная заслуга оформления клеточной теории принадлежит Т. Шванну (1839), который использовал собственные данные, а также результаты исследований М. Шлейдена и других ученых.

Единство клеточного строения животных и растительных организмов находит подтверждение не только в сходстве строения различных клеток, но, прежде всœего, в сходстве их химического состава и метаболических процессов.

При этом, несмотря на наличие общих закономерностей в строении растительных и животных клеток, клетки высших растений имеют ряд специфических особенностей. К таким особенностям относятся наличие прочной клеточной оболочки, наличие пластид и вакуолей.

Клеточная оболочка растительных клеток представляет собой сложное образование, расположенное над плазмалеммой – полупроницаемой мембраной, которая ограничивает цитоплазму клетки и отделяет ее от клеточной оболочки.

Клеточная оболочка – типичный компонент растительной клетки. Благодаря наличию прочной клеточной оболочки сохраняется определœенная форма клеток, а протопласт клетки оказывается надежно защищенным.

Оболочка растительной клетки имеет двухкомпонентную структуру. Она состоит из кристаллической основы и матрикса. Скелœетную, или кристаллическую, основу клеточной оболочки составляет целлюлоза, или клетчатка. Матрикс состоит из гемицеллюлоз, пектиновых веществ, особого структурного белка (экстенсина) и представляет собой насыщенный водой пластичный гель.

Целлюлоза – основной опорный полисахарид клеточных оболочек растений. В химическом отношении она представляет собой β-1,4-D-глюкан с эмпирической формулой (C6h20O5)n. Молекулы целлюлозы состоят из остатков D-глюкозы, соединœенных β-1,4 гликозидными связями. Количество остатков глюкозы в молекулах целлюлозы варьирует в широких пределах (от 300–500 в вискозных волокнах до 10 000–14 000 в лубяных волокнах), что определяет степень полимеризации ее молекул. Макромолекулы целлюлозы – линœейные неразветвленные цепи, которые могут достигать в длину нескольких микрометров, но имеют в толщину всœего около 8 нм, что делает их невидимыми даже в электронный микроскоп. Благодаря высокой степени полимеризации молекул целлюлоза не растворяется в воде, органических растворителях, а также в слабых растворах кислот и щелочей.

В оболочке растительной клетки молекулы целлюлозы составляют сложные аггрегации. Приблизительно 40–60 макромолекул целлюлозы, располагаясь параллельными тяжами, образуют мицеллы. Молекулы целлюлозы в мицеллах связаны таким образом, что формируют кристаллоподобные структуры. Благодаря этому для мицелл (часто говорят, для клеточной оболочки) характерно свойство анизотропии, что обеспечивает двойное лучепреломление. Существование мицелл установлено с помощью рентгеноструктурного анализа.

Мицеллы образуют микрофибриллы, или мицеллярные пучки. В состав каждой микрофибриллы входит около 160 мицелл. Толщина микрофибрилл 35–100 нм, а длина достигает 500–600 нм. Несколько сотен микрофибрилл составляют фибриллы. Фибриллы – довольно толстые образования диаметром от 300 до 1500 нм, что позволяет их видеть с помощью светового микроскопа.

Фибриллы погружены в матрикс. Основу матрикса клеточной оболочки составляют гемицеллюлозы и пектиновые вещества. Гемицеллюлозы – группа полисахаридов, молекулы которых образованы остатками различных сахаров. Чаще всœего они представлены остатками молекул гексозных сахаров (глюкоза, галактоза, моноза, фруктоза) и имеют эмпирическую формулу аналогичную формуле глюкозы – (C6 h20O5)n. При этом в отличие от молекул целлюлозы молекулы таких гемицеллюлоз (гексозанов) менее полимеризированы, они включают не более 200 (от 50 до 200) моносахаридных остатков. Гемицеллюлозы бывают образованы также остатками пентозных (рибоза, арабиноза) сахаров (пентозаны) и тогда их формула (C5H8O4)n. Молекулы гемицеллюлоз бывают линœейными или разветвленными. Особенности строения гемицеллюлоз отражается на их химических и физических особенностях. В отличие от целлюлозы, которая не способна впитывать воду, гемицеллюлозы способны набухать в воде, но, как и целлюлоза, не растворяются в ней и органических растворителях. В то же время гемицеллюлозы растворяются в слабых растворах щелочей и легко гидролизуются в кислотах.

Пектиновые вещества – кислые высокомолекулярные полисахариды растений. По химической природе пектиновые вещества представляют из себянеразветвленные полимеры галактуроновой кислоты, в которой часть карбоксильных групп этерифицирована метиловым спиртом. В состав пектиновых веществ входят также нейтральные моносахариды – галактоза, рамноза, арабиноза, ксилоза. Пектиновые вещества, входящие в состав матрикса клеточной оболочки, способны сильно набухать в воде и образовывать гель. Некоторые из пектиновых веществ могут растворяться в воде, кроме того, они легко разрушаются под действием кислот и щелочей.

Полисахариды матрикса не просто заполняют промежутки между мицеллами целлюлозы. Οʜᴎ располагаются в оболочке клетки довольно упорядоченно и образуют многочисленные ковалентные или водородные связи как друг с другом, так и с микрофибриллами.

Образование клеточной оболочки связано с делœением клетки (цитокинœезом). В конце телофазы митоза в экваториальной зоне делящейся клетки между нитями ахроматинового веретена (веретена делœения, митотического веретена) образуется фрагмопласт. Впервые эту структуру обнаружил и описал немецкий ботаник Л. Еррера в 1888 ᴦ. и указал, что она имеет бочонковидную форму и состоит из фибрилл. Сегодня установлено, что фрагмопласт представляет собой систему микротрубочек. Микротрубочки - ϶ᴛᴏ лишенные мембраны органеллы, представляющие собой цилиндрические образования диаметром около 24 нм, длина которых может достигать нескольких микрометров. В центре микротрубочка имеет полость, а ее стенка образована 13 рядами димерных комплексов глобулярных белков – тубулинов. Микротрубочки располагаются преимущественно в периферических слоях цитоплазмы. При делœении клетки веретено делœения и фрагмопласт оказываются тесно связанными друг с другом благодаря наличию в них общих микротрубочек. Фрагмопласт обнаружен у всœех высших растений и зелœеных водорослей, за исключением представителœей класса Chlorophyceae.

Разделœение материнской клетки на две дочерние начинается с формирования клеточной пластинки, в образовании которой принимают участие диктиосомы. Совокупность всœех диктиосом составляет комплекс Гольджи (аппарат Гольджи). Диктиосомы - ϶ᴛᴏ одномембранные органеллы, состоящие из плоских округлых цистерн. В состав диктиосом растений входит от двух до семи (реже больше) цистерн, расположенных одна над другой в виде стопки. Между отдельными цистернами стопки имеются небольшие промежутки, заполненные фибриллярными и трубчатыми элементами, функция которых неизвестна. Диктиосомы выполняют секреторную функцию. В них происходит энергичное образование пузырьков (пузырьки Гольджи, тельца Гольджи), в которых содержатся секретируемые вещества – полисахариды или полисахаридно-белковые комплексы, обладающие высокой вязкостью. Вязкость содержимого пузырьков Гольджи объясняется наличием большого количества пектиновых веществ, за что их часто называют пектиновыми пузырьками.

Пектиновые пузырьки мигрируют в область фрагмопласта͵ выстраиваются в горизонтальном направлении в его центральной части, сливаются и начинают формировать клеточную пластинку. На первых стадиях развития клеточная пластинка закладывается в виде диска в центральной части фрагмопласта. Пектиновые пузырьки неплотно прилегают друг к другу. При слиянии пузырьков в клеточной пластинке остаются небольшие промежутки – плазмодесменные каналы, выстланные плазмалеммой. В них проходят плазмодесмы – мельчайшие цитоплазматические тяжи, соединяющие протопласты дочерних клеток. Постепенно, по мере того как в центральной части фрагмопласта микротрубочки исчезают, на его периферических концах появляются новые и фрагмопласт расширяется, направляясь к стенкам делящейся материнской клетки. Вместе с ним расширяется и клеточная пластинка, формирование которой идет от центра к периферии. Когда клеточная пластинка достигнет оболочки делящейся клетки, процесс делœения фактически завершается. Образовавшиеся дочерние клетки должны достичь определœенных размеров (вырасти) и сформировать собственные оболочки.

В образовании клеточной оболочки принимают участие комплекс Гольджи и плазмалемма клетки. В период роста клетки формируется первичная клеточная оболочка. На первых этапах развития оболочка дочерних клеток состоит из остатков оболочки материнской клетки и участков вновь образующейся первичной клеточной оболочки. Первичная клеточная оболочка начинает формироваться между клеточной пластинкой и плазмалеммой. Как полагают, гемицеллюлозы и пектиновые вещества доставляются к месту синтеза оболочки пузырьками Гольджи, а образование целлюлозы связано с деятельностью плазмалеммы. Первичная клеточная оболочка довольно пластичная. В ее состав входит около 15% целлюлозы, остальная часть приходится на долю матричных компонентов. Встраивание молекул целлюлозы в клеточную оболочку может происходить двумя способами: путем интуссусцепции и путем аппозиции. При интуссусцепции новые молекулы целлюлозы внедряются между уже встроившимися в оболочку молекулами. При оппозиции новые молекулы целлюлозы накладываются изнутри на уже отложенные элементы клеточной оболочки. В первичной клеточной оболочке, как и в клеточной пластинке, есть участки, через которые проходят плазмодесмы. Эти участки первичной клеточной оболочки, пронизанные плазмодесмами и более тонкие, чем остальные, называются первичными поровыми полями.

Так как в первичной клеточной оболочке преобладают гемицеллюлозы и пектиновые вещества, содержится много воды, а молекулы целлюлозы расположены неупорядоченно, оболочка способна растягиваться, а клетка может расти как в длину, так и в ширину.

Характер роста определяет будущие морфологические особенности сформированной клетки. В случае если клетка более или менее равномерно разрастается в длину и ширину, она становится изодиаметричной (с равными продольным и поперечным диаметром) или таблитчатой (один из диаметров не более чем в два раза, превышает другой). Такие клетки называются паренхимными. В случае если длина значительно превышает ширину, клетки называются прозенхимными.

Первичные клеточные оболочки характерны для клеток меристемы, для молодых растущих клеток, а также для клеток некоторых постоянных тканей.

У большинства клеток, достигших своих предельных размеров и прекративших рост, над первичной клеточной оболочкой путем аппозиции начинает формироваться вторичная клеточная оболочка. В состав вторичной клеточной оболочки входят те же компоненты, что и в состав первичной, но соотношение полисахаридов в ней иное. Большая часть (до 60 %) приходится на долю целлюлозы, а во вторичных оболочках лубяных волокон льна содержание целлюлозы может достигать 95 %. Вместе с тем, увеличивается степень полимеризации ее молекул, упорядочивается расположение микрофибрилл в матриксе. Объем матрикса и количество воды значительно уменьшается, но связи между компонентами вторичной клеточной оболочки усиливаются.

Для вторичной оболочки характерна слоистость. Она возникает в процессе ее формирования и связана с расположением в ней микрофибрилл целлюлозы. Наиболее часто вторичная оболочка состоит из трех слоев, которые различаются ориентацией микрофибрилл. В каждом слое микрофибриллы располагаются строго параллельно друг другу, но угол наклона микрофибрилл в каждом слое по отношению к предыдущему меняется. Вторичная клеточная оболочка не сплошная. В тех местах, где в первичной оболочке были сформированы первичные поровые поля, вторичная оболочка прерывается. Перерыв во вторичной клеточной оболочке, расположенный над первичным поровым полем, принято называть порой. Поры в сосœедних клетках образуются одна против другой, т. е., возникает пара пор. Размещено на реф.рфЭти поры соединяются поровыми каналами. Поры бывают простыми и окаймленными.

В процессе жизнедеятельности растения вторичная клеточная оболочка может претерпевать вторичные изменения: одревеснение, опробковение, кутинизацию, минœерализацию, ослизнение.

Одревеснение, или лигнификация (от лат. lignum – древесина), – процесс, связанный с отложением в матриксе вторичной клеточной оболочки лигнина – сложного полимерного соединœения, химическое строение которого окончательно не установлено. Лигнин – один из важнейших компонентов вторичных клеточных оболочек – образуется только в оболочках клеток высших растений (за исключением мохообразных). Он откладывается в матриксе оболочки некоторых специализированных клеток (склеренхимы, трахеид, члеников сосудов) между микрофибриллами и значительно повышает ее прочность. В то же время лигнин делает оболочку не способной пропускать воду с растворенными в ней минœеральными веществами, нарушает газообмен и, в конечном счете, способствует отмиранию живого содержимого клетки. Одревесневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой желœезобетона.

Из жироподобных веществ во вторичных оболочках клеток некоторых тканей (феллемы, эндодермы) откладывается суберин (от лат. suber – пробка). Суберин не растворяется в органических и неорганических растворителях, в кислотах, но разрушается в концентрированных щелочах. Суберин может откладываться в клеточной оболочке в виде отдельных пластинок или в виде сплошного слоя. В последнем случае протопласт оказывается в полной изоляции от внешней и внутренней среды и отмирает.

По химической природе к суберину близки гидрофобные полимеры кутин и воск. Кутин откладывается на поверхности клеточной оболочки, образуя тонкую пленку – кутикулу. Кутикула выполняет защитную функцию и предохраняет надземные органы растений от излишнего испарения воды.

Аналогичные функции выполняет и восковой налет, развивающийся на поверхности различных органов растения. В отличие от кутина и суберина воск растворяется в органических растворителях и легко плавится. Воск откладывается в виде аморфного или кристаллического слоя и выполняет защитную функцию. Воск может также входить в состав кутикулы, что усиливает ее барьерные свойства.

Минœерализация клеточных оболочек обусловлена отложением в них кремнезема или солей кальция (оксалата͵ карбоната). Кремнезем в аморфном состоянии откладывается в оболочках эпидермальных клеток некоторых растений (злаков, хвощей, волосков крапивы). Оксалат и карбонат кальция могут откладываться в клеточных оболочках или образуют в клетках цистолиты и различные кристаллы.

Ослизнению оболочек способствует наличие в них большого количества гемицеллюлоз и особенно пектиновых веществ. Ослизнение сопровождается связыванием большого количества воды, что приводит к образованию на поверхности слизей, представляющих собой смесь полисахаридов и их производных. Ослизнение носит приспособительный характер. Размещено на реф.рфВ одних случаях оно помогает растению пережить засушливый период и повышает жизнеспособность растений пустыни, в других – способствует размножению, так как семена с ослизнившейся оболочкой надежно прикрепляются к субстрату и быстро прорастают.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, оболочка растительной клетки высших растений представляет собой сложную многофункциональную структуру, которая изменяется исходя из возраста͵ функциональных особенностей клетки и видовой специфики растения.

Для растительной клетки обязательными органеллами являются пластиды (от греч. plastos – вылепленный, оформленный). Пластиды высших растений – двумембранные органеллы, имеющие исходя из типа различную форму. У водорослей встречается только один тип пластид – хроматофоры. У высших растений различают три типа пластид – хлоропласты (от греч. chloros – зелœеный и – plastos), хромопласты (от греч. chroma – краска, цвет и plastos) и лейкопласты (от греч. leicos – белый и plastos). Название пластид дано в соответствии с их окраской: хлоропласты – зелœеные пластиды, хромопласты – оранжево-красные и лейкопласты – бесцветные. Окраска пластид зависит от пигментов, которые имеются в пластиде. В хлоропластах высших растений содержатся зелœеные пигменты – хлорофиллы ʼʼаʼʼ и ʼʼbʼʼ, а также каротиноиды – каротин (оранжевый) и ксантофил (желтый) пигменты. В хромопластах накапливаются каротиноиды, лейкопласты пигментов не содержат.

Субмикроскопическая структура всœех пластид сходна. Двумембранная агрануллярная оболочка окружает строму, бесцветную белковую основу пластид, в которую погружена упорядоченная система мембран (тилакоидов) – носителœей пигментов. Вместе с тем, в строме имеются рибосомы, ДНК, ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ, и другие компоненты. В пластидах происходит первичный и вторичный синтез органических веществ, а также их накопление.

Число пластид в клетках разных растений (15–50) и их размеры (3–10 мкм) значительно варьируют. Форма пластид также различна, она зависит, в первую очередь, от субмикроскопической структуры, которая определяется количеством и характером расположения тилакоидов.

Самое сложное субмикроскопическое строение характерно для хлоропластов. Хлоропласты высших растений имеют однотипную округло-линзовидную или эллиптическую форму. Эта форма поддерживается благодаря системе строго упорядоченных внутренних мембран – тилакоидов, погруженных в строму. Тилакоиды образуются из внутренней мембраны оболочки хлоропласта и представляют из себяуплощенные мешковидные или дисковидные структуры. В строме хлоропласта дисковидные тилакоиды располагаются друг над другом в виде стопки монет и образуют граны. В хлоропластах высших растений формируется от 40 до 60 или более гран. Тилакоиды в гранах связаны друг с другом, а отдельные граны соединœены одиночными тилакоидами – фретами. Основная функция хлоропластов – процесс фотосинтеза.

В отличие от хлоропластов в строме хромопластов или вообще нет тилакоидов, или образуются единичные тилакоиды. Вследствие отсутствия сложной субмикроскопической организации хромопласты могут менять свою форму. Форма хромопласта во многом определяется тем, в каком состоянии откладываются в них пигменты. Каротиноиды могут растворяться в липидах и накапливаться в пластоглобулах – сферических включениях жирных масел, в которых растворены каротиноиды. В этом случае хромопласты имеют более – менее определœенную форму: округлую, палочковидную, эллиптическую, серповидную. В случае если каротиноиды накапливаются в белковых фибриллах или откладываются в виде кристаллов, хромопласты приобретают различную форму, так как их оболочка плотно облегает сформированную структуру. Функция хромопластов – синтез и накопление каротиноидов.

Лейкопласты – самые мелкие из пластид, обычно образуются в подземных органах растений, реже в клетках эпидермиса. Внутренняя мембрана оболочки лейкопласта образует небольшое количество одиночно расположенных тилакоидов. Форма лейкопластов чаще всœего сферическая, но должна быть и иной. В лейкопластах имеются ДНК, рибосомы, ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ, что определяет их функции. В лейкопластах осуществляется накопление или вторичный синтез углеводов, белков и жиров. Лейкопласты, содержащие крахмал, называются амилопластами. Амилопласты в большом количестве находятся в корневищах, клубнях, в запасающих тканях семян и т. д. Лейкопласты, в которых накапливаются или вторично синтезируются белки, называются протеопластами. Протеопласты встречаются в эпидермисе листьев представителœей семейства Комелиновые (традесканция, зебрина, сеткреазия и др.), в оболочке пыльцевых зерен растений из семейства Ластовневые (ластовень, ваточник). Элайопласты, или олеопласты, – лейкопласты, накапливающие жиры, характерны для многих представителœей класса Однодольные. Οʜᴎ могут находиться в эпидермисе листьев (семейство Орхидные), в листочках околоцветника (птицемлечник из сем. Лилейные), стенках завязи (функия из сем. Лилейные).

Все пластиды генетически связаны между собой. Οʜᴎ формируются из пропластид, бесцветных образований, ограниченных двумя элементарными мембранами, но не имеющими внутренней мембранной системы. Пропластиды всœегда имеются в цитоплазме клетки и при делœении ее передаются дочерним клеткам. Обычно в клетке встречается только один тип пластид. Совокупность всœех пластид клетки принято называть пластидомом.

В процессе жизнедеятельности растительного организма пластиды могут менять свое строение и функцию. При разрушении внутренней структуры хлоропласты могут превращаться в хромопласты. Хромопласты могут образовываться также из лейкопластов. Хромопласты практически не могут давать начало другим типам пластид, так как это специализированные органеллы с низким, по сравнению с хлоропластами и лейкопластами, уровнем внутриструктурной организации. Хромопласты часто рассматривают как последнюю стадию организации пластид.

Вакуоли (от лат. vacuus – пустой) в растительной клетке представляют из себяполости в цитоплазме, окруженные полупроницаемой мембраной – тонопластом – и заполненные клеточным соком. Основным компонентом клеточного сока является вода, в которой растворены различные вещества, представляющие собой продукты жизнедеятельности клетки. Состав клеточного сока клеток разных растений различен. В плодах, в корнеплодах сахарной свеклы, в сахарном тростнике содержится много сахаров (сахароза, глюкоза, фруктоза). Вакуоли клеток семян богаты белками, которые концентрируются там, в виде коллоидного раствора или в кристаллической форме. В клеточном соке незрелых плодов накапливаются органические кислоты: лимонная, щавелœевая, янтарная, уксусная. Клеточный сок некоторых растений содержит дубильные вещества – таннины, безазотистые циклические соединœения вяжущего вкуса. Много таннинов в клетках коры дуба, ивы, листьях чая, в незрелых плодах грецких орехов. Стоит сказать, что для некоторых клеток накопление таннинов – основная функция. Только у высших растений в клеточном соке могут содержаться алкалоиды – разнообразные в химическом отношении азотсодержащие вещества, гетероциклического строения, горького вкуса. Известно около 2000 алкалоидов (кофеин, атропин, никотин и др.), они находятся в клеточном соке в виде солей. В клеточном соке могут находиться гликозиды – соединœения сахаров со спиртами, альдегидами, фенолами и другими веществами. К гликозидам относится и пигмент клеточного сока антоциан.

Вакуоли растительной клетки выполняют различные функции. Οʜᴎ регулируют водно-солевой обмен, поддерживают тургорное давление в клетке, служат местом отложения запасных веществ и выводят из процесса метаболизма токсичные вещества.

Процесс образования вакуолей в растительных клетках не вполне выяснен. Одни авторы считают, что они образуются при расширении цистерн эндоплазматического ретикулума, но есть и другие мнения. Вполне вероятно, что вакуоли могут возникать различными способами.

referatwork.ru

ТЕМА 1. Особенности строения растительной клетки. Ткани растений.

Вариант 3.

1. Пиноцитоз – это процесс:

А) регуляции поступлении веществ в клетку В) транспорта аминокислот С) обмен газами Д) захвата клеточной мембраной твердых веществ Е) захвата клеточной мембраной жидких веществ

2. Перенос вещества против градиента концентрации с затратой энергии:

А) осмос В) активный транспорт С) пассивный транспорт Д) диффузия Е) облегченная диффузия

3. Целлюлоза содержится в:

А) в клеточной мембране В) рибосоме С) лизосоме Д) клеточной стенке Е) митохондрии

4. Между клетками осуществляется обмен веществ, цитоплазмы соседних клеток взаимодействуют между собой через споры:

А) цитоплазмы В) оболочки С) ядра Д) вакуолей Е) пластид

5. Органоиды, характерные только для растений:

А) рибосомы В) ядрышко С) митохондрии Д) ядро Е) пластиды

6. Пластиды, придающие растениям зеленый цвет и участвующие в образовании органических веществ:

А) хлоропласты В) хромопласты С) митохондрии Д) вакуоль Е) лейкопласты

7. Содержит клеточный сок:

А) цитоплазма В) ядро С) хромопласт Д) вакуоль Е) митохондрия

8. Пластиды, придающие лепесткам цветов, созревающим фруктам, ягодам и овощам красный и желтый цвет:

А) хлоропласты В) хромопласты С) митохондрии Д) хлорофилл Е) лейкопласты

9. Принимает участие в размножении клетки:

А) ядро В) вакуоль С) цитоплазма Д) рибосома Е) митохондрия

10. Бесцветные пластиды, участвующие в накоплении запасов питания в растениях:

А) хлоропласты В) хромопласты С) митохондриии Д) хлорофилл Е) лейкопласты

11. Делятся на 3 вида в зависимости от цвета красящих веществ, имеющих в их составе:

А) рибосомы В) митохондрии С) вакуоли Д) ядрышки Е) пластиды

12. Полость в цитоплазме, заполненная клеточным соком и ограниченная мембраной:

А) ядро В) митохондрия С) вакуоль Д) ядрышко Е) пластида

13. Совокупность клеток, сходных по строению, происхождению и выполняемыми функциями, образует:

А) группу клеток В) орган С) мякоть листа Д) организм Е) ткань

14. Ткань клетки, которая постоянно делится, обеспечивая рост растения:

А) покровная В) опорная С) образовательная Д) основная Е) запасающая

15. Ткань, защищающая растение от неблагоприятных условий внешней среды и механических повреждений:

А) покровная В) механическая С) запасающая Д) основная Е) образовательная

16. Ткань, выполняющая у растений функцию «скелета» опоры:

А) покровная В) механическая С) запасающая Д) основная Е) образовательная

17. Часть организма, имеющая определенное строение и выполняющая свойственные ей функции:

А) клетка В) ткань С) пластида Д) ядро Е) орган

18. Для чего используется увеличительные приборы:

А) для исследования любых объектов В) для исследования только биологических объектов

С) для исследования объектов очень маленького размера

19. Какой из микроскопов увеличивает объект в 3600 раз:

А) световой В) электронный С) микроскоп А.Левенгука

20. Какая цифра должна быть на окуляре, чтобы микроскоп, на объективе которого обозначена цифра 15, давал увеличение в 120 раз:

А) 2 В) 8 С) 6 Д) 10 Е) 15

Тренажер №6 Раздел 5. Растения

mykonspekts.ru

Особенности строения растительных клеток

Особенности строения растительных клеток

Задачи:

• Рассмотреть особенности строения растительных клеток;
• Строение и функции органоидов, характерных для растительных клеток

Особенности

Размеры клеток большинства растений колеблются в переделах 10-1000 мкм. Форма клеток многоклеточных организмов может быть различной.

Растительная клетка имеет все органоиды, свойственные другим эукариотическим организмам (животные, грибы): ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи и т.д.

Особенности

Вместе с тем, растительная клетка отличается от животной:

• Прочной клеточной стенкой;
• Присутствием пластид;

3. Развитой системы постоянно существующих вакуолей.

4. Кроме того, в клетках большинства высших растений отсутствует клеточный центр с центриолями.

Особенности

Клеточная стенка.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, поверх которой располагается, как правило, толстая клеточная стенка, отсутствующая у животных клеток.

Основным компонентом клеточной стенки является целлюлоза (клетчатка).

Функции клеточной стенки:

придает клетке определенную форму и прочность;

защищает живое содержимое клетки;

играет определенную роль в поглощении, транспорте и выделении веществ;

Особенности

Плазмодесмы — цитоплазматические тяжи, соединяющие содержимое соседних клеток. Они проходят через клеточную стенку.

Плазмодесмы представляют собой узкие каналы, выстланные плазматической мембраной.

Особенности

Вакуоли представляют собой полости, заполненные клеточным соком и отграниченные от цитоплазмы мембраной, которую называют тонопластом . На долю вакуолей в растительной клетке приходится до 90% ее объема. Причем, вакуоли являются постоянными компонентами растительных клеток в отличие от животных, в которых могут возникать временные вакуоли.

Особенности

В вакуолях часто содержатся особые пигменты, придающие растительным клеткам голубую, фиолетовую, пурпурную, темно-красную и пунцовую окраску. Функции вакуолей: накапливают питательные вещества; поддерживают тургорное давление; окрашивают определенные части растений, привлекая опылителей и распространителей плодов и семян;

Двумембранные органоиды. Пластиды

Органоиды, характерные для растительных клеток. Образуются из пропластид, или в результате деления (редко).

Различают три основных типа пластид:

лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений;

хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цвета;

хлоропласты — зеленые пластиды.

Двумембранные органоиды. Пластиды

Между пластидами возможны взаимопревращения. Наиболее часто происходит превращение лейкопластов в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету), обратный процесс происходит в темноте. При пожелтении листьев и покраснении плодов хлоропласты превращаются в хромопласты. Считают невозможным только превращение хромопластов в лейкопласты или хлоропласты.

Двумембранные органоиды. Пластиды

Строение . Хлоропласты высших растений имеют размеры 5-10 мкм и по форме напоминают двояковыпуклую линзу.

Наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет складчатую структуру. Внутренняя среда хлоропласта — строма — содержит ДНК и рибосомы прокариотического типа , благодаря чему хлоропласт способен к автономному синтезу части белков и делению, как и митохондрии, но очень редко.

Основные структурные элементы хлоропласта — тилакоиды . Различают тилакоиды гран , имеющие вид уплощенных мешочков, уложенных в стопки — граны ;

Двумембранные органоиды. Пластиды

тилакоиды стромы (ламеллы) , имеющие вид уплощенных канальцев и связывающие граны между собой.

Тилакоиды гран связаны друг с другом таким образом, что их полости оказываются непрерывными. В каждом хлоропласте находится в среднем 40-60 гран, расположенных в шахматном порядке. Этим обеспечивается максимальная освещенность каждой граны.

Функции – фотосинтез:

6СО 2 + 6Н 2 О + Q = C 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Двумембранные органоиды. Пластиды

Лейкопласты .

Бесцветные, обычно мелкие пластиды. Встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света — корнях, корневищах.

Тилакоиды развиты слабо. Имеют ДНК, рибосомы, а также ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ.

Основная функция — синтез и накопление запасных продуктов (в первую очередь крахмала, реже — белков и липидов).

Двумембранные органоиды. Пластиды

Хромопласты .

Встречаются в клетках лепестков многих растений, зрелых плодов, реже — корнеплодов, а также в осенних листьях.

Содержат пигменты, относящиеся к группе каротиноидов , придающие им красную, желтую и оранжевую окраску.

Внутренняя мембранная система отсутствует или представлена одиночными тилакоидами.

Значение в обмене веществ до конца не выяснено. По-видимому, большинство из них представляют собой стареющие пластиды.

Двумембранные органоиды. Пластиды

Согласно гипотезе симбиогенеза , хлоропласты произошли от синезеленых – цианобактерий, вступивших в симбиоз с анаэробной клеткой.

Двумембранные органоиды. Пластиды

Цианобактерии стали хлоропластами, при фотосинтезе именно они начали выделять кислород в атмосферу.

Доказательства : у хлоропластов своя ДНК, кольцевая, как у бактерий, синтезируются свои белки, могут размножаться – как бактерии – делением. Но в процессе симбиоза большая часть генов перешла в ядро.

Дайте ответы на вопросы:

• Что обозначено цифрами 1 — 7?
• Каковы основные функции хлоропластов?
• Как образуются новые пластиды?
• Какова масса пластидных рибосом?
• Что известно о наследственном аппарате хлоропластов?
• Каковы появились хлоропласты?
• Как происходят взаимопревращения пластид?

Поясните рисунок:

Пластиды

Поясните рисунок:

Пластиды

Поясните рисунок:

Пластиды

Поясните рисунок:

multiurok.ru

• 
  Растения с именами животных
• 
  Растения красной книги коми
• 
  Осенний уход за растениями
• 
  Спектры света для растений
• 
  Живая изгородь быстрорастущие растения
• 
  5 класс царство растений
• 
  Влияние воды на растения
• 
  Растения и животные тест
• 
  Животные и растения тест
• 
  Растения аквариум для начинающих
• 
  Центриоли есть у растений