Файл: Ботаника с основами физиологии растений httpselearning academiamoscow rulogin.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Ботаника с основами физиологии растений
https://elearning.academia-moscow.ru/login/
Электронный учебно-методический комплекс (ЭУМК) создан в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования для специальности 35.02.12 Садово-парковое и ландшафтное строительство и предназначен для изучения общепрофессиональной дисциплины ОП.04.
В состав ЭУМК входят:
-
электронный учебник с интерактивной навигацией и словарем; -
интерактивные тренировочные задания: 120 упражнений, помогающих сформировать профессиональные навыки и подготовиться к итоговому контролю знаний; -
контрольно-оценочные средства: 519 заданий, позволяющих организовать текущий и итоговый контроль знаний с визуализацией результата.
Автор материалов для ЭУМК
-
Е. В. Шумакова — кандидат биологических наук, заместитель директора ГБПОУ города Москвы «Экономико-технологический колледж № 22». -
Отдельные изображения и/или видео используются по лицензии Shutterstock.com.
Рецензенты материалов ЭУМК
-
Н. Г. Куранова — кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет» (электронный учебник); -
О. А. Малахова — преподаватель высшей квалификационной категории ГБПОУ города Москвы «Колледж архитектуры, дизайна и реинжиниринга № 26», Эксперт демонстрационного экзамена WorldSkills, старший эксперт 3-го Регионального чемпионата г.Москвы по стандартам JUNIORSKILLS «Молодые профессионалы Москвы» по компетенции «Ландшафтный дизайн» (контрольно-оценочные средства).
-
Строение растительной клетки
-
1.1.1. Общие сведения -
1.1.2. Клеточная стенка -
1.1.3. Мембраны -
1.1.4. Вакуоль и ее физиологическая роль
1.1.1. Общие сведения
Особенности внутреннего (анатомического) и внешнего (морфологического) строения растительного организма взаимосвязаны с протекающими в нем процессами. Знание анатомии, морфологии и физиологии дает представление о растительном организме как о целостной системе, приспособленной к жизни в изменяющихся условиях внешней среды.
Признание универсальности клеточного строения всего живого произошло благодаря созданию клеточной теории в первой половине XIX в. учеными М.Шлейденом и Т.Шванном. В основу клеточной теории были положены результаты многолетних исследований ученых всего мира: Р.Гука, М.Мальпиги, Н.Грю, А.Левенгука и др. Значительный вклад в развитие теории клеточного строения организмов внес и русский ученый П.Горянинов, сформулировавший в 1834 г. положение о том, что все живое состоит из клеток, возникает из клеток и отличается от неживого своим клеточным строением. Клетка является структурной и физиологической единицей любого живого организма (рис. 1.1).
Рис. 1.1.Клетка как структурная и физиологическая единица растительного организмаВ химический состав растительной клетки входит 70—80% воды, 10—20% белка, 2—3% липидов, 1% углеводов, 1,0—1,5% нуклеиновых кислот и 1% минеральных веществ (Mg, Ca, K, Mn, Cu, Mo и т.д.).
По своему строению растительная клетка отличается от животной наличием плотной, жесткой и в то же время эластичной оболочки. В растительной клетке имеются пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты и др.). В зрелых растительных клетках присутствует центральная вакуоль. Живое содержимое всех клеток (протопласт) объединяется в единую систему посредством плазмодесм, особых цитоплазматических каналов.
Растительная клетка состоит из клеточной оболочки, протопласта и вакуоли (рис. 1.2).
Рис. 1.2.Соотношение между отдельными структурами растительной клеткиПротопласт — живое содержимое клетки — представлен цитоплазмой и структурными элементами, видимыми в световой микроскоп (ядро, пластиды, митохондрии).
В цитоплазме морфологически выделяют три слоя: наружный, примыкающий к клеточной стенке (плазмалемма); средний, составляющий основную массу цитоплазмы (мезоплазма
); внутренний, ограничивающий вакуоль (тонопласт) (рис. 1.3).
Рис. 1.3.Ультраструктурная организация растительной клетки (А.С.Родионова и др., 2010):1 — клеточная оболочка; 2 — плазмодесма; 3 — срединная пластинка; 4 — клеточные стенки соседних клеток; 5 — свободные рибосомы в цитоплазме; 6 — шероховатая эндоплазматическая сеть (ретикулум); 7 — рибосомы на поверхности шероховатой эндоплазматической сети; 8 — хлоропласты; 9 — двумембранная оболочка хлоропласта; 10 — тилакоиды гран; 11 — митохондрия; 12 — цистерна (диктиосома) аппарата Гольджи; 13 — вакуоль с клеточным соком; 14 — тонопласт, ограничивающий вакуоль; 15 — пузырек (везикула) аппарата Гольджи; 16 — аппарат Гольджи; 17 — микрофиламенты; 18 — микротрубочки; 19 — цитоплазма; 20 — плазмалемма, ограничивающая протопласт; 21 — эндоплазматическая сеть (ретикулум); 22 — хроматин; 23 — ядрышко; 24 — ядерная пора; 25 — ядерная двумембранная оболочка
Исследование с использованием увеличения электронного микроскопа показало, что структура цитоплазмы представлена мембранами, образующими эндоплазматическую сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум. Кроме того, в цитоплазму погружены субмикроскопические структуры, так же как и ЭПС, невидимые в световой микроскоп: аппарат Гольджи, микротела, микротрубочки и микрофиламенты. К субмикроскопическим структурам относят и рибосомы. С помощью центрифугирования цитоплазму можно разделить на две части: структурные компоненты и жидкость. После центрифугирования все органоиды, как более тяжелые, окажутся снизу в осадке, а жидкость — сверху. Надосадочная жидкость представляет собой основное вещество цитоплазмы — гиалоплазму.
Основная плазма
, или гиалоплазма, — среда, в которую погружены все органоиды клетки; через нее осуществляется связь между отдельными органеллами; в цитоплазме протекают важнейшие биохимические процессы.
Гиалоплазма представляет собой гетерогенный белковый коллоидный раствор, способный изменять агрегатное состояние из жидкого (золь) в твердое, студневидное (гель) и, наоборот, из геля в золь:
Переход цитоплазмы из золя в гель осуществляется за счет изменения концентрации растворенных веществ, температуры и других факторов. Способность цитоплазмы менять свое агрегатное состояние позволяет растениям реагировать на изменяющиеся условия среды. При подготовке растений к зиме цитоплазма переходит из золя в гель.
Застудневание улучшает физические свойства цитоплазмы и повышает устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Превращениями золя в гель (наряду с другими факторами) объясняются высокая жароустойчивость спор и семян, засухоустойчивость (способность выносить обезвоживание до воздушно-сухого состояния) лишайников, мхов и некоторых папоротников, морозоустойчивость (способность переносить комплекс неблагоприятных зимних условий) у растений в период продолжительных низких отрицательных температур.
В неблагоприятных условиях происходит не только превращение цитоплазмы из золя в гель, но и качественные изменения, приводящие к обезвоживанию, уплотнению ее структуры. При наступлении благоприятных условий (обеспечение водой, повышение температуры и т.д.) цитоплазма переходит из геля в золь, а споры, семена, целые растения получают возможность возобновить ростовые процессы. Так, например, некоторые мхи, пролежавшие несколько лет в гербарии, способны при достаточном обеспечении водой возобновить рост.
В цитоплазме содержатся многочисленные ферменты, продукты обмена, ионы, а также сократительные белки и белковые мономеры для сборки микрофиламентов и микротрубочек.
1.1.2. Клеточная стенка
Основной составляющей клеточной стенки является целлюлоза, или клетчатка (С6Н10
О5)n, представляющая собой полисахарид, молекула которого построена из 3—11 тыс. остатков d-глюкозы, вытянутых в цепочку. Нитевидные молекулы клетчатки, взаимодействуя друг с другом (примерно 100 молекул) за счет водородных связей, образуют мицеллу; 20 мицелл объединены в микрофибриллу, а 250 микрофибрилл составляют макрофибриллу (рис. 1.4).
Рис. 1.4.Ассоциация молекул целлюлозыМикро- и макрофибриллы целлюлозы погружены в клеточной стенке в аморфную, желеобразную массу — матрикс, состоящий из гемицеллюлозы, пектиновых веществ и белка.
Гемицеллюлоза, или полуклетчатка, представляет собой также полимер углеводной природы, но с меньшей, чем у целлюлозы, степенью полимеризации (от 150 до 300 мономеров). Пектиновые вещества представляют собой полимерные соединения углеводного типа. Больше всего пектиновых веществ содержится в первичных оболочках растительных клеток. В большом количестве пектин содержится в кожуре цитрусовых и мякоти яблок.
Пектиновые вещества участвуют в формировании срединной пластинки, которая соединяет клеточные стенки соседних клеток. Срединная пластинка образуется во время деления клетки. В силу того что стенки соседних клеток контактируют друг с другом, вода с растворенными веществами может беспрепятственно перемещаться по клеточным стенкам, межклетникам от клетки к клетке — такой путь называют апопластом.
В клеточной стенке имеются поры, через которые проходят плазмодесмы. Плазмодесмы — это цитоплазматические тяжи, соединяющие живое содержимое всех клеток в единую систему — симпласт.
Для растительной клеточной стенки характерен ряд свойств и функций (табл. 1.1).
| Таблица 1.1. Свойства и функции растительной клеточной стенки | |
| Свойства | Функции |
| Ограниченная растяжимость Способность к набуханию Эластичность Способность к росту Легкая проницаемость для воды и растворенных веществ Достаточная прочность и жесткость | Защищает от механических повреждений Выполняет роль скелета клетки Поддерживает форму клетки Участвует в ионном обмене и поглощении веществ клеткой (хороший адсорбент) Входит в состав апопласта растения и участвует в передвижении воды и веществ Участвует в возникновении и передаче электропотенциала Участвует в обмене веществ клетки |