АНАТОМИЯ И МОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ Лекция 1

АНАТОМИЯ И МОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Лекция № 1 Морфолого-анатомическая дифференциация высших растений в связи с выходом на сушу

Введение • У высших растений тело расчленено на органы – листостебельные побеги и корни, построенные из различных тканей. • Высшие растения произошли от зеленых водорослей

Высшие растения: • • моховидные, псилотовидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные, покрытосеменные

у некоторых моховидных отсутствует расчленение на вегетативные органы и тело представлено слоевищем или талломом

Признаки, сближающие высшие растения с зелёными водорослями • Хлорофиллы А и В • Пластиды с системой внутренних мембран • Запасное вещество – крахмал • Центробежное заложение клеточной пластинки при делении клетки

Возникли высшие растения в палеозое [540 – 250 млн. л. н. ], вероятно в силуре [ 444 – 416 млн. л. н. ]. Именно в силуре происходили значительные изменения климатических условий

Выход растений на сушу вызвал усиленную дифференциацию органов и тканей. Риния Куксония

Появление покровных тканей Для защиты от сухой воздушной среды с изменяющейся температурой, от действия прямого солнечного света самый наружный слой клеток надземных органов дифференцировался в кожицу или эпидерму, покрытую кутикулой

Теломы снаружи были покрыты эпидермой с кутикулой и примитивными устьицами

Два полюса питания у наземных растений Тело первых наземных растений было дифференцировано на вертикально расположенные неравнодихотомически ветвящиеся осевые органы – теломы, в которых развита фотосинтезирующая ткань (хлоренхима) – воздушное питание; и ризомоиды – горизонтальные органы с пучками ризоидов, через которые происходило поглощение почвенного раствора.

Появление проводящих тканей Для связи двух полюсов питания, проведения органических и минеральных веществ по растению возникли проводящие ткани – ксилема и флоэма

Появление ассимиляционной ткани Растение улавливает солнечные лучи своей поверхностью, поэтому клетки, расположенные под прозрачной кожицей, в которых сосредоточены многочисленные хлоропласты, составляют ассимиляционную ткань – хлоренхиму.

Появление механических тканей С увеличением размеров растения появляется необходимость в специальных опорных структурах – механических тканях.

Появление выделительных тканей Активные процессы метаболизма растения приводят к необходимости выделения некоторых продуктов – формируются выделительные ткани.

Появление образовательных тканей Специализация тканей часто приводит к потере ими способности к делению. Поэтому в любом растении имеются зоны, в которых клетки сохраняют способность делиться всю жизнь растения – это меристемы, или образовательные ткани.

Тканевое строение представляет собой одну из важнейших особенностей высших растений. Стебель клевера Проводящий пучок в корневище папоротника орляка Лист песколюбки песчаной

Растительная клетка План строения : оболочка, живое содержимое – протопласт, вакуоль и внутриклеточные включения.

Строение растительной клетки: 1) плотная оболочка 2) живое содержимое – протопласт 3) вакуоль 4) внутриклеточные включения: оформленные и неоформленные. Клеточная оболочка, вакуоль и включения являются продуктами жизнедеятельности протопласта!

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 14 17. 18. Центральная вакуоль Грана хлоропласта Цитоплазма (протоплазма) Тилакоид хлоропласта Криста митохондрии (Первичная) Оболочка клетки (Клеточная стенка) Хлоропласт (матрикс хлоропласта) Межклетник Митохондрия Межклеточное вещество Плазмолемма (цитоплазматическая мембрана) Диктиосома Рибосомы Диктиосома (аппарат Гольджи) Крахмальное зерно ШЕР (шероховатый эндоплазматический ретикулум, шероховатая эндоплазматическая сеть) Ядро Ядрышко

Движение цитоплазмы в клетках элодеи (Elodea canadensis)

Пластиды Хлоропласты – содержат пигменты хлорофилл А, В и два пигмента оранжевого и желтого цвета – каротин и ксантофилл каротин ксантофилл

Пластиды Хромопласты – пластиды, содержащие каротиноиды, основные цвета – оранжевый и красный.

Пластиды Лейкопласты – мелкие бесцветные пластиды. их основная функция – образование запасных питательных веществ, амилопласты – крахмалообразователи. Лейкопласты (1) Амилопласты

Пигменты в клеточном соке

Пигменты клеточного сока 1. Антоциан

Пигменты клеточного сока 2. Флавоны (антохлор) Льнянка

Пигменты клеточного сока 3. Антофеин Русские бобы

Формы кристаллов оксалата кальция в клетках 1, 2 - рафиды (недотрога; 1 - вид сбоку, 2 - на поперечном срезе); 3 - друза (опунция); 4 - кристаллический песок (картофель); 5 - одиночный кристалл (ваниль)

Клеточная оболочка • Прочная оболочка – характерный признак растительной клетки. • Оболочка придает клетке определенную форму, прочность и защищает протопласт Мацерация – процесс разъединения клеток вследствие разрушения срединной пластинки

Жизненный цикл растительной клетки а – интерфаза; митоз (кариокинез): б-в – профаза; г – метафаза; д – анафаза; е – телофаза; ж – две дочерние клетки (цитокинез)

В результате цитокинеза, образуются 2 клетки, разделенные пектиновой межклеточной (срединной) пластинкой с узкими сквозными канальцами по которым проходят цитоплазматические тяжи - плазмодесмы, связывающие протопласты клеток.

Плазмодесма

Первичная оболочка • Первичная оболочка состоит из пектиновых веществ и гемицеллюлозы (полуклетчатки) – аморфный матрикс. • В него погружены волокнистые скелетные элементы – микрофибриллы целлюлозы (≈ 2, 5%) • Рост сопровождается увеличением веществ матрикса, новообразованием микрофибрилл целлюлозы, которые внедряются в матрикс, встраиваясь в существующую сеть. Этот процесс называется интуссусепцией.

Вторичная оболочка • Вторичная оболочка образуется наложением слоев микрофибрилл целлюлозы на внутреннюю поверхность первичной оболочки. Этот процесс называется аппозицией • . Содержание целлюлозы во вторичной оболочке составляет 90 -98%.

Поры клеточной оболочки • Поры – это неутолщенные участки клеточной оболочки, в которых вторичная оболочка не откладывается. Поры осуществляют симпластическую связь между клетками. • Замыкающая пленка - это две первичные оболочки и клеточная пластинка между ними.

Типы пор • Простые поры имеют поровый канал одного диаметра • Поры в оболочках клеток, проводящих воду – окаймленные. При их формировании вторичная оболочка нависает над первичным поровым полем в виде свода, образуя окаймление

Простая пора Цитоплазма клеток Межклеточное вещество (клеточная пластинка, срединная пластинка) Замыкающая плёнка поры, пронизанная плазмодесмами Первичная оболочка Вторичная оболочка

Поры клеточной оболочки Замыкающая пленка поры торус простые окаймленные

Полуокаймленная Цитоплазма клеток пора Межклеточное вещество (клеточная пластинка, срединная пластинка) Замыкающая плёнка поры, пронизанная плазмодесмами Первичная оболочка Вторичная оболочка

Перфорации - крупные сквозные отверстия, образование которых связано с разрушением . части клеточной стенки. (подробнее см. в лекции «Проводящие ткани» )

Видоизменения клеточной оболочки Одревеснение (лигнификация) оболочки, очень широко распространенное у высших растений, обусловлено появлением в ней лигнина Молекула лигнина состоит из продуктов полимеризации ароматических спиртов; основной мономер - конифериловый спирт.

Видоизменения клеточной оболочки Опробковение обусловлено появлением в оболочке суберина Суберин - нерастворимый компонент наружного слоя коры, концентрирующийся в клетках пробки. Он входит в состав пробковых клеток коры деревьев.

Видоизменения клеточной оболочки Кутинизация обусловлена отложением на поверхности клеток или в толще их оболочек кутина Основные компоненты кутина — ω-оксимонокарбоновые кислоты, содержащие 16 и 18 атомов углерода в неразветвлённой цепи и 2 или 3 гидроксильные группы.

Кутикула на поверхности стебля двудольного растения

Минерализация, увеличивающая твердость оболочки, состоит в ее инкрустации химическими веществами, вытесняющими матрикс Ослизнение оболочки происходит вследствие ее химического перерождения, которое приводит к образованию веществ сильно набухающих в воде: расплывающиеся слизи и более клейкие, вытягивающиеся в нити камеди.