РАСТИТЕЛЬНЫЕ КЛЕТКИ Ботаника-это наука о растениях. В

РАСТИТЕЛЬНЫЕ КЛЕТКИ

Ботаника-это наука о растениях. В жизни человека они играют огромную роль, поскольку являются пищевыми, лекарственными, техническими и садоводческими культурами. Ботаника всесторонне изучает строение, жизненные функции, распространение, происхождение, эволюции растений на разных уровнях организации.

• Морфология- наука о внешнем и внутреннем строении органов растений и становлении структур органов в процессе эволюции. • Макроскопическая морфология – изучает то, что можно увидеть невооруженным глазом (например, различные органы растений). • Органография- учение об органах растений. • Микроскопическая морфология –изучает то, что можно увидеть с помощью микроскопа. • Цитология –учение о клетках. • Гистология –учение о тканях. • Анатомия- учение о строении внутренних органов растения.

• Эмбриология –учение об образовании и закономерностях развития растения. • Систематика –изучает классификацию растений. • Геоботаника – наука о растительных сообществах. • География растений –изучает распределение растений на земном шаре. • Экология растений –рассматривает взаимодействие растений с окружающей средой. • Палеоботаника –изучает прежний облик растительности Земли. • Микология- наука о грибах. • Альгология –наука о водорослях. • Фитопатология- наука о болезнях растений.

n n n Изучение растений ведется по нескольким уровням их организации: Молекулярный- этом уровне выявляется на критерии и отличия между живой и неживой материей. Клеточный- этом уровне выявляется структура на клетки, биохимические процессы, способы деления клеток. Органный уровень этом уровне изучают –на процессы , происходящие в особи, будь то одноклеточная водоросль, гриб или покрытосеменные растения с момента их зарождения до прекращения жизни.

n Популяционно-видовой – характеризуется элементарной единицей-популяцией, т. е. совокупностью особей данного вида, населяющих определенную территорию и способных скрещиваться между собой. n Биосферно-биогеоценотический уровеньхарактеризуется биогеоценозом, являющимся его элементарной единицей.

Биогеоценоз- это сложная система взаимодействия всего живого: растений, животных и микроорганизмов с элементами неживой природы: атмосферой, гидросферой и литосферой.

История развития учения о клетках Понятие о клетке и ее строении возникло благодаря изобретению микроскопа в 1590 г. голландскими мастерами – братьями Янсен. § Впервые увидел и описал клетку английский естествоиспытатель Роберт Гук в 1665 г. § В 1671 г. М. Мальпиги, а затем в 1682 г. Н. Грю впервые описали микроскопическое строение органов растений, подтвердив их клеточное строение. § В 1676 г. А. Левенгук открыл мир микроскопических растений и описал окрашенные включения в клетках высших растений и водорослей.

§ В 1831 Шлейден (1838) и зоолог Т. Шванн (1839) сформулировали клеточную теорию. § В 1858 Р. Вирхов добавил новое положение к клеточной теории, обосновав принцип преемственности клеток путем деления (каждая клетка происходит от клетки). § В течение 350 лет для изучения клетки применялся световой или оптический микроскоп. § С 1946 стали применять электронный микроскоп, разрешающая способность которого почти в 400 раз больше, чем у светового.

Строение растительных клеток • Все растения являются эукариотами, так как имеют оформленное ядро. • Более примитивные организмыбактерии, в частности цианобактерии (синезеленые водоросли), называемые прокариотами (доядерными организмами), отличаются от эукариот по ряду признаков (табл. 1. 1).

Во взрослой растительной клетке (рис. 1. 1) выделяют протопласт и его производные: • целлюлозную клеточную стенку (оболочку), • вакуоль, • включения.

Протопласт n Протопласт –это живое содержимое клетки. Он включает цитоплазму и клеточное ядро. Цитоплазма n n Гиалоплазма- внутренняя жидкая среда клетки и погруженные в нее клеточные органеллы. Ток цитоплазмы или циклоз- движение цитоплазмы. Различаются два типа движения цитоплазмы: струйчатое и круговое (ротационное).

Гиалоплазма Напоминает консистенцию яичного белка. Обычно это золь, т. е. коллоидная система с преобладанием дисперсионной среды - воды. Золь может переходить в гель. n Гиалоплазма содержит 70 -90% воды, белки, РНК, полисахариды, липиды. n Конституционные вещества- вещества, входящие в состав живой клетки, участвующие в обмене веществ клетки. n

Белки –вещества, биополимеры, определяющие строение и свойства живой материи, они выполняют важную ферментативную функцию, служат источниками энергии. n Простые белки- протеины, они могут соединяться с углеводами(гликопротеиды), нуклеиновыми кислотами(нуклеопротеидами), жирными кислотами(липопротеидами), формируя сложные белки - протеиды. n

Нуклеиновые кислоты (ДНК- дезоксирибонуклеиновая кислота и РНК- рибонуклеиновая кислота) Эта важная группа фосфорсодержащих биополимеров обеспечивает хранение и передачу наследственной информации. В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик описали структуры ДНК. РНК представляет собой одноцепочечную молекулу(табл. 1. 2). ДНК могут находиться в ядре, цитоплазме, митохондриях и хлоропластах.

Липиды (фосфолипиды) ь ь ь Протопласт клетки содержит: простые липиды(жирные масла), полимерные липиды (воск, кутин, суберин), сложные липиды (липоиды, или жироподобные вещества). Простые липиды состоят из остатков жирных кислот и спиртов (жиры, воски). Сложные липиды это комплексы липидов с белками (липопротеиды), фосфорной кислотой (фосфолипиды), сахарами (гликолипиды). Липиды являются одним из основных компонентов биологических мембран, а также составляют их энергетический резерв.

Углеводы Моносахариды- глюкоза и фруктоза. Дисахариды- сахароза, мальтоза. Полисахариды- крахмал, гликоген. Моносахариды первичные продукты фотосинтеза для биосинтеза полисахаридов, некоторые углеводы выполняют функцию цементирующего материала в межклеточном пространстве (пектин).

Органеллы цитоплазмы (табл. 1. 3) Двухмембранные органеллы: n Митохондрии – внутренняя мембрана образует кристы, в матриксе митохондрий находятся рибосомы, кольцевая молекула ДНК и фосфатные гранулы, ферменты , участвующие в цикле Кребса (рис. 1. 2).

n Пластиды представлены хлоропластами, хромопластами и лейкопластами. n Хлоропласт- крупная двухмембранная пластинка, в которой протекает фотосинтез (рис. 1. 3). Содержит фоточувствительные пигменты: хлорофиллы, каротиноиды, ксантофиллы

n Матрикс или строма - хлоропласт заполнен студенистообразным веществом. n Тилакоиды - система мембран находящихся в строме. Они собраны в стопки - граны. В тилакоидах протекает световая фаза фотосинтеза. Строма содержит рибосомы , кольцевую молекулу ДНК и капельки масла. В строме протекает темновая фаза фотосинтеза.

n n Хромопласт – окрашенная пластинка, содержащая пигменты каротиноиды и ксантофиллы (рис. 1. 4). Больше всего хромопластов содержится в плодах томата, красного перца, в цветках.

n Лейкопласт - могут превращаться в в хлоропласты и хромопласты. Они приспособлены для хранения запасных питательных веществ (рис. 1. 5).

Одномемранные органеллы Эндоплазматическая сеть (ЭПС) -система мешочков-цистерн-трубочек и пластинок, образующих единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки (рис. 1. 6). Два типа ЭПС: n шероховатая или гранулярная, n гладкая (при отсутствии рибосом) На мембранах шероховатой ЭПС синтезируется белки, на мембранах гладкой ЭПС- вещества небелковой природы (углеводы, липиды).

Диктиосома (аппарат Гольджи)представляет собой стопку уплощенных одномембранных мешочков – цистерн(рис. 1. 7). В диктиосомах образуются первичные лизосомы. Многие ферменты, синтезируемые на ЭПС, претерпевают модификацию в цистернах и транспортируются пузырьками Гольджи.

Органеллы: n микротельца, n глиоксисомы, n пероксисомы (содержат каталазу).

Немембранные органеллы u Жгутики и ундулиподии - двигательные приспособления прокариот. Расширенная часть жгутиков –базальное тельце. Ундулиподии отходят от цилиндрических структур – кинетосом. u Рибосомы- состоят из двух субчастиц –большой и малой. РНК и белок содержаться приблизительно в равных долях. Рибосомы располагаются в цитоплазме либо свободно, либо прикрепляясь к мембране ЭПС. Они могут образовывать полисому, в них происходит синтез белка.

u Микротрубочки- состоят из субъединиц белка тубулинома. u Микрофиламенты - длинные нити состоящие из сократительного белка актина. Микрофиламенты вместе с микротрубочками образуют гибкую сеть , называемую цитоскелетом.

Ядро Самая крупная органелла, в ней находится хроматин: гетерохроматин , эухроматин. u Хромосомы содержат нуклеиновую кислоту ДНК. u ДНК эукариот образует комплекс с гистоновыми белками – гены. u Внутри ядра находится хорошо заметная структура –ядрышко, в нем происходит синтез рибосомальной РНК. u

Плазматическая мембрана Цитоплазма отделена от клеточной стенкиплазмалеммой (плазматической мембраной), а от вакуоли – элементарной мембраной-тонопластом. Строение плазматической мембраны: n Согласно жидко-мозаичной модели мембраны она состоит из бислоя липидных молекул (фосфолипидов) с гидрофильными головками и двумя гидрофобными хвостами, обращенными внутрь слоя. Кроме липидов в состав мембран входят белки. Три типа мембранных белков: интегральные, полуинтегральные, периферические. n Основным свойством мембран является полупроницаемость или избирательная проницаемость. n

Транспорт веществ через мембрану Пассивный транспорт n n n Диффузия – это процесс проникновения молекул через липидный бислой по градиенту концентраций. В растительных клетках обычно существуют электрохимические градиенты. Облегченная диффузия - пройти веществу через мембрану помогает транспортный белок. Типы транспортных белков: белки - переносчики, каналообразующие. Осмос – это диффузия воды через полупроницаемые мембраны.

n n n Активный транспорт- это перенос молекул и ионов через мембрану сопровождаемый энергетическими затратами, он идет против градиента концентрации и электрохимического градиента , используя энергию АТФ. Белки-переносчики участвующие в процессе этого транспорта не претерпевают никаких изменений. В основе механизма активного транспорта веществ у растений и грибов лежит работа протонного насоса, сохраняющего внутри клетки высокую концентрацию К и низкую Н. При этом АТФ расщепляется до АДФ. В результате активного транспорта создается градиент Н и К по обе стороны мембраны (рис. 1. 10).

Разновидностью активного транспорта является: n Эндоцитоз- транспорт молекул через мембрану в клетку в результате инвагинации (впячивания) плазматической мембраны. n n Экзоцитоз – транспорт из клетки. Фагоцитоз –поглощение больших частиц , таких , как микроорганизмы или обломки клеток. n Пиноцитоз – поглощение жидкостей (суспензий, коллоидных растворов) или растворенных веществ с помощью небольших пузырьков.

В многоклеточных организмах минеральные и органические вещества транспортируются от клетки к клетки по особым тяжам цитоплазмы- плазмодесмам, обеспечивающим связь между протопластами и соседними клетками. Это симпластический транспорт. Перенос воды и органических веществ – апопластический транспорт- осуществляется по системе клеточных оболочек. Для транспорта воды существует также прерывистая транспортная система вакуолей.

Спасибо за внимание