Ботаника, как наука и строение клетки

Ботаника – это наука о растениях.

Изучает внешнее и внутреннее строение растений, процессы, протекающие в растениях, как дикорастущих, так и культурных. И делает она это с целью рационального использования растений.

Гиппократ описал 236 лекарственных растений, первый труд по ботанике, дошедший до нас.

Теофраст. Написал работу «Исследование растений» 500 видов лекарственных растений.

В 16 веке появились травники, писали разные люди.

В 1309 году был создан первый ботанический сад, появился он в Италии, в городе Салерно.

В России ботанический сад был заложен в Москве в 1707 году. Так же занимался выращиванием лекарственных растений, назывался лекарственным огородом.

Никитский ботанический сад в Ялте, создан в 1812 году.

Анатомическое строение начали изучать с появлением микроскопов.

Клеточное строение – ученый по имени Гук. (новый этап развития ботаники) Жил в 17 веке.

Карл Линней (1707 – 1778 гг.) Создал номенклатуру видов растений, ввел видовые названия, сост. из 2-х слов. Он же предложил использовать латынь в названии видов.

1-е слово – назв. рода, 2-е слово – видовое название.

Ч. Дарвин – Происхождение видов, путем естественного отбора и сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь.

Комаров – Начал писать труд «Флора СССР» (но не закончил)

Вавилов Николай Иванович – Создал труд «Культурная флора СССР»

Гроссгейм Академик – «Флора Кавказа»

Маевский – «Определитель растений Европейской части СССР» (один из самых точных и удобных)

Алехин – основоположник географии растений и геоботаники

Сукачев – занимался изучением лесов (умер в 1965 году)

Тахтаджян – автор современной систематики высших растений. В Петербурге есть лаборатория Тахтаджяна.

Н.Н.Навашин – открыл двойное оплодотворение у цветковых.

Генетик Чистяков – занимался популяционной генетикой.

Аверкиев – написал определитель растений Горьковской области.

Кафедра геоботаники.

Разделы Ботаники:

© Морфология растений – занимается изучением внешнего строения органов растения, в зависимости от условий окружающей среды.

© Систематика растений – изучает сходства и различия родственные связи растений, их происхождение и объединение в группы, с целью их классификации.

© Анатомия растений – изучает внутреннее строение растений.

© Цитология растений – строение растительной клетки.

© Гистология – наука о тканях.

© Физиология растений – изучает процессы, протекающие в растительном организме (рост, фотосинтез, дыхание, минеральное питание)

© Экология растений – изучает взаимодействие растений с окружающей средой.

© Геоботаника (фитоценология) – изучает растительные сообщества (фитоценозы) Пр.: поле пшеницы

© Ботаническая география – изучает распространение видов растений или фитоценозов по земному шару.

© Палеоботаника – изучает ископаемые растения.

Отличия растений от животных (что такое растение):

© Растения – автотрофные организмы (способные синтезировать органические вещества из неорганических), в отличие от животных, которые гетеротрофны (питаются готовыми органическими веществами). У растений бывают микотрофные формы (смешанный тип питания, характерен для растений паразитов и полупаразитов) Первый этап прорастания семян является гетеротрофным (вещ-ва запасены материнской формой)

© В растительной клетке имеются хлоропласты – зеленые пластиды, в них содержится хлорофилл. Хлоропласты высших растений имеют зернистую форму, они 2- мембранные, наружная мембрана у них гладкая, внутренняя мембрана образует многочисленные пузырьки, которые называются тилакоиды (уплощенные пузырьки) и образуют стопки. стопки тилакоидов – называются граны. Граны соединены между собой трубочками плоскими, они наз. ламеллы. внутри тилакоидов содержится хлорофилл и там протекает световая фаза фотосинтеза. Жидкое содержимое хлоропласта наз. матрикс или строма, в нем происходят темновая фаза фотосинтеза, находятся ферменты, обеспечивающие синтез углеводов и так же в матриксе находится одна кольцевая молекула ДНК,благодаря которой хлоропласты могут размножаться в клетке, независимо от деления самой клетки. Лейкопласты (след тип пластид), бесцветны, функция их – запас пит. веществ (например крахмала). Крахмал – это запасной углевод у растений. У животных – это гликоген. Лейкопласты – двухмембранные органеллы: внутренняя мембрана образует 2-3 выступа в строму, наружная – гладкая. Хромопласты – желто-оранжевые пластиды. В них накапливаются вещ-ва группы каротиноидов, в том числе бета-каратин. Функция – являются светофильтрами. Свет, проходя через оранжевые хромопласты, изменяет длину волны и тоже становится красно-оранжевым. Красно-оранжевый цвет – наиболее активен при фотосинтезе. Хромопласты придают окраску некоторым частям растений. Растительная клетка имеет целлюлозную клеточную стенку. У животной клетки клеточная стенка отсутствует, но имеется поверхностный комплекс гликокаликс. У бактерий клеточная стенка состоит из муреина, а у грибов из хитина. Растительная клетка – имеет форму правильного 6-и угольника. Растительная клетка имеет вакуоль с клеточным соком. В животной клетке вакуоль отсутствует (только пищеварительные и сократительные, но это другое) Вакуоль растительной клетки участвует в поддержании внутреннего давления (тургорного), регулирует водный баланс клетки и накапливает продукты жизнедеятельности клетки. В старой клетке объем вакуоли большой (ядро смещается) Вакуоль – чердак клетки.

© Растения ведут прикрепленный образ жизни. Пит вещ-ва растения поглощают через всю поверхность тела. поэтому растение стремится к увеличению площади поверхности тела. Животный организм в этом не заинтересован в этом.

© Растительный организм получает азот в виде растворимых солей (азот из воздуха не нужен) , поглощает только корневой системой. Животный организм получает азот из белковой пищи. Азот важен тем, что входит в сост. белков.

© Мейоз у растений ведет к образованию неполовых клеток – гамет, а споры – клетки бесполого размножения. У растений существует сложный жизненный цикл, в котором 2-а поколения – бесполое (спорофит. имеет диплоидный набор хромосом и на нем образуются споры, споры всегда гаплоидные, из споры вырастает половое поколение, которое наз. гаметофит, на нем образуются гаплоидные гаметы – половые клетки образуются они в результате митоз) После оплодотворения образуется диплоидная зигота, а из этой зиготы вырастает новый спорофит. У животных основная часть жизненного цикла проходит в диплоидном состоянии.

Формы растительных клеток:

© Паренхимные клетки. Более менее округлые, длинна превышает ширину в 2, 3 раза.

© Прозенхимные. Сильно вытянутые клетки, у которых длинна превышает ширину в 10-и и сотни раз.

Значение растений состоит в том, что они являются организмами первичного синтеза углеводов. Соответственно все органические вещества на земле растительного происхождения (газ, нефть, уголь).

ЛЕКЦИЯ №2

27. 09. 2013

Протопласт – живое содержимое клетки.

Включает в себя цитоплазму с ее органоидами и цитоплазматическую мембрану.

Помимо живого содержимого клетки, могут быть включения – неживые компоненты и непостоянные, т.е. есть не в каждой клетке. Включения могут быть: крахмальные зерна, капля жира, алейроновые зерна, кристаллы солей, в частности кристаллы оксалата кальция.

У однодольных растений кристаллы имеют игольчатую форму и наз. рафиды. У двудольных – называются друзы, в форме кристаллов.

Цитоплазма – это жидкое содержимое, представляет собой коллоидный р-р (р-р, в кот. крупные частицы в-ва) различных в-в, в ней содержатся белки, жиры, углеводы, аминокислоты и др.

Цитоплазма пронизана мембранами, которые образуют ЭПС или ЭП ретикулум.

ЭПС бывает гладкая и шероховатая или гранулярная.

На гладкой синтезируются жиры, углеводы.

На шероховатой – белки, потому что на ней крепятся рибосомы.

ЭПС разделяет все пространство клетки на фрагменты (компартменты)

ЭПС связана с ядерной мембраной, которая окружает ядро клетки и аппаратом Гольджи.

АГ – это мембранный органоид, состоящий из плотно упакованных мембран, образующих диктиосомы (полости) и трубочки.

АГ накапливает в-ва, синтезируемые клеткой и упаковывает их в пузырьки, окруженные мембраной. В АГ образуются лизосомы – органоиды, содержащие литические ферменты.

Функция лизосом растворять любые структуры клетки, кот уже выполнили свою роль и больше не нужны.

АГ строит клеточную стенку растительной клетки. Кл стенка состоит из целлюлозы или клетчатки.

Целлюлоза – это полимер, мономером которого явл. глюкоза. Это значит глюкоза синтезированная клеткой накапливается в АГ, упаковывается в пузырьки, пузырьки направляются к клеточной мембране (плазмалемме), содержимое пузырьков выбрызгивается.

Вся цитоплазма пронизана микротрубочками и микрофиламентами, которые составляют внутренний скелет клетки.

Жидкая часть цитоплазмы называется цитозоль или гиалоплазма. В цитозоли происходит гликолиз (безкислородное расщепление глюкозы).

Митохондрии – двухмембранные органоиды. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует складки, которые называются кристы.

Жидкое содержимое митохондрии – матрикс. В матриксе содержатся ферменты, обеспечивающие синтез АТФ, кольцевая молекула ДНК, рибосомы.

Функция митохондрий – кислородное расщепление глюкозы, т.е. дыхание и синтез АТФ.

ЛЕКЦИЯ №3

27.09.2013

Растительные ткани.

Ткань – группа клеток, которые имеют одинаковое происхождение и выполняют определенную функцию.

Ткани:

© Образовательные ткани – меристемы

© Покровные

© Основные или паренхимы

© Механические

© Проводящие

© Выделительные

У растений ткани могут быть как живыми, так и мертвыми, простыми и сложными.

Сложные ткани состоят из нескольких гистологических элементов (типов клеток)

Образовательные ткани, меристемы – обеспечивают рост растения. Растения обладают неограниченным ростом, т.е. растут в течение всей своей жизни и рост этот локализован (происходит только в местах, где есть меристемы).

Клетки образовательных тканей молодые, они постоянно делятся митозом, в них крупное ядро, не утолщенная оболочка, густая цитоплазма, вакуолей мало. Все клетки одинаковые, недифференцированные, т.е. не специализированные и обладают свойством тотипатентности (это значит, что каждая такая клетка может развиться в целый организм. Все остальные растительные ткани наз. постоянными и они не могут делиться. Если они живые, клетки их могут пройти обратную дифференцировку, т.е превратиться в клетки образовательной ткани.

Классификация образовательных тканей:

© По местоположению:

J Верхушечные (имеют вид конуса, наз. конус нарастания или апекс, конус нарастания стебля и конус нарастания корня. За счет деления клеток верхушечной меристемы растет в длину, так же они называются апикальными меристемами. По происхождению верхушечные меристемы первичные, т.к. они происходят из меристемы зародыша растения и никогда не прекращают своего деления)

J Боковые (расположены по окружности стебля или корня. за счет них растение растет в толщину. по происхождению они могут быть как первичные, так и вторичные. Вторичные меристемы образуются из клеток постоянных тканей, чаше всего из основных тканей. Вторичные меристемы характерны только для двудольных растений. первичные бок меристемы – это прокамбий и перицикл, вторичные – это камбий и феллоген.

J Вставочные (или интеркалярные меристемы характерны для однодольных растений, расположены в виде тонкой прослойки в узлах стебля злаков. первичные по происхождению, потому что отделяются от верхушечной меристемы. обеспечивают рост в длину, этот рост называется вставочным ростом

© По происхождению:

J Первичные

J Вторичные

Особый вид меристем – раневые меристемы, они образуются в местах повреждения. Клетки, окружающие поврежденный участок дифференцируются, т.е. превращаются в клетки образовательной ткани.

Образовательная ткань называется каллус.

Покровные ткани, граничат с окружающей средой, поэтому через них осуществляется обмен веществ между растением и средой его обитания. Выполняют защитные функции.

Классификация тканей.

По происхождению:

© Первичная (кожица, кот бывает двух видов – эпидерма и эпиблема. Эпидерма покрывает листья и молодые участки стебля, а эпиблема покрывает корень в зоне всасывания.

© Вторичная покровная ткань наз. перидерма, покрывает любые органы растений кроме листьев

© Третичная, наз. корка, покрывает стебли и корни многолетних деревьев

Эпидерма – это живая и сложная ткань, она однослойная.

Гистологические элементы эпидермы – это основные клетки эпидермы (бесцветные, живые, неправильной формы, наружная стенка у них пропитана кутином, т.е. растительным воском, который образует на поверхности эпидермы тонкую защитную пленку – кутикулу, она бесструктурная), замыкающие клетки устьиц (у двудольных растений они имеют бобовидную форму, у однодольных гантелевидную, они содержат хлоропласты. механизм работы устьиц зависит от давления внутри клеток тургорного давления. На свету устьице открыто, т.к. в клетке высокое тургорное давление из-за фотосинтеза, в темноте закрыто. Через устьице осущ. газообмен и транспирация. Транспирация – это испарение воды.), Побочные клетки (характерны только для однодольных растений, они примыкают к замыкающим клеткам и участвуют в работе устьиц.

Функции эпидермы:

© Защитная – защищает от излишнего испарения воды и проникновения бактерий и грибов

© Газообмен

© Транспирация

ЛЕКЦИЯ №4

11.10.2013

Вторичная покровная ткань перидерма.

Покрывает листья, стебли, корни, образуется в конце первого года жизни органа. Это сложная ткань, состоящая из трех гистологических элементов.

Формирование перидермы начинается с закладки вторичной боковой меристемы пробкового камбия или феллогена. Он образуется под эпидермой из клеток самой эпидермы и из клеток основной ткани. Затем вновь образованный феллоген начинает делиться. Наружу он откладывает клетки собственно пробки или феллемы эти клетки отмирают, оболочки их пропитываются растительным воском суберином. Внутрь феллоген откладывает клетки основной ткани феллодермы.

Феллодерма – это питающая ткань, она может фотосинтезировать, если проходит свет. Когда слой феллемы утолщается и свет уже не проходит к феллодерме они могут накапливать пит в-ва. Функция феллодермы поддержание клеток в жизнедеятельном состоянии. Она снабжает клетки феллогена энергией. Таким образом перидерма состоит из трех гистологических элементов: снаружи феллема, второй – феллоген и третий – феллодерма. Эпидерма, после формирования перидермы отмирает и слущивается. Поскольку филлема полностью непроницаема для дыхания органа растения в перидерме образуются чечевички. Они возникают под устьицами эпидермы. Чечевичка представляет собой разрыв верхнего слоя перидермы, т.е. феллемы. Разрыв заполняется живыми округлыми клетками выполняющей ткани. Феллоген функционирует в течение одного вегетационного периода, на второй год он не может возобновить деление, отмирает. Новые слои филлогена формируются во внутренней части стебля под феллодермой. В результате каждый год на органе растения нарастает новый слой перидермы. Наружные слои более старые, внутренние – более молодые. Множество слоев перидермы образуют новую третичную покровную ткань, которая называется корка.

Основные ткани или паренхимы – это питающие ткани, они либо синтезируют органические в-ва, либо накапливают и не только органические, а вообще какие либо полезные.

Классификация основных тканей по функциям:

© Ассимиляционная паренхима или хлоренхима. Единственная зеленая ткань у растений. В клетках содержатся хлоропласты, функция данной ткани – фотосинтез.

© Запасающая паренхима. Находится в корнях запасающих органов (плодах). В клетках накапливаются крахмальные зерна, т.е. запасной крахмал.

© Поглощающая паренхима. Встречается в корне, в зоне всасывания. Может и синтезировать и накапливать пит. вещества. Проводит воду и минеральные вещества к центру корня.

© Водоносная паренхима. Накапливает воду. Встречается в мясистых листьях и стеблях.

© Воздухоносная паренхима. Имеет большие межклетники, заполненные воздухом. Встречается в подводных органах растения. Например, в корнях болотных растений, плавающих листьях или стеблях. Она обеспечивает их плавучесть и способствует их дыханию.

© Механические ткани. Придают прочность органам растения. Встречаются в основном в стеблях или листьях, в корнях практически нет. Клетки мех ткани всегда вытянутые, прозенхимной формы, с утолщенными оболочками и плотно прилегают друг к другу, без межклетников.

Классификация механических тканей:

© Колленхима. Живая, простая ткань. Встречается в молодых, быстрорастущих органах растения. Клеточная стенка утолщена неравномерно. Колленхима бывает:

J Уголковая – утолщения располагаются в уголках клетки

J Пластинчатая – утолщены тангентальные (параллельные поверхности органа растения) стенки клетки.

Колленхима может содержать хлоропласты.

© Склеренхима – мертвая ткань, с равномерно утолщенными клеточными стенками. Бывает двух видов:

J Волокна. Вытянутые клетки. Волокна бывают:

R Древесинные. Располагаются в древесине. Древесина – это вторичная ксилема.

R Лубяные. Играют наиболее важную роль в жизни растения. Это самые длинные клетки у растений. Располагаются они в лубе. Луб – это вторичная флоема.

J Склереиды. Каменистые клетки. Округлые, мертвые, с утолщенной оболочкой, встречаются в плодах или листьях. Плоды груши или айвы.

© Проводящие ткани. У растений существуют два противоположно направленных потока веществ. Первый поток называется восходящий ток, от корня к листьям транспортируется вода с растворенными в ней минеральными веществами, которые корень всасывает из почвенного раствора. Второй – нисходящий ток, от листьев к корням и запасающим органам, т.е. вниз, проводится вода с растворенными в ней продуктами фотосинтеза (углеводами).Эти два потока осуществляется по двум проводящим тканям. Восходящий по ксилеме, нисходящий по флоеме.

Ксилема – сложная ткань, состоящая из трех гистологических элементов: первый – проводящий элемент, второй – механическая ткань в составе проводящей и третий – основная ткань в составе проводящей. Проводящий элемент ксилемы – это сосуды.

Сосуды – это мертвые клетки, лишенные содержимого, образующие вертикальные цепочки в стебле и корне, перегородки между соседними клетками в цепочке разрушены, оболочки неравномерно утолщены, в зависимости от утолщения клеточной стенки сосуды бывают кольчатые, спиральные, сетчатые, лестничные, пористые.

Механическая ткань в составе ксилемы – это древесинные волокна. Третий элемент основная ткань в составе ксилемы называется древесинная паренхима. Она образует сердцевинные лучи и заполняет пространство между клетками. Функция – радиальный транспорт веществ.

Флоема – сложная ткань. Проводящим элементом флоемы являются ситовидные клетки, эти клетки живые, с измененным содержимым, в них разрушен тонопласт и содержимое вакуоли клеточный сок смешан с цитоплазмой. В результате цитоплазма располагается вдоль клеток в виде тяжей. Ситовидные клетки образуют так же цепочки, перегородки между соседними клетками сохраняются и называются ситовидные пластинки, т.к. они пронизаны отверстиями, перфорациями. Цепочка ситовидных клеток называется ситовидной трубкой. Каждая ситовидная клетка имеет клетку спутницу. Эта клетка имеет типичное строение растительной клетки. Функция ее поддерживать ситовидную клетку в жизнеспособном состоянии. Второй гистологический элемент флоемы – мех ткань в составе флоемы – это лубяные волокна. Основная ткань в составе флоемы – лубяная паренхима.

Выделительные ткани.

Накапливают и выводят из растения различные синтезированные вещества, они делятся на ткани внешней секреции и внутренней секреции. К внешней секреции относятся железки, железистые волоски, нектарники. К внутренней секреции относятся смоляные ходы, млечники, вместилища, слизевые ходы.

Вегетативные органы растения:

© Корень

© Стебель

© Лист

Органы растения имеют некоторые свойства:

© Первым таким свойством является полярность органов – это отличие в строении и функциях противоположных частей органа растения.

© Следующее свойство – симметрия. Если через орган можно провести множество осей симметрии, такой орган называется радиально-симметричным. Если через орган можно провести одну ось симметрии, он называется двустороннесимметричным. Если ни одной, то такой орган называется ассиметричным.

© Следующее свойство – тропизм – это направленный рост. Это проявление раздражимости у растений. Если орган растет к источнику раздражения, то это положительный тропизм, если в противоположном направлении, то отрицательный.

Корень – это осевой подземный орган высших растений. Обладающий неограниченным ростом, положительным геотропизмом, радиальной симметрией. Корень никогда не несет на себе листьев и почек.

Функции корня:

© Закрепление растения в субстрате

© Всасывание воды и минеральных веществ из почвенного раствора

© Запас питательных веществ

© Синтез органических веществ

© Вегетативное размножение растений

Растения, которые размножаются вегетативно, за счет корня, называются корнеотпрысковыми. Например, малина, слива.

У растения различают:

© Главный корень – берет свое начало из зародышевого корешка

© Придаточные корни – образуются на любых органах растения, кроме корня

© Боковые корни – образуются на главном и придаточных корнях и обеспечивают ветвление корня

Корневая система – это совокупность корней растения.

По происхождению корневые системы делятся на:

© Систему главного корня – состоит из главного и боковых корней.

© Систему придаточных корней – состоит из придаточных корней.

© Смешанную корневую систему – объединяет две предыдущие.

По внешнему виду корневые системы делятся на:

© Стержневую у двудольных растений. У нее главный корень хорошо выражен, он толстый. Придаточные корни есть не всегда. Главный корень образует ось корневой системы.

© Мочковатую у однодольных растений. Главный корень рано отмирает или слабо выражен. Зато в большом кол-ве имеются придаточные корни. Главной оси в такой корневой системе нет.

© Ветвистую. Помимо главного корня имеются крупные придаточные корни и можно выделить несколько осей. Встречается у крупных деревьев.

Классификация корней по внешнему виду:

© Нитевидные

© Шнуровидные

© Бичевидные

© Веретеновидные

© Конусовидные

© Реповидные

© Редьковидные

ЛЕКЦИЯ №5

25.10.2013

Поиск по сайту: