Строение и функции органоидов клетки

Пласти́ды (от др.-греч. πλαστός — вылепленный) — органоиды эукариотических растений, прокариотов и некоторых фотосинтезирующих простейших (например, эвглены зеленой). Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:

Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.

Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный, или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.

Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру.

Мито́з (греч. μιτος — нить) — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.[1]

Митотический цикл — это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполнения клеткой своих функций и периоды покоя. В это время дальнейшая клеточная судьба неопределенна: клетка может начать делиться (вступает в митоз) либо начать готовиться к выполнению специфических функций.

Мейоз — разновидность митоза, в результате которого из диплоидных (2п) соматических клеток половых желез образуются гаплоидные гаметы (1n). При оплодотворении ядра гаметы сливаются, и восстанавливается диплоидный набор хромосом. Таким образом, мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК.

Мейоз представляет собой непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений, называемых мейозом I и мейозом II. В каждом делении различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В результате мейоза I число хромосом уменьшается вдвое (редукционное деление): при мейозе II гаплоидность клеток сохраняется (эквационное деление). Клетки, вступающие в мейоз, содержат генетическую информацию 2n2хр

Биологическое значение мейоза:

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

Атак же, биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются. Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом. Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом

Амитоз ( от греческого a-отрицательная частица и митоз). Прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотичного цикла Амитоз может сопровождаться делением клетки, а также ограничиваться делением ядра без разделения цитоплазмы, что ведет к образованию дву- и многоядерных клеток. Амитоз встречается в различных тканях в специализированных, обреченных на гибель клетках, особенно в клетках зародышевых оболочек млекопитающих. Клетка, претерпевающая амитоз, в дальнейшем не способна вступить в нормальный митотический цикл. Прежний взгляд на амитоз как примитивную форму деления ядра, на основе которой развился митоз, не подтвердился. Прямое деление вегетативного ядра ( макронуклеуса ) инфузорий, внешне напоминающее амитоз, представляет собой качественно своеобразную форму деления ядра, возникшую на основе преобразования митоза.

Плод – это орган цветковых растений, содержащий в себе семена. Плоды развиваются из частей оплодотворенных цветков, прежде всего из завязи, а также цветоложа, цветочной трубки и пр. Некоторые ботаники называют плоды, которые развиваются не из завязи, не настоящими, ложными плодами, но другие считают подобное мнение слишком узким и определяют плод как «зрелый цветок». В процессе созревания плода части цветка значительно видоизменяются, но и в полностью зрелом плоде их признаки, как правило, сохраняются.

Способы развития, функции и строение плодов настолько разнообразны, что среди ученых до сих пор нет единого мнения по их классификации. В наиболее старом способе классификации исходят из консистенции околоплодника: он может быть сочным или сухим, и плоды делят на:

1.сочные:

а) многосемянные (яблоко, гранатина, ягода и др.)

б) односемянные (костянка)

2. сухие:

а) вскрывающиеся (коробочка, стручок, боб и др.)

б) невскрывающиеся (орешек, орех, зерновка, семянка и др.)

Тип плодов :

1. Многолистовка

2. 2. Однолистовка

3. 3. Боб

4. 4. Многоорешек

5. 5. Земляничина

6. 6. Цинародий

7. 7. Однокостянка

Способы расселения семян и плодов у цветковых растений очень разнообразны. Конечно, ветер и вода здесь широко используются как посредники в расселении, но к ним еще добавляется посредничество животных, а также использование механических сил, возникающих в самом растении, и, кроме того, многочисленные приспособления плода, позволяющие наиболее эффективным образом использовать перечисленных посредников.

Существуют три главных внешних фактора, распространяющие семена, - ветер , животные и вода .

Распространение животными

Распространение семян животными, в общем, более надежно, так как животные обычно посещают плодородные участки, подходящие для прорастания семян. Плоды, снабженные колючками или крючочками, прицепляются к коже или шерсти проходящих мимо животных и могут быть перенесены на некоторое расстояние, прежде чем будут содраны или отпадут.

Распространение ветром

Многие растения, распространяемые ветром, имеют специальные приспособления. К их числу относятся летучки, которыми снабжены, например, семена ивы, кипрея, хлопчатника, плоды одуванчика, и крылатки, как, например, у сосны (голосемянные), яза, ясеня, клёна, граба.

Распространение водой

В клетках стенки завязи накапливаются такие вещества как белки, крахмал, сахара, жирные масла, некоторые витамины и др. Лишь немногие плоды и семена специально приспособлены для распространения с помощью воды. Они содержат воздушные полости, удерживающие их на поверхности воды.

Се́мя — особая многоклеточная структура сложного строения, служащая для размножения и расселения семенных растений, обычно развивающаяся после оплодотворения из семязачатка (видоизменённый женский спорангий) и содержащая зародыш.

Снаружи у семян имеется плотный покров – кожура. Главная функция семенной кожуры – защита семени от повреждений, высыхания, проникновения болезнетворных организмов и от преждевременного прорастания.

У одних растений семенная кожура плотная, но тонкая, у других она деревянистая, толстая и очень твердая (у сливы, миндаля, винограда и др.).

На кожуре есть рубчик – след от места прикрепления семени к стенке плода. Рядом с рубчиком находится маленькое отверстие – семявход. Через семявход внутрь семени проникает вода, после чего семя набухает и прорастает.

Кожуру трудно снять с сухого семени. Но когда оно наберет через семявход воду и набухнет, кожура лопнет, ее легко снять, и тогда обнаружится внутреннее строение семени. Внутри семени под кожурой находится зародыш – маленькое новое растение.

У одних растений (фасоль, тыква, яблоня и др.) зародыш крупный, и его можно увидеть, если снять кожуру с семени. У других (перец, фиалка трехцветная, ландыш, лук и др.) зародыш очень мал, он лежит в семени, окруженный эндоспермом (от греч. эндон – «внутри», сперма – «семя») – особыми клетками, в которых содержится много запасных питательных веществ. В таких семенах кожура окружает не зародыш, а эндосперм, внутри которого находится зародыш растения.

Эндосперм – запасающая ткань семени.

Эндосперм представлен крупными клетками, целиком заполненными питательными веществами в виде крахмала, белков и различных масел. Все эти вещества служат зародышу первым источником питания при прорастании семени.

Зародыш нового растения в семени имеет две хорошо различимые части: зародышевый побег и зародышевый корень.

Зародышевый побег представлен зародышевым стеблем, семядолями (первые листья) и зародышевой почкой. Например, у фасоли, тыквы, яблони и огурца в зародыше всегда имеются две крупные мясистые семядоли, а у пшеницы, кукурузы, тюльпана и ландыша – только одна семядоля.

Прораста́ние семя́н — переход семян растений от покоя к активной жизнедеятельности, начальный этап онтогенеза растений, на котором образуется росток. Происходит при обеспеченности влагой и кислородом, подходящем температурном и световом режиме. В процессе прорастания повышается обмен веществ в зародыше и эндосперме; семена набухают в воде, крахмал, жиры и белки распадаются на сахар, жирные кислоты и аминокислоты. Обычно первым прорастает корешок, далее — гипокотиль или эпикотиль (у разных растений)[1].

В случае недостатка кислорода накапливаются вредные для зародыша вещества — этиловый спирт, молочная кислота, аммиак; при недостатке температуры снижается поступление воды в семена и активация обмена веществ, нарушается соотношение различных регуляторов роста. Некоторые из семян не прорастают, находясь в подходящих условиях, из-за твёрдости покровов и не выхода из состояния покоя; в этом случае возможно механическое повреждение покровов.

Процесс оплодотворения у голосеменных не зависит от присутствия воды. В спорангиях образуются два вида спор — микроспоры (мужские споры) и мегаспоры (женские споры). Микроспоры дают начало мужскому гаметофиту, состоящему всего из нескольких клеток. Мегаспора находится внутри спорангия, она образует женский гаметофит. Мегаспорангий вместе с окружающим его покровом называется семязачатком или семяпочкой. После оплодотворения яйцеклетки из семязачатка развивается семя. Перенос пыльцы ветром и образование пыльцевой трубки, по которой спермий проникает в яйцеклетку, обеспечивают независимость оплодотворения от наличия капельно — жидкой влаги.

Половое размножение цветковых растений осуществляется путем образования и распространения семян. Образованию семян предшествует процесс оплодотворения, то есть слияние мужских и женских половых клеток. Эти клетки созревают в особых органах, расположенных в цветке.

На рисунке показано строение цветка вишни. Внутри цветка находятся главные его части: тычинки, или мужские органы, и между ними пестик, или женский орган цветка. Каждая тычинка представляет собой нить с утолщением — пыльником (пыльцевым мешочком) на конце, в котором созревает пыльца. Пестик имеет вид как бы удлиненного кувшинчика; его расширенная, полая внутри часть называется завязью. В ней содержатся семяпочки — зачатки будущих семян. Выше завязи поднимается суженная часть пестика — столбик, оканчивающийся расширением — рыльцем.

Мужские половые клетки образуются в пыльниках тычинок, женские — в глубине завязи цветка, в семяпочках. Зрелая пыльца, высыпавшаяся из лопнувших пыльников, должна попасть на липкую поверхность рыльца пестика. Процесс перенесения пыльцы с тычинки на пестик называется опылением. После того как произошло опыление, пылинка, прилипшая к рыльцу пестика, прорастает в виде трубочки и проникает внутрь завязи, где и происходит слияние мужских и женских половых клеток, то есть совершается оплодотворение, в результате которого образуются семена.

Цвете́ние (лат. anthésis) — комплекс физиологических процессов полового размножения (генеративного развития), протекающих у цветковых растений в период от заложения цветка до оплодотворения. Процесс цветения делят на две фазы: 1) инициацию заложения цветочных зачатков; 2) развитие из зачатков цветков вплоть до их раскрытия.

Строение цветка

1. Рыль це

2. Столбик

3. Связь

4. Тычинка

5. Семезачаток

6. Цветоложе

7. Цветоножка

8. Околоцветник

Главные части цветка:

1. Пестик - находится на самой верхушке цветоложа (один или несколько) и является женской частью цветка. Он обычно состоит из рыльца, столбика и завязи. Но бывают исключения – например, у тюльпана в пестике нет столбика. Рыльце обычно клейкое, шероховатое или даже ветвистое. Оно служит для прикрепления пыльцы. Столбик приподнимает рыльце.Самая нижняя, вздутая часть пестика – это завязь. Она содержит в себе семязачатки. Из завязи пестика после опыления и оплодотворения развивается плод, а из семязачатков образуются семена. В завязи вишни развивается один семязачаток, а у тюльпана их много. Поэтому у вишни из цветка развивается односемянный плод, а у тюльпана – многосемянный.

2. Тычинка - мужская часть цветка. Тычинки состоят из длинной, тонкой тычиночной нити и крупного пыльника, внутри которого развивается пыльца. Количество тычинок может различаться. Например: в цветке вишни имеется много тычинок, у тюльпана их только шесть.

Вокруг главных частей цветка расположен околоцветник, основной функцией которого является защита органов размножения цветка и привлечение насекомых.

Околоцветник включает:

1. Венчик - это совокупность лепестков. Они чаще всего окрашены в яркие цвета и выполняют, в первую очередь, функцию привлечения опылителей, хотя они также играют роль в защите развивающегося цветка.

2. Чашечку – это совокупность чашелистиков цветка. Зеленый цвет чашелистиков указывает на то, что они, как и простые листья, способны к фотосинтезу, а наличие механических тканей подсказывает нам, что чашелистики играют защитную роль, предохраняя нежные части цветка внутри бутона. У многих растений чашелистики опадают еще во время цветения, а, например, у мака — сразу при раскрывании бутона. У других (яблони, шиповника) — чашелистики остаются при плодах.

Околоцветник бывает:

Двойной (сложный) - состоит из чашелистиков и лепестков, как, например, у розы, пиона, яблони. Чашелистики располагаются снаружи и, в отличие от лепестков, как правило, имеют плотную структуру и окрашены в зеленый цвет.

Простой - все его части устроены практически одинаково, а потому в этом случае их не принято называть ни чашелистиками, ни лепестками, а только лишь листочками простого околоцветника. Однако листочки эти у разных растений неодинаковы. Так, например, у тюльпана они нежные и яркоокрашенные, вследствие чего в просторечии их все равно называют лепестками. Простой околоцветник встречается у однодольных (лилии, ландыша, лилейника).

Голые цветы – не имеют околоцветника. Чаще всего они опыляются ветром и не нуждаются в привлечении насекомых-опылителей. Такие цветки встречаются у ив, ясеней, багряника.

Наиболее полно разработано учение об онтогенезе у семенных растений. Целостность онтогенеза у этих организмов обеспечивается за счет образования и взаимодействия фитогормонов, а также за счет обмена метаболитами между органами и частями растений.

В онтогенезе семенных растений выделяют следующие периоды:

ü предзародышевый (преэмбриональный) – развитие гаплоидных структур – микроспорогенез и образование пыльцевых зерен, мегаспорогенез и образование эндосперма с архегониями (у голосеменных) или зародышевого мешка (у покрытосеменных); опыление и оплодотворение;

ü зародышевый (эмбриональный) – развитие семени из семязачатка;

ü стадия проростка – проросток образуется при прорастании семени и существует за счет запасов питательных веществ;

ü ювенильная стадия – растение переходит к самостоятельному питанию;

имматурная стадия – происходит ветвление стебля, формируется корневая система;

виргинильная стадия – формируется общий облик взрослого растения (габитус); однако генеративные органы отсутствуют;

генеративная стадия – на этой стадии происходит семенное размножение: образуются генеративные органы: цветки, а затем семена и плоды; различают три этапа генеративной стадии: ранняя генеративная стадия, средняя и поздняя;

сенильная стадия – семенное размножение прекращается, и растение отмирает.

Онтогенез растений в значительной степени зависит от условий внешней среды. В результате у них выработались защитные реакции (период покоя, фотопериодизм, термопериодизм), благодаря которым период активной жизнедеятельности приурочен к наиболее благоприятному времени года.

Соцве́тие (лат. inflorescentia) — часть системы побегов покрытосеменного растения, несущая цветки и в связи с этим разнообразно видоизменённая. Соцветия обычно более или менее четко отграничены от вегетативной части растения.

Простые соцветия

Как уже было сказано выше, простыми называются соцветия, в которых все цветки располагаются только на главной оси. Обычно соцветия этой группы являются рацемозными.

Сложные соцветия

Сложными называются соцветия, в которых на главной оси располагаются не одиночные цветки, а парциальные (частные) соцветия.

Перекрёстное опыле́ние, или аллога́мия (от др.-греч. ἄλλος (allos) «другой» и γάμος (gamos) «брак»), или чужеопыление — тип опыления у покрытосеменных растений, при котором пыльца от андроцея одного цветка переносится на рыльце пестика другого цветка.

С помощью перекрёстного опыления осуществляется обмен генами, что поддерживает высокий уровень гетерозиготности популяции, определяет единство и целостность вида. При перекрёстном опылении возрастают возможности рекомбинации генетического материала, образуются более разнообразные генотипы потомства в результате соединения наследственно разнообразных гамет, поэтому получается более жизнеспособное, чем при самоопылении, потомство с большей амплитудой изменчивости и приспособляемости к различным условиям существования. Таким образом, перекрёстное опыление биологически выгоднее самоопыления, поэтому оно закрепилось естественным отбором и стало господствующим в растительном мире. Перекрёстное опыление существует у не менее 90 % видов растений.

Самоопыление по сравнению с перекрёстным опылением вторично, оно вызвано условиями среды, неблагоприятными для перекрёстного опыления и играет страхующую функцию, но с точки зрения эволюции является тупиковым путём развития.

САМООПЫЛЕНИЕ, опыление цветка его собственной пыльцой. Может осуществляться только в обоеполых цветках. Чаще всего происходит в нераскрывающихся (клейстогамных) цветках (напр., у арахиса культурного и фиалки удивительной). У растений выработались различные приспособления для предотвращения самоопыления: разновременное созревание тычинок и пестиков в обоеполом цветке (напр., у примулы) и различие в длине тычинок и пестиков в одном и том же цветке. Пыльца с коротких тычинок, как правило, не может попасть на возвышающиеся над ними пестики. У некоторых растений (напр., у ржи, риса, красного клевера), называемых самостерильными, при самоопылении семян не образуется.

Бесполое размножение

Размножение является неотъемлемым свойством всех живых существ, обеспечивающим не только увеличение численности особей того или иного вида, но и непрерывность и преемственность жизни на протяжении неопределенно длительного времени. У высших растений различают два способа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует только одна особь, способная к образованию спор или отделению жизнеспособных участков вегетативного тела, из которых в благоприятных условиях формируются полноценные дочерние особи.

Половое размножение

Образование мужского н женского гаметофитов. Отличительная особенность полового размножения — наличие полового процесса, одним из важнейших этапов которого является оплодотворение с последующим образованием зиготы. Из последней в дальнейшем развивается зародыш — зачаток нового организма. У высших семенных растений отмечен только один тип полового процесса — оогамия. Кроме того, у них в результате сочетания бесполого размножения с половым образуются особые зачатки — семена, при помощи которых происходит расселение растений.

Плоды и семена

Плод. Это один из самых характерных органов покрытосеменных растений. Он состоит из околоплодника и семян. Околоплодник, представляющий собой разросшуюся и сильно видоизмененную стенку завязи, обеспечивает формирование семян, защиту от неблагоприятных факторов, способствует их распространению. В околоплоднике выделяют три слоя: наружный — внеплодник, средний — межплодник, и внутренний — внутриплодник.

Естественное вегетативное размножение происходит при помощи следующих органов.

1. Розеток листьев, "усов" (хлорофитум, камнеломка).

2. Плетей - надземных облиственных побегов, имеющих на конце листовую розетку (ястребинка, живучка). Между плетями и усами очень небольшое различие.

3. Корневищ - подземных побегов, несущих на себе спящие почки (ландыш, ирисы, пионы, солидаго, канны).

4. Корневой поросли - побегов, образующихся из спящих почек корней растений. Широко используются при размножении дикорастущей сирени, хризантем, сливы, тополя, ивы, дерена, вишни и других растений.

5. Луковиц. Луковичные растения делят на две группы: вечнозеленые - кринум, панкрациум и листопадные - лилии, нарциссы, тюльпаны, сциллы и др. Последние, в свою очередь, по месторасположению луковичек-деток подразделяют на подземные (тюльпаны, нарциссы), воздушные - стеблевые, расположенные в пазухах листьев (лилия тигринум и лилия бульбоносная), и в виде соцветий, заполненных бульбочками (у некоторых декоративных видов лука).

6. Корневых клубней, или видоизмененных корней - вместилищ питательных веществ. Особенно это хорошо выражено у георгин. Для размножения сами корнеклубни непригодны, так как не имеют спящих почек, как настоящие клубни стеблевого происхождения (картофель). Поэтому их отделяют с кусочком корневой шейки с одной-двумя почками.

8. Стеблевых клубней. Различают стеблевые клубни с ограниченным ростом, т. е. прекращающие рост в конце вегетации (картофель, топинамбур), и стеблевые клубни с продолжающимся ростом в последующие вегетационные периоды (бегония, цикламен, глоксиния).

Поиск по сайту: