Понятие клетка растительная

Создание продуктивных штаммов клеток Получение гомогенной популяции клеток с высоким содержанием тех или иных вторичных метаболитов является чрезвычайно сложной задачей, к популяции длительно культивируемых клеток даже полученные клонированием одной высокопродуктивной клетки, могут терять способность к синтезу данного соединения Для поддержания на высоком уровне способности клеток к видоспецифическим биосинтезам, помимо оптимизации условий выращивания, требуются значительные усилия, включая генетические манипуляции с ними и клеточную селекцию Для организации рентабельного крупномасштабного производства на основе клеточной технологии нужны мутанты, не требовательные к питательным средам, а также устойчивые к осмотическому и механическому стрессу Получение мутантов культуре клеток приобретает все большее распространение Так обработка каллусных клетокраувольфии змеиной этиленамином позволила получить клеточную линию, отличающуюся высоким содержанием антиаритмического алкалоида аймалина Дальнейшая оптимизация условий выращивания этой линии привела к увеличению продуктивности культуры по аймалину 10 раз по сравнению с целым растением Более эффективным приемом создания продуктивных штаммов является искусственное конструирование клеток методами клеточной инженерии. Составление технического регламента на производство биомассы и ее оценка Производственная технология требует соответствующей аппаратуры, которой располагает, частности, Япония Так, 20000литровом ферментере непрерывной культуре течение трех месяцев выращивались клетки табака, продуцировавшие убихинон с продуктивностью по биомассе 5, 582 день Там также налажено крупномасштабное производство и других вторичных метаболитов. Для получения культуры ткани из любой части растения стебель, лист и вычленяют эксплант эксплантат, кусочек растительной ткани размером 0 5 1 см, стерилизуют его и помещают на питательную среду определенного состава Через несколько дней на изолированном кусочке ткани растения образуется каллус бесформенная масса ткани серого или желтого цвета Образовавшийся каллус асептических условиях отделяют и переносят на свежую питательную среду для дальнейшего роста, который происходит контролируемых условиях при температуре 24 28 С Формирование каллуса длится обычно 1 2 мес Полученную каллусную культуру можно поддерживать, таким образом, неограниченно длительное время, периодически расчленяя ее и пересаживая на свежую питательную среду. Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток прокариоты доядерные и эукариоты ядерные Прокариотические клетки более простые по строению, повидимому, они возникли процессе эволюции раньше Эукариотические клетки более сложные, возникли позже Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими. Клеточная теория одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, котором клетка рассматривается качестве общего структурного элемента живых организмов. Клеточная теория основополагающая для общей биологии теория, сформулированная середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке 1838 Рудольф Вирхов позднее 1858 дополнил её важнейшим положением всякая клетка из клетки.

Читать далее Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу. Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных. В развитии клеточной теории XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося рамках механистического представления о природе Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток Эта тенденция получает особое развитие Целлюлярной патологии Вирхова 1858 Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения. Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный Целлюлярной физиологией Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток В завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория клеточного государства, качестве сторонника которой выступал, том числе и Геккель Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки с гражданами Подобная теория противоречила принципу целостности организма. В 1950е советский биолог О Б Лепешинская, основываясь на данных своих исследований, выдвинула новую клеточную теорию противовес вирховианству В её основу было положено представление, что онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества Критическая проверка фактов, положенных О Б Лепешинской и её приверженцами основу выдвигаемой ею теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного живого вещества. Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов. Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям гаметы, зиготы или споры и могут рассматриваться как отдельные организмы Клетка не может быть оторвана от окружающей среды как, впрочем, и любые живые системы Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей. Растения, как и животные, состоят из элементарных микроскопических структур, называемых клетками. Как протопласте, так и клеточном соке могут встречаться различные оформленные частицы так называемые включения кристаллы, крахмальные зерна, капли масла и др Включения являются продуктом жизнедеятельности протопласта и имеют значение обычно как запасные вещества или конечные продукты обмена.

Живое содержимое клетки протопласт представляет собой сложную структуру, дифференцированную на различные части, так называемые органоиды постоянно встречающиеся протопласте, имеющие характерное строение и выполняющие специфические функции. Большинство клеточных органоидов содержит гранулы мельчайшие тельца округлой формы, имеющие электронном микроскопе вид точек или зернышек, более темных, чем окружающая среда Фибриллы представляют собой тончайшие несколько десятков ангстрем нити неопределенной длины, способные собираться группы, образующие пачки Они состоят из высокополимерных веществ например, белков и нуклеиновых кислот Гранулы и фибриллы важнейшие структурные элементы ядра Фибриллярную организацию имеет и оболочка клетки. Данный практикум ставит своей целью не только познакомить студентов специальности ʼʼБиоэкологияʼʼ с особенностями структуры растений, но и подготовить их к самостоятельной работе полевых условиях, а также к творческой педагогической деятельности. Растительная клетка рис 1 обладает теми же характерными чертами, что характеризуются и другие типы эукариотических клеток Она обладает вс еми характеристиками живого делится, растет, отвечает на раздражение, характеризуется обменом веществ и энергии, дышит. Вакуоли от лат vacuus пустой содержаться растительных клетках и представляют из себяполости клетке, заполненные клеточным соком Во взрослой клетке вакуоли сливаются и образуют крупную центральную вакуоль От цитоплазмы клеточный сок изолирован вакуолярной мембраной тонопластом Клеточный сок представляет собой водный раствор различных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности протопласта нем содержаться белки, углеводы, органические кислоты, дубильные и мин еральные вещества, алкалоиды Клеточный сок чаще вс его бывает бесцветным, но во многих клетках имеет красноватый или син еватый цвет, изза наличия красящих пигментов антоцианов. Форма и размеры растительных клеток зависят от той функции, которую они выполняют многоклеточном растительном организме Все клетки тесно взаимосвязаны между собой через поры, перфорации, плазмодесмы межклеточные связи.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний своей учебе и работе, будут вам очень благодарны. Состоит из гликокаликса, плазмалеммы и расположенного под ней кортикального слоя цитоплазмы Плазматическая мембрана называется также плазмалеммой, наружной клеточной мембраной Это биологическая мембрана, толщиной около 10 нанометров Обеспечивает первую очередь разграничительную функцию по отношению к внешней для клетки среде Кроме этого она выполняет транспортную функцию На сохранение целостности своей мембраны клетка не тратит энергии молекулы удерживаются по тому же принципу, по которому удерживаются вместе молекулы жира гидрофобным частям молекул термодинамически выгоднее располагаться непосредственной близости друг к другу Гликокаликс представляет из себя заякоренные плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции Плазматическая мембрана животных клеток основном состоит из фосфолипидов и липопротеидов со вкрапленными неё молекулами белков, частности, поверхностных антигенов и рецепторов В кортикальном прилегающем к плазматической мембране слое цитоплазмы находятся специфические элементы цитоскелета упорядоченные определённым образом актиновые микрофиламенты Основной и самой важной функцией кортикального слоя кортекса являются псевдоподиальные реакции выбрасывание, прикрепление и сокращение псевдоподий При этом микрофиламенты перестраиваются, удлиняются или укорачиваются От структуры цитоскелета кортикального слоя зависит также форма клетки например, наличие микроворсинок. Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чемто вроде жидкой плазмы или золя, котором плавают ядро и другие органоиды На самом деле это не так Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными дорогами и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль двигателей Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки. Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных у растений центриолей нет Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек Количество микротрубочек наборе может колебаться для разных организмов от 1. Макроэлементы кислород 6575, углерод 1518, водород 810, азот 2, 03, 0, калий 0, 150, 4, сера 0, 150, 2, фосфор 0, 21, 0, хлор 0, 050, 1, магний 0, 020, 03, натрий 0, 020, 03, кальций 0, 042, 00, железо 0, 010, 015 C, O, H, N, S, P входят состав органических соединений. Углерод входит состав всех органических веществ скелет из атомов углерода составляет их основу Кроме того, виде CO2 фиксируется процессе фотосинтеза и выделяется ходе дыхания, виде CO низких концентрациях участвует регуляции клеточных функций, виде CaCO3входит состав минеральных скелетов. Азот входит состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров аминокислот и нуклеотидов Из организма животных выводится составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена В виде оксида азота NO низких концентрациях участвует регуляции кровяного давления. Микроэлементы от 0, 001 до 0, 000001 ванадий, германий, йод входит состав тироксина, гормона щитовидной железы, кобальт витамин В12, марганец, никель, рутений, селен, фтор зубная эмаль, медь, хром, цинк инсулин поджелудочной железы.

Цинк входит состав ферментов, участвующих спиртовом брожении Медь входит состав окислительных ферментов, участвующих синтезе цитохромов. В дальнейшем клеточное строение многих частей растений видели и описали М Мальпиги и Н Грю, а также А Левенгук. Клеточная теория быстро распространилась и на простейших, которых стали рассматривать как животных, состоящих из одной клетки, и к середине XIX века клеточное учение стало охватывать не только анатомию и физиологию, но и патологию человека, животных и растений. Для получения достаточно тонких срезов были разработаны методы уплотнения биологических объектов путем заливки их парафин, желатин, целлоидин и и созданы микротомы, позволяющие получать срезы точно заданной толщины. Коренное улучшение всей техники микроскопирования позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выяснить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток В 1876г был открыт клеточный центр, 1894г митохондрии, 1898г аппарат Гольджи. Широкое использование новейших методов физики и химии обусловило прогресс, достигнутый последнее десятилетие развитии основных направлений цитологических исследований изучении строения, функционирования и воспроизведения клетки Например, изучение морфологии клетки настоящее время почти целиком базируется на использовании электронной микроскопии, при помощи которой были открыты такие важнейшие клеточные органоиды, как эндоплазматическая сеть, рибосомы, лизосомы. Значение клетки как элементарной структуры и функции живого, как центра основных биохимических реакций, протекающих организме, как носителя материальных основ наследственности делает цитологию важнейшей общебиологической дисциплиной. Наука о клетке цитология, изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, размножение и развитие клеток, приспособления к условиям окружающей среды Это комплексная наука, связанная с химией, физикой, математикой, другими биологическими науками Клетка самая мелкая единица живого, лежащая основе строения и развития растительных и животных организмов нашей планеты Она представляет собой элементарную живую систему, способную к самообновлению, саморегуляции, самовоспроизведению Но природе не существует некой универсальной клетки клетка мозга столь же сильно отличается от клетки мышц, как и от любого одноклеточного организма Отличие выходит за рамки архитектуры различно не только строение клеток, но и их функции. Клеточная теория сохранила свое значение и настоящее время Она была неоднократно проверена и дополнена многочисленными материалами о строении, функциях, химическом составе, размножении и развитии клеток разнообразных организмов.

В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции. Давайте подойдем поближе к этой картине, чтобы лучше рассмотреть отдельные ее детали. Оболочка ядра двойная состоит из внутренней и наружной ядерных мембран Между этими мембранами располагается перинуклеарное пространство Наружная ядерная мембрана обычно связана с каналами эндоплазматической сети. В состав цитоплазмы входят вещества белковой природы Во многих клетках, например у амеб, клетках различных эпителиев, гиалоплазма содержит тончайшие нити, которые могут переплетаться и образовывать структуры, напоминающие войлок Эти нитевидные фибриллярные структуры связаны с выполнением механической функции они образуют нечто подобное внутреннему скелету клетки Фибриллы цитоплазмы не принадлежат к числу постоянных структур они могут появляться и исчезать при различных физиологических состояниях клетки. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается том, что эта полужидкая среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их химическое взаимодействие друг с другом Именно через цитоплазму происходит диффузия различных веществ, растворенных воде, которые постоянно поступают клетку и выводятся из нее В цитоплазму поступают также твердые частички, попадающие клетку путем фагоцитоза, поступают и пиноцитозные вакуоли Все эти вещества передвигаются ней и повергаются дальнейшей переработке. Митохондрии Митохондрии греч митос нить, хондрион гранула это обязательный органоид каждой клетки всех многоклеточных и одноклеточных организмов В разных клетках размеры и форма митохондрий чрезвычайно сильно варьируют По форме митохондрии могут быть округлыми, овальными, палочковидными, нитевидными или сильно разветвленными тельцами, которые обычно хорошо видны световой микроскоп Форма митохондрий может варьировать не только клетках разных организмов, разных органов и тканей одного и того же организма, но и одной и той же клетке разные моменты ее жизнедеятельности Митохондрии меняют свою форму и при разнообразных воздействиях на клетку Размеры митохондрий большинстве исследованных клеток так же варьируют, как и их форма Число митохондрий находится соответствии с функциональной активностью клетки Установлено, например, что клетках грудной мышцы хорошо летающих птиц митохондрий значительно больше, чем клетках этой же мышцы у птиц нелетающих. Варьирует и расположение митохондрий разных клетках Во многих клетках митохондрии распределены довольно равномерно по всей цитоплазме, что свойственно нервным клеткам, некоторым эпителиальным клеткам, многим простейшим и Однако ряде клеток митохондрии локализуются какомлибо определенном участке, обычно связанном с наиболее активной деятельностью. Внутреннее пространство митохондрии, котором располагаются кристы, также заполнено гомогенным веществом, носящим название матрикса Вещество матрикса более плотной консистенции, чем окружающая митохондрию цитоплазма В последнее время матриксе митохондрий были обнаружены рибосомы Число крист неодинаково митохондриях различных клеток Так, клетке сердечной мышцы, скелетной мышцы, эпителия почки количество крист обычно большое, и они плотно располагаются по отношению друг к другу Детали строения митохондрий, и особенно число, форма и расположение крист, могут варьировать, но основной план их строения остается одинаковым разнообразных клетках тканей и органов самых различных организмов. В последние годы были получены убедительные данные о том, что митохондриях происходит синтез белка, который осуществляется рибосомах, располагающихся матриксе митохондрий Есть также указания на синтез жирных кислот и некоторых других веществ митохондриях Из этого следует, что митохондрии представляют не только энергетические центры, но и важное место биосинтетических процессов клетке наряду с ядром и рибосомами цитоплазмы.

В цитоплазме клеток высших растений имеется три основных типа пластид 1 зеленые пластиды хлоропласты 2 окрашенные красный, оранжевый и другие цвета хромопласты 3 бесцветные пластиды лейкопласты Все эти типы пластид могут переходить один другой У низших растений, например у водорослей, известен один тип пластид хроматофоры Процесс фотосинтеза у высших растений протекает хлоропластах, которые, как правило, развиваются только на свету. Окраска хлоропластов зависит не только от хлорофилла, них могут содержаться и другие пигменты, например каротин и каротиноиды, окрашенные разные цвета от желтого до красного и коричневого, а также фикобилины К последним относится фикоцианин и фикоэритрин красных и синезеленых водорослей. Пластиды развиваются из особых клеточных структур, носящих название пропластид Пропластиды это бесцветные образования, внешне похожие на митохондрии, но отличающиеся от них более крупными размерами и тем, что всегда имеют удлиненную форму Снаружи пластиды ограничены двойной мембраной, небольшое количество мембран находится также их внутренней части. Комплекс Гольджи Комплекс Гольджи это органоид клетки, получивший свое название по имени ученого К Гольджи, который впервые увидел его цитоплазме нейронов и назвал сетчатым аппаратом 1898 Во многих клетках этот органоид действительно имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра Иногда же его сетевидная структура приобретает вид шапочки, расположенной над ядром, или тяжа, опоясывающего ядро В клетках многих беспозвоночных животных и растений комплекс Гольджи представлен виде отдельных элементов, обладающих формой округлых, серповидных или палочковидных телец, носящих название диктиосом Такая рассеянная форма аппарата Гольджи свойственна и некоторым клеткам позвоночных животных. Все три компонента аппарата Гольджи взаимосвязаны друг с другом и могут возникать друг из друга. Лизосомы Лизосомы были открыты 1955 году при исследовании клеток печени крысы биохимическими методами Открытие лизосом связано с работами ДеДюва. Центриоли это плотные тельца Центриоли имеют относительно постоянное место расположения клетке они занимают геометрический центр ее, но иногда процессе развития могут перемещаться ближе к периферическим участкам У многих видов простейших и половых клетках некоторых многоклеточных организмов центриоли расположены не цитоплазме, а ядре, под его оболочкой.

В объяснении процессов репродукции центриолей до сих пор имеется много дискуссионных вопросов, но сейчас уже определенно показано, что репродукция этих структур происходит путем почкования От уже имеющейся клетке родительской центриоли начинает расти маленький зачаток, представляющий собой дочернюю центриоль Зачаток увеличивается размерах и, вырастая, превращается точно такую же центриоль, как родительская Затем эта дочерняя центриоль отделяется от родительской Такой путь формирования новой центриоли был детально изучен у простейших жгутиконосцев С помощью электронномикроскопических исследований Д Мэзия 1961 и его сотрудники выяснили, что такой же способ репродукции центриолей путем почкования свойственен и клеткам позвоночных животных. Ядро Ядро обязательная часть всякой полноценной, способной делиться клетки высших животных и растений От цитоплазмы ядра обычно отделяются четкой границей На неокрашенных препаратах и при наблюдениях живых клеток ядро зачастую выглядит как гомогенный пузырек Иногда видна более грубая или мелкая зернистая структура Во всех случаях отчетливо выделяется имеющее округлую форму ядрышко, которое по показателю преломления света отличается от остальной части ядра Бактерии и некоторые низшие водоросли синезеленые не имеют сформированного ядра их ядра лишены ядрышка и не отделены от цитоплазмы отчетливо выраженной ядерной мембраной Однако основной компонент ядра носители наследственной информации клетки, хромосомы, присутствуют во всех без исключения ядрах Форма ядер довольно разнообразна и ряде случаев соответствует форме клетки Количество ядер также может варьировать типична одноядерная клетка, но встречаются клетки двуядерные некоторые клетки печени и хрящевые клетки и многоядерные например, волокна поперечнополосатой мышцы и клетки сифонных водорослей содержат несколько сот ядер Отношение объема ядра к объему цитоплазмы ядерноплазменное отношение клетках определенного типа строго стандартных условиях известной мере постоянно. Химические процессы, протекающие клетке, одно из основных условий ее жизни, развития, функционирования. Из 109 элементов периодической системы Менделеева клетках обнаружено значительное их большинство Одни элементы содержатся клетках относительно большом количестве, другие малом см таблицу ниже. Вода определяет физические свойства клетки ее объем, упругость Велико значение воды образовании структуры молекул органических веществ, частности структуры белков, которая необходима для выполнения их функций Велико значение воды как растворителя многие вещества поступают клетку из внешней среды водном растворе и водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки Наконец, вода является непосредственным участником многих химических реакций расщепление белков, углеводов, жиров. Приспособленность клетки к функционированию водной среде служит доводом пользу того, что жизнь на Земле зародилась воде.

Углеводы В состав углеводов входят атомы углерода, кислорода, водорода Различают простые и сложные углеводы Простые моносахариды Сложные полимеры, мономерами которых являются моносахариды олигосахариды и полисахариды С увеличением числа мономерных звеньев растворимость полисахаридов уменьшается, сладкий вкус исчезает Биологическая роль углеводов см таблицу ниже. Все организмы кроме бактерий, синезеленых водорослей, вирусов и фагов от одноклеточных зеленых водорослей и простейших до высших цветковых растений и млекопитающих имеют сложно устроенные клетки, которые называют ядерными эукариотическими. Микроскопическое исследование живых клеток и тканей широко применяется цитологии для самых различных целей, например для изучения изменений, происходящих клетках при разнообразных внешних воздействиях, для выяснения закономерностей обмена веществ клетках, для изучения клеточных структур, токов цитоплазмы, клеточной проницаемости и. Экспериментальные методы, и первую очередь разнообразные операции на клетках микрооперации, стали применяться цитологами уже во второй половине прошлого столетия Первые микрооперации проводились на сравнительно крупных объектах, например на развивающихся клетках различных животных, без использования какихлибо специальных приспособлений и при небольших увеличениях лупы или препаровального микроскопа Микрооперации на крупных клетках и до сих пор проводятся вручную без какихлибо сложных приборов. Основные закономерности молекулярной биологии и цитологии, лежащие основе механизмов эволюционного процесса, позволяют дать понятие о явлениях наследственности и изменчивости. Единство строения и жизнедеятельность клеток различных организмов одна из важнейших общебиологических закономерностей, указывающих на общность происхождения органического мира, и поэтому изучение структуры и функции клетки важнейшая задача общей биологии. Ф ВанТигейм 1824 классифицировал ткани на живые и неживые зависимости от наличия клетках живого содержимого. Ю Саксу 1868 принадлежит первая наиболее детальная классификация, основе которой лежал функциональный признак Все ткани он разделил на покровные, пучковые и основные Идею о физиологическом принципе применении к изучению строения растения с особой отчетливостью выдвинул Швенденер 1874 году, но развил ее и всесторонне применил его ученик Г Габерландт своей работе Физиологическая анатомия растений 1884 году Его труды являются основой современной классификации тканей по морфологофизиологическим признакам Согласно Г Габерландту ткани это устойчивые, закономерно повторяющиеся комплексы клеток, сходные по происхождению, строению и приспособленные к выполнению одной или нескольких функций. Кроме анатомофизиологической классификации существует и онтогенетическая классификация тканей, которая учитывает их происхождение В этом случае ткани делят на первичные и вторичные.

Меристема это эмбриональная зона, где все клетки делятся В меристеме можно выделить инициальные и производные клетки. Инициали это недифференцированные неспециализированные и по внешнему виду одинаковые клетки, способные многократно делиться Возникающие из них производные клетки могут делиться небольшое количество раз, после чего дифференцируются клетки других специализированных тканей. Меристематические ткани классифицируют также по местоположению, выделяют. Интеркалярные вставочные меристемы закладываются у основания междоузлий побегов и основания листьев виде отдельных участков Эти меристемы чаще всего первичны и могут очень долго сохранять свою активность Они имеют временный характер и постепенно превращаются постоянные ткани. Основные клетки плотно сомкнуты, не имеют хлоропластов Боковые стенки клеток часто извилистые принцип зубчатки для прочности.

Состоит из нескольких рядов мертвых плотно сомкнутых клеток, стенки которых пропитаны суберином, жироподобным веществом. Для газообмена и транспирации пробке имеются чечевички, которые прикрыты рыхлой тканью, состоящей из живых, слабо опробковевающих клеток. В последующие годы происходит усовершенствование микроскопа, настоящее время выпускаются биологический, оптический микроскопы, и достижением современной оптики являются изобретения электронного микроскопа. К прозехимным клеткам относятся такие, у которых длина во много раз превышает ширину это вытянутые клетки длинные, веретенообразные часто с заостренным концом, которыми они вклиниваются между такими же клетками и придают растению прочность или служат для более быстрого передвижения веществ из одной клетки другую Тоесть форма прозенхимных клеток связана с их функцией. При использовании материала, поставите ссылку на Студалл Орг 0 004. Задачи темы 1 Дать понятие клетки как основной структурной и функциональной единицы растительного организма. Фитофизиология изучает особенности функционирования растения как единого целого Однако основной структурной и функциональной единицей растительных организмов является клетка К специализированным мембранным органоидам компартментам приурочены физиологические процессы, характерные для всего растения за фотосинтез ответственны зеленые пластиды или хлоропласты, дыхание приурочено к митохондриям.

Клетке присущи все свойства живой системы обмен веществ и энергии, рост и развитие, раздражимость, способность к самовоспроизведению и саморегуляции В природе клетка может существовать и как самостоятельный организм, и как составная часть многоклеточных У последних клетки результате взаимосвязи и соподчинения функций интегрируются живую систему более высокого ранга целостный организм. Для поддержания сложной структуры цитоплазмы необходима энергия Согласно второму закону термодинамики всякая система стремится к уменьшению упорядоченности, к энтропии Поэтому любое упорядоченное расположение молекул требует притока энергии извне. Клетки многоклеточного организма взаимосвязаны Эта взаимосвязь осуществляется с помощью тяжей цитоплазмы плазмодесм. Первичная клеточная оболочка характерна для молодых клеток По мере их старения образуется вторичная структура. В состав клеточной оболочки входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, липиды и небольшое количество белка Компоненты клеточной оболочки являются продуктами жизнедеятельности клетки. Клеточная оболочка способна к эластическому обратимому и пластическому необратимому растяжению Эластическое растяжение происходит под влиянием развивающегося клетке давления воды тургорного давления, или потенциала давления Макрофибриллы целлюлозы не связаны между собой и скреплены только матриксом Они под влиянием давления как бы раздвигаются, клеточная оболочка становится тоньше Пластическое необратимое растяжение это собственно рост клеточной оболочки Рост клеточной оболочки начинается с ее разрыхления Поскольку микрофибриллы практически не растягиваются длину, то для того, чтобы произошло растяжение оболочки, они должны скользить вдоль оси растяжения, удаляясь друг от друга Способность микрофибрилл скользить друг около друга очень важна для обеспечения роста растяжением. Клеточная оболочка способна к утолщению и видоизменению В результате этого образуется ее вторичная структура Утолщение оболочки происходит путем наложения новых слоев на первичную оболочку Ввиду того, что наложение идет уже на твердую оболочку, фибриллы целлюлозы каждом слое лежат параллельно, а соседних слоях под углом друг к другу Этим достигается значительная прочность и твердость вторичной оболочки По мере того как число слоев фибрилл целлюлозы становится больше и толщина стенки увеличивается, она теряет эластичность и способность к росту Во вторичной клеточной стенке содержание целлюлозы значительно возрастает некоторых случаях до 60 и более По мере дальнейшего старения клеток матрикс оболочки может заполняться различными веществами лигнином, суберином Клеточная оболочка легкопроницаема как для воды, так и для растворенных веществ. В дифференцированной клетке большинство рибосом прикреплено к поверхности мембран эндоплазматической сети и образует как бы цепочки полисомы Это позволяет одновременно синтезировать несколько десятков молекул одного и того же белка. Мембраны Трудно переоценить значение мембран жизни клетки и организма Мембраны определяют возможность проникновения клетку и отдельные органеллы различных веществ проницаемость На поверхности мембран локализованы различные рецепторы, том числе и рецепторы гормонов На мембране или даже самих мембранах проходят важнейшие процессы жизнедеятельности перенос электронов дыхательной цепи, окислительное и фотосинтетическое фосфорилирование Мембраны разделяют клетку на отдельные компартменты отсеки Таким образом, мембраны принимают участие во всех проявлениях жизнедеятельности, включая регуляцию активности организма и его реакцию на внешние воздействия. Среди липидов значительная доля принадлежит фосфолипидам У фосфолипидов две гидроксильные группы молекуле глицерина замещены жирными кислотами, а третья фосфорной кислотой К фосфорной кислоте могут быть присоединены различные соединения, чаще всего аминоспирты этаноламин или холин Важнейшим свойством молекул фосфолипидов является полярность, так как они содержат полярную гидрофильную головку глицерин, фосфорная кислота, аминоспирт и два гидрофобных углеводородных хвоста.

Плазмалемма Плазмалемма это поверхностная одинарная мембрана, отграничивающая толщу цитоплазмы от пектоцеллюлозной оболочки От свойств плазмалеммы во многом зависит характер обмена между внешней средой и клеткой Вся поверхность плазмалеммы покрыта глобулярными частицами Полагают, что этих частицах сосредоточены ферменты, участвующие образовании клеточной оболочки Плазмалемма обладает полупроницаемостью, хотя и не идеальной Она хорошо проницаема для воды и значительно слабее для растворенных веществ Через плазмалемму осуществляется избирательный активный транспорт ионов и некоторых других веществ В связи с этим плазмалемме имеются белки, участвующие транспорте Ряд белков плазмалеммы осуществляет рецепторную функцию, частности, связываясь с гормонами. Эндоплазматическая сеть сложная система каналов, окруженных мембранами 6 7 нм, пронизывающая всю толщу цитоплазмы Каналы имеют расширения цистерны, которые могут обособляться крупные пузырьки и сливаться вакуоли Каналы и цистерны эндоплазматической сети заполнены электроннопрозрачной жидкостью энхилемой, содержащей растворимые белки и другие соединения К мембране эндоплазматической сети могут быть прикреплены особые частицы рибосомы Благодаря этому поверхность мембран становится шероховатой Такие мембраны носят название гранулярных, отличие от гладких агранулярных Физиологическое значение эндоплазматической сети многообразно Каналы эндоплазматической сети могут использоваться для внутри и межклеточного транспорта различных веществ Образовавшиеся на рибосомах белки могут проникать энхилему, заполняющую каналы Благодаря этому белки транспортируются внутри клетки, а также между клетками Мембраны эндоплазматической сети разделяют клетку на отдельные отсеки компартменты и тем самым предупреждают случайные взаимодействия веществ Эндоплазматическая сеть очень лабильна, она может возникать и разрушаться В молодых, только что образовавшихся клетках эндоплазматическая сеть развита слабо Сильное развитие эндоплазматической сети наблюдается клетках период их интенсивного роста. Вакуоль полость, заполненная клеточным соком и окруженная мембраной тонопластом В молодой клетке обычно имеется несколько мелких вакуолей провакуолей В процессе роста клетки образуется одна центральная вакуоль В образовании вакуоли могут участвовать пузырьки, отделяющиеся от аппарата Гольджи Возможно образование вторичных вакуолей из участков цитоплазмы, изолированных мембраной эндоплазматической сети, которых с помощью гидролитических ферментов произошло переваривание веществ Из мембран эндоплазматической сети и возникает, по видимому, тонопласт Тонопласт обладает избирательной проницаемостью, нем локализована система активного транспорта веществ Во многих случаях вещества, проникающие через плазмалемму, не проникают через тонопласт и не попадают вакуоль. Пластиды Для клеток растений типична система органоидов, называемая пластидной Пластиды это ограниченныедвойной мембраной округлые или овальные органоиды, содержащие внутреннюю систему мембран Пластиды могут быть бесцветными пропластиды, лейкопласты, этиопласты или окрашенными хлоропласты, хромопласты. В меристемах присутствуют пропластиды, у которых внутренняя мембрана имеет лишь небольшие инвагинации внутренняя мембрана имеет лишь небольшие инвагинации впячивания Если структура пропластид сохраняется у органоидов зрелых клеток, их называют лейкопластами В лейкопластах откладываются запасные вещества и названия они получают зависимости от этих соединений если запасается крахмал амилопласты, жиры элайопласты, белки протеинопласты и Этиопласты формируются при выращивании зеленых растений темноте. В мембранах тилакоидов локализованы зеленые хлорофиллы, желтые и красные каротиноиды пигменты, компоненты редоксцепей и запасания энергии, участвующие погло щении и использовании энергии света Биохимические системы синтеза и превращения углеводов функционируют строме хлоропластов В ней же может откладываться крахмал. При росте клетки количество хлоропластов увеличивается путем деления При делении ламеллярная система пересекается перемычкой поперек органоида, иногда наблюдается почкование хлоропластов Затем размер дочерних хлоропластов увеличивается Деление хлоропластов происходит через 6 20 и не обязательно совпадает с делением ядра Оно может регулироваться красным светом 660 нм и устраняется облучением дальним красным светом 730 нм Деление останавливается также низкой температурой. Химические реакции, составляющие обмен веществ, тесно взаимосвязаны и согласованы друг с другом Обмен веществ внутри клетки тесно взаимосвязан со средой Из внешней среды поступают вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, и определенные вещества выделяются организмом среду Условия среды температура, влажность, освещение, которых осуществляется жизнедеятельность организма, оказывают глубокое влияние на скорость и направленность обмена Организм обладает способностью регулировать обмен веществ.

Выделяют три фазы действия фермента 1 образование ферментсубстратного комплекса 2 преобразование промежуточного соединения один или несколько активных комплексов 3 выделение продуктов реакции и регенерация молекулы фермента. Ферменты проявляют свою активность при выделении из клетки Однако клетке их действие может отличаться от действия вне клетки Ферменты могут быть локализованы определенных частях клетки, вплетены мембраны, пространственно разделены или, наоборот, объединены с субстратом Все это накладывает большой отпечаток на их работу. Для осуществления всех процессов жизнедеятельности клетку из внешней среды должны поступать вода и питательные вещества Вода прямо или косвенно участвует во всех реакциях обмена и является важнейшей составной частью растительной клетки. Прежде чем перейти к изучению поступления воды, остановимся на рассмотрении некоторых общих закономерностей. Иначе говоря, осмос это диффузия воды или другого растворителя через полупроницаемую перепонку, вызванная разностью концентраций или разностью химических потенциалов Осмос результат неравенства химических потенциалов воды по разные стороны мембраны. Явление отставания протоплазмы от клеточной оболочки получило название плазмолиза Плазмолиз происходит результате того, что под влиянием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки от своего большего химического потенциала к меньшему, тогда как растворенные вещества остаются клетке При помещении клеток чистую воду или слабо концентрированный раствор вода поступает клетку Количество воды клетке увеличивается, объем вакуоли возрастает, клеточный сок давит на цитоплазму и прижимает ее к клеточной оболочке Под влиянием внутреннего давления клеточная оболочка растягивается, результате клетка переходит напряженное состояние тургор. При сравнении вязкости цитоплазмы растворах солей калия и кальция можно отметить, что ионы калия, проникая цитоплазму, повышают ее гидрофильность, уменьшают вязкость и способствуют ее быстрому отрыву от клеточной стенки Поэтому растворах солей калия плазмолиз быстро принимает форму выпуклого Ионы кальция, наоборот, повышают вязкость цитоплазмы, увеличивают силы сцепления ее с клеточной стенкой, и плазмолиз принимает форму судорожного плазмолиза. Наблюдения за явлениями плазмолиза и тургора позволяют изучить многие свойства клетки Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и протоплазма сохранила полупроницаемость По скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости протоплазмы Наконец, явление плазмолиза позволяет определить величину осмотического потенциала плазмолитический метод Этот метод основан на подборе изоосмотического, или изотонического, раствора, имеющего осмотический потенциал Ψ осм ра, равный осмотическому потенциалу клеточного сока Ψ осм кл Раствор, при котором клетке начался плазмолиз, имеет осмотический потенциал, примерно равный осмотическому потенциалу клетки Зная концентрацию этого наружного раствора молях, можно вычислить его осмотический потенциал, а следовательно, осмотический потенциал клетки Ψ осм ра Ψ осм.

Аналогичные закономерности могут иметь место при переносе ионов через мембрану живой клетке Согласно концепции переносчиков, ион М реагирует со своим переносчиком X на поверхности мембраны или вблизи нее Эта первая реакция может включать или обменную адсорбцию, или какоето химическое взаимодействие Ни сам переносчик, ни его комплекс с ионом не может перейти во внешнюю среду Однако комплекс переносчика с ионом MX подвижен самой мембране и передвигается к ее противоположной стороне Здесь этот комплекс распадается и высвобождает ион во внутреннюю среду, образуя предшественник переносчика X1 Этот предшественник переносчика снова передвигается к внешней стороне мембраны, где вновь превращается из предшественника переносчик, который на поверхности мембраны может соединиться с другим ионом. Подтверждением гипотезы переносчиков служит тот факт, что при увеличении концентрации минеральных солей окружающем растворе скорость поступления солей сначала возрастает, а затем остается постоянной Это объясняется ограниченным количеством переносчиков Переносчики специфичны, участвуют переносе только определенных ионов и, тем самым, обеспечивают избирательность поступления Это не исключает того, что один и тот же переносчик может обеспечивать перенос нескольких ионов Относительно природы переносчиков высказываются различные соображения Их химическая природа не установлена, но большинство исследователей считает, что это белки Благодаря разнообразию и специфичности белков осуществляется избирательная их реакция с ионами, находящимися среде, и, как следствие, их избирательный перенос Катионы и анионы могут иметь разные переносчики Вместе с тем не исключено, что с помощью переносчиков переносятся катионы, а анионы будут проникать результате сил электростатического притяжения. Таким образом, перенос ионов через мембрану может осущесвляться против градиента концентрации с затратой энергии, путем активного переноса Специфические переносчики обеспечивают и избирательность поступления. Объясните, почему водный потенциал обычных растворов равен их осмотическому потенциалу. Почему старых растительных клетках хлоропласты двигаются постенно, а молодых по всем направлениям.

Клеточная теория одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, котором клетка рассматривается качестве общего структурного элемента живых организмов. Роберт Гук 1665 первым наблюдал с помощью увеличительных линз подразделение тканей пробки на ячейки, или клетки Его описания послужили толчком для появления систематических исследований анатомии растений, которые подтвердили наблюдения Роберта Гука и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных пузырьков, или мешочков Позднее А Левенгук 1680 открыл мир одноклеточных организмов и впервые увидел клетки животных эритроциты Позднее клетки животных были описаны Ф Фонтана 1781 но эти и другие многочисленные исследования не привели то время к пониманию универсальности клеточного строения, к четким представлениям о том, что же являет собой клетка Прогресс изучении микроанатомии клетки связан с развитием микроскопирования XIX К этому времени изменились представления о строении клеток главным организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое протоплазма В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки ядро.

 

© Copyright 2017-2018 - academy-schools-7.ru