Высокоспециализированной тканью для выполнения фотосинтеза является
• Пластиды представляют собой уникальные для растений органеллы, окруженные мембранами
• Существует несколько типов пластид каждый из которых обладает различными функциями
• Все пластиды образуются из протопластид в процессе дифференцировки
• Пластиды возникли в ходе эволюции в результате эндосимбиоза
Пластиды представляют собой уникальные для растений органеллы, окруженные мембранами. Существуют различные типы пластид, различающиеся характером тканей, в которых они находятся. Пластиды выполняют специальные функции, не имеющие аналогов в клетках животных.
Независимо от выполняемых функций, все пластиды характеризуются рядом общих свойств. Они окружены двумя мембранами, которые тесно смыкаются вдоль всей поверхности органеллы. Во внутреннем содержимом пластид (которое называется строма) свободно расположены мембранные диски, образовавшиеся в результате инвагинации и отпочковывания участков внутренней мембраны.
Пластиды отличаются от большинства органелл тем, что обладают своим собственным геномом, и каждая пластида имеет множественные копии маленькой кольцевой молекулы ДНК, содержащей порядка 100 генов. Геном кодирует белки, необходимые для выполнения пластидами специализированных функций (например, мембранные белки, участвующие в фотосинтезе), и другие белки и РНК участвующие в транскрипции и трансляции (белки рибосом, РНК полимеразы, транспортные и рибосомальные РНК).
Транскрипция и трансляция генов в геноме пластид происходит в органелле, однако большая часть других белков кодируется в ядре. Они синтезируются в цитоплазме и должны импортироваться в органеллы. Там они должны распределиться по различным мембранным компартментам. Так же как и митохондрии, пластиды не связаны с органеллами путем везикулярного переноса.
Все типы пластид происходят при дифференцировке общей органеллы-предшественника, которая называется пропластидой и находится в активно делящихся клетках. Пропластиды представляют собой небольшие круглые ор-ганеллы с внутренними рудиментарными мембранами и не имеют специализированных форм. Основная их функция, вероятно, заключается в образовании различных форм пластид, когда это становится необходимым. Пропластиды дифференцируются и приобретают специализированные функции после того, как клетки перестают делиться и начали формировать специфическую ткань.
Две клетки, осуществляющие фотосинтез, выделенные из ткани листа табака.
Дисковидные тельца зеленого цвета, заполняющие клетки, представляют собой хлоропласты.
Наверху слева показан срез участка листа, в котором расположены эти клетки.
Тип развивающихся пластид зависит от типа клеток. При наличии света, в листьях и других зеленых частях растения образуются хлоропласты. Эти органеллы аккумулируют световую энергию и осуществляют фотосинтез. На рисунке ниже показаны хлоропласты фотосинтезирующих клеток листьев. Еще один тип пластид представляют собой амилопласты, которые осуществляют синтез и хранение крахмала в тканях, не обладающих способностью к фотосинтезу. Эти пластиды, находящиеся в семенах и клубнях (например, у картофеля), запасают крахмал в виде гранул, свободно расположенных в строме. В специализированных клетках корня амилопласты функционируют как гравитационные сенсоры.
Они откладываются там и тем самым инициируют поворот или рост корня вниз, в соответствии с действием силы тяжести.
Пластиды других типов, главным образом, участвуют в синтезе небольших молекул химических соединений, которые выполняют в растении различные функции. Хромопласты, как показывает их название, накапливают красный, оранжевый или желтый пигменты (каротиноиды), которые обеспечивают окраску многих цветов и плодов. На рисунке ниже представлены хлоропласты томата. Еще один тип пластид, лейкопласты, вместо пигментов синтезируют небольшие, часто летучие органические вещества.
Нередко они используются в качестве лекарственных препаратов или как пряности, и многие придают растениям характерный вкус или запах. Например, вещества, обусловливающие запах мяты, образуются в лейкопластах. Специализированные клетки, в которых образуются эти вещества и откуда они выделяются, собраны в железы, расположенные таким образом, чтобы облегчить их выделение, например в кожуре у апельсинов.
Хотя пластиды являются высокоспециализированными органеллами, в них происходят общие процессы метаболизма. По непонятной причине, у растений многие основные метаболические процессы протекают в пластидах. Так, синтез жирных кислот, многих аминокислот, пуринов и пиримидинов у растений осуществляется в пластидах, в то время как у животных эти же процессы происходят в цитоплазме клеток.
После завершения процессов дифференцировки пластиды обнаруживают повышенную склонность к взаимным превращениям. В зависимости от стадии развития или от внешних условий, хромопласты, амилопласты и хлоропласты могут переходить друг в друга. Например, хлоропласты, присутствующие в незрелых (зеленых) томатах, по мере их созревания превращаются в хромопласты, обусловливая постепенное покраснение плодов.
Читайте также: Какая ткань модная в 2021 году
Предполагается, что пластиды образовались на ранних стадиях эволюции в результате эндосимбиоза, при котором фотосинтезирующие прокариоты были захвачены примитивными эукариотическими клетками. За счет своей способности к фотосинтезу, захваченные прокариоты осуществляли химические реакции, которые обеспечивали клетки хозяина источником энергии. В свою очередь, прокариоты пользовались питательными веществами, содержащимися в цитоплазме клеток хозяина.
После того как такое сосуществование окончательно укрепилось, произошел постепенный перенос генов из генома бактерии/органеллы, что в результате привело к современному положению, при котором большинство белков пластид кодируется генами, расположенными в ядре.
Бактериальное происхождение пластид подтверждается при их исследовании на молекулярном уровне. Пластиды содержат компоненты собственного аппарата транскрипции и трансляции, и соответствующие белки имеют бактериальное происхождение. Например, рибосомы пластид очень напоминают рибосомы E.coli, а РНК полимеразы близки к бактериальным. Сходство с бактериями распространяется и на геном пластид, в котором такие элементы, контролирующие генную экспрессию, как промоторы, почти идентичны бактериальным.
Сходство с бактериями также проявляется в способе размножения пластид. В отличие от органелл секреторного пути, пластиды обладают способностью к делению. Это происходит так же, как у бактерий, т. е. каждая пластида делится пополам, образуя внутреннюю перегородку. Компоненты, которые используются для осуществления деления, похожи на те, которые существуют у бактерий. Например, участие в делении пластид растительного гомолога бактериального белка FtsZ весьма напоминает роль этого белка у бактерий.
Клетки перикарпа зрелого плода томата.
Тельца красного цвета представляют собой хромопласты, расположенные в цитоплазме и накапливающие красный пигмент.
Клетки, подобные представленным, находятся в плодах и обусловливают их красную окраску.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
— Вернуться в содержание раздела «генетика» на нашем сайте
37. Характеристика вторичного строения стебля непучкового типа у травянистых растений.
Непучковое строение характерно для древесных растений и многих трав (лен). В конусе нарастания прокамбиальные тяжи сливаются и образуют сплошной цилиндр, видимый на поперечном срезе в виде кольца. Кольцо прокамбия кнаружи формирует кольцо первичной флоэмы, а внутрь — кольцо первичной ксилемы, между которыми закладывается кольцо камбия. Клетки камбия делятся (параллельно поверхности органа) и наружу откладывают кольцо вторичной флоэмы, а внутрь — кольцо вторичной ксилемы в соотношении 1:20.
38.Вторичное строение стебля переходного типа.Если межпучковый камбий формирует ксилему и флоэму, то образуется переходный тип строения стебля, при котором проводящие ткани образуют кольцо неправильной формы.
40.Микроскопическое строение листа.Общая характеристика фотосинтеза,его значение в природе.Сверху и снизу лист покрыт живой однослойной эпидермой. Причем верхняя по сравнению с нижней эпидермой представлена более крупными клетками и покрыта кутикулой. Часто верхняя эпидерма пропитывается воском, что усиливает защитную функцию листа от потери воды. Эти клетки плотно сомкнуты, чему способствуют их извилистые очертания. Клетки эпидермы играют роль в образовании трихом. Трихомы могут быть различной формы: одноклеточные, многоклеточные ветвистые, щетинки, звездчатые (см. раздел «Покровные ткани»). В клетках трихом протопласт отмирает, содержимое заполняется воздухом; основная их функция — защитная (от потери воды, перегрева, поедания животными).
В эпидерме располагаются устьица. Чаще они встречаются в нижней эпидерме, но могут быть и с обеих сторон, а у водных рас- тений с плавающими листьями только на верхней эпидерме. Если у двудольных растений устьица расположены достаточно свободно по всей эпидерме, то у однодольных с вытянутыми листьями — ровны-
ми рядами, причем устьичные щели ориентированы вдоль оси листа. Устьицам всегда сопутствуют воздухоносные полости, через которые осуществляются транспирация и газообмен.
Под верхней эпидермой в 1-3 слоя размещается столбчатый мезофилл (столбчатая хлоренхима). Клетки его — цилиндрической формы, узкая их сторона примыкает к эпидерме. Это высокоспециализированная ткань для выполнения фотосинтеза.
Прямоугольная (цилиндрическая) форма клеток обеспечивает сохранность хлорофилла, содержащегося в хлоропластах. Находясь большую часть времени на вытянутых радиальных стенках, чечевицеобразные хлоропласты не подвергаются воздействию прямых солнечных лучей. Последние скользят вдоль них, равномерно освещая хлоропласты и не разрушая при этом хлорофилл. Все это способствует активному протеканию фотосинтеза.
Ниже лежит губчатый мезофилл, характеризующийся рыхло расположенными округлыми клетками с большими межклетниками. Губчатый мезофилл, как и столбчатый, содержит хлоропласты, но их в 2-6 раз меньше, чем в столбчатой хлоренхиме. Основные функции губчатой ткани — транспирация и газообмен, хотя она участвует и в фотосинтезе.
Читайте также: Арбен средство для чистки мебельных тканей
Крупные жилки листа представлены полным сосудисто-волокнистым пучком, а мелкие — неполным. Вверху полного сосудисто- волокнистого пучка располагаются ксилема, а под ней флоэма. Как правило, это закрытые пучки, но у некоторых двудольных видны следы деятельности камбия, которая прекращается рано.
У двудольных также вокруг пучка кольцом лежит склеренхима, оберегающая пучок от давления разрастающихся клеток мезофилла листа. Над пучком и под ним располагается уголковая, реже — пластинчатая колленхима, примыкающая к эпидерме и выполняющая опорную функцию. Мелкие жилки проходят в толще мезофилла под столбчатой хлоренхимой. Склеренхима может располагаться участками или вокруг этих жилок.
Фотосинтез состоит из двух сопряженных процессов:
Окисления воды до кислорода
Восстановления углекислого газа водородом воды до полисахаридов.
Многие годы предполагали, что кислород освобождается из молекулы углекислого газа, но изучение процесса фотосинтеза у микроорганизмов и выявление у них способности использовать в качестве доноров электронов не воду, а другие водородсодержащие вещества, позволило установить, что кислород получается в результате разложения воды.
Оказалось, что процесс фотосинтеза состоит из двух фаз:
световой, в которой разлагается вода под действием энергии солнца, абсорбированной пигментами, и происходит запасание энергии в виде химических связей в макроэргических молекулах (АТФ и НАДФ),
темновой, в которой происходит собственно синтез органических веществ (глюкозы, а затем крахмала) из углекислого газа за счет использования энергии, накопившейся в световой фазе.
Значение: 1) 1-2% энергии солнечного света превращается в энергию химических связей глюкозы. За счет этой энергии существуют все остальные организмы на Земле (все остальные члены пищевой цепи – травоядные животные, хищные животные, бактерии и грибы).
2) Атмосфера насыщается кислородом.
Кислородное дыхание является самым выгодным способом энергетического обмена.
Кислородная атмосфера (за счет озонового экрана) защищает живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения.
3) Из атмосферы поглощается углекислый газ, который мог бы вызвать парниковый эффект (перегрев Земли).
АНАТОМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И МОРФОЛОГИЯ ЛИСТА
Знать: определение терминов по теме занятия; особенности анатомического строения листа; части листа и их функции; классификации листьев.
Уметь: на временных или постоянных препаратах по характерным признакам отличать разные ткани листа и анатомические структуры.
Владеть навыками выявления основных особенностей строения листа однодольных и двудольных растений для диагностики лекарственного сырья.
Выберите один правильный ответ
1. Центрический мезофилл характерен для строения листьев
2. Высокоспециализированной тканью для выполнения фотосинтеза является
3. Проводящие пучки листьев образуются из
4. По мертвым клеткам трансфузионной ткани листа осуществляется
5. Функция колленхимы в листе
7. Функции эпидермы листа заключаются в
1) транспирации и газообмене
2) выделении веществ обмена
8. Смоляные ходы расположены в листе среди клеток
9. Моторные клетки на поперечном срезе листа встречаются среди клеток
10. Центрический мезофилл характерен для строения листьев
Эталоны ответов: 1.3), 2.2), 3.1), 4.3), 5.2), 6.2), 7.1), 8.1), 9.1), 10.3).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ
1. Лист: определение, функции.
2. Развитие листа в онтогенезе.
3. Анатомические структурные компоненты листа.
4. Эпидерма листа. Виды листьев в зависимости от расположения устьиц.
5. Мезофилл, особенности строения клеток.
6. Столбчатая и губчатая ткани, их сравнительная характеристика.
7. Дорсовентральные, изолатеральные и радиальные листья.
9. Механические ткани листа.
11. Типы листьев, форма, жилкование, рассеченность, основание, верхушка листа.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1. Изучите и зарисуйте микропрепараты:
а) Хвоя сосны, поперечный разрез (ок.7, об.40)
Изучите постоянный препарат на малом увеличении микроскопа. Снаружи хвоя сосны покрыта двумя слоями клеток – эпидермой и гиподермой. Эпидерма покрыта толстым слоем кутикулы. Клетки эпидермы имеют почти квадратную форму. Все стенки сильно утолщены, в углах имеются поровые каналы. Полость клетки округлая. В углублениях на уровне гиподермы расположены устьица, под которыми имеется большая воздушная полость. У старых листьев (старше одного года) стенки клеток эпидермы одревесневают. Гиподерма состоит из одного, а в углах — из двух-трех слоев клеток, с менее утолщенными одревесневшими стенками. Под гиподермой находится мезофилл, состоящий из однородных клеток. Обратите внимание на то, что стенки клеток местами врастают в полость клетки, образуя складки (складчатая паренхима). Это значительно увеличивает площадь прилегающего к стенке слоя цитоплазмы с хлоропластами, а, следовательно, и ассимилирующую поверхность. В каждой клетке видно ядро. Смоляные ходы, пронизывающие складчатую паренхиму, внутри выстланы тонкостенными клетками, выделяющими внутрь смолу, а снаружи имеют обкладку из толстостенных клеток. Найдите эндодерму, на радиальных стенках которой клетки эндодермы имеют одревесневающие утолщения — пятна Каспари. В центральной части листа, окруженной эндодермой, расположены два проводящих пучка.
Читайте также: Устройство для склеивания тканей
Изучите проводящие пучки на большом увеличении микроскопа. Проводящие пучки коллатерального типа. Ксилема обращена к плоской стороне листа, флоэма — к выпуклой. Следовательно, плоская сторона хвои является морфологически верхней, а выпуклая — нижней. Между проводящими пучками расположена механическая ткань — склеренхима. Остальное пространство центральной части занято толстостенными паренхимными клетками.
Зарисуйте препарат и сделайте обозначения: эпидерма (верхняя и нижняя), устьице, складчатая паренхима, мезофилл, ксилема, флоэма.
б) Лист камелии (ок.7, об.40)
Рассмотрите срез листовой пластинки листа камелии при малом увеличении микроскопа. Снаружи лист покрыт эпидермой. Между верхней и нижней эпидермой находится ткань, которая состоит из клеток, содержащих хлорофилл. Это ассимиляционная паренхима — мезофилл. Между клетками мезофилла на некотором расстоянии друг от друга расположены сосудисто-волокнистые пучки.
Изучите ткани при большом увеличении. Начните с рассмотрения верхней эпидермы и сравните ее с нижней. Отметьте основные отличительные признаки: более утолщенную наружную стенку, более мощный кутикулярный покров и почти полное отсутствие устьиц на верхней эпидерме.
Изучите мезофилл. Обратите внимание на то, что у верхней эпидермы клетки имеют вытянутую форму, плотно сомкнуты, без межклетников, расположены в два слоя. Это столбчатая (палисадная) паренхима. У нижней эпидермы расположены более округлые клетки с крупными межклетниками — губчатая паренхима. Внимательно рассмотрев губчатую паренхиму, можно в некоторых клетках заметить друзы оксалата кальция, а также крупные разветвленные механические клетки — склереиды (идиобласты), выполняющие опорную функцию.
Строение сосудисто-волокнистого пучка лучше рассмотреть на главной жилке, так как с увеличением порядка ветвления постепенно исчезает флоэмная часть и пучок становится нетипичным.
Главная жилка занимает почти всю толщу листа от верхней до нижней эпидермы. При малом увеличении хорошо видна мощная ксилема, состоящая из правильных рядов проводящих элементов, которые чередуются с древесинной паренхимой. К ксилеме примыкает флоэма. Отметьте, что ксилема обращена к верхней стороне листа, а флоэма — к нижней. Пучок окружен склеренхимой. Паренхимная обкладка состоит из одного слоя тонкостенных клеток, не содержащих хлоропластов. Она отделяет пучок от мезофилла. Выше и ниже пучка расположена колленхима, примыкающая к эпидерме. Таким образом, это закрытый коллатеральный сосудисто-волокнистый пучок.
Зарисуйте лист камелии и сделайте обозначения: эпидерма (верхняя и нижняя), устьице, столбчатый и губчатый мезофилл, проводящий пучок с ксилемой и флоэмой.
1 — верхняя эпидерма; 2 — столбчатый мезофилл; 3 — губчатый мезофилл; 4 — нижняя эпидерма; 5 — опорные клетки; 6 — собирательные клетки, 7 — собирательные клетки с друзами; 8 — устьице; 9 — ксилема; 10 — флоэма; 11 — склеренхима
в) Лист ириса (ок.7, об.40)
Рассмотрите срез листовой пластинки листа ириса сначала на малом увеличении микроскопа, а затем на большом увеличении детализируйте отдельные структуры и ткани. Сравните топографию отдельных структур листа. Кратко сформулируйте и запишите под рисунками причины выявленных отличий.
Зарисуйте лист ириса и сделайте обозначения: эпидерма, мезофилл, проводящий пучок.
1 — замыкающие клетки устьица;
2 — собственно эпидермальные клетки;
4 — склеренхимная обкладка пучка;
г) Изготовление временного препарата поперечного среза листа (хлорофитума, бадана, копытня, чистеца и др.) (ок.7, об.40).
Сделайте тонкий поперечный срез фрагмента листовой пластинки (по 3 — 5 мм влево и вправо от главной жилки) у основания листа. Подкрасьте препарат. Найдите все анатомические структуры листа. Выявите специфические особенности листа, сформировавшиеся как приспособленность к условиям обитания. Зарисуйте препарат и самостоятельно сделайте обозначения всех изученных структур.
Изучите гербарий
На имеющемся гербарном материале рассмотрите строение листьев и черешков различных растений. Заполните таблицу «Морфология листа».
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом