Раздел: Анатомия и морфология растений Практическое занятие №1

Раздел: Анатомия  и морфология растений  Практическое занятие  №1 Строение и методы изучения растительной клетки  (2 часа) Цель занятия: проанализировать разнообразие и особенности химического состава ор­ ганоидов клетки и  связанное с этим выполняемые функции. Справка.  Клетка растений отличается  от клеток других эукариотических  организмов наличием   пластид   –   специфических   двухмембранных   органоидов.   Традиционно   пластиды классифицируются   по   химическому   составу,   или   цвету   на   зеленые   хлоропласты,   цветные (желтые, красные, оранжевые) хромопласты, бесцветные лейкопласты. 1. Задания для работы в аудитории Задание №1. Изучить строение и функции органелл  растительной клетки Рис. 1. Строение растительной клетки по данным электронной микроскопии:  1   –   ядро;   2   –   ядерная   оболочка;   3   –   ядерная   пора;   4   –   ядрышко;   5   –   хроматин;   6   – кариоплазма;  7 – клеточная  стенка;  8  –  плазмалемма;   9  –  плазмодесмы;  10 – агранулярная эндоплазматическая сеть; 11 – гранулярная эндоплазматическая сеть; 12 – митохондрия; 13 – рибосомы; 14 – лизосома; 15 – хлоропласт; 16 – диктиосома; 17 – гиалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуоль. Органеллы,   строение 1.   Ядро  Окружено   ядерной оболочкой содержит генетический   материал   –   ДНК со   связанными   с   ней   белками гистонами (хроматин). и       регулируя   синтез   белков, Функции Ядро,   контролирует жизнедеятельность клетки. Ядрышко – место синтеза мо­ лекул транспортной РНК, рибосомальной РНК и рибо­ сомных субъединиц 2. Ядерная оболочка Двухслойная пористая. Наружная   мембрана   переходит в мембраны ЭС.    Отделяет   ядро   от   цитоплазмы.   Регулирует   транспорт веществ   из   ядра   в   цитоплазму   (РНК,   субъединицы рибосом) и из цитоплазмы в ядро (белки, жиры.углеводы, АТФ, вода, ионы) Свойственна всем клеткам растений, 1 3.   Ядерная   оболочка   имеет поры.  кроме бактерий и синезеленых, которые не имеют ядра   4. Ядрышко Шаровидное тело, напоминающее   клубок   нитей. Состоит из белка и РНК.       5. Хромосомы (хроматин)     Хромосома   состоит   из   двух хроматид и после деления ядра становится однохроматидной. К началу   следующего   деления   у хромосомы каждой   достраивается вторая хроматида.   Хромосомы   имеют первичную   перетяжку,   на   ко­ торой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два   плеча   одинаковой   или разной длины.       6.   Ядерный сок (кариоплазма)  Полужидкое вещество, представляющее коллоидный   раствор   белков, нуклеиновых кислот, углеводов, минеральных солей.      7.   Наружная   клеточная стенка (мембрана). Микроскопическая пленка, состоящая из двух слоев белка и расположенного   между   ними слоя липидов.   8. Плазматическая   мембрана  (плазмалемма) Состоит из липидной пленки со встроенными   в   нее   белками, которые могут располагаться на поверхности мембраны или про­ низывать ее насквозь. 9. Плазмодесмы   Мельчайшие цитоплазматические   каналы, которые пронизывают клеточные стенки и объединяют протопласты соседних клеток.   10.   Агранулярный эндоплазматический ретикулум   Формирование   половинок   рибосом   из   рРНК   и   белка. Половинки (субъединицы) рибосом через поры в ядерной оболочке   выходят   в   цитоплазму   и   объединяются   в рибосомы.   Образуется   на   вторичной   перетяжке ядрышковой   хромосомы.   При   делении   клеток распадается Хроматиновые структуры ­ носители ДНК­ДНК состоит из   участков   ­   генов,   несущих   наследственную информацию   и   передающихся   от   предков   к   потомкам через   половые   клетки.   Совокупность   хромосом,   а   сле­ довательно,   и   генов   половых   клеток   родителей передается   детям,   что   обеспечивает   устойчивость признаков, характерных •для данной популяции, вида. В хромосомах синтезируются ДНК, РНК, что служит не­ обходимым   фактором   передачи   наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка Участвует   в   транспорте   веществ   и   ядерных   структур, заполняет пространство между ядерными структурами; во время деления клеток смешивается с цитоплазмой. Ре­ акция кислая Изолирует клетку от окружающей среды, обладает изби­ рательной проницаемостью, регулирует процесс поступ­ ления веществ в клетку, обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению кле­ ток   в   ткани,       регулирует   водный   баланс   клетки   и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности Мембрана (от лат. membrana – кожица, оболочка, пере­ понка) – тонкая оболочка, отделяющая клетку от внекле­ точной   среды   или   от   клеточной   стенки.   Мембрана обеспечивает   избирательное   проникновение   в  клетку   и выход из клетки различных веществ Симпласт   состоит   из   объединенного   множества протопластов. По нему перемещаются вода и растворы в теле   растения.   Эта   система   межклеточной   ци­ топлазматической   связи   позволяет   растению   выжить   в засушливый  период. Посредством плазмодесм соединя­ ются полости ЭПР смежных клеток Играет важную роль в углеводном обмене. нейтрализации ядов   и   запасании   кальция.   Осуществляет   синтез   и выделение липидов 2 11.   Гранулярный эндоплазматический ретикулум    Гранулярная   ЭС несет   рибосомы,   гладкая   ­ лишена их     12. Митохондрии. Микроскопические   органеллы, имеющие двухмембранное строение.   Внешняя   мембрана гладкая, внутренняя ­ образует различной   формы   выросты   ­ кристы.   В   матриксе   митохон­ дрии   (полужидком   веществе) находятся   ферменты,   рибо­ сомы, ДНК, РНК   13. Рибосомы. Микроскопические   органеллы округлой формы. Они не имеют мембранного   строения   и состоят из белка и рРНК. 14.   Лизосомы. Микроскопические одномембранные   органеллы округлой   формы.   Их   число зависит   от   жизнедеятельности клетки   и   ее   физиологического состояния.    15. Хлоропласты. Микроскопические   органеллы. Имеет   двойную   мембрану.   На­ ружная   мембрана   гладкая. Внутренняя   мембрана   образует систему двухслойных пластин –   в   которых тиллакоидов, сосредоточен   пигмент   – хлорофилл.   Окраска   зеленая. Характерны   для   растительных клеток. Хромопласты.  Микроско­ пические   органеллы,   имеющие двухмембранное   строение.   Не имеют   внутренней   мембранной структуры.   Характерны   для растительных   клеток.   Больше всего их содержится в клетках цветочных лепестков и кожуры фруктов. 16.   Диктиосома   (Аппарат  Микроскопические Гольджи). Служит   для   синтеза   белков   (в   рибосомах, прикрепленных   к   его   мембране),   их   накопления   и преобразования   для   выделения   из   клетки   наружу (секреции).   Содержит   ферменты   для   синтеза   АТФ   в   ходе окислительного фосфорилирования. Этих органелл очень много   в   клетках­спутниках   ситовидных   трубок,   в эпидермальных   клетках   корня   и   в   клетках   меристем, осуществляющих рост растения Универсальная   органелла,   являющаяся   дыхательным   и энергетическим   центром.   В   процессе   кислородного (окислительного)   этапа   в   матриксе   с   помощью ферментов   происходит   расщепление   органических веществ   с   освобождением   энергии,   которая   идет   на синтез АТФ  Универсальные органеллы всех клеток животных и рас­ тений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или   на   мембранах   ЭС.     В   рибосомах   синтезируются белки по принципу матричного синтеза.     Защитная   функция.   В   клетках   любых   организмов осуществляют   автолиз   (саморастворение   органелл), особенно   в   условиях   пищевого   или   кислородного   В   лизосомах   находятся   лизирующие голодания. (растворяющие)   синтезированные   на рибосомах   ферменты, Органелла, в которой происходит фотосинтез.  Является разновидностью   пластид.  Все  пластиды   развиваются   из пропластид   –   относительно   мелких   бесцветных   или бледно­зеленых органелл. Органеллы   фотосинтеза,   способные   создавать   из неорганических   веществ   (СО2   и   Н2О)   при   наличии световой энергии и пигмента хлорофилла органические вещества   ­   углеводы   и   свободный   кислород.   Могут образоваться   из   лейкопластов,   а   осенью   перейти   в хромопласты   (красные   и   оранжевые   плоды,   красные   и желтые листья) Развиваются   из   хлоропластов   и   лейкопластов   в результате внутренней перестройки. Желтая, оранжевая или   красная   окраска   хромопластов   обусловлена наличием каротиноидных пигментов.  Придают  лепесткам  цветков  окраску,  привлекательную для насекомых­опылителей. В осенних листьях и зрелых плодах,   содержатся кристаллические   каротиноиды   ­   конечные   продукты обмена Синтез   полисахаридов,   которые   в   виде   пузырьков   и перемещаются   к   плазматической   мембране   для   после­   отделяющихся   от   растения, 3 одномембранные   органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн,   по   краям   которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки В цистернах накапливаются продукты синтеза, распада.       17.   Гиалоплазма  В   состав гиалопалзмы входят растворимые   белки   (ферменты гликолиза, активации аминокислот   при   биосинтезе белка,   многие   АТФ­азы   и   др.), растворимые РНК, полисахариды, липиды.     дующего включения в состав клеточной стенки.  Некоторые белки сразу после синтеза поступают в аппа­ рат Гольджи, где обрабатываются ферментами. В общей системе мембран любых клеток ­ наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. Упакованные в пузырьки, они поступают   в   цитоплазму:   одни   используются,   другие выводятся  наружу. В растительной клетке  участвует  в построении клеточной стенки Основное вещество клетки. (от греч. hyalos ­ стекло и   плазма),   основная   плазма,   матрикс   цитоплазмы, сложная   бесцветная   коллоидная   система   в   клетке, способная к обратимым переходам из золя в гель. Через неё   идёт   транспорт   аминокислот,   жирных   к­т, нуклеотидов,   сахаров,     перенос   АТФ.   Состав   Г. определяет буферные и осмотич. свойства клетки.       18.   Тонопласт  (от   греч. tonos — натяжение, напряжение и   plastos   —   вылепленный,   оформленный), белково­ избирательно липидная   мембрана, проницаемая ограничивающая вакуоль. Толщина мембраны 10— 15 нм.  19.   Вакуоль  Занимает   до 90%   объема   зрелой   клетки растений. Заполнена клеточным соком,   в   котором   растворены соли,   сахара   и   органические кислоты.        Благодаря     тонопласту   вакуоли   способны накапливать   продукты   метаболизма   и   участвовать   в биохимических кругообороте веществ в клетке. За счет образования   тонопластных   впячиваний   внутрь   вакуоли происходит   локальный   автолиз   цитоплазмы.   Тонопалст не   позволяет   цитоплазме   смешиваться   с   вакуолярным соком и обусловливает осмотические явления в клетке, участвует в поддержании в ней тургора. Вакуоль   помогает   регулировать   тургор   клетки. Содержит   антоцианин   –   пигмент,   окрашивающий лепестки цветков в красный, синий и пурпурный цвета, а   участвующие   в   повторном также   ферменты, использовании   компонентов   клетки,   например хлоропластов.   Мембрана   вакуоли   называется   тонопла­ стом Органоиды движения Реснички  ­   многочислен­ ные   цитоплазматические   вы­ росты   на   поверхности   мем­ браны Жгутики  ­   единичные   ци­ топлазматические   выросты   на поверхности клетки Удаление частичек пыли (реснитчатый эпителий верхних дыхательных   путей),   передвижение   (одноклеточные   ор­ ганизмы) Передвижение (сперматозоиды, зооспоры, одноклеточные организмы) Ложные ножки (псевдопо­ дии)   ­   амебовидные   выступы цитоплазмы  Ответить на вопросы: по заданию №1 Образуются у животных в разных местах цитоплазмы для захвата пищи, для передвижения Задание №2.  Пластиды и роль в природе. 2. Задания для самостоятельной работы Задание №1.  История развития ботаники Ответить на вопросы: 4 1.1. Предмет изучения ботаники. 1.2. Связь ботаники с другими естественными науками. 1.3. Классификация ботаники по объектам исследования. 1.4. Методы исследования в ботанике (сравнительный, экспериментальный, исторический). 1.5. Особенности морфоанатомических исследований растений. 1.6. Правила работы с оборудованием, справочниками и определителями. 1.7. История ботаники. Задание №2.   Проанализировать сравнительную характеристику эукариотических  клеток различных типов Признаки Клеточная  стенка Клетки протист У многих име­ ется грибов В основном из  хитина растений Из целлюлозы Нет Животных Бывает редко Есть Есть Нет Нет Гетеротрофное Автотрофное Есть Нет Гетеротрофное Бывают редко Только у неко­ торых мхов и  папоротников Крахмал Есть Гликоген Крупная ваку­ оль Хлоропласты Способ  питания Центриоли Бывают часто Авто­ и гетеро­ трофное Бывают часто Резервный пи­ тательный  углевод Крахмал, глико­ ген, парамилон,  хризоламинарин Гликоген Вопросы для самоконтроля: Какова функция хлорофилла в растительной клетке?  ОТВЕТ: Поглощают энергию света и преобразуют его энергию в химическую энергию органических веществ.  Какие признаки характерны для Царства Растений?  ОТВЕТ: Наличие в клетках пластид, клеточной стенки из клетчатки, вакуолей с клеточным соком, фотосинтез,  рост в течение всей жизни, прикрепление к субстрату.  Почему при закладке на хранение клубней картофеля их масса к весне уменьшается?  ОТВЕТ: Во время хранения живые клетки дышат и при дыхании используют органические вещества и испаряют  воду.  Почему при оттаивании замороженных яблок выделяется сладковатый сок?  ОТВЕТ: При замораживании разрушаются клетки, и при оттаивании вытекает из вакуолей клеточный сок.  Почему при разрезании яблока поверхность разреза становится влажной?  ОТВЕТ: При разрезании повреждаются вакуоли, и из них вытекает клеточный сок.  Почему клубни картофеля при долгой варке становятся рассыпчатыми?  ОТВЕТ: При варке разрушается межклеточное вещество, связывающее клетки.  В ХVII веке голландский учёный ван Гельмонт провёл опыт. Он посадил небольшую иву в кадку с почвой,  предварительно взвесив растение и почву, и только поливал её в течение нескольких лет. Спустя 5 лет учёный  снова взвесил растение. Его вес увеличился на 63,7 кг, вес почвы уменьшился всего на 0,06 кг. Объясните, за счёт чего произошло увеличение массы растения, какие вещества из внешней среды обеспечили этот прирост.  ОТВЕТ: масса растения увеличилась за счёт органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза; в  процессе фотосинтеза из внешней среды поступают вода и углекислый газ  5 Термины и определения по теме    Анатомия растений  — раздел ботаники, изучающий внутреннюю структуру расти­ тельного организма. Клеточное и тканевое строение зрелого растения рассматривает опи­ сательная анатомия, а формирование структур растения в ходе его­индивидуального раз­ вития — онтогенетическая анатомия. Результаты анатомических исследований использу­ ются в систематике, филогении, физиологии, экологии растений, фитопатологии.    Ботаника  (от греч.  botane  – трава)—комплекс  взаимосвязанных  самостоятельных наук, изучающих различные стороны жизнедеятельности растений (морфология, система­ тика, анатомия, экология растений, геоботаника и др.). ' Ботанический сад — научно­ис­ следовательское,   учебное,   культурно­просветительное   учреждение,   в   к­ром   содержатся коллекции живых растений, на их основе изучают разнообразие и богатство растительного мира Земли, пропагандируют ботанические знания. Растения  — царство живых организмов. Для Р. характерны: автотрофный способ пи­ тания (фотосинтез); наличие жесткой клеточной оболочки, состоящей из целлюлозы и не пропускающей твердых частиц; поглощение веществ из окружающей среды только в рас­ творенном или газообразном со стоянии; сильное расчленение тела, увеличивающее его по­ верхность; относительная неподвижность, длительное сохранение за собой места обитания; расселение зачатками (спорами или семенами), а не во взрослом состоянии, как у животных; в течение всей жизни нарастание, образование новых тканей и органов и отмирание более старых частей; чередование бесполого и полового поколений в цикле воспроизведения. Нек­ рые из  названных признаков не являются  общими  для всех  групп Р., но весь  комплекс признаков в целом позволяет легко отличать Р. от представителей др. царств. Флора (лат. Flora — Флора, богиня цветов и весны в римской мифологии; лат. floris — цветок) — исторически сложившаяся совокупность видов растений, произрастающих (или произраставших   в   прошлые   геологические   эпохи)   на   определенном   географическом пространстве (Земля, отдельные материки и регионы, территории государств и их частей и т. п.); список видов растений, обитающих на данной территории (акватории). Ф. следует отличать от растительности — совокупности различных растительных сообществ. Эволюция  (лат.  evolutio  —   развертывание)   —   необратимый   процесс   исторического прогрессивного   развития   живого   путем   постепенного   приспособления   живых   систем   к непрерывно изменяющимся условиям существования. Царство  — высшая таксономическая категория в системе­организмов, признаваемая действующими Международными кодексами ботанической и зоологической номенклатуры и   Международным   кодексом   номенклатуры   бактерий.   В   настоящее   время   выделяется таксон еще более высокого ранга — надцарство. Надцарство прокариоты включает два Ц.: архе­бактерии и бактерии (в т. ч. цианобактерии, или синезеленые водоросли). Надцарство эукариоты включает три Ц.: животные, грибы и растения. Ц. подразделяется на полцарства и далее на отделы (типы). 6