1. Объект и методы ботаники. Основные разделы ботаники. Значение растений.

Ботаника – наука о растениях, их структуре, жизнедеятельности, распространении. Объектом изучения ботаники являются растения на разных уровнях их организации. Ботаника пользуется как наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным методами, включающими сбор и составление коллекций, наблюдение в природе и на опытных участках, эксперимент в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку полученной информации.

Морфология, анатомия, цитология, гистология, физиология, систематика, палеоботаника, фитоценология, география растений, экология.

Значение растений: обеспечивают атмосферный воздух кислородом; в процессе фотосинтеза созданию органические в-ва из неорганических; в орг.в-ве растений накапливается солнечная энергия, за счет которой развивается жизнь на Земле; поддерживают природное равновесие кругооборота в-в и энергии на Земле. Для человека: сырье, медикаменты, пища, оздоровительная и эстетическая роль.

2. Положение растений в системе органического мира.

Согласно данной классификации (по А.Л. Тахтаджяну) царство Растения относится к надцарству эукариотических организмов и подразделяется на 3 подцарства: багрянок (красных водорослей), настоящих водорослей и высших растений. К высшим растениям относятся наземные и вторично водные организмы (мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные).

3. История развития ботаники.

Теофраст – «отец ботаники». Описал свыше 500 видов растений. Плиний Старший написал первый учебник по ботанике. В период средневековья развитие ботаники приостановилось. В конце 15 века в эпоху ВГО из заморских стран стали привозить новые виды растений. К середине 16 века было положено начало гибридизации. Возникают первые ботанические сады. В 1583 г. Итальянец Чезальпино сделал попытку классификации растений, в основу которой положил строения плодов и семян (выделил 15 классов). Роберт Гук усовершенствовал микроскоп и при рассмотрении среза пробки обнаружил, что она состоит из крохотных ячеек. В 1665 г. он описал растительные клетки. Марчелло Мальпиги и Неемий Грю положили начало анатомии растений, описав клетки, ткани различных видов и их значение. Линней выпустил книгу «Система природы», где классифицировал растения по строению органа размножения – андроцея. Он выделил 24 класса. Эта система была искусственной. Важным нововведением Линнея в систематику была бинарная номенклатура. Значительными успехами в ботанике был отмечен XIX век. Во всех разделах ботаники был накоплен огромный фактический материал, что создало базу для обобщающих теорий. Важнейшими из них стали клеточная теория и теория эволюционного развития жизни. Новый прорыв в развитии ботаники, как и всей биологии, произошел в XX веке. Одной из его причин стал научно-технический прогресс, стимулировавший появление новых исследовательских инструментов и методов.

4. Строение растительной клетки.

Клетка представляет собой основную структурную и функциональную единицу всех живых существ и обладает всеми признаками живого: ростом, обменом веществ и энергией с окружающей средой, делением, раздражимостью, наследственностью и др.

По степени сложности внутренней организации клетки можно разделить на 2 типа: прокариотические и эукариотические. У прокариотов, в отличие от эукариотов, нет оформленного ядра, хромосом, пластид, митохондрий, эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, отсутствуют митоз и типичный половой процесс.

В типичном случае растительная клетка состоит из протопласта (живого содержимого) и окружающей его оболочки – клеточной стенки.

8. Пластиды. Типы пластид, их строение, функции. Онтогенез и взаимопревращение пластид.

Пластиды встречаются только в растительных клетках. Выделяют три типа пластид (хлоро–, лейко– и хромопласты).

Хлоропласты имеют зеленый цвет и встречаются во всех зеленых органах растения. Они содержат зеленый пигмент хлорофилл. Кроме хлорофилла в них содержатся пигменты, относящиеся к группе каротиноидов, в частности желтый (ксантофилл) и оранжевый (каротин), но обычно они маскируются хлорофиллом. Хлоропласты, как правило, имеют линзовидную форму и сложное строение. Снаружи они ограничены оболочкой, состоящей из двух мембран. У хлоропластов, особенно высших растений, значительно развиты внутренние мембранные поверхности, имеющие форму плоских мешочков, называемых тилакоидами (ламеллами). На их мембранах находится хлорофилл. Тилакоиды могут располагаться одиночно, но чаще собраны в стопочки – граны. Внутренняя среда пластид называется стромой. В строме хлоропластов всегда встречаются пластоглобулы – включения жирных масел, в которых растворены каротиноиды, а также рибосомы, светлые зоны с нитями ДНК, а в некоторых случаях – крахмальные зерна, белковые кристаллы. Основная функция хлоропластов – фотосинтез. Кроме того, в них, как и в митохондриях, происходит процесс образования АТФ из АДФ, который называется фотофосфорилированием. Хлоропласты способны также к синтезу и разрушению полисахаридов (крахмала), некоторых липидов, аминокислот, собственного белка.

Лейкопласты – бесцветные мелкие пластиды, встречающиеся в запасающих органах растений. Для лейкопластов характерно слабое развитие внутренней системы мембран, представленной одиночными тилакоидами, иногда трубочками и пузырьками. Остальные компоненты лейкопластов (оболочка, строма, рибосомы, ДНК, пластоглобулы) сходны с описанными для хлоропластов. Основная функция лейкопластов – синтез и накопление запасных питательных веществ, в первую очередь крахмала, иногда белков. Лейкопласты, накапливающие крахмал, называют амилопластами, белок – протеопластами,жирные масла – олеопластами.И ИИ Пластиды, окрашенные в желтый, оранжевый, красный цвета, носят название хромопластов. Их можно встретить в лепестках, корнеплодах, зрелых плодах и осенних листьях. Яркий цвет хромопластов обусловлен наличием каротиноидов, растворенных в пластоглобулах. Внутренняя система мембран в данном типе пластид, как правило, отсутствует. Хромопласты имеют косвенное биологическое значение: яркая окраска лепестков и плодов привлекает опылителей и распространителей плодов.ТЕНИЙ

В молодых, меристематических клетках имеются пропластиды – органеллы, окруженные двумя мембранами и способные передвигаться подобно амебам. В онтогенезе, в зависимости от типа ткани и условий среды пропластиды могут развиваться в хлоропласты (на свету) или лейкопласты (чаще –без света, за исключением лейкопластов в эпидермисе).

9. Вакуоль. Строение, химический состав клеточного сока, функции.

Вакуоли содержатся почти во всех растительных клетках. Они представляют собой полости, заполненные клеточным соком и ограниченные от цитоплазмы мембраной – тонопластом. Для большинства зрелых клеток растений характерна центральная вакуоль. Она, как правило, настолько крупна (70–90 % объема клетки), что протопласт со всеми органеллами располагается в виде очень тонкого постенного слоя. Клеточный сок, содержащийся в вакуоли, представляет собой водный раствор различных веществ, являющихся продуктами жизнедеятельности протопласта. В его состав могутГвходить углеводы (сахара и полисахариды), белки, органические кислоты и их соли, минеральные ионы, алкалоиды, гликозиды, танины и другие растворимые в воде соединения. Вакуоли в растительных клетках выполняют две основные функции: накопление запасных веществ, отходов и поддержание тургора.

Концентрация ионов и сахаров в клеточном соке вакуоли, как правило, выше, чем в оболочке клетки. Поэтому при достаточном насыщении оболочки водой последняя будет поступать в вакуоль путем диффузии. Такой однонаправленный транспорт воды через полупроницаемую мембрану носит название «осмос». Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на постенный протопласт, а через него – на оболочку, вызывая напряженное, упругое ее состояние, или тургор. Он дает сочным органам растения форму и положение в пространстве и является одним из факторов роста клетки.

5. Сходства и различия в строении растительной и животной клеток.

К эукариотическим организмам, наряду с животными и грибами, относятся и растения. Они обладают сходным строением клеток, что связано с единым происхождением. И в растительных, и в животных клетках имеется ядро, цитоплазма, эндоплазматическая сеть, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи. В то же время клетки организмов различных царств Эукариота имеют ряд специфических черт. Различия между растительными и животными клетками возникли из-за разных путей развития, питания, возможности самостоятельного движения у животных и относительной неподвижности растений. К важнейшим отличительным признакам растительной клетки, возникшим в результате приспособления к автотрофному питанию, относятся следующие: жесткая углеводная оболочка (у животных отсутствует); пластиды; центральная вакуоль; плазмодесмы; основное вещество запаса – крахмал (у животных гликоген).

6. Цитоплазма. Особенности строения биологических мембран. Строение и функции одномембранных органелл.

Цитоплазма состоит из гиалоплазмы и органелл (немембаррных, одномембранных, двумембранных).

Мембрана представляет собой подвижную текучую структуру, состоящую из двойного слоя фосфолипидов с плавающими и погруженными в них молекулами белка. На наружной поверхности мембраны имеется полисахаридный комплекс – гликокаликс. Мембрана обладает полупроницаемостью, т.е. способностью избирательного пропускания в клетку и выхода из нее различных молекул и ионов. Клетки растений имеют клеточную стенку, в состав которой входит целлюлоза, придающая ей прочность.

Рибосомы. Мелкие органоиды округлой или грибовидной формы, состоящие из 2 субъединиц – большой и малой. Хим.состав: белки и р-РНК. Способны образовывать группы из нескольких десятков рибосом – полисомы. Большая часть рибосом лежит в гранулярной ЭПС, а часть – свободно в цитоплазме.

Микротрубочки. Представляют собой длинные, прямые, неветвящиеся цилиндры, состоящие из белков тубулина. Могут находиться в цитоплазме, образовывать временные сложные конструкции (веретено деления), входить в состав органелл. Выполняют скелетную и двигательную функции.

Микрофиламенты. Тонкие белковые нити, встречающиеся в виде пучков или слоев главным образом в периферических отделах клетки. В состав микрофиламентов входят сократительные белки. Участвуют в образовании цитоскелета и обеспечивают движение клетки.

7. Митохондрии. Субмикроскопическое строение, форма, размеры, функции.

Число митохондрий в клетке очень непостоянно. В клетках, в которых потребность в энергии велика, содержится много митохондрий. В менее активных клетках митохондрий гораздо меньше. Чрезвычайно сильно варьируют также размеры и форма митохондрий. Митохондрии могут быть спиральными, округлыми, вытянутыми, чашевидными и даже разветвленными: в более активных клетках они обычно крупнее. Митохондрии способны изменять свою форму, а некоторые могут также перемещаться в особо активные участки клетки. Такое перемещение позволяет клетке сосредоточить большое число митохондрий в тех местах, где выше потребность в АТФ.

Каждая митохондрия окружена оболочкой, состоящей из двух мембран. Наружную мембрану отделяет от внутренней небольшое расстояние — внутримембранное пространство. Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки, так называемые кристы. Кристы существенно увеличивают поверхность внутренней мембраны. Полость митохондрии между кристами заполняет матрикс, имеющий тонкозернистое строение. В его состав входят молекулы ДНК и митохондриальные рибосомы.

Основной функией митохондрий является окисление органических соединений и использование освобождающейся при этом энергии для синтеза молекул АТФ.

Гиалоплазма представляет собой непрерывную водную коллоидную фазу клетки и обладает определенной вязкостью. Она способна к активному движению за счет трансформации химической энергии в механическую. Гиалоплазма связывает все находящиеся в ней органеллы, обеспечивая их постоянное взаимодействие. Через нее идет транспорт аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров, неорганических ионов, перенос АТФ.

Органеллы – это структурно-функциональные единицы цитоплазмы. В клетке выделяют три типа органелл: немембранные, одномембранные и двумембранные.

Если клетку поместить в гипертонический раствор осмотически активного вещества (NaCl, KNO3, сахарозы), т. е. в раствор с большей концентрацией, чем концентрация клеточного сока, то начнется осмотический выход воды из вакуоли. В результате этого объем ее сократится, протопласт отойдет от оболочки по направлению к центру клетки, тургор исчезнет. Это явление обратимо и носит название «плазмолиз».ГИСЛОГИИ РАСТЕНИЙ