Материал: Вопросы по разделу водоросли

Растения в природе являются поставщиками кислорода в атмосферу, растворенным в воде кислородом дышат водные животные, растения служат пищей для животных, на них и внутри их строятся жилища для животных. Растения обеспечивают микроклимат для отдельных организмов (тень, влажность и т.д.). Человек также дышит кислородом, произведенным растениями, питается растениями, кормит сельскохозяйственных животных, использует как сырье для промышленности, как строительный материал, лекарства, украшает поселения, жилища. Декоративные растения.

3. 
   Основные черты организации растительных клеток и их отличие от клеток бактерий, грибов и животных.
   

Во взрослой клетке растений-эукариотов можно различить 3 основные части: клеточную оболочку, протопласт, вакуоль.

Протопласт – главный компонент клетки. Он определяет функционирование её как элементарной биологической системы. Клеточная оболочка и вакуоль являются продуктами жизнедеятельности протопласта. Они образуются протопластом на определенных этапах развития клетки.

Протопласт – весьма сложное образование. И в протопласте, и в клеточном соке могут встречаться включения. Органоиды – это обязательные компоненты протопласта. Все они имеют характерное строение, довольно легко отличаются друг от друга и выполняют каждая свои функции. Органоиды растительной клетки: ядро, пластиды, митохондрии, рибосомы, эндоплазматический ретикулум (ЭПР), диктиосомы, микротельца (пероксисомы), лизосомы. Все органеллы погружены в гиалоплазму, которая обеспечивает их взаимодействие. Гиалоплазма с органеллами, не считая ядра, называется цитоплазмой клетки.

1. 
   Клеточная стенка (оболочка) – фибриллярный каркас из целлюлозы, заполненный аморфным веществом. Состоит из скелетных биополимеров и матрикса. Скелетом является целлюлоза (целлюлозные микрофибриллы). Целлюлозные микрофибриллы сшиты между собой пектином и гликаном.
   

Различают первичную и вторичную клеточные оболочки:

• 
  Первичная содержит мало целлюлозы, тонкая, растяжимая, живые растущие клеткии;
  
• 
  Вторичная откладывается клеткой ковнутри от первичной; содержит много целлюлозы, мало пектинов, нерастяжима, более плотная, ей покрываются не растущие, не способные к делению клетки.
  

Вторичная клеточная оболочка может подвергаться двух процессам:

• 
  Одревеснение – процесс пропитывания вторичной клеточной оболочки лигнином (гидрофильное вещество);
  
• 
  Опробковение – процесс пропитывания вторичной клеточной оболочки суберином (гидрофобное вещество – опробковение только у покровных тканей).
  

2. 
   Протопласт. Содержит полный набор органелл, свойственный эукариотической клетке. Его внешнюю границу составляет плазмалемма – типичная липопротеидная мембрана, в живых нормально функционирующих клетках плотно прилегающая изнутри к клеточной стенке.
   

При помещении клетки в гипертонический р-р из-за потери воды протопласт сильно сжимается, а плазмалемма полностью или большими участками отслаивается от стенки – плазмолиз. При обратной замене раствора на воду или гипотонический раствор всё возвращается обратно – деплазмолиз. Через плазмалемму происходит избирательное выведение веществ из клетки.

3. 
   Пластиды – двумембранные органеллы растений, содержащие пигменты и выполняющие функции синтеза и запасания органических веществ.
   

• 
  Хлоропласты – важнейшие пластиды. Это центры фотосинтетической активности, в которых сосредоточен весь хлорофилл и все вспомогательные пигменты, связанные с фотосинтезом. Хлорофилл – основной пигмент, участвующий в фотосинтезе.
  

Хлоропласты встречаются почти во всех клетках надземных органов растений, куда проникает свет. Но особенно много их в листьях и незрелых плодах. Лишь немногие типы клеток освещенных частей растений вместо хлоропластов содержат лейкопласты или хромопласты.

Основная структурная единица хлоропласта – тилакоид (ламелла). Тилакоид представляет собой тонкий плоский мешочек, ограниченный однослойной мембраной. В нем находятся хлорофилл, вспомогательные пигменты и ферменты, принимающие участие в фотохимических реакциях фотосинтеза. Полость тилакоида называется люмен. Тилакоиды собраны в группы наподобие стопки монет. Эти стопки называются гранами.

• 
  Лейкопласты – мелкие бесцветные пластиды.
  

Функция лейкопластов – синтез запасных питательных веществ. В первую очередь крахмала, иногда белков, редко – жиров. Лейкопласты, накапливающие крахмал, называют амилопластами, масла – элайопластами (олеопластами), белки – протеинопластами (протеопластами).

Крахмал образуется из сахаров, поступающих из фотосинтезирующих клеток. Образующийся в лейкопластах крахмал называется вторичным. Он имеет вид зерен различного размера и формы.

Запасной белок в лейкопластах может откладываться в виде кристал- лоподобных структур или аморфных включений; липиды – в виде пластог- лобул. Однако белки и липиды встречаются в лейкопластах редко.

• 
  Хромопласты – пластиды желтого, оранжевого и красного цвета.
  

Окраска хромопластов обусловлена пигментами группы каротиноидов. Пигменты нерастворимы в воде, но растворяются в жирах. Хромопласты лишены хлорофилла и не способны к фотосинтезу. В зависимости от формы накопления каротиноидов различают хромопласты трех типов:

1) глобулярного – каротиноиды растворены в субмикроскопических липоидных глобулах (пример – лепестки лютика, алоэ);

2) фибриллярного – каротиноиды собраны в пучки, состоящие из субмикроскопических нитей и связанные с фибриллами белка (пример – плоды томатов, мандарина, красного перца);

3) кристаллического – пигменты откладываются в виде мелких, но видимых в световой микроскоп кристаллоидов (пример – плоды шиповника, арбузов, лепестки нарциссов, корнеплоды моркови).

4. 
   Вакуоли и клеточный сок.
   

В молодой растительной клетке имеется множество мелких вакуолей. Принимая активное участие в росте клетки, мелкие вакуоли увеличиваются из-за поступления воды. В итоге они сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает 70-95% объема зрелой клетки. Вся система вакуолей растительной клетки называется вакуом.

Клеточная мембрана растительной клетки ограничена особой мембраной – тонопластом. Внутри – клеточный сок – водный раствор различных минералов и органических солей, сахаров, кислот. Вакуоль нужна для поддержания тургора (давления) клетки.

Функции вакуолей:

• 
  регуляция водно-солевого обмена;
  
• 
  осмотические явления: поддержание тургорного давления в клетке и рост растяжением;
  
• 
  накопление низкомолекулярных водорастворимых метаболитов и запасных веществ;
  
• 
  выведение из обмена токсичных веществ;
  
• 
  благодаря пигментам придают окраску частям растений.
  

5. 
   Включения – запасные вещества или конечные продукты обмена клетки, временно выведенные из метаболизма.
   

В соответствии с этим различают запасные и экскреторные включения. Хотя однозначно утверждать, что все экскреторные включения являются отбросами и в дальнейшем не принимают участия в клеточном метаболизме, нельзя. С другой стороны, различают включения твердые (крахмальные и алейроновые зерна, кристаллы оксалатов, силикатов, карбонатов и др.) и жидкие (растворимые углеводы клеточного сока, жиры, эфирные масла, гликозиды, алкалоиды, таннины и др. вещества) включения. Большинство включений видимы в световой микроскоп и локализованы либо в гиалоплазме и органоидах, либо в вакуолях.

Отличие растительных клеток от клеток грибов и животных:

1. 
   Наличие плотной клеточной стенки из целлюлозы
   
2. 
   Наличие пластид у растений
   
3. 
   Более развитая сеть вакуолей
   
4. 
   Запасное вещество клеток растений – крахмал
   
5. 
   Автотрофный способ питания растительной клетки
   
6. 
   Синтез АТФ у растений в митохондриях и хлоропластах
   
7. 
   При делении между дочерними клетками у растений образуется перегородка, у животных перетяжка.
   

4. 
   Осмотические свойства растительной клетки. Вакуоли и клеточный сок. Осмотическое давление, тургор, тургорное давление, плазмолиз и деплазмолиз. Значение осмотических явлений в жизнедеятельности растения.
   

Осмотические свойства растительных клеток.

По химическому составу и концентрации вещества клеточный сок сильно отличается от протопласта клетки, т.к. мембрана центральной вакуоли – тонопласт – обладает избирательной проницаемостью для разных веществ и в основном выполняет транспортную и барьерную функцию. Именно поэтому концентрация ионов и органических веществ в клеточном соке вакуоли обычно выше, чем в оболочке клетки, поэтому вода будет поступать в вакуоль путем диффузии, стремясь уравнять концентрацию окружающей среды и клеточного сока. Такое одностороннее, однонаправленное, пассивное проникновение воды через полупроницаемую для растворенных веществ мембрану называется осмосом. По мере того, как вакуоль клетки насыщается водой, создается давление вакуоли на протопласт – осмотическое давление. Чем концентрированнее клеточный сок. Тем активнее идет диффузия воды в клетку, следовательно, тем выше осмотическое давление в клетке. По мере насыщения клетки водой, протопласт становится упругим и развивается тургорное давление протопласта на клеточную оболочку. Упругое состояние клетки при максимальном её насыщении водой называется тургорным состоянием, или тургором. При потере воды растение теряет тургор и завядает. Т.е. тургорное давление – это давление, развивающееся в растительной клетке в результате осмоса.


При помещении клетки в гипертонический р-р из-за потери воды протопласт сильно сжимается, а плазмалемма полностью или большими участками отслаивается от стенки – плазмолиз. При обратной замене раствора на воду или гипотонический раствор всё возвращается обратно – деплазмолиз. Через плазмалемму происходит избирательное выведение веществ из клетки.

Осмос и осмотическое давление играют большую роль в биологических явлениях. Так, постоянный осмос воды внутри клетки создает в растении повышенное гидростатическое давление, которое обусловливает прочность и упругость, тканей
5.Основные черты организации растительных клеток, клеточная оболочка, ее образование и рост. Состав и структура клеточной оболочки. Вторичные изменения клеточных оболочек.

Образование и рост.

1) Клеточная оболочка является производным протопласта, так как образуется из секрета аппарата Гольджи при участии ферментов на плазмалемме.

• 
  Наружный слой – состоит из клетчатки. Клетчатка является каркасом клетки, выполняет защитную функцию.
  
• 
  Внутренний слой – плазматическая мембрана: Два слоя белка, между которыми находится липидный слой.
  

Клеточная оболочка растительных клеток обладает сложным химическим составом веществ, которые можно разделить на две главные группы: 1) вещества каркаса, создающие основу клеточной оболочки, её арматуру; 2) вещества матрикса, заполняющие пространство в каркасе клеточной оболочки и усиливающие её прочность.

2) Рост клеточной оболочки может осуществляться в двух направлениях:

• 
  в поверхность (рост растяжением);
  
• 
  в толщину.
  

Поверхностный рост клеточной оболочки, или рост растяжением, происходит в клетках, которые продолжают увеличиваться в размерах. Такие клетки имеют нелигнифицированные первичные оболочки со сравнительно небольшим содержанием целлюлозы.

Рост клеточной оболочки в толщину происходит разными способами:

1. 
   постепенным наложением компонентов оболочки друг на друга (аппозиция);
   
2. 
   вкраплением нового материала в уже сформированную оболочку (интуссусцепция).
   

3) Функции: клеточная оболочка в значительной степени определяет форму клеток и текстуру тканей. Она выполняет опорную и защитную функции. Ей принадлежит важная роль в таких процессах жизнедеятельности как поглощение, передвижение веществ, транспирация и выделение секретов.

4) В растительной оболочке различают три части:

• 
  Первичная оболочка - это первая собственная оболочка, образующаяся в развивающейся клетке, которая у многих типов клеток остается и единственной на протяжении всей жизни. В ней содержится целлюлоза, гемицеллюлоза и пектин. Первичные оболочки связаны с живыми протопластами.
  
• 
  Вторичная оболочка возникает вслед за первичной и накладывается на нее изнутри, т. е. со стороны полости клетки. Она состоит, в основном, из целлюлозы или различных смесей целлюлозы и гемицеллюлозы, лигнина, суберина и других веществ. Клетки, имеющие вторичные оболочки, в зрелом состоянии часто лишены протопластов.
  
• 
  Межклетное вещество (срединная пластинка) находится между первичными оболочками двух смежных клеток и состоит, главным образом, из пектиновых веществ.