- •Ядро. Строение и функции.
- •Растения длинного и короткого дня
- •Вторичная сложная покровная ткань – перидерма, ее образование и строение: феллоген, феллодерма, пробка (феллема). Чечевички, их образование, строение и функции. Формирование и строение корки.
- •Анатомическое строение стебля двудольного травянистого растения (пучкового типа). Особенности строения и расположения тканей. Ответ оформить с рисунками и схемами.
- •Семя. Особенности строения семян однодольных и двудольных растений. Способы распространения плодов и семян.
- •Распространение семян
Оглавление
Ядро. Строение и функции. 1
Ростовые вещества. Ростовые движения – тропизмы (геотропизм, фототропизм, хемотропизм, магнитотропизм), их физиологическая основа. Настические движения Фотопериодизм. Растения длинного и короткого дня. 2
Растения длинного и короткого дня 5
Вторичная сложная покровная ткань – перидерма, ее образование и строение: феллоген, феллодерма, пробка (феллема). Чечевички, их образование, строение и функции. Формирование и строение корки. 5
Анатомическое строение стебля двудольного травянистого растения (пучкового типа). Особенности строения и расположения тканей. Ответ оформить с рисунками и схемами. 6
Семя. Особенности строения семян однодольных и двудольных растений. Способы распространения плодов и семян. 9
Распространение семян 9
Ядро. Строение и функции.
Важнейшая роль в жизнедеятельности и делении клеток грибов, растений и животных принадлежит ядру и находящимся в нем хромосомам. Большинство клеток этих организмов имеет одно ядро, но есть и многоядерные клетки, например мышечные. Ядро расположено в цитоплазме и имеет округлую или овальную форму. Оно покрыто оболочкой, состоящей из двух мембран. Ядерная оболочка имеет поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Ядро заполнено ядерным соком, в котором расположены ядрышки и хромосомы.
Ядрышки – это «мастерские по производству» рибосом, которые формируются из образуемых в ядре рибосомных РНК и синтезированных в цитоплазме белков.
Главная функция ядра – хранение и передача наследственной информации – связана схромосомами. Каждый вид организма имеет свой набор хромосом: определенное их число, форму и размеры.
Все клетки тела, кроме половых, называются соматическими (от греч. soma – тело). Клетки организма одного вида содержат одинаковый набор хромосом. Например, у человека в каждой клетке тела содержится 46 хромосом, у плодовой мухи дрозофилы – 8 хромосом. Из таблицы 5 видно, что число хромосом в большинстве соматических клеток в два раза больше, чем в половых.
Таблица 5
Число хромосом у разных организмов |
||
Человек Дрозофила Красный клевер Мышь |
46 8 14 40 |
23 4 7 20 |
Соматические клетки, как правило, имеют двойной набор хромосом. Он называетсядиплоидным и обозначается 2n. Так, у человека 23 пары хромосом, то есть 2n=46. В половых клетках содержится в два раза меньше хромосом. Это одинарный, или гаплоидный, набор. У человека 1n=23.
Все хромосомы в соматических клетках, в отличие от хромосом в половых клетках, парные. Хромосомы, составляющие одну d6a пару, идентичны друг другу; Парные хромосомы называют гомологичными. Хромосомы, которые относятся к разным парам и различаются по форме и размерам, называют негомологичными.
У некоторых видов число хромосом может совпадать. Например, у клевера красного и гороха посевного 2n=14. Однако хромосомы у них различаются по форме, размерам, нуклеотидному составу молекул ДНК.
Чтобы понять роль хромосом в передаче наследственной информации, необходимо познакомиться с их строением и химическим составом.
Хромосомы неделящейся клетки имеют вид длинных тонких нитей. Каждая хромосома перед делением клетки состоит из двух одинаковых нитей – хроматид, которые соединяются между собой в области перетяжки – центромеры.
Вы видите, что хромосомы состоят из ДНК и белков. Поскольку нуклеотидный состав ДНК различается у разных видов, состав хромосом уникален для каждого вида.
Ростовые вещества. Ростовые движения – тропизмы (геотропизм, фототропизм, хемотропизм, магнитотропизм), их физиологическая основа. Настические движения Фотопериодизм. Растения длинного и короткого дня.
Ростовые вещества – это органические соединения, способствующие активизации биохимических процессов в клетках растений, регенерации и образованию корневой системы.
В очень слабых концентрациях ростовые вещества не оказывает существенного влияния на вышеуказанные процессы, а в больших концентрациях способны блокировать эти процессы и оказывать отравляющее действие на растения. Выбор концентрации ростовых веществ имеет определяющие значение для корнеобразования у растений. Ростовые вещества – это органические кислоты, имеющие фенольное, индольное или нафтольное ароматическое ядро. Наиболее известны из них индолилуксусная кислота (ИУК) и ее соли, а также индолилмасляная кислота (ИМК), которые являются препаратами высокой физиологической активности.
Ростовые вещества представляют собой порошки, которые необходимо хранить в хорошо закрытой стеклянной посуде в темном и сухом месте, а их препараты, в том числе спиртовые и водные растворы, кроме того, и при пониженной температуре.
Все движения растений приводят к определенной ориентировке органов в пространстве. Они выработались в процессе эволюции как приспособление к лучшему использованию света, питательных веществ и других условий среды. Так, отрицательный геотропизм и положительный фототропизм стебля позволяют растению выносить листья к свету. Рост корня вниз и уклонение от света способствуют углублению его в почву и лучшему использованию питательных веществ. Изменение направления роста стебля при пониженной температуре приводит к образованию более устойчивых стелющихся форм. Открывание и закрывание цветков в определенные периоды суток является приспособлением к лучшему опылению. В основе всех ростовых движений лежит неравномерный рост разных сторон органа. При геотропических изгибах у стебля быстрее растет нижняя, а у корня верхняя сторона. При положительном фототропическом изгибе стебля быстрее растет затененная сторона и т. д. Эпинастические движения связаны с разрастанием морфологически верхней стороны органа листа или лепестка цветка, а гипонастические — с разрастанием морфологически нижней стороны. Все указанные движения характерны лишь для молодых органов, не потерявших еще способности к росту, и в таких условиях, в которых ростовые процессы осуществимы. В 1928 г. Н.Г. Холодный и Ф. Вент выдвинули гормональную теорию тропизмов, которая в дальнейшем была подтверждена многочисленными экспериментами. Согласно этой теории, при нормальном освещении и вертикальном положении проростка ток гормона (ауксина), вырабатываемого в верхушке органа, распределяется равномерно. Следствием этого является равномерный рост. При одностороннем освещении либо при горизонтальном положении ауксин распределяется неравномерно, результатом чего является неравномерный рост и изгиб органа. Так, в случае одностороннего освещения стебля ауксин концентрируется на затененной стороне, благодаря чему она растет быстрее, и стебель изгибается в сторону света. Результаты экспериментов показывают роль в фототропизме точки роста — место, где происходит восприятие света и синтез ауксина. Показано, что декапитированные колеоптили только через 3 ч возобновляют способность реагировать на одностороннее освещение. Для проявления реакции на неравномерное освещение (фототропизм) должен существовать какой-то фоторецептор. Природа такого фоторецептора (пигмента) окончательно не установлена. Однако изучение спектра действия показало, что наиболее эффективным для проявления фототропизма является синий свет. Полагают, что фоторецептором в этом случае является флавопротеин.
Флавопротеин — это фосфорилированная протеинкиназа, которая стимулируется синим светом. Спектр действия активирования синим светом этой киназы совпадает со спектром действия активации фототропизма. Одностороннее восприятие света фоторецептором вызывает электрическую поляризацию тканей, градиент фосфорилирования и, как следствие, отклонение тока ауксинов и повышение их концентрации на затененной стороне. Под влиянием силы земного притяжения при горизонтальном положении проростка ауксин концентрируется на нижней стороне органа. Это приводит к быстрому росту нижней стороны стебля, и он изгибается вверх. Ауксин концентрируется также и на нижней стороне корня. Однако оптимальная концентрация ауксина для корня примерно в 1000 раз ниже, чем для стебля. Из-за этого увеличение концентрации ауксина на нижней стороне корня приводит к торможению ее роста, и корень изгибается вниз. Необходимо указать, что тормозящее влияние высоких концентраций ауксина, возможно, является результатом накопления под его влиянием этилена. Важным объектом исследования геотропизма являются мутанты, которые не реагируют на земное притяжение — агравитропы. Исследования мутантов подтверждают гипотезу Холодного — Вента о том, что ауксин является необходимым условием гравитропизма. В отличие от фототропизма при геотропизме все части растения одинаково воспринимают силу тяжести. Вместе с тем появляются данные, что в осуществлении геотропических движений большую роль играют ингибиторы роста, прежде всего абсцизовая кислота. В экспериментах с корнями кукурузы было показано, что источником ингибиторов роста является корневой чехлик. Под влиянием гравитации ингибиторы роста, образовавшиеся в корневом чехлике, накапливаются на нижней стороне горизонтально расположенного корня, и, как следствие, рост нижней стороны тормозится, корень изгибается вниз. Таким образом, корневой чехлик не только воспринимает раздражение, но и отвечает за образование и распределение гормональных веществ. Существуют различные гипотезы, объясняющие первичный механизм восприятия геотропического раздражения. Согласно одной из них, под влиянием одностороннего действия силы тяжести в клетках апикальной зоны (для корней в корневом чехлике) происходит перемещение более тяжелых частиц — статолитов (главным образом крахмальные зерна или, точнее, амилопласты). Под влиянием одностороннего воздействия земного притяжения статолиты скапливаются на одной стороне органа. Крахмальные зерна присутствуют почти во всех геотропически чувствительных тканях.
Интересно, что в результате голодания крахмальные зерна исчезают, и геотропическая чувствительность не проявляется. Мутанты кукурузы, характеризующиеся меньшим содержанием амилопластов, обладают меньшей геотропической чувствительностью. Имеются данные, что перемещающиеся статолиты оказывают давление на мембраны клеток нижней стороны органа. Под электронным микроскопом можно наблюдать сжатие цистерн эндоплазматического ретикулума. Можно предполагать, что именно скопление статолитов на нижней стороне органа, в свою очередь, вызывает передвижение веществ, регулирующих рост, что и приводит к неравномерному росту и изгибу. Однако в некоторых случаях геотропическая чувствительность сохраняется и при отсутствии амилопластов. Это показано на лишенных крахмала мутантах, а также на организмах, не имеющих статолитов, например, зеленой водоросли хара. Предполагают, что у этой водоросли вместо статолитов реагируют микрофиламенты и сила тяжести воспринимается всей цитоплазмой. Возможно, что в этих случаях роль статолитов выполняют другие частицы (митохондрии, диктиосомы). Выдвинута также гипотеза, согласно которой геотропическую реакцию контролирует плазматическая мембрана, которая связывает кальциевыми каналами цитоскелет и клеточную стенку. Эти каналы реагируют на силу тяжести, в результате изменяется и возникает новый порядок взаимосвязи между цитоскелетом и клеточной стенкой. Эта модель объясняет, почему хара и лишенные крахмала мутанты арабидопсиса реагируют на силу тяжести.
Геотропизм, или гравитропизм (в физиологии растений) — способность различных органов растения располагаться и расти в определённом направлении по отношению к центру земного шара. Всем известно, что стебель растёт вверх, а корень вниз. Но так как понятия «вверх» и «вниз» относительны, то точнее это явление нужно формулировать так: стебель и корень растут по направлению земного радиуса. Уже на основании этого повсеместно наблюдаемого факта можно заключить, что причина такой ориентировки кроется в силе земного притяжения, или силе тяжести.
Хемотропизм (от хемо... и тропизм), химиотропизм, изменение направления роста органов растения под влиянием химических веществ, действующих с одной стороны. Как и др. виды тропизмов, Хемотропизм происходит вследствие неравномерного роста противоположных сторон органа. Многие вещества, стимулирующие в небольших концентрациях положительный Хемотропизм (рост органов в сторону химического раздражителя), в высоких концентрациях могут вызвать отрицательный Хемотропизм (рост органов в сторону, противоположную раздражителю). Наблюдается Хемотропизм при росте пыльцевых трубок в сторону семяпочек, при врастании гиф паразитных грибов в ткань растения-хозяина, при росте корней в сторону крупинок или гранул удобрений и т.п.
Магнитотропизм (от магнит и греч. trópos - поворот, направление), изгибание стебля или корня растения в процессе роста под действием постоянного (естественного или искусственного) магнитного поля. Направление Магнитотропизм определяется физиологическими особенностями растения и расположением его относительно вектора напряжённости магнитного поля. Например, первичный корешок кукурузы при прорастании изгибается в сторону южного магнитного полюса, корешок кресс-салата - по направлению градиента магнитного поля. Магнитотропизм определяет ориентацию корневых систем некоторых сельскохозяйственных растений - пшеницы, овса, сахарной свёклы, редиса.
Движения растений, которые происходят в ответ на раздражение, но направление которых не зависит от направления стимула, называют настическими. Среди них различают широко встречающиеся движения «засыпания» – поднимание и опускание листьев в ответ на суточный ритм света и темноты. Настические движения, возникающие как реакция на прикосновение, включают и действие ловчего механизма венериной мухоловки.
Листья и цветки некоторых растений «следят» за солнцем в течение дня, увеличивая или уменьшая поглощение солнечной энергии.