Ботаника как наука, Растительная клетка

Лекция № 1

Введение. Ботаника как наука.

Растительная клетка.

Цель лекции: Изучить основные разделы ботанической науки и их специфику; изучить особенности строения клетки и её основных органелл.

Ботаника – сложная система научных дисциплин, изучающих растительный мир во всем его богатстве форм и жизненных проявлений. Морфология и анатомия растений – это фундаментальная ботаническая дисциплина, которая изучает особенности внешнего строения и внутренней структуры растений и их органов, а также особенности размножения, индивидуального развития. «Морфология и анатомия растений» как дисциплина объединяет морфологию (гр. morpha – форма, logos– понятие, учение) и анатомию (гр. anatome – рассечение). Морфология – учение об общих закономерностях развития и строения внешней структуры тела растения и отдельных его органов. Анатомия – учение о внутренней структуре растений, их структуре на клеточном и тканевом уровнях.

Одна из основных задач курса – формирование научного мировоззрения на процессы становления и развития растительных организмов, представления о приспособительном характере эволюции растительных структур, позволившем растениям освоить различные местообитания. Морфология растений является необходимой основой для таких общих и частных ботанических дисциплин, как систематика, физиология растений, геоботаника, растениеводство, генетика растений, экология растений и т.п.

Растения (Planta, или Vegetabilia) – это царство живых автотрофных организмов, для которых характерны способность к фотосинтезу и наличию плотных клеточных оболочек, состоящих из целлюлозы, запасным веществом обычно служит крахмал.

Клетка – основная структурно-функциональная единица всех живых существ, в том числе и растений. Клетка – элементарная часть живого организма, обладающая всеми признаками живого: ростом, обменом веществ и энергии, дыханием, наследственностью, раздражимостью и др.

Растения могут состоять из одной клетки (одноклеточные водоросли), но большинство из них многоклеточные. Клетки таких организмов дифференцированы, связаны между собой морфологически и физиологически.

В молодом состоянии клетки имеют сходные размеры и форму. Форма взрослых клеток очень разнообразна, но все разнообразие сводится к двум основным видам клеток: паренхимным и прозенхимным.

У паренхимных клеток длина, ширина и высота примерно одинакова. Это клетки основных тканей растения (фотосинтезирующей, запасающей), в онтогенезе долгое время остающиеся живыми.

Прозенхимные клетки имеют сильно вытянутую форму – длина во много раз превышает ширину. Эти клетки характерны для механических тканей (волокон) и очень быстро омертвевают.

Размеры клеток могут варьировать от 10до 100 мкм, но некоторые клетки можно различить невооруженным глазом или в лупу – запасающие клетки мякоти плодов арбуза, апельсина (около 2-5 мм). Особенно большими размерами выделяются клетки прядильных растений – длина лубяных волокон льна равна 20-40 мм, у крапивы – 80 мм, у китайской крапивы (рами) – 500 мм, а клетки млечников некоторых лиан измеряются иногда даже в метрах.

СТРУКТУРА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ. ПРОТОПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ.

Клетки растений имеют основные три части:

1.  Протопласт - живое содержимое клетки.

2.  Клеточные оболочки.

3.  Вакуоль с клеточным соком.

Клеточные оболочки и вакуоль являются производными протопласта.  В клетке накапливаются запасные вещества и продукты её жизнедеятельности.

В протопласте выделяют цитоплазму, состоящую из гиалоплазмы и структурных компонентов – органоидов. Органоиды можно разделить на микроскопические (видны в световой микроскоп): пластиды, митохондрии, и субмикроскопические (видны в электронный микроскоп) – диктиосомы, эндоплазматический ретикулум, рибосомы.

Цитоплазма – многофазная коллоидная система; прозрачное, полужидкое, бесцветное вещество. В молодой клетке она занимает всю полость, а в старых расположена постенно (в центре крупная вакуоль). Цитоплазма находится в постоянном движении, замедленное в обычных условиях, повышается при нагреве, воздействии некоторых химических веществ. Различают два типа движения цитоплазмы – вращательное (ротационное) – в старых клетках цитоплазма движется в одну сторону вокруг центральной вакуоли; струйчатое (циркулярное) – в молодых клетках цитоплазма движется в разные стороны вокруг мелких вакуолей. Реже встречается фонтанирующее и колебательное движения.

Клетка – это система биологических мембран – тончайших пленок (0,4-10 нм) окружающих клетки и составляющих основу строения всех органоидов. Биологические мембраны состоят из двух видов веществ: бислоя фосфолипидов и белков. Липиды располагаются в центре мембраны и состоят из гидрофильных фосфорных головок, расположенных снаружи бислоя, и годрофобных липидных хвостиков, расположенных внутри бислоя. Белки вкраплены в липидный слой, они могут примыкать к бислою, погружаться в него или пронизывать насквозь. Функции биомембран: отграничение содержимого клетки от окружающей среды; участие в создании внутренней структуры клетки; обеспечивают иммунитет – нейтрализуют чужеродные ядовитые вещества, осуществляют межклеточные контакты. Основное свойство биомембран: избирательная проницаемость, что обеспечивает относительное постоянство внутренней среды клетки. Проникновение веществ через мембрану проходит в основном через белки пронизывающие липидный слой – «гидрофильные поры». Мембрана, граничащая с оболочкой клетки называется плазмалемма (плазматическая мембрана), а мембрана, окружающая вакуоль, - тонопласт.