Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Элементарная ботаника (ЭБ1) (ЗО).doc
Скачиваний:
89
Добавлен:
07.02.2016
Размер:
8.05 Mб
Скачать

Экзаменационные вопросы по ботанике (з/о)

  1. Общее строение клетки, функции органелл и производных веществ протопласта.

  2. Жизненный цикл клетки. Митоз. Мейоз.

  3. Растительные ткани, их строение и функции.

  1. Корень, его функция, типы; первичное, вторичное и третичное строение.

  2. Побег, его функция, типы; строение стебля ржи, клевера и сосны.

  3. Лист, его функция; строение листа ириса, камелии, сосны.

  1. Цикл развития спорового растения папоротника.

  2. Цикл развития голосеменного растения сосны.

  3. Цикл развития покрытосеменного растения сои.

БОТАНИКА

Изучает строение, функционирование, рост и развитие растительных организмов на уровнях: клеток, тканей, органов, организма в целом, растительных сообществ и экологических систем. Дисциплина даёт понимание общебиологических законов и единства живой и неживой природы.

Клетка – наименьшая структурная и функциональная единица живого организма. Клетка – это самовоспроизводящаяся форма материи, состоящая из определённых молекулярных структур собранных в определённой последовательности. Форма и атомарный состав молекул, формирующих клетку, определяет их функции и свойства.

Все процессы (реакции) проходящие в клетке называются метаболизмом. Метаболизм представляет собой непрерывный процесс передачи энергии химической связи (удерживающей атомы в составе молекулы) от одних молекул другим. В реакциях метаболизма выделяют две составляющие:

катаболизм– реакции разрушения сложных молекулярных структур на простые, проходящие с выделением энергии;

анаболизм– реакции синтеза, создания сложных молекулярных структур из простых, протекащие с поглощением энергии.

Основным источником энергии для растительных организмов является энергия солнечного света. Под действием световой энергии в хлоропластах происходит синтез глюкозы (С6Н12О6) из углекислого газа (СО2) и водорода (Н) воды, т.е. энергия света преобразуется в энергию химических связей которая удерживает атомы в молекуле глюкозы. В дальнейшем часть глюкозы в митохондриях сжигается (разрушается) до углекислого газа и водорода, который, взаимодействуя с кислородом, образует воду. Энергия, выделяющаяся при разрушении глюкозы, соединяет аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) с ещё одной фосфорной кислотой, в результате чего получается универсальная молекула-энергоноситель аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Энергия химической связи заключённая в молекуле АТФ выделяется при её разрушении и используется для перестройки молекулы глюкозы в другие молекулярные вещества с изменённой структурой, составом и функциями. Так из глюкозы через цепь реакций катаболизма-анаболизма образуются липиды и аминокислоты, а из аминокислот белки.

Вещества, образованные клеткой и составляющие её, в зависимости от условий, формы и свойств молекул составляющих их, могут выполнять ряд функций:

  1. Строительную – формировать долговременные комплектующие структуры протопласта (органеллы) и межклеточного вещества;

  2. Запасающую – долговременно хранится в органеллах клетки, в неактивном состоянии, содержа в себе энергию химических связей;

  3. Энергетическую – передавать энергию химических связей в реакциях катаболизма-анаболизма от одних молекул другим;

  4. Управляющую – регулировать ход и скорость химических реакций в клетке.

Функционально клетку делят на:

протопласт– «живую» организующую (учреждающую) часть, создающую условия для прохождения реакций метаболизма;

производные протопласта– «неживую» (учреждённую) часть, т.е. вещества и структуры образованные в результате метаболизма.

Рис. 1. Общее строение растительной клетки

Протопласт

В состав протопласта входят:

плазмалемма– внешняя мембрана протопласта, обладающая свойством полупроницаемости и выполняющая барьерную функцию;

гиалоплазма– коллоидный раствор заполняющий протопласт внутри, создающий среду для прохождения реакций метаболизма;

органеллы клетки (9 шт.) – обновляющиеся молекулярные структуры, характеризующиеся определенной формой, свойствами и функциями. Взаимодействие органелл клетки обеспечивает её работу как открытой подсистемы организма, обеспечивает пространственную изоляцию и прохождение разнонаправленных реакций метаболизма в клетке, определяет структуру и форму клетки.

К органеллам клетки относятся:

1. Ядро– двумебранная органелла клетки, заполненная ядерным соком (кариоплазмою) в котором находятся хроматин (ДНК) и ядрышки (РНК) – молекулы генетического программного обеспечения клетки. Основная функция ядра – реализация генетической программы развития и функционирования клетки и всего организма в целом.

2. Пластиды– двумембранные полуавтономные органеллы клетки, заполненные коллоидным раствором – стромою (матриксом), в котором находится ДНК, РНК и рибосомы. Выделяют три типа пластид:

Хлоропласты– пластиды, у которых внутренняя мембрана образует сеть взаимосвязанных между собой плоских пузырьков – ламел (тилакоидов), собранных в стопки – граны. В мембранах ламел находятся световоспринимающие пигменты хлорофилл, каротин, ксантофилл. Функция хлоропластов – фотосинтез – преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей молекул используемую для синтеза глюкозы из углекислого газа и водорода воды. Хлоропласты характерны для клеток хлоренхимы листьев.

Хромопласты– пластиды без сложной внутренней мембранной структуры, в которых отсутствует пигмент хлорофилл, а каротин и ксантофилл сконцентрированы в строме пластида. Хромопласты образуются в результате старения хлоропластов (пожелтение листьев).

Лейкопласты – пластиды со слаборазвитой внутренней мембраной, немеющие пигментов. Функция: накопление в строме запасных питательных веществ (белков, липидов, углеводов).

3. Митохондрии– двумембранные полуавтономные органеллы клетки, заполненные коллоидным раствором – матриксом, в котором находится ДНК, РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана митохондрий больше по площади, чем наружная и образует складки – кристы. Основная функция митохондрий – разрушение органических соединений до углекислого газа и водорода воды, и соединение АДФ (аденозиндифосфорной кислоты) с молекулой фосфорной кислоты в АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту) молекулу-энергоноситель.

4. Эндоплазматическая сеть(ЭПС) – одномембранная органелла, в виде системы взаимосвязанных мембранных плоских цистерн и трубочек. Выполняет функцию транспорта веществ внутри системы. РазличаютгранулярнуюЭПС (на поверхности которой находятся рибосомы) игладкуюЭПС (без рибосом на поверхности). Из мембран ЭПС в протопласте образуются органеллы: аппарат Гольджи, вакуоли и оболочка ядра.

5. Аппарат Гольджи– одномембранная органелла, состоящая из нескольких плоских мембранных пузырьков – диктиосом. Образование аппарата Гольджи начинается с выдувания ЭПС мембранных пузырьков заполненных определёнными веществами. Эти пузырьки сливаются в плоские цистерны диктиосом, где происходят реакции преобразования поступивших веществ в другие соединения. Последняя диктиосома, с готовыми веществами, распадается на маленькие секреторные пузырьки, которые встраиваются в плазмалемму выводя внутреннее содержимое за пределы протопласта на клеточную стенку. Функция аппарата Гольджи – выделительная. Вместе с ЭПС может строить вакуоли, в которые выделять преобразованные вещества.

6. Вакуоли– одномембранные пузырьки образованные ЭПС или аппаратом Гольджи. В зависимости от функций веществ заполняющих вакуоли их делят на:

Сократительные(пульсирующие) вакуоли – заполненные клеточным соком (раствором солей и других веществ). Выполняют функцию поддержания тургорного (осмотического) давления в клетке, накопления растворимых защитных и запасающих веществ;

Запасающие вакуоли – накапливающие не растворимые запасные питательные вещества (белки, липиды, углеводы);

Лизосомы – вакуоли заполненные ферментами, разрушающими ненужные клетке макромолекулы и неработающие органеллы;

Пероксисомы– вакуоли заполненные веществами, нейтрализующими активные формы кислорода, которые образуются при разрушении макромолекул.

7. Рибосомы– безмембранные органеллы, состоящие из молекулы РНК и белка. Выполняют функцию синтеза белка из аминокислот.

8. Микротрубочки– органеллы в виде трубочек образованных белком тубулином. Выполняют в клетке опорную функцию (служат опорой для всех органелл протопласта, обеспечивают их перемещение по клетке, и поддерживают форму протопласта).

9. Микрофиламенты– органелла в виде тяжей образованных белком актином. Функция генерация (создание) тока гиалоплазмы по клетке. Вместе с микротрубочками образует опорную структуру клетки –цитоскелет.

Производные вещества протопласта

К производным веществам протопласта относятся:

  1. Физиологически активные веществарегулирующие функционирование, рост и развитие клетки и организма в целом:

Ферменты– белковые молекулы катализаторы, активирующие химические реакции в клетке.

Витамины– небелковые молекулы катализаторы, активирующие химические реакции в клетке.

Гормоны– вещества, активирующие деление клеток ростовые процессы в них и организме в целом.

Фитонциды– защитные отравляющие вещества защищающие клетку и организм от повреждений.

  1. Запасные вещества– временно неактивные полимерные вещества, содержащие большое количество энергии в химических связях. Откладываются в лейкопластах и вакуолях.

  1. Клеточный сок– раствор солей и других веществ заполняющий сократительные вакуоли. Выполнят регуляцию давления в клетке, поглощения воды, накопления защитных веществ.

  1. Клеточная стенка– целлюлозная оболочка клетки, выполняющая функции внешней опоры защищающей протопласт и межклеточного вещества соединяющего клетки между собой в ткань. Образуется в результате выделения целлюлозы и других веществ аппаратом Гольджи за пределы протопласта (в телофазе митоза или мейоза клеточная стенка делит материнскую клетку на две дочерние).

Жизненный цикл клеткипредставляет собою период существования клетки от момента образования до момента деления или гибели. В жизненном цикле клетки выделяют два периода:

интерфаза– период существования и функционирования клетки от момента образования до начала деления;

деление– период образования из одной клетки двух (митоз) или четырёх (мейоз).

Интерфаза включает в себя три периода: G1 (G0), S и G2.

Период интерфазы G1 начинается с момента образования клетки и связан с ростом клетки и увеличения количества её органелл. В зависимости от местоположения в организме клетки функционально специализируются, приобретают характерное строение и выполняют необходимую работу. Если клетка не программируется организмом на дальнейшее деление, она остаётся на этой фазе развития, которая обозначается как (G0) и продолжает выполнять свои функции до момента гибели. Если клетка программируется организмом на дальнейшее деление, она переходит в период интерфазыS.

Период интерфазы Sсвязан с удвоением наследственной генетической информации в ядре клетки, т.е. происходит удвоение молекул ДНК, для передачи дубликатов генетической программы в две дочерние клетки во время деления.

Период интерфазы G2связан с подготовкой клетки к делению, образуются структуры и вещества, используемые клеткой во время деления.

Митоз– деление клетки на две дочерние с сохранением хромосомного набора (дубликаты генетической программы зашифрованной на молекулах ДНК передаются в две образующиеся дочерние клетки).

Митоз состоит из четырёх фаз:

  1. Профаза. В клетке разрушается ядерная оболочка, хроматин (рабочая форма ДНК) и ядрышки (РНК) упаковываются в хромосомы (транспортную форму ДНК), т.е. генетическая программа архивируется для транспортировки.

  2. Метафаза. Хромосомы выводятся на экватор клетки и к их половинкам (хроматидам) присоединяются микротрубочки веретена деления.

  3. Анафаза. Микротрубочки веретена деления сокращаются и разводят половинки хромосом к разным полюсам клетки.

  4. Телофаза. На полюсах клетки вокруг половинок хромосом ЭПС формирует новые ядерные оболочки. Половинки хромосом распаковываются (разархивируются) в хроматин, т.е. генетическая программа разархивируются. Аппарат Гольджи строит клеточную стенку, разделяющую материнскую клетку на две дочерние.

Мейоз– редукционное деление клетки на четыре дочерние с уменьшением двойного (диплоидного 2n) набора хромосом вдвое и рекомбинацией (изменением) генетической программы в новых клетках.

Мейоз проходит в два этапа, каждый из которых состоит из четырёх фаз.

1-й этап:

  1. Профаза 1. В клетке разрушается ядерная оболочка, хроматин (рабочая форма ДНК) и ядрышки (РНК) упаковываются в хромосомы (транспортную форму ДНК), т.е. генетическая программа архивируется для транспортировки. Гомологичные одинаковые хромосомы (отцовские и материнские) скручиваются между собой – конъюгацияи обмениваются генами (участками хромосом) –кроссинговер, после чего расплетаются.

  2. Метафаза 1. Хромосомы выводятся на экватор клетки и к гомологичным хромосомам присоединяются микротрубочки веретена деления, идущие из разных полюсов клетки.

  3. Анафаза 1. Микротрубочки веретена деления сокращаются и разводят гомологичные хромосомы к разным полюсам клетки.

  4. Телофаза 1. Гомологичные хромосомы группируются на полюсах клетки. Аппарат Гольджи формирует клеточную стенку, которая делит материнскую клетку на две дочерние по экватору.

После первого этапа деления мейозом в дочерних клетках остаётся половинный (гаплоидный n) набор хромосом. Период подготовки клеток ко второму делению называетсяинтеркинез.

2-й этап деления клеток мейозом идентичен митозу и проходит в четыре фазы синхронно в двух дочерних клетках от первого деления (смотри митоз).

В результате деления клеток мейозом образуются четыре гаплоидные клетки, в каждой из которых наследственная информация изменена и отличается от генетической программы материнской клетки.

Ткань– совокупность клеток, которые имеют общее происхождение, одинаковое строение и выполняют одинаковую функцию в теле организма.

По происхождению ткани делят на: первичные, вторичные и третичные. Первичные ткани возникают из развивающейся зиготы (оплодотворённой яйцеклетки), вторичные ткани развиваются из первичных, а третичные – из вторичных.

Ткани также делят на живые (в клетках которых сохраняется живой протопласт) и мёртвые (в клетках которых протопласт отмирает и остаётся только клеточная стенка, выполняющая защитную, опорную и др. функции в органах растений).

Образование новых тканей и органов связано с изменением формы организма и переходом его на новый этап развития.

В растительных организмах выделяют шесть типов тканей:

1. Меристематические (меристемы) или образовательные,

2. Основные,

3. Граничные,

4. Проводящие,

5. Механические,

6. Выделительные.

1. Меристематические тканиили меристемы состоят из клеток управляющих направлением и темпом роста организма.Функциямеристематических клеток деление митозом или мейозом с образованием новых (дочерних) клеток. Образованные клетки разделяются (дифференцируются) по выполняемым функциям (в интерфазе G0) в зависимости от местоположения в растительном организме, т.е. преобразовываются во все остальные типы тканей.

По месторасположению в теле растения меристемы делятся на:

А. Верхушечныеилиапикальные– расположенные в точках роста почек и кончиков корней, например:туникаформирует покрывную ткань эпидермис,меристема конуса нарастания– боковые меристемы.

Б. Боковые илилатеральные– находятся внутри стеблей и корней и обеспечивают их рост в толщину, например: первичные меристемыперициклипрокамбийформируют ткани первичных проводящих пучков, основной паренхимы (залегающей между ними) и вторичные баковые меристемыкамбийифеллоген. Последние обеспечивают вторичный рост (утолщение) стеблей и корней за счёт формирования вторичных комплексных проводящих тканей – ксилемы (К2) и флоэмы (Ф2).

В. Вставочные или интеркалярные– находятся в междоузлиях побегов и обеспечивают их вытяжение (удлинение).

Г. Раневые или травматические– возникают на местах повреждений и закрывают раны образовывая клетки основной заполняющей паренхимы.

2. Основные паренхимные ткани– окружают проводящую систему растений, заполняя их органы. В зависимости от выполняемой функции выделяют три типа основных паренхим:

А.Хлоренхимаилихлорофиллоносная паренхима– находится в листьях (между жилками) и молодых побегах; зеленого цвета; выполняет ассимиляционную функцию (образования углеводов в результате фотосинтеза); по строению клеток бывает трёх типов:

губчатая– у однодольных и двудольных покрытосеменных растений,

столбчатая– у двудольных покрытосеменных растений,

складчатая– у голосеменных растений.

Б. Аэренхима или воздухоносная паренхима– образуется вокруг проводящих пучков корней и побегов растений растущих в переувлажнённых, заболоченных почвах или воде. Имеет большие межклетники, по которым воздух подаётся к подземным и подводным органам растений находящимся в среде с низким содержанием кислорода.

В. Запасающая паренхима– накапливает в своих клетках запас питательных веществ, располагается в запасающих органах растений: корнях, стеблях, листьях.

3. Пограничные ткани– выполняют барьерную функцию, ограничивая органы растений снаружи и окружая проводящую систему внутри. В зависимости от местоположения и функции пограничные ткани делят на:

А. Покрывные– внешние пограничные ткани покрывающие органы растений снаружи, выполняющие защитную, газообменную и терморегулирующую функции. К ним относятся:

Эпидермис– живая первичная покрывная ткань покрытая защитным слоем кутина и воска. В составе ткани находятся плоские плотно сомкнутые эпидермальные клетки; вертикальные вытянутые клетки трихом (волосков), наклоном которых управляют клетки в их основании; и парные клетки устьиц, которые в тургорном состоянии образуют щель между собой, а без тургора смыкаются останавливая газообмен и транспирацию (испарение) воды из органов растения.

Пробка– мертвая вторичная покрывная ткань, клетки которой заполнены воздухом, а клеточная стенка пропитана суберином. Пробка образуется на многолетних осевых органах растений (корнях и стеблях) под эпидермисом из вторичной меристемы – феллогена заменяя его. Покрывная ткань –пробка, меристематическая ткань –феллогени основная паренхимная ткань –феллодерма(расположенная под феллогеном) вместе образуют комплексную вторичную покрывную ткань –перидерму. Перидерма закладывается ежегодно в более глубоких слоях живых клеток основной паренхимы.

Коркаилиритидом– мертвая комплексная третичная покрывная ткань образованная несколькими отмершими слоями перидермы, колленхимы (механической ткани) и участков основной паренхимы коры, отделяемые новым закладывающимся слоем перидермы.

Б. Всасывающие– внешние пограничные ткани с функцией поглощения:

Ризодермаилиэпиблема– живая пограничная ткань покрывающая корень в зоне поглощения, имеющая вытянутые клетки корневых волосков через которые в корень поглощается вода с растворенными в ней минеральными веществами.

Веламен– многослойная живая пограничная ткань, покрывающая воздушные корни растений эпифитов, поглощающая воду из воздуха.

Гаустории– ткань органов растений паразитов которыми они проникают в растение хозяина из которого они поглощают воду с органическими и минеральными веществами.

В. Фильтрационные– внутренние пограничные ткани с функцией фильтрации водных растворов.

Экзодерма– живая фильтрационная ткань, расположенная под ризодермою корня, пропускающая воду через клеточные оболочки своих клеток – апопласт (фильтр грубой очистки).

Эндодерма– живая фильтрационная ткань, расположенная вокруг проводящего пучка, пропускающая воду через протопласты своих клеток – симпласт (фильтр грубой очистки).

4. Проводящие ткани– составляют основу транспортной (проводящей) системы представленной в растениях проводящими пучками. Проводящие пучки состоят из двух комплексных проводящих тканей – ксилемы и флоэмы.

А. Ксилемаилидревесина– комплексная проводящая ткань, обеспечивает поступление воды с минеральными веществами из корней в листья.

У покрытосеменных растений ксилема состоит из трёх тканей:

1. Сосудыилитрахеи– мёртвая проводящая ткань, проводит непосредственно воду с минеральными веществами;

2. Либриформилисклеренхима ксилемы– мёртвая механическая ткань, являющаяся опорой для сосудов;

3. Запасающая паренхима– живая основная ткань, накапливающая запас питательных веществ и воды в протопластах своих клеток.

У голосеменных растений основу ксилемы составляют клетки мёртвой проводящей ткани – трахеиды, выполняющие одновременно и водопроводящую и механическую (опорную) функции.

Б. Флоэма илилуб– комплексная проводящая ткань, транспортирующая органические вещества из листьев в корни растений.

У покрытосеменных растений включает в себя три ткани:

1. Ситовидные трубки– живая проводящая ткань, проводит непосредственно органические вещества;

2. Лубяные волокнаилисклеренхима флоэмы– мёртвая механическая ткань дающая опору ситовидным трубкам и проводящему пучку в целом;

3. Запасающая паренхима– живая основная ткань накапливающая резерв питательных веществ в протопластах своих клеток.

У голосеменных растений основу флоэмы составляют клетки живой проводящей ткани – ситовидные клетки, выполняющие одновременно и проводящую и механическую (опорную) функции.

В зависимости от размещения ксилемы и флоэмы в проводящих пучках, их разделяют на:

1. Коллатеральные– ксилема и флоэма в пучке расположены одна на другой (например у кукурузы),

2. Биколлатеральные– ксилема зажата между двумя пучками флоэмы или наоборот (например у тыквы),

3. Радиальные– ксилема и флоэма чередуются между собой по окружности (радиусу) (например в первичном строении корней),

4. Концентрические– ксилема расположена в центре, флоэма – по периметру (периферии) проводящего пучка (например в стеблях древесных растений).

5. Механические ткани– имеют утолщённые клеточные стенки, выдерживают статические и динамические механические нагрузки, выполняют опорную и защитную функции в органах растений. Различают три типа механических тканей:

1. Колленхима– живая механическая ткань, наряду с опорной функцией, может выполнять фотосинтетическую и запасающую функции. В зависимости от места утолщения клеточной стенки колленхиму подразделяют на:угловую,пластинчатуюигубчатую.

2. Склеренхима– мёртвая механическая ткань, клетки которой прозенхимные в виде волокон, входит в состав ксилемы и флоэмы.

3. Склереиды– мёртвая механическая ткань, клетки которой паренхимные с очень утолщёнными каменистыми клеточными стенками, образуют в подах косточки (вишня) и скорлупу (орех).

6. Выделительные ткани– представляют собою систему клеток, которые накапливают или выделяют наружу различные вещества. По размещению на растении различают:

А. Выделительные ткани внешней секреции, расположенные снаружи и выделяющие вещества наружу растения:

Железистые чешуйкииволоски– вытянутые клетки (трихомы) эпидермиса в которых накапливаются или через которые выделяются отравляющие вещества (например: муравьиная кислота у крапивы);

Пищеварительные железырастений-хищников (например: росянки);

Гидатоды– водные устьица, через которые выделяются излишки воды из листьев;

Нектарники– железы, выделяющие сахарный сироп в основании тычинок цветков.

Б. Выделительные ткани внутренней секреции, находятся внутри растения и накапливают секреторные вещества внутри клеток либо в межклетниках:

Схизогенные вместилища– каналы или камеры образованные межклетниками железистых (секреторных) клеток, в которые они выделяют свой секрет (например: смоляные ходы у сосны);

Лизогенные вместилища– камеры, образованные на месте разрушения (распада) группы клеток, после накопления в них отработанных веществ, (например: в кожице цитрусовых плодов);

Идиобласты– накопительные одиночные клетки в разных тканях, которые собирают отработанные вещества из соседних клеток;

Молочники– живые клетки, которые содержат в вакуолях млечный сок (латекс), выполняют функцию резервуаров дезинфицирующих и запасных веществ (например: молочай, одуванчик).

Органография– наука изучающая строение растительных организмов.

В строении тел растений выделяют два основные части кореньипобег. Побеги в свою очередь включают в себя осевую часть (орган) –стебель, периферийную часть (орган) –лист, верхушечную часть –почку. Побеги функционально делят на вегетативные (ростовые) и генеративные (органы размножения). Генеративные побеги представлены у покрытосеменных растений – цветками, у голосеменных – шишками.

Своё развитие растительный организм начинает из оплодотворённой яйцеклетки, которая в результате деления формирует зародыш семени. Зародыш семени состоит из вегетативных органов: зачаточного корешка, стебля, двух семядолей (у однодольных покрытосеменных растений одна семядоля не развита) и почки. Генеративные побеги развиваются на вегетативных после прохождения растением стадии яровизации.

Корень– вегетативный орган растения, выполняющий функции:

1. Закрепления растения в почве,

2. Накопления питательных веществ,

3. Вегетативного размножения,

4. Поглощения из почвы воды с минеральными веществами и транспортировка их в стебель.

В зависимости от происхождения корни делят на:

1. Главный корень– закладывается и развивается из зародыша семени,

2. Боковые корни– растут из главного корня,

3. Придаточные корни– растут из побега.

Корневая системапредставляет собой совокупность всех корней растения. В зависимости от того какие корни участвуют в формировании корневой системы их делят на три типа:

1. Стержневая корневая система– образована главным и боковыми корнями,

2. Мочковатая корневая система – образована придаточными корнями,

3. Смешанная корневая система– образована главным и придаточными корнями, которые не отличаются по размерам и строению между собой.

Так же у корней наблюдаются морфологические и анатомические видоизменения в зависимости от выполняемой ими функции:

1. Корнеплоды– утолщённые запасающие главные корни (свёкла, морковь),

2. Корнеклубни– утолщённые запасающие придаточные корни (георгин),

3. Воздушные корни– поглощают воду из атмосферы,

4. Дыхательные корни– поглощают воздух, выходя на поверхность заболоченных почв и воды.

5. Втягивающие корни– погружающие многолетние стебли травянистых растений в грунт на зимовку, за счёт сокращения (люцерна, эспарцет).

6. Ходульные корни– корни-подпорки, выполняющие опорную функцию.

7. Корни-присоски– корни растений паразитов.

8. Микориза– симбиоз растения и мицелия гриба, который поставляет в корневую систему воду, а извлекает органические вещества.

9. Бактериальные клубеньки– симбиоз растения и азотфиксирующих бактерий которые создают колонии в коре корня.

В анатомическом строении корня выделяют четыре зоны:

1. Зона деления– апикальная зона, защищённая коневым чехликом, в которой находятся меристематически активные клетки (постоянно делящиеся) формирующие все остальные ткани корня;

2. Зона роста– характеризуется ростом (вытягиванием) и специализацией клеток, образованных в зоне деления, по выполняемым функциям, формируются фильтрационные и проводящие ткани;

3. Зона поглощенияимеет наибольшую поверхность за счёт большого количества корневых волосков ризодермы, которые всасывают воду из почвы и подают её через фильтрационные ткани в проводящий пучок;

4. Зона проведенияотвечает за транспорт воды из зоны поглощения в стебель.

В своём развитии корень растений может трижды менять своё строение.

Первичное строение корня.

Ростовые процессы в корне начинаются в зоне деления, где находятся три слоя инициальных клеток. Инициальные клетки путём деления образуют апикальные меристемы, клетки которых, вытягиваясь в зоне роста, формируют:

1-й слой – покрывную всасывающую ткань – ризодерму и корневой чехлик защищающий точку роста (деления);

2-й слой – первичную кору корня: экзодерму – апопластную фильтрационную ткань, мезодерму – запасающую основную паренхиму и эндодерму – симпластную фильтрационную ткань. Первичная кора корня находится под ризодермой и окружает центральный цилиндр;

3-й слой – центральный цилиндр корня (радиальный проводящий пучок) под эндодермой выстлан слоем клеток перицикла (первичной боковой меристемы) в центре заполнен основной паренхимой, в которую радиально погружены проводящие ткани ксилемы и флоэмы между которыми остаются участки прокамбия – боковой меристематической ткани.

В зоне всасывания вода поглощённая корневыми волосками ризодермы проходит через клеточные стенки экзодермы, затем по межклетникам мезодермы и фильтруется через протопласты эндодермы. Попадая в центральный цилиндр, вода по сосудам ксилемы поднимается в зону проведения и транспортируется в стебель. В зоне проведения ризодерма покрывающая корень отмирает и на поверхность выходит экзодерма.

Рис. Первичное строение корня в поперечном срезе.

У двудольных растений в зоне проведения происходит переход от первичного строения корня к вторичному. Этот переход связан с меристематической деятельностью клеток перицикла и прокамбия зажатого между пучками ксилемы и флоэмы. Делящиеся клетки перицикла формируют под эндодермой: перидерму (пробку, феллоген и феллодерму), колленхиму и основную паренхиму коры.

Клетки прокамбия функционально соединяясь с отдельными участками перицикла образуют непрерывный изогнутый слой камбия (вторичной боковой меристемы), который разделяет первичную ксилему и флоэму. Деятельность камбия направлена на трансформацию закрытого радиального проводящего пучка в открытый концентрический. Клетки камбия делятся, образуя из внутренних слоёв вторичную ксилему (поверх первичной ксилемы), из внешних – вторичную флоэму (под первичной флоэмой). Участки камбия, сформированные клетками перицикла, откладывают основную паренхиму и в центр и наружу, создавая сердцевинный луч. Образование вторичной ксилемы идёт быстрее, чем флоэмы и основной паренхимы, поэтому через некоторое время слой камбия в виде звезды выгибается в кольцо. Разрастающиеся вторичные ткани разрывают первичную кору, которая постепенно отмирает. Этот процесс называется линька корня.

Рис. Вторичное строение корня в поперечном срезе

В корне свёклы происходит переход от вторичного строения корня к третичному и связан он с образованием дополнительных слоёв камбия из меристематически активных клеток основной паренхимы коры. На дополнительных слоях камбия формируются открытые коллатеральные проводящие пучки образованные третичной флоэмой и третичной ксилемой. Каждое кольцо камбия соответствует паре листьев на укороченном стебле корнеплода, т.е. связано с их проводящей системой.

Рис. Третичное строение корня в поперечном срезе

Побегв своём строении представляет собою сериюметамеров– повторяющихся частей, закладка которых производится апикальной меристемой почки в точке роста. Метамер состоит из осевой части –стебляи периферийной части –листа. В стеблевой части метамера выделяют зонуузла– места крепления листа имеждоузлия– зону между узлами. В основании междоузлия находятся клетки интеркалярной (вставочной) меристемы, которая обеспечивает вытяжение междоузлий и выход метамеров из состава почки. Размещение листьев на стебле может бытьочерёдным(когда в узле закладывается один лист) илимутовчатым(когда в узле закладывается два –супротивноерасположение, и более листьев).

Видоизменения побегов у растений представлены:

1. Клубнями– утолщёнными запасающими подземными побегами,

2. Лукавицами– увеличенными подземными запасающими почками,

3. Корневищами– горизонтальными подземными запасающими побегами,

4. Кочаном– увеличенною запасающею надземною почкою (капуста),

5. Усами– горизонтальными надземными побегами (земляника),

6. Усиками– видоизменениями листа цепляющихся растений (горох),

7. Каудексом– укороченным стеблем многолетних трав (люцерна),

8. Кладодиями– уплощёнными стеблями в форме листьев (иглица),

9. Иглами– видоизменениями листьев (кактус).

Анатомическое строение почки. Нарастание побега происходит верхушкою. Верхняя часть конуса нарастания почки защищена туникою – зачаточной покрывной тканью, которая позднее развивается в эпидермис. Под туникою находятся клетки корпуса– апикальной меристемы конуса нарастания, которые дают объём побега, формируя метамеры. Клетки корпуса концентрически образуют две зоны – центральную и периферийную меристемы. Клетки центральной меристемы становятся основной паренхимой, а из клеток периферийной меристемы формируются зачатки листьев –примордии, коровая часть стебля и проводящая система побега.

Проводящая система у растений закладывается:

1. Одним концентрическим пучком (у древесных растений);

2. Несколькими коллатеральными (биколлатеральными) пуками, расположенными по окружности, которые позже могут соединяться в один концентрический пучок (у двудольных травянистых растений);

3. Коллатеральными пучками по нескольким окружностям, за счёт раздвоения пучков, где проводящие пучки одной окружности связаны с проводящей системой одного листа (у однодольных растений).

Первичное строение стебля ржи однодольного покрытосеменного растения.

Стебель (соломина) ржи покрыт эпидермисом, под которым находится опорная склеренхима стебля с участками фотосинтезирующей хлоренхимы. В склеренхиме стебля, как и основной паренхиме под ней, вертикально проходят коллатеральные проводящие пучки, строение которых соответствует строению всех однодольных злаковых растений. В центральной части стебель пустой, что облегчает конструкцию побега и делает его механически более прочным.

Рис. Поперечный срез соломины ржи

Вторичное строение стебля клевера двудольного покрытосеменного растения.

Однолетний молодой стебель клевера, как и у предыдущих растений, покрыт эпидермисом. Механическая ткань колленхима под эпидермисом одновременно выполняет и фотосинтетическую функцию. Под колленхимой в основной паренхиме кольцом расположены открытые коллатеральные проводящие пучки, соединённые между собой губчатой колленхимой, и образующие вместе жёсткое (опорное) механическое кольцо (трубчатую структуру). Пучки, в гистологическом (тканевом) строении, состоят из (от периферии к центру): склеренхимы, первичной флоэмы, вторичной флоэмы, камбия, вторичной ксилемы и первичной ксилемы. Пучки по периметру окружены клетками обкладки (эндодермой). В центре стебля клетки основной паренхимы со временем разрушаются образуя воздушную полость.

Рис. Поперечный срез стебля клевера

Вторичное строение стебля сосны древесного голосеменного растения.

Стебель сосны по своей конструкции аналогичен строению стебля липы. Отличия состоят в том, что ксилема образована водопроводящими клетками – трахеидами, а флоэма – ситовидными клетками. В основной паренхиме коры и древесине находятся смоляные ходы. Снаружи стебель, как и у липы, покрыт перидермой.

Рис. Поперечный срез стебля сосны

В зависимости от анатомического строения (тканевого состава) и морфологических особенностей стебли растений классифицируют:

По механическим свойствам:

1. Древесные– стебли деревьев (стволы) и кустов (стволики);

2. Одревесневающие– многолетние стебли кустарничков, полукустарников и трав;

3. Травянистые– однолетние побеги трав без признаков одревеснения.

По направлению роста:

1. Прямостоячие– стебли, растущие в вертикальном положении (пшеница);

2. Восходящие– стебли, из горизонтального положения, поднимающиеся под углом к поверхности почвы (просо куриное);

3. Вьющиеся– стебли, обвивающие вертикальные опорные конструкции (вьюнок, повой);

4. Цепляющиеся– стебли, закрепляющиеся на вертикальных опорных конструкциях при помощи усиков (видоизменённых листьев или побегов) (виноград);

5. Ползучие– стебли, закрепляющиеся в горизонтальном направлении при помощи усов и усиков, а также придаточными корнями, образующимися в местах контакта стеблей с поверхностью почвы (тыква, огурец, арбуз);

6. Стелящиеся– стебли, растущие в горизонтальном направлении без дополнительных креплений (портулак).

Лист– периферийный орган побега, выполняющий преимущественно фотосинтетическую, транспирационную и газообменную функции. Листья закладываются в узлах почки в виде примордиальных зачаточных бугорков в периферийной меристеме. Развиваясь из примордия, у листа формируется листовая пластина, соединённая со стеблем черешком (черешковые, влагалищные листья) или напрямую без него (сидячие, стеблеохватывающие, низбегающие).

Первичное анатомическое строение листьев.

Анатомическое строение листовой пластинки однодольного растения ириса.

Снаружи лист ириса покрыт эпидермисом. Устьица в эпидермисе расположены параллельными рядами с двух сторон листа. Внутренняя часть листа под эпидермисом заполнена губчатой хлоренхимой с большими межклетниками, в которой параллельно проходят закрытые коллатеральные проводящие пучки. Пучки окружены фильтрационными клетками обкладки (эндодермою). Пучки листьев являются продолжением проводящей системы стеблей и состоят из первичной флоэмы, зажатой между первичной ксилемой (с внутренней стороны) и склеренхимой (с наружной стороны). Пучки крепятся к эпидермису колленхимою.

Рис. Поперечный срез листа однодольного растения

Анатомическое строение листовой пластинки двудольного растения камелии.

Снаружи лист покрыт эпидермисом. Устьица в эпидермисе расположены только с нижней (наружной) стороны листа. Внутри листа к наружному (нижнему) эпидермису прилегает губчатая хлоренхима, к внутреннему (верхнему) двумя рядами столбчатая хлоренхима (несущая основную фотосинтетическую нагрузку). Проводящая система жилок листа представляет собою закрытые коллатеральные проводящие пучки, прикреплённые к эпидермису колленхимою. В пучках окруженных клетками обкладки (эндодермою) первичная флоэма зажата между внутренней первичной ксилемой и опорной наружной склеренхимой.

Анатомическое строение листовой пластинки голосеменного растения сосны.

Лист сосны называется хвоя, имеет вытянутую иглоподобную (линейную) форму. Снаружи лист покрыт эпидермисом, под которым расположено кольцо механической ткани колленхимы (гиподермы). Устьица в эпидермисе расположены рядами вдоль листа. Мезофилл листа – внутренняя его часть, заполнена складчатой хлоренхимой, в которой по периметру расположены смоляные ходы. В середине листа находится центральный проводящий пучок, окружённый клетками обкладки (эндодермою). В основной паренхиме заполняющей проводящий пучок расположены два закрытых коллатеральных проводящих тяжа состоящих из трахеид первичной ксилемы сверху и ситовидных клеток первичной флоэмы снизу. Проводящие тяжи под флоэмой соединены между собой склеренхимой, дающей опору всему проводящему пучку.

Рис. Поперечный срез листа сосны

Морфологически листья растений отличаются между собой по форме листовых пластинок, степени их рассечения, форме верхушек, основ и краёв листовых пластинок. По этим и другим морфологическим особенностям растения систематизируют и определяют их виды и разновидности.

Размножение организмовэто увеличение их в количестве.

Растения размножаются:

вегетативно– вегетативными (ростовыми) органами или их частями: корнями, побегами;

бесполымпутём – спорами – специализированными вегетативными клетками (споровые растения: мхи, хвощи, плауны, папоротники);

половым путём – семенами – органами, образованными растениями в результате оплодотворения женских гамет мужскими (семенные голосеменные и покрытосеменные растения).

Жизненный цикл растительных организмов представляет собою смену двух поколений бесполого – спорофита и полового – гаметофита.

Спорофит– растение или часть растения, клетки которого имеют диплоидный (двойной – 2n) набор хромосом. Спорофит развивается иззиготы– первой диплоидной клетки. На спорофите формируется спорангий – орган, в котором из спорогенной ткани (2n), в результате мейоза, образуются гаплоидные (n) споры.

Спорыпредставляют собою клетки, предназначенные для распространения и длительного сохранения в неактивном состоянии (кроме спор семенных растений). В благоприятных условиях споры прорастают в гаметофиты.

Гаметофит– это растение или часть растения, клетки которого имеют гаплоидный (одинарный –n) набор хромосом. На гаметофитах образуются мужские и женские половые органы –гаметангии. Женский гаметангий споровых и голосеменных растений называетсяархегоний, покрытосеменных растений –зародышевый мешок. В женском гаметангии образуется женская половая клетка (гамета) –яйцеклетка. Мужской гаметангий споровых растений называетсяантеридий, у семенных растений мужской гаметангий одновременно является гаметофитом и представляет собоюпыльцу. Мужские гаметангии формируют мужские половые клетки (гаметы) –сперматозоидыу споровых растений испермииу семенных растений.

Слияние, при определённых условиях, мужской и женской гамет (половых клеток) называется сингамией, половым процессом или оплодотворением, в результате которого образуется первая диплоидная клетка нового спорофита.

Таким образом, в жизненном цикле развития растений во время мейоза (формирования спор) происходит перетасовка генетической информации, а вовремя оплодотворения мужской гаметой яйцеклетки создаётся новая комбинация генетической программы развития организма. Разнообразие генетических программ в клетках организмов обеспечивает возможность адаптации видов растений к меняющимся условиям и выживание наиболее приспособленных экземпляров.