Пластиды

№ 1. Пластиды

 

Пластиды встречаются только у растений: животные (за исключением зеленых жгутиковых) пластид не имеют.

Это небольшие белковые образования, включенные в цитоплазму. Они могут быть и рассеяны по клетке, и сосредоточены вблизи ядра. Могут перемещаться и с током цитоплазмы, и самостоятельно.

Пластиды различны по форме и окраске. Выделяют 3 типа пластид.

1. Хлоропласты. Встречаются в клетках высших растений, придают им зеленую окраску. Количество хлоропластов в клетке – от 1 до 36. Хлоропласт содержит воду (до 75%), белки, липиды, нуклеиновые кислоты и красящие пигменты, среди которых 2 зеленых: хлорофилл А и хлорофилл Б. Другие 2 пигмента – каротин (красный) и ксантофилл (желтый), но они в меньшинстве.

Для образования хлорофилла необходим свет. Растения, выросшие в темноте, зеленой окраски не имеют. Кроме того, для образования хлорофилла необходимы соли Mg и Fe в почве.

Форма у хлоропластов круглая или дисковидная.

Хлоропласт имеет двойную мембранную оболочку, отделяющую его от цитоплазмы. Тело хлоропласта состоит из мелкозернистого матрикса, в толщу которого вдаются складки внутренней мембраны. Между этими складками столбиками уложены хлорофилловые зерна, имеющие форму круглых пластинок. В таких пластинках содержится основная масса пигментов (упомянутые столбики называются гранами).

Роль хлоропластов в природе исключительна: без них невозможен фотосинтез. В хлоропластах листьев воды, поступающей в листья из корней, и атмосферного СО2 образуется первичный (ассимиляционный) крахмал.

2. Хромопласты. Они имеют красно-оранжевую или желтую окраску, что обусловлено каротинами или ксантофиллом.

Форма хромопластов треугольная, шаровидная или палочковидная. Это зависит от каротинов, которые по мере накопления кристаллизируются и принимают определенную форму.

Хромопласты имеют важную биологическую роль. Яркая окраска плодов привлекает птиц-распространителей, а окраска цветков – насекомых-опылителей. Осенняя окраска листьев также зависит от каротина и ксантофилла: они вытесняют хлорофилл, который разрушается с понижением температуры и укорочением светового дня.

3. Лейкопласты. Бесцветные пластиды, пигментов нет. Состоят из белкового матрикса. Он придает им форму шаровидных или веретенообразных зернышек. Обычно лейкопласты сосредоточены возле ядра.

Лейкопласты есть в эпидерме, волосках, подземных органах, тканях зародыша семени. Способны удлиняться и растягиваться.

Благодаря своему положению в запасающих тканях, они становятся запасающими пластидами (амилопластами). В них откладывается вторичный крахмал. Это происходит в корнях, корневищах и клубнях.

Пластиды одного вида могут переходить в другой вид, что говорит об их большом сходстве.

 

Схема хлоропласта:

 

1 – наружная мембрана

2 – внутренняя мембрана

3 – граны с хлорофиллом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хромопласты в клетках плодов рябины:

 

1 – ядро

2 – вакуоли

3 – хромопласты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лейкопласты в кожице листа традесканции:

 

1 – ядро 

2 – лейкопласты

3 – вакуоли

 

 

 

 

№ 2. Клеточная стенка

 

Твердая клеточная стенка придает каждой клетке форму и прочность. Клеточные стенки, отделяя одну клетку от другой, являются «скелетом» для каждой клетки в отдельности и создают прочность для всего растения. Клеточная стенка выполняет защитную роль, предохраняя клетку от деформации.

Клеточная стенка образуется сразу же после деления клеток. В дочерних клетках разъединение протопласты с обеих сторон начинают строить на срединной пластинке первичную оболочку. Она состоит главным образом из пектиновых веществ и целлюлозы.

Первичные оболочки двух соседних клеток соединяются межклеточным веществом из протопектинов. С ростом клеток возрастает и площадь стенки. Первичная стенка растет за счет накопления целлюлозы – при этом происходит ее растяжение.

Когда заканчивается рост всей клетки, стенка продолжает нарастать, но только в толщину. На внутренней поверхности первичной стенки начинает откладываться вторичная – путем отложения новых молекул целлюлозы.

Наслоение вторичной оболочки обычно происходит неравномерно. Утолщения отдельных участков стенки бывают внутренними или наружными.

Пример внутренних утолщений – знаменитые «узоры» на клеточной стенке древесинных сосудов (спиральные, кольчатые, лестничные и др.).

Наружные утолщения образуются у клеток со свободной поверхностью, например, у пыльцевых зерен. Их поверхность имеет утолщения в виде шипов, бугорков и валиков. Это отличительные признаки, имеющие диагностическое значение.

При утолщении всей стенки неутолщенными остаются лишь небольшие участки – поры.

Толщина клеточных стенок различна. Наиболее утолщены стенки в клетках механических тканей.

Главным материалом для построения вторичной стенки служит целлюлоза, или клетчатка. Характерным реактивом на клетчатку является раствор «Хлор-Цинк-Йод». Он окрашивает ее в сине-фиолетовый цвет.

Линейные молекулы целлюлозы собираются в пучки – мицеллы, которые объединяются в фибриллы. Пространство между ними заполнено аморфным матриксом из воды, пектина и других веществ.

Помимо целлюлозы, в клеточной стенке содержатся и другие углеводы. Они, как правило, обнаруживаются в матриксе. Это пектиновые вещества, гемицеллюлоза, каллоза. Неуглеводные компоненты матрикса – белки, липиды и специфические вещества: лигнин, суберин, Кутин, воск.

Поры служат приспособлением для взаимосвязи между соседними клетками. Через поры проходит сообщение между клетками.

По мельчайшим отверстиям в порах из одной клетки в другую проходят тонкие тяжи цитоплазмы. Это т.н. цитоплазматические мостики, или плазмодесмы. Они осуществляют обмен веществ между клетками, передают раздражения из одной клетки в другую.

Известно 2 типа пор.

1. Простые поры. Встречаются в паренхимных клетках, где имеют округлые очертания. Реже – в прозенхимных, где имеют вид щелей.
2. Окаймлённые поры. Встречаются в сосудах и трахеидах, т.е. водопроводящих клетках.

Со временем клеточная оболочка претерпевает возрастные видоизменения. Их известно 5 видов.

1. Одревеснение. Клеточная стенка пропитывается лигнином (веществом древесины). это типично для древесинных сосудов. Такие клетки обычно мертвые.
2. Опробковение. Клеточная система пропитывается суберином или бетулином. Такие стенки не пропускают в клетку жидкости и газы, и живое содержимое клеток отмирает. Опробковение наблюдается во вторичных наружных покровах. Пробка у деревьев и кустарников – это слой опробковевших клеток.
3. Кутинизация. Стенка пропитывается кутином (жироподобным веществом). Обычно это случается на поверхности клеток эпидермы. Иногда Кутин образует сплошную пленку – кутикулу. Она предохраняет растение от излишнего испарения. Листья, покрытые кутикулой, становятся плотными и кожистыми (фикусы, лимон).
4. Ослизнение. Оно наблюдается у семян льна, шалфея, горчицы, у водорослей.
5. Минерализация. Стенка пропитывается нерастворимыми слоями (CaCO3, CaSiO3). Чаще всего это бывает у листьев осок, злаков. Такие листья приобретают острые края.

 

 

 

№ 3. Сравнение апикальных и латеральных меристем

 

Апикальные	Латеральные
Происхождение: первичные меристемы – возникают в зародышевый период.	Происхождение: первичные (прокамбий, перицикл) и вторичные (камбий и пробковый камбий, или феллоген).
Локализация: верхушки побегов, кончик корня (т.н. конусы нарастания).	Локализация: в осевых органах (стебли, корни) – в боковых слоях. На поперечных срезах имею вид колец.
Различий между клетками не наблюдается.	У вторичных латеральных меристем (камбий, феллоген) возможны слабые различия между клетками, т.к. эти меристемы возникают путем дедифференциации постоянных тканей.
Протопласт есть, полный, но большинство органоидов развиты слабо.	Протопласт такой же, как у апикальных меристем.
Видоизменений клеточной стенки не наблюдается. Клеточные стенки тонкие, содержат много целлюлозы, способны к растяжению.	Видоизменений клеточной стенки не наблюдается. Они возникают позже, при превращении клеток боковых меристем в клетки постоянных тканей. (При образовании древесины из камбия – одревеснение, при образовании пробки из феллогена - опробковение).
Функции: рост корня и стебля в длину.	Функции: рост осевых органов в толщину, образование постоянных тканей (древесина, луб, пробка, феллодерма и т.п.).

 

Апикальная меристема.

Конус нарастания стебля.

 

 

 

 

 

 

 

 

Камбий в стволе дерева (участок поперечного среза). К – камбий, Л – луб, Д – древесина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод. Апикальные и латеральные меристемы могут иметь разное происхождение, но из общая черта – однотипность клеток у каждой из этих тканей. Это обусловлено функциями – рост органов и образование постоянных тканей.

 

№ 4. О проводящих пучках.

 

В растениях проводящие ткани обычно расположены группами и составляют вместе проводящие пучки. Если же к проводящим тканям примыкают еще и механические ткани, то весь комплекс тканей называют сосудисто-волокнистыми пучками.

Сосудисто-волокнистые пучки – это длинные тяжи. Они начинаются в корнях и проходят вдоль всего растения по стеблю, к листьям и другим органам. В листьях они называются жилками.

Главная функция СВП – проведение по всему растению 2-х типов веществ: восходящего и нисходящего.

Восходящий ток проходит по одной части пучка – ксилеме (древесине). В состав древесины входят сосуды и трахеиды. Кроме того – механическая ткань, в виде древесинных волокон, и клетки древесинной паренхимы, где откладываются питательные вещества.

Луб (флоэма) – другая часть пучка: по ней проходит нисходящий ток. В состав древесины входят ситовидные трубки, клетки-спутники, а также лубяные волокна и лубяная паренхима.

Таким образом, в каждом СВП обязательны 2 части: древесина и луб. Древесинная часть пучка состоит преимущественно из мертвых клеток, лубяная из живых.

В зависимости от расположения древесины и луба, пучки бывают коллатеральные, биколлатеральные (двубочные), концентрические и радиальные.

В коллатеральном пучке древесина прилегает к лубу только с одной стороны. При этом древесина обращена к центру (стебля, корня), а луб – наружу. Коллатеральные пучки бывают как у Одно-, так и у Двудольных.

В биколлатеральном (двубочном) аучке луб прилегает к древесине с обеих сторон. Такие пучки встречаются у Тыквенных, Пасленовых и Норичниковых.

В концентрических пучках проводящая ткань одного типа полностью окружает проводящую ткань другого типа. Если в центре пучка – древесина, а луб ее окружает, пучок называют центроксилеиным. Если же кольцо древесины окружает луб, то пучок называют центрофлоэмным.

В радиальном пучке центральную часть образует древесина. Она расположена в виде лучей по радиусам. Каждый луч древесины состоит из центральных сосудов, более крупных, и отходящих от них по радиусам более мелких. Между древесинными участками располагаются лубяные.

В зависимости от наличия камбия, пучки делят на открытые и закрытые.

Если между лубом и древесиной камбия нет, пучок не может расти в толщину. Тогда он называется закрытым. Закрытые пучки характерны для Однодольных.

Если между лубом и древесиной есть прослойка камбия – это открытые пучки. Они характерны для Двудольных.

 

 

Закрытый пучок (схема)

 

Д – древесина

Л - луб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Открытый пучок

 

К – камбий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Двубочный пучок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Концентрические пучки