Шпаргалка по "Ботанике"

1.Мета і завдання анатомії  рослин. 
В історичному плані ботаніка як наука сформувалася ще до нашої ери. Об’єктом її вивчення є рослини. Саме слово ботаніка походить від гр.botanae. що означає зелень, овоч, трава. 
За своїм змістом ботаніка є комплексною наукою. Вона вивчає не тільки форму, будову, розвиток, властивості, життєдіяльність окремих рослинних організмів. До її завдань входить вивчення цілих угруповань , що об’єднуються у фітоценози, їхніх компонентів, взаємозв’язок з іншими ценозами. 
Ботаніка висвітлює також питання про формування та життя ареалів, історію розвитку і поширення рослин на планеті, тобто охоплює весь рослинний світ Землі. 
Ботаніка як наука має свою методологію і методи дослідження, свою техніку проведення експерименту, аналізу тощо. 
У зв’язку з завданням і великим обсягом дослідницьких робіт щодо вивчення флори ботаніка охоплює цілий ряд ботанічних наук.

Мета: ознайомити студентів із загальними принципами організації вегетативного тіла вищих рослин на рівні клітин, тканин, органів і організмів, ввести поняття про вегетативне та безстатеве розмноження і статеве відтворення, життєві цикли і чергування поколінь основних груп вищих рослин, зокрема насінневих рослин. 
Завдання: сформувати у студентів систему знань, щодо основних закономірностей структурної організації тіла вищих рослин, аналізу морфолого-анатомічної будови вищих рослин, зв’язку із умовами існування рослин, та оволодіти основною морфологічною термінологією.

 

3.Клітинна теорія,її автори і  основні положення 
Клітинна теорія — вчення про клітини як утворення, що становлять основу будови рослинних і тваринних організмів, тобто загальність клітинної будови в живій природі. 
Німецький біолог Т. Шванн у 1839 р. сформулював основні положення клітинної теорії: 
— усі живі організми складаються з клітин; 
— клітини тварин і рослин подібні за будовою та хімічним складом 
У 1858 р. німецький патолог Р. Вірхов довів: 
— кожна клітина походить від клітини; 
— поза клітинами немає життя 
Естонський учений К. Бер у 1827 р. відкрив яйцеклітину ссавців і довів, що багатоклітинні організми починають свій розвиток з однієї клітини — заплідненої яйцеклітини (зиготи): 
— клітина — не тільки одиниця будови, але й одиниця розвитку живих організмів 
Положення сучасної клітинної теорії: 
— клітина — елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів; 
— клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним  
складом, основними проявами життєдіяльності; 
— кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом по ділу; 
— у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини — зиготи, спори — різні типи клітин формуються за-вдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини та утворюють тканини; 
— із тканин складаються органи, які тісно пов’язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальним та імунним сис-темам регуляції.

 

4. Відмінності будови клітин прокаріот і еукаріот. Будова рослинної клітини

У прокаріот  клітини мають невеликі розміри (0,5-3 мкм). Вони позбавлені ядра і не містять чітко оформлених мембранних компартментів. Генетичний матеріал представлений однією кільцевою молекулою ДНК. Гістонових білків не виявлено, тобто в прокаріот відсутня нуклеосомна організація хроматину. Кільцева молекула ДНК утворює петлі і зв’язується з деякими білками, утворюючи нук- леоїд. Прокаріотичні клітини, як правило, оточені клітинною стінкою з пептидогліканів. їх цитоплазматична мембрана утворює випинання в цитоплазму— мезосоми. У цих клітинах відсутні рухи цитоплазми й амебоїдні рухи; пересування здійснюється за допомогою простих джгутиків. Прокаріоти поширені практично повсюдно. Вони швидко розмножуються і живуть недовго.

Серед прокаріот  найбільш примітивними є мікоплазми (діаметр клітин становить 0,1-0,3 мкм). Вони побудовані з невеликого числа молекул (приблизно 1200), але синтезують білки, жири, вуглеводи, ДНК і РНК і майже 300 різних ферментів.

Еукаріотичні  клітини більші за розмірами і  складніші за будовою. Вони містять  оформлене ядро, більше ДНК та інших  компонентів ядра. В цитоплазмі знаходиться багато оточених мембранами оргайел. За походженням мітохондрії і хлоропласти є, найімовірніше, древніми прокаріотичними клітинами, які стали внутрішніми симбіонтами. Іншою істотною особливістю еукаріотичних клітин є наявність цитоскелета з білкових волокон.

Хотілося б  зазначити, що в матриксі цитоплазми прокаріотичних клітин міститься велика кількість рибосом (полірибосоми), а  цитоплазматичні мембрани зазвичай виражені не так сильно, як у еукаріотичних  клітин, хоч деякі види бактерій (наприклад, фототрофні пурпурні бактерії) багаті внутрішньоклітинними мембранними системами. Дуже сильно цитоплазматичні мембрани розвинуті у синьо-зелених водоростей. Зазвичай всі внутрішньоклітинні мембранні системи прокаріот розвиваються за рахунок плазматичної мембрани.

Таким чином, можна  зробити висновок, що всі клітини  складаються з поверхневого апарату  і цитоплазми, в якій розташовані  певні органели та включення. Залежно  від особливостей будови клітин всі  організми поділяють на два надцарства - Еукаріоти і Прокаріоти. Всі типи прокаріотів (як видно з таблиці) не мають ядра і багатьох органел, притаманних клітинам еукаріотів.

Характерні  ознаки клітин прокаріот і еукаріот

Ознаки	Прокаріоти	Еукаріоти
		рослини	тварини
Розміри клітин	Діаметр у середньому складає 0,5-5 мкм	Діаметр зазвичай складає до 40 мкм; об'єм клітини у 1000-10.000 більше, ніж у прокаріот
Форма	Одноклітинні	Одноклітинні  і багатоклітинні
Генетичний матеріал	Кільцева ДНК  знаходиться в цитоплазмі і нічим  не захищена. Ядра немає, хромосом і ядерця також	Є оформлене  ядро, в якому лінійні молекули ДНК зв'язані з білками і  РНК і утворюють хромосоми. Всередині  ядра знаходиться ядерце
Де відбувається синтез білка	В 70S-рибосомах. Ендоплазматичної сітки немає. (Синтез білка характеризується чутливістю до антибіотиків; наприклад, розвиток прокаріот гальмується стрептоміцином.)	У 80S-рибосомах (більш  великих, порівняно з прокаріот, рибосомами). Рибосоми можуть бути прикріплені  до ендоплазматичної сітки
Клітинні стінки	Жорсткі (містять полісахариди і амінокислоти). Основний компонент - муреїн. Деякі над клітинною стінкою мають слизову капсулу	Основний структурний  полісахарид - целюлоза	Як такої клітинної  стінки немає, але є поверхневий  шар над плазматичною мембраною, який складається з білків, зв'язаних з вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами і називається глікокалікс
Джгутики	Прості (мікротрубочки  відсутні). Діаметр ? 20 нм	Складні з розташуванням  мікротрубочок. Діаметр ?200 нм
Органели	Мало. Жодна з  них не має оболонки (подвійної мембрани). Внутрішні мембрани зустрічаються рідко, але якщо вони є, то на них проходять процеси дихання і фотосинтезу	Органел багато. Деякі оточені подвійною мембраною (ядро, мітохондрії, хлоропласти у  рослинних клітинах). Велика кількість органел оточена однією мембраною (апарат Гольджі, лізосоми, ендоплазматична сітка ...)
Ендоплазматична сітка	Відсутня	Є	Є
Клітинний центр	Немає	Є (у більшості)	Є
Мітохондрії	Відсутні	Є	Є
Комплекс Гольджі	Немає	Є	Є
Лізосоми	Немає	Є	Є
Пластиди	Відсутні	Є	Немає
Вакуолі	Немає (за винятком газових вакуолей у мешканців  водойм або капілярів грунту)	Є	Немає
Поділ клітин	Амітоз (прямий поділ)	Мітоз (непрямий)	Мітоз (непрямий)
Дихання	Якщо є аеробне  дихання, то цей процес відбувається в дихальних (цитоплазматичних) мембранах, а спеціальної органели для даного процесу немає	Аеробне дихання  відбувається в мітохондріях
Фотосинтез	Хлоропласти відсутні. А якщо даний процес є, то він відбувається на фосинтетичних мембранах	Процес фотосинтезу  відбувається в хлоропластах, які містять спеціальні мембрани, які зазвичай укладені в ламели або грани	-
Фіксація азоту	Деякі прокаріоти здатні до фіксації азоту	Не здатні до фіксації азоту

 

Будова рослинної клітини  
Рослинна клітина складається з більш-менш жорсткої клітинної оболонки і протопласта. Клітинна оболонка - це клітинна стінка і цитоплазматична мембрана. Термін протопласт походить від словапротоплазма, яке довгий час використовувалася для позначення всього живого. Протопласт - це протоплазма індивідуальної клітини.  
Протопласт складається з цитоплазми і ядра. У цитоплазмі знаходяться органели (рибосоми, мікротрубочки, пластиди, мітохондрії) та мембранні системи (ендоплазматичний ретикулум, діктіосоми). Цитоплазма включає в себе ще цитоплазматичний матрикс (основна речовина) в яке занурені органели і мембранні системи. Від клітинної стінки цитоплазма відокремлена плазматичною мембраною, яка представляє собою елементарну мембрану. На відміну від більшості тварин клітин рослинні клітини містять одну або кілька вакуоль. Це бульбашки, заповнені рідиною і оточені елементарної мембраною(тонопластом).  
У живій рослинній клітині основна речовина знаходиться в постійному русі. У рух, зване струмом цитоплазми або циклоз, втягується органели. Циклоз полегшує пересування речовин в клітині і обмін ними між клітиною і навколишнім середовищем.  
Плазматична мембрана. Являє собою біслойную вфосфоліпідну структуру. Для рослинних клітин властиві впячивания плазматичної мембрани.  
Плазматична мембрана виконує наступні функції:  
-Бере участь в обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем;  
-Координує синтез і збірку целюлозних мікрофібрил клітинної стінки;  
-Передає гормональні та зовнішні сигнали, які контролюють ріст і диференціювання клітин. 

 
5. Ядро. Це найбільш помітна структура в цитоплазмі еукаріотичної клітини. Ядро виконує дві важливі функції:  
-Контролює життєдіяльність клітки, визначаючи, які білки, і в який час має поєднуватися;  
-Зберігає генетичну інформацію і передає її дочірнім клітинам в процесі клітинного поділу.  
Ядро еукаріотичної клітини оточене двома елементарними мембранами, що утворюють ядерну оболонку. Вона пронизана численними порами діаметром від 30 до 100 нм, видимими тільки в електронний мікроскоп. Пори мають складну структуру. Зовнішня мембрана ядерної оболонки в деяких місцях об'єднується з ендоплазматичним ретикулумом. Ядерну оболонку можна розглядати як спеціалізовану, локально диференційовану частина ендоплазматичного ретикулуму (ЕР).  
У забарвленому спеціальними барвниками ядрі можна розрізнити тонкі нитки і грудочки хроматину і нуклеоплазми (основна речовина ядра). Хроматин складається з ДНК, пов'язаної із спеціальними білками - гістонами. У процесі клітинного ділення хроматин все більше ущільнюється і збирається в хромосоми. У ДНК закодована генетична інформація.  
Організми розрізняються за кількістю хромосом у соматичних клітинах. Наприклад, капуста має - 20 хромосом; соняшник - 34, пшениця - 42; людина - 46, а один з видів папороті Ophioglossum - 1250. Статеві клітини (гамети) мають тільки наполовину кількості хромосом, характерних для соматичних клітин організму. Число хромосом у гаметах називають гаплоїдним (одинарним), в соматичних клітинах - диплоїдним (подвійним). Клітини, що мають більше двох наборів хромосом, називаються поліплоїдних.  
Під світловим мікроскопом можна розглянути сферичні структури - ядерця. У кожному ядрі є одне або кілька ядерець, які помітні в неподільних ядрах. У ядерцях синтезуються Хвороби. Зазвичай в ядрах диплоїдних організмів є два ядерця по одному для кожного гаплоїдного набору хромосом. Ядерця не мають власної мембрани. Біохімічно ядерця характеризуються високою концентрацією РНК, яка тут пов'язана з фосфопротеідамі. Розмір ядерець залежить від функціональногостану клітини. відмічено, що у швидко зростаючої клітини, в якій йдуть інтенсивні процеси синтезу білка, ядерця збільшуються в розмірах. У ядерцях продукуються іРНК і рибосоми, що виконують синтетичну функцію тільки в ядрі.  Нуклеоплазма (кариоплазма) представлена ​​гомогенної рідиною, в якій розчинені різні білки, в тому числі і ферменти. 

 
6. Структура цитоплазми, хімічний  склад, біологічні і фізико-хімічні  властивості. Органоїди і ендомембранні  структури цитоплазми.

Цитоплазма (від  грец. Κύτος «клітка » і πλάσμα тут « вміст» ) - внутрішнє середовище живої або померлої клітини , крім ядра і вакуолі , обмежена плазматичноїмембраною . Включає гіалоплазму - основне прозора речовина цитоплазми , що знаходяться в ній обов'язкові клітинні компоненти - органели , а також різні непостійні структури - включення. Іноді під цитоплазмою розуміють тільки гіалоплазму.

Термін « цитоплазма » ввів Едуард Страсбургер в 1882 році.

До складу цитоплазми входять органічні і неорганічні  речовини багатьох видів . Основна речовина цитоплазми - вода. Багато речовин (наприклад , мінеральні солі , глюкоза , амінокислоти ) утворюють істинний розчин , деякі інші (наприклад , білки ) - колоїдний . У ній протікають майже всі процеси клітинного метаболізму. Серед іншого , в цитоплазмі є нерозчинні відходи обмінних процесів і запасні поживні речовини.

Цитоплазма постійно рухається , перетікає усередині  живої клітини , переміщаючи разом  з собою різні речовини , включення  та органели . Це рух називається  циклозом .

Цитоплазма здатна до зростання і відтворенню та при частковому видаленні може відновитися. Однак вона нормально функціонує тільки в присутності ядра. Без нього довго існувати цитоплазма зазвичай не може  , як і ядро ​​без цитоплазми.

Найважливіша  роль цитоплазми - об'єднання всіх клітинних  структур (компонентів ) та забезпечення їх хімічної взаємодії . Вона виконує і інші функції, зокрема , підтримує тургор клітини.

Цитоплазма клітини  містить наступні компоненти .

1 . Гіалоплазма  ( цитозоль )

а ) Гіалоплазма - це матрикс цитоплазми , в якому  знаходяться її структури .

б) Являє собою водний розчин 

неорганічних  іонів , 

органічних метаболітів , 

біополімерів (білків , полісахаридів , транспортних РНК  і т.д.).

в) Деякі макромолекули  можуть об'єднуватися (шляхом самозбірки ) в ті чи інші комплекси і структури.

2 . органели

а ) органели називають такі мікроструктури цитоплазми , які присутні практично у всіх клітинах і виконують життєво важливі функції.

б) Їх ділять на два типи. 

Мембранні органели - відмежовані власної мембраною  від навколишнього гіалоплазми , тобто являють собою закриті компартменти .  

Немембранні органели - структури, що не оточені мембраною.

3 . включення

а ) Включення - необов'язкові компоненти цитоплазми ; вони виникають  і зникають залежно від стану  клітини.

б) Розрізняють 4 типи включень .

I. Трофічні ( крапельки жирів , гранули полісахаридів і т.д.) - резервні запаси поживних речовин.

II - III . Секреторні  і екскреторні включення - зазвичай  це мембранні пухирці, що містять  речовини, що підлягають виведенню  з клітини  

в одному випадку (II) це біологічно активні речовини ( секрети клітини) (п. 2.2.2.3 ) , 

в іншому випадку ( III) - непотрібні продукти обміну .

IV . Пігментні  включення - 

екзогенні ( барвники , провітамін А і т.д.) , 

ендогенні ( меланін , гемосидерин ( комплекс білка з залізом ) тощо) .

Основна речовина досить довго вважали гомогенним (однорідний) багатим білком розчином з малою кількістю структур або взагалі безструктурним. Проте в даний час, використовуючи високовольтний електронний мікроскоп, було встановлено, що основна речовина являє тривимірні грати, побудовану з тонких (діаметром 3 - 6 нм) тяжів, що заповнюють всю клітину. Інші компоненти цитоплазми, включаючи мікротрубочки і мікрофіламенти, підвішені до цієїмікротрабекулярной решітці.  
Мікротрабекулярная структура являє собою грати з білкових тяжів, простір між якими заповнено водою. Разом з водою решітка має консистенцію гелю, гель має вигляд драглистих тел.  
До мікротрабекулярной решітці прикріплені органели. Решітка здійснює зв'язок між окремими частинами клітини і направляє внутрішньоклітинний транспорт.  
Ліпідні краплі - структури сферичної форми, що надають гранулярність цитоплазмі рослинної клітини під світловим мікроскопом. На електронних мікрофотографіях вони виглядають аморфними. Дуже схожі, але більш дрібні краплі зустрічаються в пластидах.  
Ліпідні краплі, приймаючи за органели, називали їх сферосомамі і вважали, що вони оточені одно-або двошарової мембраною. Проте останні дані показують, що у ліпідних крапель мембран немає, але вони можуть бути покриті білком.  
Ергастіческіе речовини - це «пасивні продукти» протопласта: запасні речовини чи відходи. Вони можуть з'являтися і зникати в різні періоди клітинного циклу. Крім зерен крохмалю, кристалів, антоціанових пігментів і ліпідних крапель. До них відносяться смоли, камеді, таніни і білкові речовини. Ергастіческіе речовини входять до складу клітинної оболонки, основної речовини цитоплазми та органел, в тому числі вакуоль.  
Джгутики і війки - це тонкі, схожі на волоски структури, які відходять від поверхні багатьох еукаріотичних клітин. Мають постійний діаметр, але довжина коливається від 2 до 150 мкм. Умовно довші і нечисленні з них називають джгутиками, а більш короткі і численні - віями. Чітких відмінностей між цими двома типами структур не існує, тому для позначення обох використовують термін джгутик.  
У деяких водоростей і грибів джгутики є локомоторними органами, за допомогою яких вони пересуваються у воді. У рослин (наприклад, мохів, печіночніков, папоротей, деяких голонасінних) лише статеві клітини (гамети) мають джгутики.  
Кожен джгутик має певну організацію. Зовнішнє кільце з 9 пар мікротрубочок оточує дві додаткові мікротрубочки, розташовані в центрі джгутика. Містять ферменти «ручки» відходять від однієї мікротрубочки кожної із зовнішніх пар. Це основна схема організації 9 + 2 виявлена ​​у всіх джгутика еукаріотичних організмів. Вважають, що рух джгутиків засноване на ковзанні мікротрубочок, при цьому зовнішні пари мікротрубочок рухаються одна вздовж іншої без скорочення. Ковзання пар мікротрубочок щодо один одного викликає локальне згинання джгутика.  
Джгутики «виростають» з цитоплазматичних циліндричних структур, званих базальними тільцями, що утворюються і базальну частину джгутика. Базальні тільця мають внутрішню будову, що нагадує будову джгутика, за винятком того, що зовнішні трубочки зібрані в трійки, а не в пари, а центральні трубочки відсутні.  
Плазмодесми. Це тонкі нитки цитоплазми, які пов'язують між собою протопласти сусідніх клітин. Плазмодесми або проходять крізь клітинну оболонку в будь-якому місці, або зосереджені на первинних порових полях або в мембранах між парами пір. Під електронним мікроскопом плазмодесми виглядають як вузькі канали, вистелені плазматичної мембранної. По осі каналу з однієї клітини в іншу тягнеться циліндрична трубочка меншого розміру - десмотрубочка, яка сполучається з ендоплазматичним ретикулумом обох суміжних клітин. Багато плазмодесми формуються під час клітинного ділення, коли трубчастий ендоплазматичний ретикулум захоплюється розвивається клітинної платівкою. Плазмодесми можуть утворюватися і в оболонках неподільних клітин. Ці структури забезпечують ефективний перенесення деяких речовин від клітини до клітини.