Ботаника. Билеты. 1 семестр. Ботаника 1 семестр. 1. Уровни организации живых организмов
 Скачать 60.98 Kb.
|
|
1. Уровни организации живых организмов. Уровни морфологической организации организмов: 1) доклеточные организмы – организмы, не имеющие клеточного строения 2) одноклеточные организмы – организмы, состоящие из одной клетки 3) многоядерные организмы – организмы, у которых в процессе эволюции увеличивались размеры, и происходило деление ядер, но не происходило деление на клетки 4) колониальные организмы – одноклеточные организмы, которые механически скреплены между собой 5) многоклеточные организмы – организмы, клетки в теле которых связаны цитоплазматическими связями: · талломные (тело состоит из почти одинаковых клеток) · органные (тело разделяется на органы). 2. Общая организация типичной растительной клетки. Своеобразие растительной клетки, отличия от животной клетки. Растительная клетка состоит из двух компонентов: жесткая клеточная оболочка и протопласт. Протопласт состоит из цитоплазмы и ядра. Цитоплазма включает в себя цитоплазматический матрикс, туда погружены органеллы (рибосомы, пластиды, митохондрии). Также цитоплазма пронизана мембранными системами: эндоплазматическая сеть и диктиосомы, образующие аппарат Гольджи. Цитоплазма отделена от клеточной оболочки плазматической мембраной. В цитоплазме растительной клетки находится вакуоль. Снаружи вакуоль отделена танопластом. Внутри вакуоли находится клеточный сок. В протопласте и клеточном соке встречаются всевозможные оформленные частицы (включения). Отличия растительной клетки от животной: 1) наличие прочной клеточной оболочки (замена скелета) 2) наличие особых органелл – пластид (происходит фотосинтез) 3) наличие крупной клеточной вакуоли 4) наличие включений 5) рост осуществляется путем растяжения (за счет увеличения объема вакуоли) 6) все клетки (высших) растений лишены подвижности. 3. Разнообразие клеток растений. Форма и размеры растительных клеток очень разнообразны. Это зависит от их положения в теле растения и от выполняемых функций. Различают две группы клеток по форме: 1) паренхимные (диаметр по всем направлениям изменяется незначительно, форма стремится к шару) 2) прозенхимные (сильно вытянутые клетки, располагающиеся в стеблях, жилках). По своим размерам клетки очень малы. Количество клеток в организме огромно. 4. Цитоплазма. Химический состав и физические свойства. Химический состав. Все вещества, из которых построена клетка, можно объединить в три группы: I. Конституционные вещества – вещества, которые постоянно участвуют в метаболизме клетки: белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы, АТФ, вода, неорганические вещества II. Запасные вещества – вещества, которые временно выводятся из обмена веществ III. Отбросы – конечные продукты обмена веществ, которые полностью выключаются из обмена веществ и больше клеткой не используются Вещества II и III группы обычно называют одним термином – эргастические включения. Все компоненты цитоплазмы обычно бесцветны, окрашены только пластиды. Физические свойства. Цитоплазма – многофазный коллоидный раствор, имеющий слизистую консистенцию. В цитоплазме находятся всевозможные субмикроскопические структуры. 5. Биологические мембраны: строение, функции. Биологические мембраны лежат в основе всех структур цитоплазмы. Это тончайшая пленка, довольно плотная. Построена эта пленка из белков и особых липидов. Основу мембраны образуют молекулы липидов. Молекулы белков располагаются по отдельности, прерывистым слоем. Часть белков остается на поверхности, часть пронизывает липидный слой, а часть полностью прогружены. Белки, пронизывающие насквозь, образуют гидрофильные поры. Функции мембран: 1) ограничивают протопласт от внешней среды 2) создают границу всех органелл 3) подразделяют всю цитоплазму на изолированные отсеки, где проходят свои биохимические реакции 4) обладают избирательной проницаемостью 6. Гиалоплазма, микротрубочки, микрофиламенты. Гиалоплазма – непрерывная водная коллоидная фаза клетки. Функции гиалоплазмы: 1) в нее погружены все органеллы, она связывает их между собой, обеспечивая их взаимодействие 2) в ней находятся особые белки-ферменты, которые контролируют все биохимические процессы 3) в ней находятся структурные белки, которые в определенные моменты жизни клетки могут скрепляться в структуры: · микрофиламенты – длинные нити, которые собираются из структурных белков и по этим нитям направляется ток цитоплазмы · микротрубочки – мелкие трубочки, которые собираются из структурных белков для участия в образовании веретена деления 7. Органеллы клетки, ограниченные одной мембраной. Эндоплазматическая сеть, диктиососмы, лизосомы. Органеллы клетки, ограниченные одной мембраной: I. Эндоплазматическая сеть – ограниченная биологическими мембранами сложная трехмерная система субмикроскопических каналов, пронизывающих гиалоплазму. Различают две формы ЭПС: 1. Гранулярная (шероховатая) – на ее мембранах находятся рибосомы на внешней поверхности; является центром синтеза белка в клетке, а также центром образования клеточных мембран 2. Агранулярная (гладкая) – на ее мембранах рибосом нет, поэтому она обычно развита слабее; участвует в синтезе эфирных масел, смол, каучука II. Диктиосомы – группа из 4-7 плоских дисковидных пузырьков (цистерн), по краям цистерны могут развиваться в системы трубочек, от концов которых могут оделяться пузырьки; являются центром синтеза, накопления и выделения полисахаридов. Совокупность всех диктиосом в клетке – аппарат Гольджи. III. Лизосомы – органеллы, которые имеют вид пузырька окруженного одной мембраной, внутри этого пузырька находятся гидролитические ферменты, способные разрушать отдельные участки цитоплазмы. 8. Вакуоль. Функции. Состав клеточного сока. Вакуоль – полость в клетке, заполненная клеточным соком и отделенная от цитоплазмы мембраной (танопластом). Центральная вакуоль образуется путем слияния более мелких, по мере развития клетки. Мелкие вакуоли закладываются в эндоплазматической сети. Содержимое вакуоли – клеточный сок. В состав клеточного сока могут входить следующие вещества: белки, органические кислоты, алколоиды, кофеин, морфин, химин, гликозиды, неорганические вещества и др. Функции вакуоли: 1) место хранения, накопления запасных питательных веществ и продуктов выделения 2) подержание тургора (давление на протопласт и клеточную оболочку, необходимое для поддержания формы клетки) 9. Типы запасных веществ и эргастических включений в клетке. Если в клетке накапливается избыточное количество каких-то веществ, то клетка из обмена веществ их выводит либо временно, либо постоянно. Эти вещества выпадают в осадок либо в форме кристаллов, либо аморфных включений. Формы запасных веществ: 1) Углеводы в растительной клетке накапливаются в форме крахмала. Крахмальные зерна образуются в пластидах (лейкопластах) и встречаются во всех формах растений. 2) Липидные капли – капельки запасных жиров. Они часто встречаются в семенах, плодах; находятся в гиалоплазме. 3) Белковые включения. Они находятся в гиалоплазме, митохондриях, вакуолях. Этих включений много в семенах. 4) Кристаллы кальция – продукты выведенные из обмена веществ и находящиеся в вакуолях. 10. Органеллы, ограниченные двумя мембранами. Митохондрии. Митохондрии – органеллы, которые являются неотъемлемыми компонентами всех живых клеток. Функция митохондрий – синтез АТФ и АДФ (обеспечение энергетических потребностей клетки). Митохондрии имеют округлую или вытянутую форму и ограничены оболочкой, состоящей из двух мембран (наружная – гладкая; внутренняя – складчатая с выступами, кристаллами), пространство между кристаллами заполнено матриксом. Новые митохондрии образуются только путем деления старых. 11. Пластиды. Типы пластид. Хлоропласты. Строение и функции. Пластиды характерны только для растительной клетки, внутри них находятся сложная мембранная система, пространство которой заполнено стромой. В растительной клетке различают три основных вида пластит: 1) Хлоропласты 2) Лейкопласты 3) Хромопласты Хлоропласты – пластиды содержащие зеленый пигмент – хлорофилл. Строение хлоропласт: сильно развитая внутренняя мембранная структура; внутри находятся мембраны, имеющие форму плоских пузырьков (тилакоиды); тилакоиды собраны в стопки (граны); граны связаны тилакоидами-стромами; в мембрану тилакоидов встроены молекулы хлорофилла. Функции хлоропластов: 1) фотосинтез 2) синтез АТФ, белков, жирных кислот Все синтезированные органические вещества откладываются в хлоропласте в виде крахмальных зерен. 12. Пластиды. Типы пластид. Лейкопласты и хромопласты. Онтогенез и взаимопревращения пластид. Пластиды характерны только для растительной клетки, внутри них находятся сложная мембранная система, пространство которой заполнено стромой. В растительной клетке различают три основных вида пластит: 1) Хлоропласты 2) Лейкопласты 3) Хромопласты Лейкопласты – бесцветные пластиды, встречающиеся в живых клетках, скрытых от солнечного света. Лейкопласты могут иметь разнообразную форму: шаровидная, эллипсовидная, амебообразная. Мембранная система у них слабо развита. Функции лейкопластов: 1) накопление и хранение запасных питательных веществ 2) участие в синтезе продуктов выделения – эфирных масел Хромопласты – пластиды желтого, оранжевого или красного цвета. В них сосредоточены пигменты, относящиеся к группе каратиноидов. Внутренняя мембранная система практически отсутствует. Взаимопревращения пластид. Исходным типом пластид являются хлоропласты. В процессе развития клетки пластиды могут превращаться друг в друга. Самый типичный процесс: превращение лейкопластов в хлоропласты. Со старением пластид хлорофилл разрушается, и появляются хромопласты. Процесс превращения хлоропластов в хромопласты необратим. Существует процесс превращения хлоропластов в лейкопласты. Это происходит, если растение поместить в тень. В процессе развития клетки новые пластиды могут возникать только путем деления старых. 13. Клеточная оболочка. Общая характеристика. Химический состав и молекулярная организация оболочки. Функции клеточной оболочки: 1) предание клетке формы, прочности и защита содержимого клетки 2) поддержание и уравновешивание тургарного давления 3) совокупность клеточных оболочек всех клеток растения придает растению механическую прочность, создавая каркас растения 4) оболочки клеток играют важную роль в транспорте веществ по растению 5) дополнительные, специализированные функции у различных клеток Оболочка молодых клеток бесцветна, прозрачна, легко пропускает солнечный свет. Оболочки соседних клеток склеены между собой срединными пластинками. Две оболочки соседних клеток и срединная пластинка между ними образуют клеточную стенку. Химический состав и молекулярная организация оболочки. Скелетным веществом оболочки является целлюлоза. Нити молекул целлюлозы располагаются параллельно друг другу и собраны в пучки по несколько десятков штук. Эти нити дополнительно связаны прочными связями, что образует кристаллическую структуру, такие пучки называются микрофибриллами. Микрофибриллы объединяются между собой в еще более крупные пучки – макрофибриллы. Нити макрофибрилл погружены в матрикс – сложную смесь полисахаридов, в состав которых может входить пектин, воск, липиды, минеральные вещества. 14. Формирование первичной оболочки. Цитокинез. Оболочки молодых клеток, которые только недавно поделились и растут – первичная оболочка. Образование первичной оболочки начинается с того, что между разделившимися ядрами в протопласте начинают откладываться вещества клеточной пластинки. В первичной оболочке содержится очень много воды, она легкопроницаема для растворенных веществ. Цитокинез – деление тела эукариотической клетки. Цитокинез обычно происходит после того, как клетка претерпела деление ядра. 15. Вторичные изменения химического состава и свойств клеточной оболочки. После того как клетка достигла своих окончательных размеров, она начинает специализироваться. После окончания роста клетки, отложение веществ изнутри на оболочку продолжается, из-за этого толщина оболочки увеличивается, а объем протопласта уменьшается. Такой процесс – вторичное утолщение оболочки. Химический состав и свойства: 1) одревеснение (между волосками целлюлозы накапливается много митина) 2) опробковение (откладывается суберин) 3) кутинизация (накапливание на оболочку слоев кутина) 4) минерализация (отложение в оболочку минеральных веществ) 5) ослизнение (отложение в оболочке слизи) 16. Мацерация, межклетники. Апопласт. Иногда вещества срединной пластинки разрушаются, и тогда оболочки одних клеток отделяются от других – мацерация (например, опадение листьев осенью). Иногда вещества срединной пластинки растворяются не полностью, а только по уголкам клетки – частичная мацерация, тогда между клетками образуются межклетники. Межклетники в тканях растений образуют связанную между собой разветвленную сеть, которая заполнена воздухом, по этим сетям проходит газообмен. Все клеточные оболочки образуют единую систему связанных между собой клеточных стенок. Эта система называется апопласт. 17. Плазмодесмы, поровые поля, поры. Симпласт. Плазмодесма – тончайший цитоплазматический канал, пересекающий оболочки соседних клеток. Плазмодесмы возникают в процессе формирования клеточной пластинки, когда в ней все пронизывающие ее каналы ЭПС. В итоге плазмодесма представляет собой два цилиндра, вставленных друг в друга. Внутренний цилиндр – канал ЭПС, а внешний – плазмолемма соседних клеток. В результате формирования плазмодесм, цитоплазмы соседних клеток оказываются непрерывно связаны между собой, в итоге все протопласты образуют единое целое – симпласт. Когда у клетки идет процесс формирования первичной оболочки, в том месте, где через оболочку проходит плазмодесма, оболочка становится более тонкой, в ней возникают углубления – первичное поровое поле. Затем начинает формироваться вторичная оболочка, и в том месте, где было первичное поровое поле, вещества вторичной оболочки не откладываются, поэтому в этом месте возникают дырки – поры. Поры – неутолщенные места вторичной оболочки, через которые проходит плазмодесма. Пора закрыта замыкающей пленкой пор, состоящей из первичной оболочки и веществ срединной пластинки. 18. Ядро. Строение рабочего ядра, функции ядра. Ядро – наиболее заметная структура любой эукариотической клетки. Размер ядра около 10-25 мкм. В делящейся клетке ядро очень сильно увеличивается и занимает до половины объема клетки. Функции ядра: 1) место хранения и воспроизводства наследственной информации 2) центр управления обменом веществ в клетке 3) регуляция всех процессов роста, развития и специализации клетки Различают три состояния ядра: 1) рабочее ядро 2) делящееся ядро 3) интерфазное ядро Строение рабочего ядра: 1) ядерная оболочка 2) нуклеоплазма 3) хроматин 4) ядрышко 19. Строение митотического ядра. Митоз. Возникновение новых ядер происходит только путем деления существующих. Сложный процесс деления ядра, обеспечивающий ровное распределение наследственного материала между дочерними ядрами – митоз. Выделяют четыре фазы митоза: I. Профаза. Происходит переход диффузорного хроматина в компактную форму, в ядре исчезает ядрышко и ядерная оболочка, в гиалоплазме начинают формироваться нити веретена деления. II. Метафаза. Хромосомы располагаются в одной плоскости и разделяются на две хроматиды, которые связаны между собой центромерами. III. Анафаза. Хроматиды каждой хромосомы нитями веретена деления растаскиваются к полюсам ядра и становятся дочерними хромосомами. IV. Телофаза. Дочерние хромосомы концентрируются у полюсов клетки, веретено деления исчезает, восстанавливается ядерная оболочка и ядрышко, хромосомы переходят в рабочее состояние – хроматин. Продолжительность митоза обычно составляет 1-2 часа. Биологическое значение митоза: в результате каждая дочерняя клетка получает точно такой же набор генетического материала, какой имела материнская клетка. 20. Мейоз. Полиплоидия. Эндомитоз. Мейоз – процесс деления половых клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза. В результате мейоза возникает гамета ( половая клетка с гаплоидным набором хромосом). Мейоз включает два следующих друг за другом деления ядра, называемых первым и вторым мейотическим делением. Первое деление сопровождается сокращением числа хромосом, при этом в анафазе к полюсам клетки растягиваются не хроматиды от одной хромосомы, а целые хромосомы от мужской и женской клеток. В каждом дочернем ядре оказывается вдвое меньше хромосом. Затем наступает второе мейотическое деление, в процессе которого хромосомы расщепляются на хроматиды, которые и расходятся к полюсам клетки. В результате мейоза из одной диплоидой клетки получается четыре гаплоидных. После слияния гамет, возникает зигота, которая всегда содержит двойной набор хромосом от разных гамет. Биологическое значение мейоза состоит в обеспечении постоянства числа хромосом у организма из поколения в поколение и в обновлении набора хромосом, что является основой эволюции организмов. Полиплодия – кратное увеличение, против обычного для данного вида, количества хромосом в клетках организма. Полиплодия возникает в следствии нарушений в мейозе и может быть вызвана искусственно путем обработки химическими веществами, разрушающими веретено деления. Иногда в результате нарушений процесса митоза количество хромосом удваивается, а образование дочерних ядер не происходит, такой процесс называется эндомитоз – удваивание хромосом в одном ядре. Эндомитоз характерен для специализирующихся клеток. |