Контрольная работа по "Химии"

Перечень вопросов  контрольной работы

                                              

Вопрос № 6.   Химические компоненты протопласта                                           

Вопрос № 7.   Эндоплазматическая сеть (ЭПС) и аппарат Гольджи                   

Вопрос № 26.  Анатомическое строение корня: первичное, вторичное              

 

Химические компоненты протопласта

 

Протопласт – активное живое содержимое клетки. Он включает цитоплазму, ядро, все органеллы, клеточную мембрану. В протопласте выделяют основную плазму - цитоплазму, состоящую из гиалоплазмы и структурных компонентов - органоидов.

Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма, меньшую по массе - ядро. От вакуоли протопласт отграничен тонопластом (биологическая мембрана), от клеточной стенки - другой мембраной - плазмалеммой. В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма.

Химический состав протопласта очень сложен и постоянно изменяется. Каждая клетка характеризуется своим химическим составом в зависимости от физиологических функций. Элементарный состав его характеризуется высоким содержанием углерода, водорода, кислорода и азота.

Для протопласта характерно большое содержание воды, которая составляет от 60% до 90 % его массы. В воде растворено большинство веществ. Водная среда необходима для прохождения многих реакций.

Основными веществами, находящимися в протопласте, кроме воды, являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы.

Белки состоят из аминокислот. Основная масса органических веществ клетки — это молекулы белков, самые крупные в протопласте. Каждая молекула белка состоит из тысячи атомов. Белки содержат углерод, водород, кислород, азот, а также серу и фосфор. Каждый белок содержит сотни аминокислотных молекул, соединенных в различном порядке и соотношениях.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — вторая важнейшая группа биополимеров протопласта. Их содержание не превышает 1-2 % массы протопласта. При этом нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу наследственной информации. Молекулы нуклеиновых кислот — это очень длинные линейные цепи, состоящие из мономеров, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (пентозу) и фосфорную кислоту.

Одноцепочечная молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) состоит из 4-6 тыс. нуклеотидов. Нуклеотиды построены из сахара рибозы, фосфорной кислоты и четырех типов азотистых оснований: аденина (А), гуанина (Г), урацила (У) и цитозина (Ц).

Молекула ДНК состоит из двух цепочек. ДНК также содержит фосфорную кислоту, аденин, гуанин и цитозин, но урацил заменен тимином (Т), а рибоза — дезоксирибозой. Молеку¬ла ДНК представляет собой двойную спираль, длина которой очень велика. Она достигает нескольких десятков и даже сотен микрометров и в сотни и тысячи раз больше самой крупной белковой молекулы. Молекулы ДНК состоят из 10-25 тыс. отдельных нуклеотидов.

Липиды — жироподобные вещества, разнообразные по строению и функциям.

Простые липиды — жиры, воски. Они состоят из остатков жирных кислот и спиртов.

Сложные липиды — комплексы липидов с белками (липопротеиды), ортофосфорной кислотой (фосфолипиды), сахарами (гликолипиды). Обычно они содержатся в количестве 2-3 %. Играют важную роль как структурные компоненты мембран, влияющие на их проницаемость, и как вещества энергетического резерва, использующиеся для образования АТФ.

Большинство липидов — поверхностно-активные вещества, что определяется наличием в молекуле длинного неполярного (не несущего электрического заряда) хвоста и полярной (электрически заряженной) головки. Хвосты — это гидрофобные углеводородные цепи, остатки жирных кислот. Головки имеют самое разнообразное строение. Наиболее часто это группы — СООН, -ОН, -NН2 и др. Липиды плохо растворяются в воде (мешают неполярные хвосты) и в масле (мешают полярные головки).

Углеводы входят в состав протопласта в виде моносахаридов (глюкоза и фруктоза — С6Н12O6), дисахаридов (сахароза, мальтоза и др. — С12Н22011), полисахаридов (крахмал, гликоген — (С6Н10О5)n и др.). Моносахариды — первичные продукты фотосинтеза, используются далее для биосинтеза полисахаридов, аминокислот, жирных кислот и др. Полисахариды запасаются как энергетический резерв с последующим расщеплением освобождающихся моносахаридов в процессах брожения или дыхания. Гидрофильные полисахариды поддерживают водный баланс клеток.

В состав протопласта входит обычно 2-6 % неорганических веществ (в виде ионов), а также другие органические соединения.

В протопласте образуются продукты его жизнедеятельности -  эргастические вещества.

Отчасти они отчасти сохраняются в самом протопласте в растворённом виде, либо в форме включений. В значительно большем количестве эргастические вещества концентрируются вне протопласта, образуя клеточную стенку. Другая часть накапливается в клеточном соке вакуолей в виде растворов или откладывается в цитоплазме в виде разного рода включений.

Главнейшие оргастические вещества: простые белки, некоторые углеводы (глюкоза, сахароза, крахмал, инулин), а также целлюлоза, запасные жиры и жироподобные вещества - всё это соединения первичного метаболизма. Продукты вторичного метаболизма - танниды, полифенольные соединения, алкалоиды, изопренпроизводные, оксалат кальция и др. Продукты вторичного метаболизма нередко образуют гликозиды, которые обладают повышенной способностью проникать через биологические мембраны.

 

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) и аппарат Гольджи

 

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), эндоплазматический ретикулум (ЭПР) – это внутриклеточный органоид клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев. Непрерывно изменяющаяся разветвленная система ультрамикроскопических каналов, пузырьков и цистерн, ограниченных элементарной мембраной и заполненных бесструктурным матриксом (энхилемой), отличным от гиалоплазмы. Канальцы эндоплазматической сети непосредственно переходят в наружную ядерную мембрану, через них осуществляется связь ядра с цитоплазмой. Часть канальцев проходит из одной клетки в другие (плазмодесмы), обеспечивая связь между ними.

Эндоплазматическая сеть поддерживает структуру цитоплазмы и служит основным внутриклеточным транспортным путем, по которому передвигаются вещества. Длинные канальцы с гладкой поверхностью (агранулярный ЭР) принимают участие в синтезе жиров, углеводов, стероидных гормонов, накоплении и выведении ядовитых веществ. Пузырьки, цистерны и короткие канальцы несут прикрепленные рибосомы — гранулярный ЭР. Синтезированные в рибосомах белки транспортируются по ЭР, здесь могут происходить их видоизменение и концентрация.

Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) состоит из отдельных диктиосом и пузырьков Гольджи. Диктиосомы — органеллы, представляющие собой пачки (от 2 до 7 и более) плоских округлых цистерн, ограниченных мембраной и заполненных матриксом. По краям цистерны переходят в состоящую из трубочек сеть. От этой сети или от края цистерн отчленяются пузырьки Гольджи. Диктиосомы полярны: на одной стороне стопки (образующей) происходит добавление новых цистерн, возникающих, по-видимому, из ЭР, на другой (секретирующей) — образование пузырьков, приводящее к разрушению цистерн.

Цистерны аппарата Гольджи — последний участок многих обменных реакций. Здесь накапливаются, конденсируются и упаковываются вещества, подлежащие изоляции или удалению из цитоплазмы, — чужеродные, ядовитые и т. д. Упакованные в пузырьки, они поступают в вакуоли. Аппарат Гольджи — место синтеза полисахаридов (пектинов, гемицеллюлоз, слизей), идущих на построение клеточной стенки. Они также упаковываются в пузырьки, которые направляются к плазмалемме, прорывают ее и освобождают свое содержимое в просвет между плазмалеммой и клеточной стенкой, для построения которой эти вещества используются. Мембрана пузырька идет на пополнение плазмалеммы. Пузырьки Гольджи участвуют также в формировании новых клеточных стенок и плазмалеммы, происходящем после митоза.

В аппарате Гольджи формируются лизосомы — округлые одномембранные органеллы, в матриксе которых содержится большое число гидролитических ферментов. Оии обнаружены у большинства эукариотических клеток, но особенно часто в клетках животных и грибов. Лизосомы осуществляют внутриклеточное переваривание, автолиз. Локальный автолиз обеспечивает использование части цитоплазмы для поддержания жизнеспособности всей клетки. Например, при разрушении нефункционирующих пластид и митохондрий, период существования которых может быть меньше периода жизни клетки. Гидролитические ферменты лизосом очищают всю полость клетки после отмирания ее протопласта (например, при образовании сосудов).

 

 

 

Анатомическое строение корня: первичное, вторичное

В молодом корне можно выделить несколько зон, выполняющих неодинаковые функции и характеризующихся определенными морфологическими особенностями.

Апикальная меристема корня защищена, словно живым наперстком, корневым чехликом (калиптрой). Он отсутствует лишь у некоторых водных растений и паразитов. Чехлик состоит из живых клеток и постоянно обновляется. Под чехликом находится зона деления, представленная апикальной меристемой, в результате работы которой формируются все прочие зоны корня. Ее протяженность менее 1 мм. Выше располагается зона растяжения, или роста. В ней клетки почти не делятся, а сильно растягиваются вдоль оси корня, проталкивая его кончик в глубь почвы. Протяженность зоны растяжения несколько миллиметров. В пределах этой зоны начинается дифференциация первичных проводящих тканей.

Зона корня, несущая корневые волоски, называется зоной всасывания. Название отражает ее функцию. В более старой части корневые волоски постоянно отмирают, а в молодой — постоянно образуются вновь. Эта зона имеет протяженность от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения, которая простирается вдоль всей остальной части корня. По ней вода и растворы солей, поглощенные корнем, транспортируются в вышележащие органы растения. Строение этой зоны на разных ее участках неодинаково.

Первичное строение корня

Дифференциация тканей корня происходит в зоне всасывания. По происхождению это первичные ткани, так как они образуются из первичной меристемы зоны роста. Поэтому микроскопическое строение корня в зоне всасывания называют первичным.

Первичное строение корня характерно для всех семенных растений в начале их развития. Сохраняется в течение всей жизни у однодольных растений и характеризуется наличием только первичных растительных тканей.

При первичном строении в корне различают центральный цилиндр и первичную кору, покрытую одним слоем клеток с корневыми волосками — эпиблемой и ризодермой.

Клетки ризодермы вытянуты по длине корня. При их делении в плоскости, перпендикулярной продольной оси, образуются два вида клеток: трихобласты, развивающие корневые волоски, и атрихобласты, выполняющие функции покровных клеток. В отличие от клеток эпидермы они тонкостенные и кутикулы не имеют.

После их отмирания ризодерма постепенно сбрасывается. К этому времени подстилающий ее слой клеток первичной коры дифференцируется в защитный слой — экзодерму. Ее клетки плотно сомкнуты, после опадения ризодермы их стенки опробковевают.

Остальная часть первичной коры — мезодерма, за исключением самого внутреннего слоя, дифференцирующегося в эндодерму, состоит из паренхимиых клеток, наиболее плотно расположенных в наружных слоях. В средней и внутренней частях коры клетки мезодермы имеют более или менее округлые очертания, нередко самые внутренние клетки составляют радиальные ряды.

В центральном цилиндре первичная ксилема образует радиальные лучи, чередующиеся с участками первичной флоэмы, составляющими радиальный проводящий пучок. Число лучей ксилемы варьирует у разных видов и среди корней одного и того же растения. В зависимости от числа лучей ксилемы корни называют диархными, триархными, тетрархными и полиархными. Для двудольных растений характерно меньшее число лучей первичной ксилемы корней, чем для однодольных. Образовательная ткань в корне первичного строения представлена перициклом, в котором закладываются боковые корни, часть камбия и у многих растений феллоген.

 

Вторичное строение корня

Вторичные изменения в строении корня характерны только для двудольных растений. У однодольных в корне, как и в стебле, до конца жизни сохраняется первичное строение. Хотя с возрастом наблюдаются изменения — увеличиваются размеры клеток, утолщаются клеточные оболочки, возрастает степень одревеснения и опробковения, происходит частичное отмирание протопластов,— «план» строения корня остается неизменным.

У двудольных растений вторичные изменения начинаются с появления в центральном цилиндре камбия. Первоначально камбий возникает под островками флоэмы, затем распространяется в обе стороны, огибая ксилему. Он развивается из недифференцированной основной ткани, которая узкой полосой отделяет флоэму от ксилемы. Камбий функционирует обычно, образуя внутрь вторичную ксилему, кнаружи — вторичную флоэму. Таким образом, под островками первичной флоэмы возникают вторичные проводящие пучки, коллатеральные относительно расположения ксилемы и флоэмы. Их образуется столько же, сколько было лучей первичной ксилемы. Первичная флоэма сливается со вторичной, клетки ее сплющиваются под давлением нарастающих вторичных тканей, частично растворяются и делаются неразличимыми. Первичная ксилема сохраняет центральное положение и долгое время остается видимой в форме небольшой звездочки или веретеновидной фигуры, состоящей из мелких сосудов. Со временем первичная ксилема деформируется и облитерируется.

При вторичном строении корня первичные ткани уже не функционируют как проводящие элементы — ток жидкости в обоих направлениях осуществляется по вторичным тканям.

Над участками первичной ксилемы развиваются из перицикла сердцевинные лучи, которые по происхождению являются первичными. Они располагаются между вторичными проводящими пучками, отделяя их друг от друга. Число их соответствует количеству лучей первичной ксилемы.