Контрольная работа по "Ботанике"

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Кафедра ботаники и физиологии растений

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1,2

ПО БОТАНИКИ И ОСНОВАМ  ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НОВОСИБИРСК 2011

Содержание

 

 

 

 

5. Что такое  протопласт? Компоненты протопласта.  Перечислить производные протопласта

Протопласт - активное содержимое растительной клетки. Основной компонент протопласта - белок. У большинства зрелых растительных клеток центральную часть занимает крупная, заполненная клеточным соком вакуоль, главное содержимое которой - вода с растворенными в ней минеральными и органическими веществами. Клеточная оболочка и вакуоль представляют собой продукты жизнедеятельности протопласта .

Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма, меньшую по массе - ядро. От вакуоли протопласт отграничен мембраной, называемой тонопластом , от клеточной стенки - другой мембраной - плазмалеммой . В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма. Наследственный материал клетки главным образом сосредоточен в ядре. От цитоплазмы ядро также отделено мембранами.

Протопласт представляет собой  многофазную коллоидную систему. Обычно это гидрозоль, где дисперсной средой является вода (90-95% массы протопласта), а дисперсной фазой - белки , нуклеиновые кислоты , липиды и углеводы - основные классы соединений, слагающих протопласт. В живой растительной клетке содержимое цитоплазмы находится в постоянном движении. Можно видеть, как органоиды и другие включения вовлекаются в это движение, называемое током цитоплазмы или циклозом. Циклоз прекращается в мертвых клетках. Следует сказать, что основное назначение циклоза неизвестно.

Помимо белков, нуклеиновых кислот, липидов и углеводов, в клетке обычно имеется от 2 до 6% неорганических веществ (в виде солей), а также имеются витамины, контролирующие общий ход обмена веществ, и гормоны - физиологически активные вещества, регулирующие процессы роста и развития.

Белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы синтезируются  в самой растительной клетке. В  основе этого синтеза лежат процессы фотосинтеза, осуществляемые за счет энергии света. Непосредственным накопителем и переносчиком энергии при всех реакциях метаболизма служат молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия АТФ накапливается в виде фосфатных связей. При необходимости она легко высвобождается, а АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ).

Производные протопласта:

• Физиологически активные вещества

• Продукты обмена и запаса (продукты жизнедеятельности клетки)

• Клеточная стенка, или оболочка

• Вакуоль

Компоненты протопласта – цитоплазма и ядро.

22. Образование  и локализация белков в клетках  и органах растений. Алейроновые зерна. Хозяйственное использование белков

Белки-это основная составная  часть  любой  живой  клетки.  На  их  долю приходится 50—80 % сухой массы клетки. Химический состав белков чрезвычайно разнообразен, и в то  же  время  все  они  построены  по  одному  принципу.

Белок—это полимер, молекула которого состоит из многих мономеров  —  молекул аминокислот. Всего  известно-20 различных  аминокислот,  входящих  в  состав белков. Каждая из них имеет карбоксильную группу (СООН), аминогруппу  (NH2) и радикал, которым одна аминокислота отличается от другой. В молекуле белка аминокислоты химически соединены прочной пептидной связью (—CO—NH—), в которой углерод  карбоксильной  группы одной   аминокислоты   соединяется   с   азотом   аминогруппы    последующей аминокислоты. При этом выделяется молекула воды.  Соединение,  состоящее  из двух или большего числа аминокислотных  остатков,  называется  полипептидом.

Последовательность аминокислот  в  полипептидной  цепи  определяет  первичную структуру молекулы белка.

В молекуле того  или  иного  белка  одни  аминокислоты  могут  многократно повторяться,  а  другие  совсем  отсутствовать.  Общее  число  аминокислот, составляющих одну молекулу белка, иногда достигает нескольких сотен  тысяч.

В результате молекула белка  представляет собой макромолекулу, т.е. молекулу с очень большой  молекулярной массой.

Химические и физиологические  свойства белков определяются не  только  тем, какие аминокислоты входят в их состав, но  и тем,  какое место в длинной цепочке белковой молекулы занимает каждая из  аминокислот.  Так достигается огромное разнообразие первичной структуры белковой молекулы. В живой клетке белки имеют еще вторичную  и  третичную  структуру.  Вторичная  структура белковой молекулы достигается ее спирализацией; длинная цепочка соединенных между собой аминокислот закручивается  в  спираль, между  изгибами  которой возникают более слабые водородные связи. Третичная структура определяется тем, что спирализованная молекула белка еще многократно и закономерно сворачивается,  образуя компактный  шарик, в котором звенья спирали соединяются еще более слабыми бисульфидными связями (-S—S—). Кроме того,  в живой клетке могут быть и более  сложные  формы  —  четвертичная  структура, когда несколько молекул белка объединяются в  агрегаты  постоянного  состава (например, гемоглобин).

Белки  выполняют в  клетке разнообразные функции. Функциональной активностью обладают белки  с  третичной  структурной  организацией,  но  в большинстве  случаев  только  переход  белков третичной организации в четвертичную структуру обеспечивает специфическую функцию

Алейроновые зёрна - протеиновые зёрна, белковые образования в семенах растений (в эндосперме или семядолях) в виде бесцветных округлых зёрен. Служат запасным питательным материалом, используемым зародышем при прорастании семян. Возникают из вакуолей протоплазмы, в которых потеря воды при созревании семян приводит к выделению белков в твёрдом состоянии. Различают алейроновые зёрна простые (мелкие зёрнышки однородной структуры) и сложные, внутри которых находятся белковые кристаллы, а также шарообразные включения — глобоиды, содержащие фитин и некоторые соли. У ряда растений (например, у винограда) в алейроновые зёрна встречаются кристаллы щавелевокислого кальция. Сложные алейроновые зёрна содержатся в маслянистых семенах, например клещевины, тунга, крестоцветных, простые — в мучнистых, например в семенах злаков.         

Алейроновые зёрна: 1 —  в клетке эндосперма клещевины (а  — глобоиды); 2 — в клетке семени винограда (б — крупное алейроновое  зерно с друзой щавелевокислого  кальция).

33. Меристемы (образовательные ткани), их строение, функции, расположение в органах. Типы меристем. Значение для вегетативного размножения

Для растений характерен длительный рост с образованием новых  органов и тканей на протяжении всей жизни. Рост обеспечивают образовательные ткани, или меристемы.

Меристема – это эмбриональная зона, где все клетки делятся. В меристеме можно выделить инициальные и производные клетки.

Инициали – это  недифференцированные (т.е. неспециализированные и по внешнему виду одинаковые) клетки, способные многократно делиться. Возникающие из них производные клетки могут делиться небольшое количество раз, после чего дифференцируются в клетки других специализированных тканей.

Меристемы могут сохраняться  очень долго (у некоторых деревьев тысячи лет). По происхождению различают первичную и вторичную меристемы.

Первичная меристема появляется в самом начале роста проростка из клеток зародыша в виде конуса нарастания стебля и корня. Вторичной называют меристему, возникшую из какой-либо уже дифференцированной ткани.

Ткани, которые образуются из первичной меристемы, называют первичными, а из вторичной меристемы –  вторичными. В качестве примера первичной  меристемы можно привести прокамбий, из которого образуются первичные проводящие ткани. На смену прокамбию приходит камбий, который дает начало вторичным проводящим тканям: древесине и лубу.

Меристематические ткани  классифицируют также по местоположению, выделяют:

• Апикальные (верхушечные) меристемы располагаются на верхушке побегов и корней и обеспечивают рост в высоту (длину).
• Латеральные (боковые) меристемы располагаются параллельно боковым поверхностям осевых органов (стеблей, корней) и нередко образуют цилиндры. Они обеспечивают рост в толщину. Главнейшие из них – камбий и феллоген (пробковый камбий). В результате деления клеток камбия образуются вторичные проводящие ткани, а феллогена - пробка.
• Интеркалярные (вставочные) меристемы закладываются у основания междоузлий побегов и основания листьев в виде отдельных участков. Эти меристемы чаще всего первичны и могут очень долго сохранять свою активность. Они имеют временный характер и постепенно превращаются в постоянные ткани.
• Раневые меристемы образуются в местах повреждения тканей из живых паренхимных клеток, которые приобретают меристематические свойства. Они дают начало каллусу – особой ткани, состоящей из однородных паренхимных клеток, прикрывающих место поражения. Клетки каллуса впоследствии дифференцируются в клетки других тканей. Клетки апикальных меристем паренхимные, многогранные по форме. Межклетников нет. Оболочки тонкие, целлюлозы мало. Цитоплазма густая, относительно крупное ядро, вакуоли мелкие многочисленные, пластид и митохондрий мало.

Клетки латеральных  меристем по величине и форме соответствуют  клеткам тех тканей, которые они  образуют.

Меристематические ткани: 1 — в зародыше семени, 2 — в  проростке растения, 3 — в кончике  корня; а — верхушечная меристема  побега, б — верхушечная меристема корня, в — прокамбий, г — интеркалярная меристема листа, д — интеркалярная меристема побега, е — камбий, ж — верхушечная меристема придаточного корня, з — верхушечная меристема бокового корня, и — верхушечная меристема пазушной почки, к — ксилема, л — перицикл, м — флоэма.

Схема меристематической  клетки в кончике корня: а —  первичная оболочка клетки, б —  плазмалемма цитоплазмы, в — рибосома, г — гиалоплазма, д — пузырёк вакуоли, е — митохондрия, ж — оболочка ядра, з — ядро, и — ядрышко, к — плазмодесмы, л — протопластида, м — эндоплазматическая сеть, м — диктиосомы.

74. Метаморфозы листа в связи с выполняемыми функциями

Листья, как и другие органы растений, в зависимости от условий среды и выполняемой функции могут видоизменяться буквально до неузнаваемости – превращаться в усики, колючки и другие образования.

В наших реках, озерах и болотах  нередко можно встретить растение с белыми, правильными, пятичленными цветками – водяной лютик. У него на одном и том же стебли сидят разные листья. Надводные плавающие совершенно цельные, а погруженные в воду настолько сильно рассечены, что имеют нитевидную форму и скорее похожи на корни, чем на листья. Здесь тесная связь со средой обитания. Подводные листья с рассеченной пластинкой подвергаются меньшей опасности разрыва. Этот признак не является еще наследственным. Если водяной лютик выращивать на воздухе, то все его листья будут цельными.

Принимая на себя функцию защиты от поедания животными, листья превращаются в колючки (барбарис, кактусы). Колючки листового происхождения легко отличить от стеблевых шипов. В пазухах их всегда можно видеть боковые побеги, а пазухи для побегов образует только лист. На стебле барбариса ясно виден переход листьев в трехраздельные колючки. У кактусов с их сочным мясистым стеблем замена листьев колючками – отличное приспособление к жизни в пустыне. А произрастают кактусы в пустынях Северной и Центральной Америки, где в течение 6-8 месяцев не выпадают осадки, а временами могут быть и морозы до 20° С. Но кактусам это не страшно. Их колоннообразный стебель может запасать в своих тканях несколько тысяч литров воды.

Примечательно, что если выращивать кактусы в темноте, при обильной влажности, то колючки их разрастаются в мясистые листоподобные выросты. Так же запасают воду бразильские ваточники в своих бочкообразных стеблях. У среднеазиатских саксаулов листья превращены в чешуйки, а стебель скуп на отдачу воды. Альпийские растения-подушки сокращают испаряющую поверхность листьев за счет скученности побегов.

Оригинально использует свои листья тропическая лиана Дишидия раффлезиана. Из листьев у нее образовались урны, которые выполняют роль цистерн для запаса воды и  гумуса. В эти цистерны погружаются придаточные корни и питают растение.

Интересен метаморфоз листьев и  других органов у водяного ореха, или 
чилима. Это растение, произрастающее в озерах, заводях, заливах, с полным основанием можно назвать уникальным. Надводные листья его ромбические, собраны в розетку. Черешки их вздутые, наполненные воздухом, играют роль воздушных пузырей, с помощью которых водяной орех плавает по поверхности воды. Листья, погруженные в воду, линейные, рано опадающие. У основания их образуются зеленые перистоветвистые, нитевидные придаточные корни, которые по внешнему виду напоминают сильно рассеченные листья и выполняют их функцию. Косточковидный плод чилима образуется с участием разрастающихся и одревесневающих чашелистиков и представляет собой четырех- или двурогий ложный орех, содержащий белки, жиры, крахмал, сахар.