Смена форм развития и ядерных фаз.
Лизосомы – мембранные органеллы, которые обеспечивают внутриклеточное переваривание (расщепление) макромолекул внеклеточного и внутриклеточного происхождения, и обновление компонентов клетки. Диктиосома, или аппарат Гольджи - сложно организованная мембранная органелла, образованная тремя основными элементами - стопкой уплощенных мешочков (цистерн), пузырьками и вакуолями, или секреторными пузырьками. Эндоплазматический ретикулум был открыт с помощью электронного микроскопа в 1945 г. Он представляет собой систему разветвленных каналов, цистерн (вакуолей), пузырьков, создающих подобие рыхлой сети в цитоплазме (рис. 1.10). Стенки каналов и полостей образованы элементарными мембранами. В клетке существует два типа эндоплазматического ретикулу-ма: гранулярный (шероховатый) и агранулярный (гладкий). Гранулярный эндоплазматический ретикулум густо усеян рибосомами, на которых осуществляется биосинтез белка. Синтезируемые белки проходят через мембрану в каналы и полости эндоплазматического ретикулума, изолируются от цитоплазмы, накапливаются там, дозревают и перемещаются в другие части клетки либо в комплекс Гольджи в специальных мембранных пузырьках, которые отшнуровываются от цистерн эндоплазмати-ческого ретикулума. Функции эндоплазматического ретикулума следующие: 1. В мембранах гранулярного эндоплазматического ретикулума накапливаются и изолируются белки, которые после их синтеза могли оказаться вредными для клетки. Например, синтез гидролитических ферментов и их свободный выход в цитоплазму привел бы к самоперевариванию клетки и ее гибели. Однако этого не происходит, потому что подобные белки надежно изолированы в полостях эндоплазматического ретикулума. 2. На рибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума синтезируются также интегральные и периферические белки мембран клетки и некоторая часть белков цитоплазмы. 3. Цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулума связаны с ядерной оболочкой, причем некоторые из них являются прямым продолжением последней. Считается, что после деления клетки оболочки новых ядер образуются из цистерн эндоплазматического ретикулума. 4. На мембранах гладкого эндоплазматического ретикулума протекают процессы синтеза липидов и некоторых углеводов (например, гликогена). Реснички и жгутики эукариот являются выростами цитоплазмы и снаружи покрыты плазмалеммой. В основании каждой такой структуры находится базальное тельце, очень похожее по строению на центриоль. Каркас реснички и жгутика состоит из микротрубочек, отходящих от базального тельца. Включения - это компоненты клетки, представляющие собой отложения веществ, временно выведенных из обмена, или конечные его продукты. Большинство включений видимы в световой микроскоп и располагаются либо в гиалоплазме и органоидах, либо в вакуоли. Существуют жидкие и твердые включения. К образованию включений ведет избыточное накопление веществ. Очень часто в виде включений откладываются запасные питательные вещества. Главнейшее и наиболее распространенное из них - полисахарид крахмал. Крахмал злаков, клубней картофеля, ряда тропических растений - важнейший источник углеводов в рационе человека. Первичный ассимиляционный крахмал образуется только в хлоропластах. Ночью, когда фотосинтез прекращается, ассимиляционный крахмал ферментативно гидролизуется досахаров и транспортируется в другие части растения. В запасающих тканях различных органов, особенно в клубнях, луковицах, корневищах и др., в особом типе лейкопластов -амилопластах часть сахаров откладывается в виде зерен вторичного крахмала. Рост крахмальных зерен происходит путем наложения новых слоев крахмала на старые, поэтому они имеют слоистую структуру. Если имеется один центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более, то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно формируется в тех случаях, когда крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем после соприкосновения простых зерен вокруг них возникают общие слои. Расположение слоев может быть концентрическим или эксцентрическим, что также определяет особенности строения крахмальных зерен (рис. 18). Липидные (жировые) капли обычно располагаются в гиалоплазме и встречаются практически во всех растительных клетках. Это основной тип запасных питательных веществ большинства растений. В семенах некоторых из них (подсолнечник, хлопчатник, арахис, соя) масло составляет до 40% массы сухого вещества. Растительные жиры, используемые человеком в технике, пищевой промышленности и медицине, добываются главным образом из семян. Запасные белки относятся к категории простых белков - протеинов в отличие от сложных белков - протеидов, составляющих основу протопласта. Наиболее часто запасные белки откладываются в семенах. Очень богаты белками семена многих используемых в пищу и кормовых видов бобовых. Иногда протеины обнаруживаются в ядре и гиалоплазмев виде трудно различимых в световой микроскоп кристаллоподобных структур. Однако чаще запасные белки накапливаются в вакуолях и выпадают в осадок при потере влаги в процессе созревания семян. Обычно осаждающиеся белки образуют зерна округлой или эллиптической формы, называемые алейроновыми зернами. Если алейроновые зерна не имеют заметной внутренней структуры, их называют простыми. Иногда же в алейроновых зернах среди аморфного белка заметны один или несколько кристаллоподобных структур (кристаллоидов), способных в отличие от настоящих кристаллов набухать в воде. Помимо кристаллоидов, в алейроновых зернах встречаются блестящие бесцветные тельца округлой формы - глобоиды. Алейроновые зерна, содержащие кристаллоиды и глобоиды, называют сложными (рис. 19). У каждого вида растений они, подобно зернам крахмала, имеют определенную структуру. Кристаллические включения в значительных количествах накапливаются в тканях и органах, которые растения периодически сбрасывают (листья, кора). Они откладываются исключительно в вакуолях. Форма этих включений достаточно разнообразна: одиночные многогранники - стилоиды (палочковидные кристаллы), игольчатые кристаллы - рафиды, скопления множества мелких кристаллов - кристаллический песок, сростки кристаллов - друзы (рис. 20). Форма кристаллов нередко специфична для определенных таксонов и иногда используется для их микродиагностики. К кристаллическим включениям близки цистолиты. Они чаще всего состоят из карбоната кальция или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования, возникающие на выступах клеточной оболочки, вдающейся внутрь клетки. Цистолиты характерны для растений семейств крапивных, тутовых и др.
Для интерфазного ядра характерно равенство: V ядра/Vцитоплазмы=const. Компоненты ядра: в ядре интерфазной (неделящейся) клетки выявляются кариолемма (ядерная оболочка), хроматин, ядрышко, кариоплазма (ядерный сок). Хроматин и ядрышко представляют собой не самостоятельные компоненты ядра, а являются морфологическим отражением хромосом, присутствующих в интерфазном ядре, но не выявляемых в качестве отдельных образований. Ядрышко – производное участка ДНК, его функция – синтез субъединиц рибосом. Хроматин представляет собой вещество, хорошо воспринимающее краситель (хромос), откуда и произошло его название. Хроматин состоит из хроматиновых фибрилл, которые могут располагаться в ядре рыхло или компактно. На этом основании различают два вида хроматина: эухроматин - рыхлый или деконденсированный хроматин, слабо окрашивается основными красителями; гетерохроматин - компактный или конденсированный хроматин, хорошо окрашивается этими же красителями. При подготовке клетки к делению (интерфаза) в ядре происходит спирализация хроматиновых фибрилл и превращение хроматина в хромосомы. После деления в ядрах дочерних клеток происходит деспирализация хроматиновых фибрилл и хромосомы снова преобразуются в хроматин. Следовательно, хроматин и хромосомы представляют собой различные фазы одного и того же вещества. Оболочка растительной клетки, непротоплазматический компонент клетки, продукт деятельности протопласта. Оболочка определяет форму клетки, а также защищает протопласт от повреждений, участвует в поглощении и проведении веществ, транспирации, выделении секретов. Оболочка состоит преимущественно из углеводов (полисахаридов), у многих грибов содержит хитин, у пыльцевых зёрен и спор высших растений ‒ высокоустойчивое органическое вещество спорополленин. Остов оболочки представлен компактными параллельными группами полимерных молекул целлюлозы ‒ микрофибриллами, погруженными в аморфную массу (матрикс) из пектиновых веществ и гемицеллюлоз. Неоднородность строения определяет анизотропию О., её двойное лучепреломление. Различают первичную, вторичную, а иногда и третичную оболочки. Систематика - наука, изучающая многообразие живых организмов. Задачи: · Описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов. · Классификация их, то есть создание определенной системы. - наука систематическая. · Использует данные всех биологических дисциплин. В рамках систематики принято выделять несколько разделов: Таксономия – раздел систематики, теория классификации организмов. Разрабатывает методы и принципы классификации. Основная задача - создание рационального учения о таксономических категориях и их соподчинения, которое позволяет выстраивать классификацию организмов. Таксономические категории (ранги) – понятия, применяемые в соподчинении групп организмов. Основные таксономические категории, использующиеся при классификации живых организмов и, в частности, фотосинтезирующих организмов, следующие: царство (kingdom) – отдел (division) – класс (class) – порядок (jrder)- семейство (family) – род (genus) – вид (species). Эти таксономические категории отражены в Международном кодексе ботанической номенклатуры и были утверждены на Международном ботаническом конгрессе в 1952 году. Этот Кодекс был подтвержден в 1983 году. В нем четко прописаны все правила присвоения названий таксонов. Для названия вида используется бинарная номенклатура, введенная К. Линнеем в 1753 году (латинское название, состоящее из двух слов). После каждого таксона стоят латинские буквы (в сокращенном виде), указывающие имена первооткрывателей – альгологов. Номенклатура Роль номенклатуры – снабдить ярлыками таксоны всех рангов и тем самым облегчить общение между биологами. Международный кодекс ботанической номенклатуры (20в) Название вида- это бинарная комбинация состоящая из названия рода, сопровождаемого одним видовым эпитетом в форме имени прилагательного. Классификация - распределение всего множества живых организмов по определенной системе иерархически соподчиненных групп - таксонов. Альгология – наука о водорослях. Водоросли – слоевцовые бессосудистые споровые растения, живущие преимущественно в воде. Вегетативное тело водорослей не диф на корень, стебель и листья, а представлено талломом или слоевищем. Их анатомическое строение характеризуется отсутствием стелы – центрального цилиндра, включающего в себя проводящие элементы. Они явл автотрофными организмами. Размножение осуществляется посредством спор. Местообитания разнообразны: вода, почва, влажные скалы, стволы деревьев. Некоторые особенности строения эукариотических клеток водорослей: 1. В отличие от высших растений клеточная стенка водорослей не содержит лигнина; основное вещество- целлюлоза. 2. Разнообразная форма хлоропластов 3. Наличие пиреноида – полуавтономной системы, функционально и пространственнотесно связанной с хлоропластом. Пиреноид представляет собой образование белковой природы и состоит в основном из слождного фермента. Функция пиреноида заключается в концентрации этого фермента и распределения его между дочерними клетками и транспорта в месте активного функционирования в хлоропласте. Особенностями митоза у представителей разных таксонов водорослей являются наличия центриолей и сохранение в процессе митоза всей или только части ядерной оболочки. Водоросли могут быть представлены одноклеточными, колониальными (ценобиальными), многоклеточными и неклеточными индивидами. Ценобиями называют колонии, в которых число клеток определяется на ранних стадиях развития и не меняется до следующей репродуктивной фазы. Все разнообразие морфологии водорослей м б сведено к нескольким типам морфологической дифференциации таллома: 1. Монадный – водоросли активно подвижны при помощи жгутиков; имеются стигма, сократительные вакуоли. У одних водорослей (эвгленовые, криптофитные, димнофитные. Золотистые) монадные формы преобладают, у других (диатомовые, бурые) имеются только монадные стадии (зооспоры и гаметы). Монадные формы и стадии отсутствуют у сине-зел и красных водорослей. Характерна для всех отделов кроме красных водорослей-багрянки. 2. Амебоидный – водоросли передвигаются при помощи псевдоподий (амебоидное движение) и не имеют твердых клеточных покровов. Клетка образует цитоплазматические выросты (псевдоподии). Chrysophyta, Pyrrophyta, Xanthophyta 3. Пальмеллоидный – клетки погружены в общую слизь, но при этом не зависимы друг от друга. Пальмеллоидная структура является постоянной формой вегетативного роста в отличие от пальмеллевидного (временного) состояния. Chrysophyta 4. Коккоидный – водоросли неподвижны в вегетативном состоянии. Отсутствуют жгутики, стигма и сократительные вакуоли. Chlorophyta 5. Нитчатый – неподвижные клетки соединены в нити, вследствии чего образуется многоклеточный таллом. Rhodophyta, Xantophyta, Clorophyta, Crysophyta 6. Разнонитчатый – имеются две системы нитей: горизонтальная и вертикальная. Редукция одной из них приводит к преобладанию соответственно или вертикальной или горизонтальной части. Phaenophyta, Cyanophyta 7. Пластинчатый – таллом в виде пластинок или шнуров возник в результате деления клеток в разных плоскостях. 8. Сифональный – таллом представляет собой одну гигантскую клетку без клеточных перегородок. Передние могут появиться либо при повреждении таллома, либо при образовании спорангиев и гаметангиев. Xantophyta, Clorophyta (Caulepra, Cladophora) 9. Сифонокладальный – таллом сложно устроен и состоит из первично многоядерных сегментов. Образование такого таллома обусловлено сегретативным делением первично неклеточного слоевища. 10. Харофитный – многоклеточный таллом членисто-мутовчатого строения. У водорослей имеются все типы размножения: вегетативное, бесполое, половое. У одноклеточных форм вегетатиное размножение осуществляется простым делением клеток надвое. У многоклеточных форм разнообразно: 1. Фрагментация таллома 2. Стелющиеся «побеги» 3. Столоны 4. Выводковые почки 5. Клубеньки 6. Акинеты Бесполое размножение водорослей осуществляется посредством спец клеток – спор. Настоящее бесп размножение отличается от вегетативного, во-первых, реорганизацией протопласта, происходящей при делении клетки, во-вторых, выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки. Образование апланоспор (неподвижных) и зооспор(подвижных при помощи жгутиков) происходит либо в особых клетках - спорангиях, либо в клетках, не отличающихся формой и размерами от обычных вегетативных клеток. Половое размножение у водорослей связано с половым процессом, который заключается в слиянии двух клеток, в результате чего обр зигота, вырастающая в новую особь или дающая зооспоры. Половое размножение у водорослей бывает неск типов: 1. Гологамия – слияние двух целых подвижных вегетативных клеток. 2. Изогамия – слияние двух безжгутиковых вегетативных клеток 3. Изогами- слияние двух гамет, одинаковых по форме и размерам. 4. Гетерогамия – слияние двух гамет, одинаковых по форме, но разных по размеру. 5. Оогамия – слияние крупной неподвижной гаметы (яйцеклетки) с подвиждной, более мелкой гаметой (сперматозоидом). Гаметангии с яйцеклетками называют оогониями, а со сперматозоидами – антеридиями. Смена форм развития и ядерных фаз. У одного и того же вида водорослей, имеющих половой процесс, в зависимости от времени года и внеш усл наблюдаются разные формы размножения(б и п), при этом происходит смена ядерных фаз (n и 2n). Изменения, претерпеваемые индивидом между одноименными фазами развития, сотс его жц. Растения, образующие споры, называют спорофитами, гаметы – гаметофитами, споры и гаметы – гаметоспорами. Если гаметофиты, гаметоспорофиты, спорофиты внешне не отл друг отдруга, то говорят ою изоморфной смене форм развития. При гетероморфной смене форм развития гаметофиты, гаметоспорофиты, спорофиты имеют хорошо выраженные морфологические отличия. При ПП в р-те слияния гамет и их ядер происходит удвоение числа хромосом в ядре. На определенном этапе цикларазвития, при мейозе, происходит редукция числа хромосом, в р-те которой образующиеся ядра получают одинарный набор хромосом. Редукция м б: 1. Спорической – мейоз совпадает с моментом образования спор бесполого размножения, из которых развиваются n гаметофиты или гаметоспорофиты. Здесь имеет место чередование поколений – 2n спорофита и n гаметофита. Этот тип ЖЦ называют гаплобионтным со спорической R. 2. Зиготической – мейоз протекает в зиготе, и развивающаяся водоросль оказывается n. 2n стадия представлекна только зиготой. Цикл развития гаплобионтный с зиготической R. 3. Гаметической – мейоз происходит при образовании гамет, остальные клетки слоевища остаются 2n. Цикл развития диплобионтный с гаметической R.
|