Клетки эпидермиса листа описание

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 18.09.2024

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

Эпидермис - это самый внешний клеточный слой первичного тела растения. В некоторых более ранних работах клетки эпидермиса листа рассматривались как специализированные клетки паренхимы , но в настоящее время установившееся предпочтение уже давно состоит в том, чтобы классифицировать эпидермис как кожную ткань, тогда как паренхима классифицируется как основная ткань . Эпидермис является основным компонентом системы кожных тканей листьев (схематически показано ниже), а также стеблей, корней, цветов, фруктов и семян; он обычно прозрачен (клетки эпидермиса имеют меньше хлоропластов или полностью их не содержат, за исключением замыкающих клеток).

Клетки эпидермиса структурно и функционально изменчивы. У большинства растений эпидермис представляет собой одноклеточный слой. Некоторые растения, такие как Ficus elastica и Peperomia , которые имеют периклинальное клеточное деление в протодерме листьев, имеют эпидермис с несколькими слоями клеток. Эпидермальные клетки тесно связаны друг с другом и обеспечивают механическую прочность и защиту растений. Стенки клеток эпидермиса надземных частей растений содержат кутин и покрыты кутикулой . Кутикула уменьшает потери воды в атмосферу, иногда она покрыта воском гладкими листами, гранулами, пластинами, трубками или нитями. Слои воска придают некоторым растениям беловатый или голубоватый цвет поверхности. Поверхностный воск действует как барьер для влаги и защищает растение от сильного солнечного света и ветра. Нижняя сторона многих листьев имеет более тонкую кутикулу, чем верхняя сторона, а листья растений из засушливого климата часто имеют утолщенную кутикулу для экономии воды за счет уменьшения транспирации.

Эпидермальная ткань включает несколько типов дифференцированных клеток: эпидермальные клетки, замыкающие клетки, вспомогательные клетки и эпидермальные волоски ( трихомы ). Клетки эпидермиса самые многочисленные, крупные и наименее специализированные. У однодольных растений они обычно более вытянутые, чем у двудольных .

Трихомы или волосы вырастают из эпидермиса у многих видов. В корневом эпидермисе распространены эпидермальные волосы, называемые корневыми волосками , которые специализируются на поглощении воды и минеральных питательных веществ.

У растений со вторичным ростом эпидермис корней и стеблей обычно заменяется перидермой под действием пробкового камбия .

Комплекс стомы

Эпидермис листа и стебля покрыт порами, называемыми устьицами (синг; стома), частью комплекса стомы, состоящего из поры, окруженной с каждой стороны замыкающими клетками , содержащими хлоропласт , и двумя-четырьмя вспомогательными клетками , в которых отсутствуют хлоропласты. Комплекс устьиц регулирует обмен газов и водяного пара между наружным воздухом и внутренней частью листа. Обычно устьиц больше над абаксиальным (нижним) эпидермисом листа, чем над (адаксиальным) верхним эпидермисом. Исключение составляют плавающие листья, у которых большая часть устьиц или все они находятся на верхней поверхности. Вертикальные листья, как у многих трав , часто имеют примерно одинаковое количество устьиц на обеих поверхностях. Стома ограничена двумя замыкающими клетками. Замыкающие клетки отличаются от клеток эпидермиса по следующим аспектам:

На вид замыкающие клетки имеют бобовидную форму, а эпидермальные клетки имеют неправильную форму.
Замыкающие клетки содержат хлоропласты, поэтому они могут производить пищу путем фотосинтеза (эпидермальные клетки наземных растений не содержат хлоропластов).
Защитные клетки - единственные клетки эпидермиса, которые могут производить сахар. Согласно одной теории, на солнечном свете концентрация ионов калия (K +) увеличивается в замыкающих клетках. Это вместе с образовавшимися сахарами снижает водный потенциал в замыкающих клетках. В результате вода из других клеток попадает в замыкающие клетки путем осмоса, поэтому они набухают и становятся тургорными. Поскольку замыкающие клетки имеют более толстую целлюлозную стенку на одной стороне клетки, то есть на стороне вокруг устьичной поры, набухшие замыкающие клетки становятся изогнутыми и тянут устьица открытыми.

Ночью сахар расходуется, и вода покидает замыкающие клетки, поэтому они становятся вялыми, и устьичные поры закрываются. Таким образом они уменьшают количество водяного пара, выходящего из листа.

Дифференциация клеток в эпидермисе

Изображение эпидермиса листа Nicotiana alata, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа , на котором видны трихомы (волосковидные придатки) и устьица (прорези в форме глаз, видимые при полном разрешении)

Эпидермис растений состоит из трех основных типов клеток: тротуарных клеток , замыкающих клеток и их вспомогательных клеток, которые окружают устьица и трихомы , также известные как листовые волоски. Эпидермис лепестков также образует разновидность трихом, называемых коническими клетками .

Трихомы развиваются на определенной фазе во время развития листа под контролем двух основных генов спецификации трихом : TTG и GL1 . Этот процесс можно контролировать с помощью растительных гормонов гиббереллинов , и даже если он не контролируется полностью, гиббереллины, безусловно, влияют на развитие волосков на листьях. GL1 вызывает эндорепликацию , репликацию ДНК без последующего деления клеток, а также рост клеток. GL1 включает экспрессию второго гена образования трихома , GL2 , который контролирует заключительные стадии образования трихома, вызывая рост клеток.

Arabidopsis thaliana использует продукты ингибирующих генов для управления формированием паттерна трихомов, таких как TTG и TRY . Продукты этих генов будут диффундировать в боковые клетки, не позволяя им образовывать трихомы, а в случае TRY - способствуя образованию тротуарных клеток.

Экспрессия гена MIXTA или его аналога у других видов позже в процессе клеточной дифференцировки вызовет образование конических клеток над трихомами. MIXTA - фактор транскрипции .

Формирование устьичного рисунка - это гораздо более контролируемый процесс, поскольку стома влияет на способность растения удерживать воду и дыхательную способность. Вследствие этих важных функций дифференцировка клеток с образованием устьиц также зависит от условий окружающей среды в гораздо большей степени, чем другие типы эпидермальных клеток.

Устьица - это поры в эпидермисе растения, окруженные двумя замыкающими клетками, которые контролируют открытие и закрытие отверстия. Эти замыкающие клетки, в свою очередь, окружены вспомогательными клетками, которые выполняют вспомогательную роль для замыкающих клеток.

Устьица начинаются как устьичные меристемоиды. Процесс варьируется между двудольными и однодольными . Считается, что расстояние между двудольными по существу случайным, хотя мутанты показывают, что оно находится под некоторой формой генетического контроля, но оно больше контролируется у однодольных, где устьица возникают из определенных асимметричных делений клеток протодермы. Меньшая из двух произведенных клеток становится замыкающими материнскими клетками. Соседние эпидермальные клетки также будут асимметрично делиться с образованием вспомогательных клеток.

Поскольку устьица играют такую важную роль в выживании растений, сбор информации об их дифференциации с помощью традиционных методов генетических манипуляций затруднен, поскольку устьичные мутанты, как правило, неспособны выжить. Таким образом, управление процессом недостаточно изучено. Некоторые гены были идентифицированы. Считается, что TMM контролирует время спецификации инициации устьиц, а FLP, как полагают, участвует в предотвращении дальнейшего деления замыкающих клеток после их образования.

Условия окружающей среды влияют на развитие устьиц, в частности, их плотность на поверхности листа. Считается, что гормоны растений, такие как этилен и цитокины , контролируют реакцию развития устьиц на условия окружающей среды. Накопление этих гормонов, по-видимому, вызывает увеличение плотности устьиц, например, когда растения содержатся в закрытых помещениях.

Развитие управляющих функций мозга ребёнка: полезные советы и упражнения для педагогов

Сертификат и скидка на обучение каждому участнику

Цель: сформировать знания о покровных тканях на примере эпидермиса листа комнатного растения

1) Образовательные: изучить особенности покровных тканей на примере эпидермиса листа пеларгонии;

2) Развивающие: развивать умения выделять главное, анализировать, сравнивать, устанавливать причинно-следственные связи;

3) Воспитательные: способствовать воспитанию естественно-научной картины мира; способствовать расширению кругозора.

Тип урока: лабораторная работа

Учебно-методическое обеспечение: учебное пособие под ред. Н.Д Лисова, рабочая тетрадь для лабораторных и практических работ, микроскоп, микропрепараты эпидермиса листа, предметные и покровные стекла, препаровальная игла, капельница с водой, пинцет.

Ход урока

1. Организационно-мотивационный этап

1.1 Организационный момент

Приветствие, проверка готовности класса к уроку, проверка отсутствующих.

-Что такое ткань в биологии? это группа клеток, сходных по строению и выполняющих определенную функцию)

-образует внутренний скелет растения (механическая)

- имеет разновидность клеток, содержащих хлоропласты (основная: фотосинтезирующая)

-содержит устьица или чечевички (покровная)

- клетки тонкостенные и постоянно делятся (образовательная)

- в клетках запасаются вещества и вода (запасающая)

- представлена плотно сомкнутыми клетками с утолщенными наружными оболочками, пропитанными различными веществами (покровная)

1.3 Актуализация знаний и умений учащихся

Сейчас я покажу вам его фотографию на слайде, а вы подумайте, к какой ткани он будет относиться (к покровной).

2. Операционно-деятельностный этап

2. Изучение нового материала

Эпидермис листа – это кожица или покровная ткань листа. Эпидермис состоит из одного слоя уплощенных клеток, плотно прилегающих друг к другу. Если рассматривать кожицу листа под световым или цифровым микроскопом , то ее клетки выглядят прозрачными, светлыми. Это обусловлено тем, что в каждой из клеток основное пространство внутри них занимает центральная вакуоль с клеточным соком. Все содержащиеся в клетке органоиды и ядро оттеснены к оболочке вакуолью. Однако ядро, являющееся хранителем всей наследственной информации, четко определяется в каждой клетке. Основные клетки кожицы листа лишены хлоропластов. Обращают на себя внимание клетки, имеющие отличную от основных форму и расположенные попарно. Именно они формируют устьица.

Любое устьице имеет характерное строение: состоит из двух смыкающихся клеток, имеющих бобовидную форму, а между этими клетками остается щель, напоминающая своим видом линзу. Это межклеточное пространство называется устьичной щелью. Размер и форма устьичной щели не постоянны. Ее изменчивость обусловлена плотностью прилегания друг к другу замыкающих устьичных клеток. Строение замыкающих устьичных клеток отличается от строения основных. Это хорошо видно под микроскопом . Основное отличие состоит в том, что в устьичных клетках имеются хлоропласты, в которых происходит фотосинтез. Также в них хорошо различимо ядро, как и в других клетках эпидермиса листа.

Наружная поверхность каждой клетки кожицы листа защищена специальным плотным слоем – кутикулой. Кутикула обычно твердая и толстая. Химические вещества кутикулы, обеспечивающие ее прочность, - это воск и жироподобные компоненты. Кутикула прозрачна, так как должна пропускать лучи солнечного света к внутренним структурам листа, где интенсивно протекают процессы фотосинтеза.

Эпидермис выполняет чрезвычайно важные функции в жизнедеятельности листа растения. Кожица листа имеет характерное строение, благодаря чему предохраняет лист от потери влаги и повреждений. Устьичные щели открываются для доступа нужного для фотосинтеза и дыхания воздуха внутрь листа. Открытые устьичные щели являются своеобразными воротами для выделения кислорода, образующегося при фотосинтезе и паров воды. В том случае, когда растение ощущает недостаток влаги при теплой и сухой погоде, устьичные щели в кожице находятся в закрытом состоянии. Это помогает растению защитить себя от избыточной потери воды. В ночное время устьица также закрыты у большинства растений. Таким образом, рассмотрев структурные элементы кожицы листа под микроскопом, можно понять принцип функционирования эпидермиса и всего листа в целом.

3. Выполнение лабораторной работы

Краткий инструктаж по технике безопасности при выполнении лабораторной работы, также разъяснение основных моментов при ее выполнении

4. Физкультминутка

5. Информация о домашнем задании

§17 повторить (с.80-84)

3. Оценочно-рефлексивный этап

6. Подведение итогов урока + образовательная рефлексия

Сегодня мы с вами изучили строение эпидермиса листа комнатного растения. Что такое эпидермис и к какому виду тканей он относится?

§ 0—2. Характеристика строения и функций тканей растений

Разнообразие тканей

Для клеток растений характерно наличие некоторых специфических особенностей строения. Так, в отличие от клеток животных они имеют клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, содержат вакуоли и хлоропласты. Запасным питательным веществом в клетках растений является крахмал. Дифференциация тела на ткани и органы у растений явилась результатом их приспособления к наземным условиям среды. Ткань — совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям. После выхода на сушу у растений в зависимости от выполняемой функции сформировались следующие виды тканей: образовательные (меристемы), покровные, проводящие, механические и основные (паренхимы). По строению ткани бывают простые и сложные. Простые ткани состоят из одного типа клеток, а сложные включают клетки разных типов. Общая характеристика тканей растений приведена в таблице.

Таблица. Общая характеристика строения, местоположения и функций тканей растений

Название тканей

Особенности строения

Местоположение в растении

Функции

боковые

Клетки мелкие, с тонкой оболочкой, густой цитоплазмой, мелкими вакуолями, крупным ядром.
Они плотно прилегают друг к другу и постоянно делятся в разных направлениях

На верхушке стебля, кончике корня у всех растений.
В междоузлиях злаков; внутри стебля и корня голосеменных и двудольных покрытосеменных растений

Образуют все постоянные ткани и обеспечивают рост растения в высоту и толщину в течение всей жизни

Живые (эпидермис) или мертвые (перидерма, корка) клетки с толстыми стенками, плотно прилегают друг к другу, образуя один или несколько слоев. Живые клетки снаружи покрыты восковым налетом или кутикулой

На поверхности всех органов (стебля, корня, листа, цветка, плода и семени)

Защищают внутренние ткани растения от воздействия внешних факторов, регулируют его водный и газовый обмен со средой

Трахеиды, сосуды, древесные волокна, древесная паренхима.
Ситовидные трубки, клетки-спутницы, лубяные волокна, лубяная паренхима

Во всех органах растения

Обеспечивают транспорт в организме:

воды, минеральных веществ (восходящий ток);
органических веществ (нисходящий ток)

колленхима;

склеренхима

Живые клетки с неравномерно утолщенными оболочками.
Мертвые клетки с утолщенными стенками

Во всех органах растения (наиболее развиты в стебле, в корне занимают центральное положение)

Придают прочность и упругость всем органам растения и обеспечивают их ориентацию в пространстве

Крупные, круглые или овальные, рыхло расположенные клетки, между которыми имеются межклетники

Во всех органах растения (наиболее развиты в плодах, семенах и запасающих органах)