Покрытосеменные растения имеют хлоропласты

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

В хлоропласты являются органеллы представить в цитоплазме в эукариотических клетках фотосинтеза (растения, водоросли). Они чувствительны к воздействию различных волн от светового спектра . Они играют важную роль в функционировании растительной клетки, поскольку позволяют улавливать свет, являющийся источником фотосинтеза . Благодаря хлорофиллу и своей ультраструктуре эти органеллы способны передавать энергию фотонов молекулам воды . Хлоропласты играют важную роль в углеродном цикле , превращая атмосферный углерод в органический. Хлоропласты принадлежат к семейству органелл, называемых пластидами ; они являются результатом эндосимбиоза в виде цианобактерии , около 1,5 миллиарда лет назад.

Резюме

Исторический

Хлоропласта был обнаружен в ходе научных исследований на предприятиях . Первое исследование началось с Джозефа Пристли в 1772 году . Он заинтересовался изучением газов и идентифицировал несколько из них. Позже он продемонстрировал, что растения способны регенерировать газы, исходящие от животных .

Четыре года спустя Ян Ингенхауз берет на себя работу Пристли и показывает, что выделение кислорода происходит только при свете . Ночью растения выделяют газ, из-за чего невозможно зажечь свечу.

В конце XVIII - го века , исследование показало , что, как и животные, растения дышат. В 1837 году Анри Дютроше обнаружил, что зеленый пигмент в листьях был хлорофиллом . В 1862 году Юлиус фон Сакс доказал, что ассимиляция хлорофилла происходит в хлоропластах. Только в 1898 году ученый Чарльз Рид Барнс ввел термин фотосинтез .

Место расположения

Тонкий срез хламидомонады, наблюдаемый с помощью просвечивающей электронной микроскопии , позволяет различить хлоропласт благодаря наличию длинных нитей, образованных мембранами тилакоидов.

Хлоропласты находятся в цитоплазме фотосинтезирующих эукариотических клеток . У водорослей рода Chlamydomonas на клетку приходится один хлоропласт, обычно колоколообразный и занимающий значительную часть цитоплазмы.

У высших растений он содержится в большинстве надземных частей, больше всего в листьях (листопадных или нет). Их любимым местом является, в частности, мезофилл листа, где каждая клетка может содержать несколько десятков хлоропластов. Различные воздушные ткани содержат его мало: клетки эпидермиса, водоносные устьичные клетки (группы клеток, которые выводят воду из некоторых листьев). Кора и черешки содержат мало, но в общих камерах , не подвергавшихся легкие ткани, такие как корни , не включают.

Состав

Представление хлоропласта :
(1) наружная мембрана ;
(2) межмембранное пространство;
(3) внутренняя мембрана ;
(4) строма ;
(5) люмен из тилакоидов ;
(6) тилакоидная мембрана ;
(7) гранум (укладка тилакоидов );
(8) тилакоид ;
(9) крахмал ;
(10) рибосома ;
(11) хлоропластная ДНК ;
(12) пластоглобула ( липидная капля ).

Размер хлоропластов порядка микрометра (мкм). Они часто имеют форму плоских дисков диаметром от 2 до 10 мкм и толщиной около 1 мкм. Хлоропласт представляет собой органеллу, состоящую из двух мембран, разделенных межмембранным пространством (2). Он содержит мембранную сеть, состоящую из уплощенных мешочков, называемых тилакоидами (8), которые омываются стромой (4) (внутрихлоропластическая жидкость). Тилакоиды состоят из просвета (пространство внутри тилакоида , 5), окруженного мембраной (6), и содержат хлорофилл (зеленые пигменты) и каротиноиды (оранжево-желтые пигменты). Стопка тилакоидов называется гранум (7) (множественное число: грана ). С другой стороны, строма содержит некоторые запасы в виде крахмала (9) и липидных структур, роль которых еще плохо изучена, - пластоглобул (12).

Геном хлоропласта

Кроме того, эти органеллы содержат ДНК, сгруппированную в нуклеоиды (11); каждый хлоропласт может содержать до 100 копий генома. Молекулы ДНК в геноме хлоропластов обычно линейные или разветвленные. Геном хлоропласта очень мал, от 37 до 220 т.п.н. и обычно содержит около сотни генов, тогда как геном цианобактерии (происхождение хлоропластов) составляет несколько мегабаз и содержит несколько тысяч генов.

В рибосомы (10) состоят из рРНК , синтезированные в хлоропластах, и белки , кодируемые ядерным геномом и хлоропластах.

ДНК хлоропласта не позволяет ему удовлетворить все свои потребности; существует взаимодействие между клеткой и хлоропластами, аналогичное взаимоотношениям между клеткой и ее митохондриями. Например, рибулозо 1,5 бисфосфаткарбоксилазу / оксигеназы (или Рубиско ) состоит из двух частей: больших и малых, каждый из которых повторяются восемь раз. Большая субъединица (55 кДа) образуется в хлоропласте, а малая субъединица (15 кДа) синтезируется в цитоплазме клетки в качестве предшественников, а затем попадает в хлоропласт. Считается, что это самый распространенный белок в нашей биосфере. Как правило, белки, кодируемые ядерной ДНК, но предназначенные для локализации хлоропластов, синтезируются в форме предшественников, снабженных N-концевым транзитным сигналом, который состоит из пептида , состоящего примерно из пятидесяти аминокислот (размер от одного белка к другому варьируется). , и который будет расщеплен во время прохождения внутрь хлоропласта с образованием зрелого белка. Белки, предназначенные для тилакоидной мембраны хлоропласта, могут даже иметь две транзитные последовательности: первая для проникновения в хлоропласт, а вторая для интеграции в мембрану. Эти механизмы включают два белковых комплекса, известные как TIC и TOC.

Хлоропласт - это место фотосинтеза . Он поглощает световую энергию для фиксации неорганического углерода (CO ₂ ) в форме глюкозы , во время этого процесса также вырабатывается химическая энергия в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Этот АТФ участвует в фотохимической фазе фотосинтеза.

Хлоропластов поглощает весь спектр в видимом свете , кроме зеленого, поэтому листья растения имеют зеленый вид. Хлорофилл находится в тилакоидной мембране . Различные стадии фотосинтеза, которые преобразуют свет в химическую энергию, происходят в тилакоидах, в то время как стадии преобразования энергии в углеводы происходят в строме хлоропласта.

Хлоропласт также играет роль в фиксации углерода , азота , серы или биосинтезе липидов .

Одним из белков, участвующих в защите хлоропласта, является белок OsCEST .

Передача инфекции

У голосеменных хлоропласты передаются потомству через пыльцу, тогда как у большинства цветковых растений передача происходит через яйцеклетку. Однако в настоящее время имеется много задокументированных случаев, когда покрытосеменные унаследовали свои хлоропласты от своего мужского родителя, следовательно, через пыльцу.

Источник

Хлоропласты являются результатом эндосимбиоза , то есть примитивные эукариотические клетки, проглотившие цианобактерии 1,5 или 1,6 миллиарда лет назад, а затем жили в симбиозе с ними. Для сравнения, митохондрии возникли в результате эндосимбиоза альфа-протеобактерий примитивной клеткой около 2 миллиардов лет назад.

Выделяют два типа эндосимбиоза:

первичный эндосимбиоз: эукариотическая клетка поглощает бактерию, последняя становится хлоропластом с двумя мембранами, происходящими от мембраны бактерии для внутренней мембраны, цитоплазматической мембраной для внешней мембраны ( Rhodophyta и Chlorobionta ),
вторичный эндосимбиоз: фагоцит эукариотической клетки другая эукариотическая клетка, обладающая хлоропластом; цитоплазма и ядро дегенерируют, оставляя только хлоропласт с четырьмя мембранами (две мембраны, возникающие в результате первичного эндосимбиоза, цитоплазматическая мембрана фагоцитированной клетки и инвагинированная мембрана клетки, которая фагоцитозирует).

В результате уменьшения количества мембран трехмембранные хлоропласты также известны у некоторых динофитов .

Зеленую и красную линии можно различить в зависимости от того, происходят ли пластиды вторичного эндосимбиоза от зеленых или красных водорослей, соответственно.

В пластида (Греческий: πλαστός; plastós: сформированный, формованный - множественное число пластиды) это мембраносвязанный органелла [1] найдено в клетки из растения, водоросли, и некоторые другие эукариотический организмы. Они считаются эндосимбиотический Цианобактерии, связанный с Gloeomargarita. [2] Событие постоянного эндосимбиоза, вероятно, произошло с цианобионт. [3] Пластиды были открыты и названы Эрнст Геккель, но А. Ф. В. Шимпер был первым, кто дал четкое определение. Пластиды - это место производства и хранения важных химических соединений, используемых клетками автотрофный эукариоты. Они часто содержат пигменты используется в фотосинтез, а типы пигментов в пластиде определяют цвет клетки. Они имеют общее эволюционное происхождение и обладают двухцепочечная ДНК молекула круглая, как у круговая хромосома из прокариотические клетки.

Содержание

В растениях

Пластиды, содержащие хлорофилл может выполнять фотосинтез и называются хлоропласты. Пластиды также могут хранить такие продукты, как крахмал и может синтезировать жирные кислоты и терпены, который можно использовать для производства энергии и в качестве сырья для синтеза других молекул. Например, компоненты кутикула растений и это эпикутикулярный воск синтезируются эпидермальные клетки от пальмитиновая кислота, который синтезируется в хлоропластах ткань мезофилла. [4] Все пластиды происходят из пропластидов, которые присутствуют в меристематический регионы завода. Пропластиды и молодые хлоропласты обычно делятся на двойное деление, но более зрелые хлоропласты также обладают этой способностью.

В растения, пропластиды (недифференцированные пластиды) могут различать на несколько форм, в зависимости от того, какую функцию они выполняют в клетке. Они могут развиться в любой из следующих вариантов: [5]

Родопласты: красные хлоропласты, обнаруженные в красные водоросли
Муропласты (также известные как цианопласты или цианеллы): хлоропласты глаукофиты : от эндосимбиоза зеленые водоросли и красные водоросли

: для крахмал хранение и обнаружение сила тяжести (для геотропизм) : для хранения жир : для хранения и изменения белок : для синтеза и производства дубильные вещества и полифенолы

В зависимости от своей морфологии и функции пластиды обладают способностью дифференцировать или повторно дифференцироваться между этими и другими формами.

Каждая пластида создает несколько копий круговой 10–250 килобаза пластом [6] [7] . Число копий генома на пластиду варьирует от более 1000 в кратчайшие сроки. делящиеся клетки, которые, как правило, содержат мало пластид, до 100 или меньше в зрелых клетках, где пластидные деления дали начало большому количеству пластид. В пластоме содержится около 100 гены кодирование рибосом и перенос рибонуклеиновые кислоты (рРНК и тРНК), а также белки, участвующие в фотосинтезе, и пластидный ген транскрипция и перевод. Однако эти белки представляют собой лишь небольшую часть общей белковой структуры, необходимой для создания и поддержания структуры и функции определенного типа пластиды. Завод ядерный гены кодируют подавляющее большинство пластидных белков, а экспрессия пластидных генов и ядерных генов тесно ко-регулируется для координации правильного развития пластид по отношению к дифференциация клеток.

Многие пластиды, особенно те, которые отвечают за фотосинтез, имеют многочисленные внутренние мембранные слои.

В клетки растений, длинные тонкие выступы, называемые стромулы иногда образуются и простираются от основного пластидного тела в цитозоль и соединить между собой несколько пластид. Белки и, предположительно, более мелкие молекулы могут перемещаться внутри стромул. Большинство культивируемых клеток, которые являются относительно большими по сравнению с другими растительными клетками, имеют очень длинные и многочисленные стромулы, которые доходят до периферии клетки.

В 2014 г. были обнаружены свидетельства возможной потери генома пластид у Раффлезия лагаски, нефотосинтетический паразитический цветущее растение, а в Политомелла, род нефотосинтетических зеленые водоросли. Обширные поиски пластидных генов в обоих Раффлезия и Политомелла не дали результатов, однако вывод о том, что их пластомы полностью отсутствуют, все еще остается спорным. [8] Некоторые ученые утверждают, что потеря пластидного генома маловероятна, поскольку даже нефотосинтетические пластиды содержат гены, необходимые для завершения различных биосинтетические пути, например, биосинтез гема. [8] [9]

В водорослях

В водорослитермин лейкопласт используется для всех непигментированных пластид. Их функция отличается от лейкопластов растений. Этиопласты, амилопласты и хромопласты специфичны для растений и не встречаются в водорослях. [ нужна цитата ] Пластиды в водорослях и роголистник также могут отличаться от пластид растений тем, что содержат пиреноиды. Апикопласты нефотосинтетические пластиды Apicomplexa происходит из вторичного эндосимбиоза.

Глаукофит водоросли содержат муропласты, похожие на хлоропласты, за исключением того, что они имеют пептидогликан клеточная стенка, похожая на прокариоты. Красные водоросли содержат родопласты - красные хлоропласты, которые позволяют им фотосинтезировать на глубине до 268 м. [5] Хлоропласты растений отличаются от родопластов красных водорослей своей способностью синтезировать крахмал, который хранится в виде гранул в пластидах. В красных водорослях, флоридский крахмал синтезируется и хранится вне пластид в цитозоле. [10]

Наследование

Большинство растений наследуют пластиды только от одного родителя. В общем, покрытосеменные наследуют пластиды от женской гаметы, тогда как многие голосеменные наследуют пластиды от мужской пыльцы. Водоросли также наследуют пластиды только от одного родителя. Таким образом, пластидная ДНК другого родителя полностью утеряна.

Повреждение и восстановление ДНК

Пластид ДНК из кукуруза всходы подвержены повышенному повреждению по мере развития всходов. [12] ДНК повреждается в окислительной среде, созданной фотоокислительные реакции и фотосинтетический/дыхательный перенос электронов. Некоторые молекулы ДНК отремонтированный в то время как ДНК с неисправленными повреждениями, по-видимому, распадается на нефункциональные фрагменты.

Ремонт ДНК белки кодируются ядерным геном но могут быть перемещены в пластиды, где они поддерживают геном стабильность / целостность за счет восстановления ДНК пластиды. [13] Например, в хлоропласты из мха Physcomitrella patens, белок, используемый в репарации ошибочного спаривания ДНК (Msh1), взаимодействует с белками, используемыми в рекомбинационной репарации (RecA и RecG) для поддержания стабильности пластидного генома. [14]

Происхождение

Пластиды считаются эндосимбиотический цианобактерии. Предполагается, что это первичное эндосимбиотическое событие произошло около 1,5 миллиарда лет назад. [15] и позволил эукариотам выполнять кислородный фотосинтез. [16] С тех пор возникли три эволюционных линии, в которых пластиды названы по-разному: хлоропласты в зеленые водоросли и растения, родопласты в красных водорослях и муропласты у глаукофитов. Пластиды различаются как по пигментации, так и по ультраструктуре. Например, хлоропласты растений и зеленые водоросли потеряли все фикобилисомы, то легкие уборочные комплексы содержится в цианобактериях, красных водорослях и глаукофитах, но вместо этого содержат строму и грану тилакоиды. Пластида глаукоцистофека - в отличие от хлоропластов и родопластов - все еще окружена остатками клеточной стенки цианобактерий. Все эти первичные пластиды окружены двумя мембранами.

В отличие от первичных пластид, происходящих из первичного эндосимбиоза прокариоктических цианобактерий, сложные пластиды, происходящие из вторичных эндосимбиоз в котором эукариотический организм поглотил другой эукариотический организм, содержащий первичную пластиду. [17] Когда эукариот поглощает красную или зеленую водоросль и удерживает пластиду водорослей, эта пластида обычно окружена более чем двумя мембранами. В некоторых случаях у этих пластид может быть снижена их метаболическая и / или фотосинтетическая способность. Водоросли со сложными пластидами, образованными вторичным эндосимбиозом красной водоросли, включают гетероконты, гаптофиты, криптомонады, и большинство динофлагелляты (= родопласты). Те, которые эндосимбиозировали зеленые водоросли, включают эвглениды и хлорарахниофиты (= хлоропласты). В Apicomplexa, тип облигатных паразитарных простейших, включая возбудителей малярии (Плазмодий виды), токсоплазмоз (Toxoplasma gondii), и многие другие болезни человека или животных также содержат сложную пластиду (хотя эта органелла была потеряна в некоторых апикомплексах, таких как Криптоспоридиум парвум, что приводит к криптоспоридиоз). 'апикопласт'больше не способен к фотосинтезу, но является важной органеллой и многообещающей мишенью для разработки противопаразитарных препаратов.

Немного динофлагелляты и морские слизни, в частности из рода Элизия, употребляйте водоросли в пищу и сохраняйте пластиду переваренных водорослей, чтобы получать выгоду от фотосинтеза; через некоторое время перевариваются и пластиды. Этот процесс известен как клептопластика, от греческого, клептес, вор.

Цикл развития пластид

В 1977 году Дж. М. Уатли предложил цикл разработки пластид, в котором говорилось, что развитие пластид не всегда однонаправлено, а является циклическим процессом несколько раз. Проплатиды являются предшественниками более дифференцированных форм пластид, как показано на изображенной диаграмме. [18]

Паулинелла хроматофора

Паулинелла имеет похожую органеллу, которая не принадлежит к пластидам, обсуждаемым в этом тексте. Это хроматофор, который представляет собой недавно приобретенную эндосимбиотическую β-цианобактерию. [19] Это событие эндосимбиоза произошло намного позже и является лишь вторым известным первичным событием эндосимбиоза цианобактерий.

Цель урока – формирование системы знаний о низших и высших растениях. Учащиеся рассмотрят признаки, общие для всех видов растений. Сформируют знания о высших растениях как наиболее сложноустроенных эукариотических автотрофных организмах, имеющих тканевое строение, вегетативные и генеративные органы. Заканчивается видеоурок рассмотрением жизненного цикла растений на примере папоротниковидных.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Общая характеристика растений. Низшие и высшие растения"

Растения – это многоклеточные фотосинтезирующие эукариотические организмы.

Все растения входят в отдельное биологическое царство Растения. Вспомним, что в настоящее время большинство учёных выделяют ещё три царства живых организмов: Животные, Грибы и Бактерии. К каждому царству относятся организмы, которые имеют общие особенности внешнего и внутреннего строения.

К растениям относятся мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные растения. Нередко к растениям относят также водоросли.

По данным Международного союза охраны природы, было описано около 320 тысяч видов растений, из них около 280 тысяч видов покрытосеменных. Однако это число увеличивается, так как постоянно открываются новые виды. Разные растения характерны для лугов, лесов, безводных пустынь и топких болот.

Растения являются объектом исследования науки ботаники. Ботаника – это комплексная наука, включающая несколько разделов:

· Анатомия растений изучает их внешнее и внутреннее строение.

· Физиология растений изучает процессы их жизнедеятельности.

· Систематика растений – классификацию.

· Геоботаника – распространение растений по материкам и континентам.

· Экология растений – их связь друг с другом и окружающей природой.

Несмотря на огромное разнообразие растений, для них характерны общие признаки. Рассмотрим их.

· Клетки растений имеют плотные клеточные стенки, содержащие целлюлозу.

· В клетках находятся зелёные пластиды – хлоропласты, содержащие зелёный пигмент хлорофилл. Благодаря им большинство растений имеет зелёный цвет. Но есть и исключения. Заразиха (или петров крест) имеет светло-бурую или желтоватую окраску.

· Растения ведут прикреплённый образ жизни.

· Запасное питательное вещество в клетках – крахмал.

· Растут в течение всей жизни.

Все растения в зависимости от строения делят на две большие группы – низшие растения и высшие растения. Рассмотрим эти группы.

К низшим растениям относятся водоросли. Тело наиболее примитивных водорослей может состоять из одной клетки, например, хлорелла и хламидомонада. К многоклеточным водорослям относятся, например, ульва и анфельция.

В ходе эволюции низшие растения появились раньше высших. Однако в настоящее время они широко распространены по всему земному шару. Для низших растений характерна огромная биомасса и высокая способность к размножению. В водных сообществах они являются первым звеном цепей питания (их основой). Поэтому они очень важны для нормального течения энергетических процессов в живой природе.

Ранее учёные относили к растениям бактерии, сине-зелёные водоросли (или цианобактерии), миксомицеты (или слизевики), грибы и лишайники. Однако это отдельные царства и группы в живой природе. Грибы и слизевики, в отличие от растений, питаются готовыми органическими веществами и не осуществляют фотосинтез. Лишайники – это симбиоз гриба и водоросли. Они выделены в отдельную систематическую группу. Бактерии и цианобактерии – прокариоты. Они не имеют оформленного ядра и тоже не могут считаться растениями.

К высшим растениям относятся мхи, хвощи, плауны, папоротники, голосеменные и покрытосеменные растения.

Среди высших растений выделяют две большие группы: споровые и семенные растения. К споровым растениям относятся мхи, хвощи, плауны и папоротники. Они размножаются с помощью спор. К семенным растениям относятся голосеменные и покрытосеменные (или цветковые) растения. Они размножаются с помощью семян.

Семена голосеменных растений лежат открыто на чешуевидных листьях, образующих шишку. Эти растения не образуют цветков и плодов.

Покрытосеменные – наиболее высокоорганизованные растения. Их главная особенность – наличие органа полового размножения (цветка).

Растения (в первую очередь, покрытосеменные) представлены разными жизненными формами – среди них есть деревья, кустарники и травы. Деревья – это обычно крупные растения с многолетними деревянистыми стволами. Кустарники отличаются от деревьев тем, что имеют не один ствол, а несколько стволиков, отходящих от общего основания. Травы (или травянистые растения) имеют зелёные сочные стебли, они почти всегда ниже деревьев и кустарников. Но есть и исключения. Банан растёт в высоту от 2 до 7 метров. Существуют и крошечные травянистые растения. На поверхности водоёмов живёт ряска, размер каждого растения – несколько миллиметров.

Высшие растения имеют чётко дифференцированные ткани, которые выполняют специализированные функции. Это является важной отличительной особенностью высших растений. В теле растений выделяют образовательные, основные, проводящие, механические и покровные ткани.

У высших растений из тканей образуются органы – корень, стебель и листья. Исключение составляют мхи. Они имеют стебель и листья, но не имеют корней. В почве они закрепляются с помощью ризоидов.

Выделяют две группы органов. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) участвуют в процессах жизнедеятельности и в бесполом размножении. Генеративные органы (или репродуктивные) – цветок и плод с семенами – обеспечивают половое размножение.

Высшие растения имеют многоклеточные органы полового и бесполого размножения. Органы полового размножения – гаметангии. В них образуются половые клетки – гаметы. Это отличает половые органы высших растений от низших растений, у которых все клетки способны преобразовываться в гаметы.

Рассмотрим жизненный цикл высших растений на примере папоротниковидных. В жизненном цикле существует две фазы: гаметофит и спорофит. Они закономерно сменяют друг друга. Гаметофит – гаплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле. Гаметофит развивается из спор и образует половые клетки (гаметы), осуществляет половое размножение. Гаплоидные гаметы сливаются и образуют диплоидную зиготу. Она даёт начало зародышу. Необходимо сказать, что у низших растений образовавшиеся в результате деления зиготы клетки сразу же используются для построения слоевища и в последующем мало изменяются.

У высших растений гаметы всегда образуются в результате митоза. Это принципиально отличает их от половых клеток животных, которые образуются в результате мейоза. Фазу гаметофита ещё называют гаметофазой или гаплофазой. Гаметофит бывает однодомным или двудомным. На однодомном гаметофите происходит одновременное развитие яйцеклетки и сперматозоидов. У двудомных растений гаметофиты формируют либо только мужские органы, либо только женские.

В ходе эволюции растений происходит постепенная редукция гаметофита. Чем выше уровень организации гаметофита, тем лучше развиты органы полового размножения (гаметангии). У мхов они многочисленны, у папоротниковидных их меньше, у голосеменных они подвергаются редукции, у всех цветковых вовсе не образуются.

Вернёмся к жизненному циклу папоротниковидных. Из зиготы развивается спорофит. Это диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений. Так как спорофит образован диплоидными клетками, то его другое название – диплофаза. Спорофит не образует гаметы, на нём формируются споры. Он образован диплоидными клетками, но его споры гаплоидные, так как образуются в процессе мейоза. Споры растений, грибов, некоторых других организмов развиваются в особых многоклеточных органах бесполого размножения – спорангиях.

Количество образовавшихся при этом спор зависит от того, какое это растение – равноспоровое или разноспоровое. У равноспоровых в результате мейоза возникают четыре споры (тетрада). Они имеют одинаковое строение и размеры. В зависимости от внешних условий из неотличимых с виду спор развиваются гаметофиты, на которых формируются как мужские, так и женские половые органы. У разноспоровых растений образуется два вида спор: женские мегаспоры и мужские микроспоры. При мейозе образуется только одна мегаспора, три меньшие клетки погибают. По традиции мегаспоры называют женскими спорами, но употребление этого термина в прямом смысле некорректно, так как спорофит представляет собой бесполое поколение. Следовательно, отдельные особи изначально нельзя делить на мужские и женские.

На формирующихся далее гаметофитах образуются только женские половые органы (архегонии). Также в результате мейоза образуются четыре микроспоры, имеющие более мелкие размеры, чем макроспоры. Микроспоры традиционно считают мужскими спорами, так как на развивающихся из них гаметофитах формируются только мужские половые органы (антеридии).

Вы уже знаете, что гаметофит равноспоровых растений (плаунов, хвощей и части папоротников) хорошо развит. Он способен к фотосинтезу и обеспечивает половые органы органическими веществами. В дальнейшем у разноспоровых растений, к которым относятся голосеменные и покрытосеменные, происходит редукция гаметофита. Часто он не выходит за пределы споры и не осуществляет фотосинтез. Органические вещества, которые необходимы для его развития, изначально запасаются в споре.

В зависимости от преобладания гаплоидной или диплоидной фазы высшие растения делят на две группы. Первая – растения, у которых преобладает гаметофит, а спорофит развит слабо (моховидные). Плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные относятся ко второй группе.

У этих растений преобладает спорофит, гаметофит при этом в большей или меньшей степени редуцируется.

Значение растений в природе велико. Они обогащают воздух кислородом и поглощают углекислый газ. Растения служат пищей растительноядным животным, которыми в свою очередь питаются хищники.

Люди тоже питаются растениями и продуктами их переработки. Используют растения как сырьё для различных отраслей промышленности, для приготовления лекарств, как строительный материал и топливо. Горох, фасоль выращивают для получения семян. Яблони, груши, вишни, томаты дают сочные плоды. Морковь, свёклу, петрушку выращивают ради корней. Розы, астры, жасмин, сирень разводят ради красивых цветков. Из плодов пшеницы готовят хлеб, макароны и кондитерские изделия.

Главным отличием покрытосеменных от голосеменных является наличие у первых плода – семя не лежит открыто, а защищено плодовой оболочкой. Кроме этого, есть много менее очевидных отличий, представленных в следующей таблице:

Отдел покрытосеменные

Сравнение голосеменных и покрытосеменных

Отдел Покрытосеменные делится на два класса: однодольные и двудольные, отличающиеся друг от друга рядом признаков.

Цветки однодольных чаще трехчленного типа, то есть количество частей цветка кратно трем: 3-6 лепестков, 6 тычинок. Цветки двудольных пятичленного типа.

Околоцветник однодольных простой, состоящий чаще только из венчика, двудольные имеют двойной околоцветник, образованный чашечкой и венчиком.

У представителей этих классов отличается и семя. Зародыш однодольных огражден от эндосперма щитком, через который происходит его питание при прорастании семени, семя имеет только одну семядолю, что и определило название класса. Зародыш двудольных питается за счет самих семядолей, эндосперма нет у большинства представителей. Семя содержит две семядоли.

Однодольные – в основном травянистые растения, их проводящие пучки не имеют камбия и не способны вторично утолщаться (даже бамбук и пальмы утолщаются не за счет камбия).

Стебли двудольных имеют открытые проводящие пучки (между ксилемой и флоэмой лежит камбий, откладывающих в сторону ксилемы новые сосуды и другие элементы древесины, а в сторону флоэмы – ситовидные трубки и другие элементы луба), поэтому способны к вторичному утолщению и часто являются древесными.

Край листа однодольных ровный, а у двудольных растений может быть как ровным, так и пильчатым, зубчатым и т. д.

Лист однодольных простой, то есть листовая пластинка едина, у двудольных лист может быть как простым, так и сложным (листовая пластинка может быть разделена).

Отличается и тип жилкования (расположения жилок в листе): у однодольных параллельное и дуговое жилкование, у двудольных – перистое, сетчатое, пальчатое жилкование.

Корневая система однодольных часто состоит из придаточных корней, а главный корень отсутствует. Такая корневая система называется мочковатой.

Двудольные имеют стержневую корневую системы с чётко выраженным главным корнем.

Семейства двудольных растений

Цветок: имеет двойной околоцветник (четыре чашелистика и четыре лепестка), тычинок шесть (два во внешнем круге, четыре во внутреннем), пестик один.

Диаграмма цветка:

Соцветие: кисть, метелка

Рис. Соцветие кисть

Рис. Соцветие метёлка

Плод: стручок, стручочек.

Семена: не имеют эндосперма

Представители:

Горчица и рапс (используют для получения растительных масел, оставшийся после отжима жмых сушат, перемалывают и делают горчичный порошок, который используется в горчичниках и в кулинарии; растения относятся к медоносным).

Репа, турнепс, редька, редис (используются видоизмененные корни - корнеплоды).

Пастушья сумка (сорное растение).

Левкой и ночная красавица (декоративные).

Другие особенности: растения этого семейства содержат большое количество витамина С, путем искусственного отбора получены: листовая капуста, цветная (в пищу используют видоизмененные сочные цветки), белокочанная и краснокочанная (используется видоизменённый побег или почка), брюссельская (видоизмененные почки), кольраби (видоизмененный побег). Капуста – двулетнее растение, в первый год происходит активное накопление питательных веществ, а на второй год происходит цветение и плодоношение.

Цветок: пятичленного типа, обоеполый правильный (с радиальной симметрией). Количество тычинок чаще всего четно количеству лепестков, количество пестиков может быть разным. Околоцветник у многих представителей двойной.

Формула цветка: *Ca₅Co₅A_∞G_∞ (*Ч₅Л₅Т_∞П_∞) или *Ca₅Co₅A_∞G₁ (*Ч₅Л₅Т_∞П₁) – это наиболее распространенные формулы, могут встречаться и другие, но общей чертой у них останется количество чашелистиков равное пяти, число лепестков кратно пяти, они могут быть сросшимися или свободными.

Диаграмма цветка:

Соцветие: зонтики, щитки, кисти

Плод: орешки, многоорешки, костянки, многокостянки, встречается большое количество ложных плодов.

Семена: у большинства без эндосперма

Представители: шиповник, яблоня, рябина, малина, ежевика, костяника, морошка, груша, слива, терновник, алыча, боярышник, миндаль, абрикос, персик, вишня

Другие особенности: Содержащийся в миндале глюкозид амигдалин разлагается на бензальдегид и синильную кислоту. Абрикос содержит большое количество витамина А.

Цветок: чаще неправильный (зигоморфный, билатерально симметричный), пестик один, тычинок десять. Верхний, самый крупный лепесток называют парусом, два боковых – веслами или крыльями, два нижних лепестка сливаются, образуя лодочку.

Диаграмма цветка:

Соцветие: кисти, головки

Рис. Соцветие кисть

Рис. Соцветие головка

Плод: боб

Семена: без эндосперма

Представители: мимоза, акация, арахис, горох, фасоль, клевер, соя, люцерна.

Другие особенности: у акации прилистники превращены в колючки.

Некоторые культурные бобовые, такие как горох посевной, размножаются самоопылением. Бобовые вступают в симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Листья у всех сложные, есть видоизменения листа – ус (горох).

Цветок: цветки чаще правильные (радиально-симметричные), число чашелистиков, тычинок и лепестков кратно пяти, пестик один.

Диаграмма цветка:

Соцветие: завиток

Плод: ягоды и коробочки

Рис. Плод коробочка

Семена: без эндосперма

Представители: томат, картофель, паслён, белена, дурман, баклажан, красный перец, физалис, белладонна, табак, мандрагора,

Другие особенности: многие паслёновые содержат алкалоиды, вследствие чего они ядовиты. Стебель, листья, ягоды картофеля и позеленевшие клубни накапливают соланин

Семейство сложноцветные или астровые

Цветок: может быть трубчатым, язычковым или ложноязычковым, воронковидным. Обычно цветок имеет один пестик, пять сросшихся тычинок, пять сросшихся лепестков.

Формула цветка: так как цветки даже в одной корзинке могут быть разными, то и формул может быть множество:

Диаграмма трубчатого цветка:

Соцветие: всегда корзинка

Плод: семянка, развивается из завязи, в основании которой образуется много щетинок и волосков, которые образуют хохлатку, способствующую распространению семян.

Семена: нет эндосперма

Представители: ромашка, василёк, мать-и-мачеха, кошачья лапка, одуванчик, подсолнечник, лопух, топинамбур или земляная груша, маргаритки, ноготки, георгины, астры, циннии, бодяк или розовый осот, чертополох, тысячелистник

Класс однодольные

На данный момент растения этого класса являются наиболее прогрессивными, их семя имеет хорошо развитый эндосперм, скорость их размножения позволила захватить большие территории нашей планеты.

Большинство представителей класса – травянистые растения, но есть и небольшое количество древесных (пальмы, бамбук, юкка).

Цветок: обоеполый, правильный (актиноморфный), имеет простой околоцветник, количество лепестков кратно трем, пестик один, тычинок шесть.

Диаграмма цветка:

Соцветие: кисти, колосья, метелки

Плод: коробочка, ягода.

Семена: с эндоспермом у всех представителей

Представители: чемерица, лилейник, алоэ, гусиный лук, тюльпан, рябчик, пролески, гиацинты, лук, чеснок, ландыш, спаржа, вороний глаз.

Другие особенности: многие представители имеют видоизмененные подземные побеги – корневища и луковицы. Ягоды ландыша и вороньего глаза ядовиты.

Цветок: типичный околоцветник отсутствует, есть верхняя кроющая чешуя, образованная предлистом; нижняя кроющая чешуя, околоцветные пленки. Тычинки три, иногда их количество сокращается до двух или даже одной, пестик один. Опыление только ветром. Цветки обоеполые.

Диаграмма цветка:

Соцветие: сложный колос, метелка, султан

Плод: зарновка. Ее семенная чешуя плотно срастается с тонким околоплодником.

Семена: Эндосперм крахмалистый, благодаря чему его используют в производстве муки.

Представители: бамбук, рожь, пырей, пшеница, мятлик, овес, тимофеека, лисохвост, просо, рис, кукуруза.

Другие особенности: междоузлия у большинства полые, такой стебель называется соломиной. Листья влагалищные, обхватывающие стебель. Имеется подземный видоизмененный побег – корневище. Рост стебля вставочный, за счет образовательной ткани узла.

Читайте также: