У глюкозы первичный крахмал у покрытосеменных образуется в
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Включения представляют собой разнообразные продукты обмена веществ протопласта, различным образом оформленные структуры, не обладающие жизненными свойствами и откладываемые как в самом протопласте (цитоплазме и других органоидах), так и вакуолях и реже в оболочке.
Наибольшее их значение состоит в том, что они представляют собой вещества запаса, т. е. вещества, которые в определенные моменты могут вновь использоваться клеткой (запасной крахмал, белок, масло). В отношении других функций включений пока можно высказать только предположения. Например, некоторые вещества могут возникать как приспособление к каким-либо особым условиям существования, другие образуются как отбросы, конечные продукты обмена веществ (некоторые кристаллы). Включения возникают и в результате старения клеток или вследствие каких- либо патологических явлений. Вообще включения — структуры непостоянные, они могут появляться и исчезать в разные периоды деятельности клетки. Поэтому присутствие их характеризует физиологическое состояние и возраст клетки. По наличию, форме и распределению этих веществ часто отличают одни виды, роды и семейства от других, поэтому распознавание включений, описание их формы имеет большое значение для сравнительной анатомии. Так как включения представляют собой твердые или жидкие вещества, имеющие определенную форму, то их можно различать в световой микроскоп. Из включений наибольшее значение имеют крахмальные зерна, жировые капельки, отложения белковых веществ, органические и неорганические кристаллы.
Крахмальные зерна — наиболее распространенные и важные образования среди включений, в химическом отношении представляющие .собой полимерный углевод. Запасной крахмал растений, встречающийся исключительно в виде крахмальных зерен, — основной тип запасных питательных веществ растений. Кроме того, он является самым важным соединением, используемым в пищу растительноядными животными. Громадное значение имеет крахмал как источник пищи для людей. Пшеничная мука, например, почти на 3/4 состоит из зерен крахмала.
Как уже сообщалось, крахмальные зерна образуются только в пластидах живых клеток. В хлоропласте на свету в результате процесса фотосинтеза откладываются очень мелкие зерна (реже палочки) ассимиляционного (первичного) крахмала. Особенно это характерно для так называемых крахмалистых растений (злаки). Ассимиляционный крахмал — продукт непостоянный и откладывается только при избытке растворимых углеводов в клетке. Ночью, при отсутствии фотосинтеза, он с помощью ферментов гидролизуется до сахара и транспортируется в другие части растений. Процесс гидролиза в хлоропластах обратим и не ведет к их разрушению. Более крупные зерна запасного (вторичного) крахмала откладываются из притекающего сахара в амилопластах, сосредоточенных в частях растений, лишенных света. Запасной крахмал амилопластов сохраняется более продолжительное время, чем ассимиляционный крахмал хлоропластов. При мобилизации запасного крахмала происходит его гидролиз (осахаривание) с помощью ферментов (амилазы и др.). Этот процесс необратим, так как амилопласт, образующий запасной крахмал, при гидролизе разрушается.
Крахмальные зерна имеют свойства кристаллического вещества, в поляризованном свете они дают двойное лучепреломление, в результате которого образуется черный крест с пересечением лучей в центре крахмального зерна. С другой стороны, зерна крахмала обладают и некоторыми свойствами коллоидов, например, всем известно свойство картофельного крахмала набухать в горячей воде, которое используется при изготовлении клейстера.
Образование крахмальных зерен связано с наличием образовательного центра в амилопласте, вокруг которого стромой амилопласта откладывается вещество крахмала. Крахмал отлагается слоями, имеющими различный коэффициент преломления, благодаря чему эти слои могут быть видны под микроскопом.
У злаков и бобовых отдельные слои вокруг образовательного центра откладываются равномерно, вследствие чего крахмальные зерна обнаруживают концентрическую слоистость. У других растений, особенно образующих крупные крахмальные зерна (картофель), отдельные слои крахмала откладываются вокруг образовательного центра неравномерно: на одной стороне интенсивнее, на другой слабее, в результате образуются крахмальные зерна с эксцентрической слоистостью. Причем, характер слоистости зависит от вида растения и не определяется положением образовательного центра в амилопласте.
Если в амилопласте закладывается один образовательный центр, то возникают простые крахмальные зерна (по одному в каждом амилопласте) — например, крахмальные зерна картофеля. Часто в амилопласте закладывается одновременно много образовательных центров, тогда возникают сложные крахмальные зерна, состоящие из множества (у шпината до нескольких тысяч) отдельных мелких зернышек. С ростом крахмального зерна оболочка амилопласта растягивается, а строма оттесняется к периферии пластид. У крупных крахмальных зерен слой стромы и оболочка пластиды могут стать столь тонкими, что не различаются в световой микроскоп. Когда мы говорим о крахмальных зернах, то всегда имеем в виду пластиду, переполненную крахмалом настолько, что ее основное вещество становится неразличимым.
Форма, размеры и строение крахмальных зерен специфичны для тех или иных видов растений и иногда даже для отдельных сортов одного вида. Так как крахмальные зерна составляют основную массу муки, то, исследуя их, можно установить, из какого вида растений получена мука и примеси каких растений в ней имеются. Так, у картофеля крахмальные зерна неправильной формы, с хорошо выраженной эксцентричной слоистостью, обычно простые, очень крупные — до 100 мк, у бобовых крахмальные зерна овальной формы, с хорошо выраженной слоистостью, обычно с продольной трещиной, от которой отходят многочисленные боковые трещины меньшей длины. У пшеницы крахмальные зерна с плохо заметной концентрической слоистостью обычно двух размеров: мелкие округлые, 2—9 мк в поперечнике и крупные чечевицеобразные, 30—40 мк. Крахмальные зерна кукурузы округло-угловатые, мелкие, с хорошо заметным образовательным центром в виде лучистой щели. У риса и овса крахмальные зерна сложные, яйцевидной формы, состоящие из многочисленных мелких зернышек, которые удерживаются вместе стромой и оболочкой амилопласта, но легко рассыпаются при надавливании.
Отложения крахмала широко распространены во всех органах растения, но особенно богаты им семена, подземные побеги (клубни, луковицы, корневища), паренхима проводящих тканей корней и стеблей древесных растений. В семенах крахмал накапливается сравнительно у немногих (примерно 10%) семенных растений, в том числе у злаков, бобовых, гречишных. Из подземных органов, особенно богатых крахмалом, можно назвать клубни картофеля, содержащие 18—20% крахмала.
Отложения запасных жиров широко распространены в растительных клетках. Они встречаются непосредственно в цитоплазме, преимущественно в жидком состоянии и имеют вид капелек различного размера, обычно сильно преломляющих свет. Хотя в небольшом количестве они встречаются, вероятно, в любой живой растительной клетке, но наиболее богаты ими семена и плоды. Огромное большинство растений (около 90% видов покрытосеменных) в качестве запасных питательных веществ накапливает масло. Некоторые семена содержат масла до 50% и более от сухого веса вещества (семена подсолнечника). Поэтому основная масса растительных жиров добывается из семян. Во время прорастания семян происходит мобилизация запасных жиров, причем жиры гидролизуются с образованием растворимых углеводов, подаваемых к растущим частям зародыша семени. Так как жиры более богаты энергией, чем крахмал, они гораздо экономнее используют пространство в семенах. Механизм возникновения жировых капель в цитоплазме еще полностью не изучен. О случаях образования масла в олеопластах говорилось выше. Совсем недавно было показано, что образование масел у растений из семейства крестоцветных происходит в специализированных органоидах протопласта — сферосомах. Сферосомы начинают развиваться в виде маленьких пузырьков на эндоплазматической сети, отграниченных от цитоплазмы одной мембраной. Затем пузырьки отделяются от эндоплазматической сети, и в них накапливается гранулярный материал. Ко времени созревания семян на месте гранул образуются капельки масла, снаружи одетые мембраной. Является ли такой путь образования запасных масел типичным для растительной клетки, должны показать дальнейшие исследования. Кроме цитоплазмы, капельки жиров могут встречаться также в хлоропластах и митохондриях. В амилопластах стареющих клеток крахмал иногда разрушается, и его место занимают многочисленные капельки жира.
Запасные белки в клетках находятся в виде твердых отложений, либо аморфных, либо кристаллических. Наиболее часто запасные белки встречаются в форме так называемых алейроновых (протеиновых) зерен, главным образом, в семенах злаков, бобовых и многих других (льна, винограда). Реже запасной белок откладывается в форме кристаллоидов (картофель). Размеры и строение алейроновых зерен очень изменчивы, но характерны для определенных групп растений и могут служить систематическим признаком. В типичном случае алейроновое зерно имеет снаружи белковую оболочку (мембрану) и заполнено непрозрачным гомогенным аморфным белком желтоватого цвета, набухающим в воде. В основную массу алейронового зерна могут быть погружены включения трех типов, получивших названия кристаллоидов, глобоидов и истинных кристаллов. Кристаллоиды имеют характерную для кристаллов ромбоэдрическую форму, но в отличие от истинных кристаллов белок, составляющий их, набухает в воде. В алейроновом зерне может быть один или несколько кристаллоидов, причем они находятся всегда вместе с глобоидами.
Глобоиды — округлые тельца, состоящие из кальциево-магниевой соли инозитфосфорной кислоты, не растворимые в воде и не дающие реакцию на белки (считают, что они запасают фосфор). Истинные кристаллы очень редко встречаются в алейроновых зернах, например, кристаллы оксалата кальция (в семенах винограда). В зависимости от строения можно выделить следующие типы алейроновых зерен:
а) зерна с глобоидами (характерны для семян бобовых и зерновых злаков);
б) зерна с глобоидами и кристаллоидами (характерны, например, для семян льна и клещевины;
в) зерна с кристаллами оксалата кальция (характерны для семян зонтичных и винограда).
У картофеля образуются не алейроновые зерна, а одиночные кристаллоиды, не окруженные снаружи аморфным белком.
В клетках растений в процессе их жизнедеятельности образуются и настоящие кристаллы минеральных солей. Большинство кристаллов состоит из щавелевокислого кальция (оксалата), реже из углекислого кальция или кремнезема (SiO2). Формы кристаллов довольно разнообразны и часто специфичны для тех или иных систематических единиц. Оксалат кальция встречается или в виде кристаллов (луковичная шелуха), или друз — шаровидных образований, состоящих из многих сросшихся мелких кристалликов (например, в коре, корневищах) или в виде рафид — игольчатых кристаллов, объединенных в пучки (стебли винограда). Реже оксалат откладывается в клетке в виде кристаллического песка — множества мелких кристаллов, образующихся в одной клетке.
Клетки с различными типами кристаллов
В отличие от животных, которые выделяют избыток минеральных солей во внешнюю среду, растения, не имеющие развитых органов выделения, вынуждены почти целиком накапливать их в своих тканях. Поэтому обычно считают, что кристаллы оксалата — конечный продукт жизнедеятельности протопласта, образующийся в результате соединения кальция и щавелевой кислоты. Эта кислота — побочный продукт деятельности протопласта. Она растворима в клеточном соке и при высокой концентрации токсична для протопласта. Соединяясь с кальцием, высокая концентрация которого в клеточном соке сама по себе может угрожать ионному равновесию в клетке, щавелевая кислота переходит в нерастворимый оксалат, безвредный для протопласта. Кристаллы оксалата образуются поэтому в больших количествах в тех органах и тканях, которые растением время от времени сбрасываются (листья и кора). Присутствие кристаллов во многих случаях служит признаком старения или дегенеративных процессов. Но иногда кристаллы оксалата могут играть и активную роль в обмене веществ, накапливаясь и растворяясь в клетках (например, в плодах апельсина).
Поперечный разрез листа фикуса с клеткой, содержащей цистолит
Для представителей семейств тутовых и крапивных характерны цистолиты — особые включения, представляющие собой выросты клеточной оболочки, пропитанные карбонатом кальция таким образом, что имеют вид грозди. У злаков, осок, пальм внутри клеток образуются твердые отложения кремнезема. Располагаясь в наружном слое клеток листьев, над жилками, они, вероятно, служат защитой от поедания животными.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Из урока вы узнаете, что зелёное растение, используя энергию солнечных лучей, само создаёт органические вещества (в первую очередь сахар) из неорганических (углекислого газа и воды), выделяя при этом кислород. В данном уроке приводится понятие о фотосинтезе.
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 "Фотосинтез"
Для нормального роста и развития растениям необходима вода, минеральные и органические вещества. К органическим веществам относят: белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и некоторые биологически активные вещества.
А к неорганическим относят воду, минеральные вещества.
Воду и минеральные вещества растение получает из почвы.
Фотосинтез — это синтез органических веществ из углекислого газа и воды с обязательным использованием энергии света. В результате у растений выделяется кислород и образуются органические вещества для развития.
Способность к фотосинтезу ― это важнейшее свойство зелёных растений.
Что же происходит при фотосинтезе в зелёном листе? Весь лист пронизан жилками.
По ним вода притекает к клеткам.
В листе находится множество пор, известных под названием устьиц.
Через устьица вместе с воздухом в листья поступает углекислый газ.
Зелёную окраску листу придаёт удивительное вещество ― зелёный пигмент хлорофилл.
При его участии осуществляется процесс фотосинтеза.
Хлорофилл находится в хлоропластах — фотосинтезирующих органоидах зелёных растений.
Каким же образом растения получают необходимые им органические вещества?
Издавна люди думали, что растения получают питательные вещества только из почвы.
Более 300 лет назад голландский учёный Ван Гельмонт решил проверить так ли это. Он взвесил молодое дерево ивы и посадил его в почву, которая тоже была взвешена. Растение он поливал только дождевой водой, прошло 5 лет. Дерево выросло. Ван Гельмонт снова взвесил и дерево, и почву.
Прирост дерева составил 63 кг. А почва потеряла только 56 грамм. Значит, решил Ван Гельмонт, растения питаются не только веществами почвы, но и водой.
Спустя 100 лет Михаил Ломоносов, не раз видевший деревья, растущие на бесплодном песке, высказал другую мысль. Растения поглощают питательные вещества из воздуха.
И только теперь мы знаем, что оба учёных были правы. Растения питаются и водой с растворенными в ней минеральными веществами, и углекислым газом из воздуха.
Поставим опыт, показывающий образование органических веществ на свету.
Возьмём какое-нибудь комнатное растение, например примулу, поместим его на трое суток в тёмный шкаф, чтобы произошёл отток питательных веществ из листьев.
Опустим лист в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт, в котором хлорофилл хорошо растворяется. Когда спирт окрасится в зелёный цвет, а лист обесцветится, промоем его водой, расправим на тарелке и обольём слабым раствором йода. На обесцвеченном листе появятся синие буквы. Известно, что крахмал синеет от йода. Буквы появятся в той части листа, на которую падал свет. Значит, в освещённой части листа образовался
Исследования показали, что в листьях первоначально образуется сахар (глюкоза), который затем превращается в крахмал и другие органические вещества. Нерастворимый в воде крахмал под действием особых веществ снова превращается в сахар. Раствор сахара оттекает из листьев в другие органы растения, где вновь может превратиться в крахмал и другие органические вещества.
Во всех ли клетках листа образуется крахмал?
Чтобы ответить на этот вопрос, поставим опыт с комнатным растением геранью окаймлённой.
Своё название это растение получило из-за белых, лишённых хлорофилла участков на листовой пластинке (белая каёмка по краю листа).
Поставим растение на яркий солнечный или электрический свет. Через несколько часов срежем один из листьев.
Опустим лист в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт, в котором хлорофилл хорошо растворяется. Спирт окрасится в зелёный цвет, а лист обесцветится. Затем промоем лист в воде и на 2-3 минуты положим в слабый раствор йода. В растворе йода лист окрасился в синий цвет не весь.
Белая полоса по краю листа не окрасилась. Потому как в клетках зелёной части листа имеются хлоропласты, содержащие хлорофилл. В них образуется сахар, а затем крахмал. В пластидах клеток белой полоски листа герани окаймлённой нет хлорофилла. Поэтому здесь крахмал не обнаруживается.
Итак, органические вещества образуются только в клетках с хлоропластами, и для их образования необходим свет.
Из каких веществ образуются органические вещества?
Проведём опыт, доказывающий необходимость углекислого газа в образовании органических веществ.
Выставим на свет на куске стекла под стеклянным колпаком веточку зелёного растения.
Края колпака смажем вазелином, для того чтобы воздух, содержащий углекислый газ, не смог проникнуть под колпак.
Рядом с растением под колпак поставим стакан с раствором едкой щёлочи. Вскоре под колпаком углекислый газ будет поглощён едкой щёлочью. Через двое суток снимем колпак с растения, срежем один лист и проверим, образовался ли в его клетках крахмал. При обработке раствором йода лист не посинеет. Значит, крахмала в листе нет. Следовательно, крахмал образуется в листьях только при наличии в воздухе углекислого газа.
Таким образом, для образования сахара нужны углекислый газ, поступающий через устьица, и вода, которую поглощают корни из почвы.
Также мы сказали, что в процессе фотосинтеза не только образуются органические вещества, но и выделяется кислород.
О том, что растения в процессе своей жизнедеятельности выделяют кислород, люди узнали уже давно. В 1772 году химик Джозеф Пристли провёл цикл экспериментов с газами.
В одном из своих экспериментов Пристли зажёг свечу и поместил её под перевёрнутый сосуд. Через некоторое время свеча погасла, так как под сосудом закончился кислород.
Далее он провёл аналогичный эксперимент с мышкой. Мышь умерла вскоре после того, как погасла свеча.
Пристли провёл ещё один опыт. Он поместил под перевёрнутый сосуд зелёное растение с мышью, предоставив им доступ к свету. Свеча горела долгое время. А мышь оставалась жива.
Значит, подумал Пристли, благодаря растению под герметично перевёрнутым сосудом остаётся кислород.
Результаты опытов не только определили характерные особенности жизнедеятельности растений, но и продемонстрировали тесную взаимосвязь между растениями и животными.
Проведём ещё один опыт, который доказывает выделение кислорода зелёным растением на свету.
Возьмём две большие стеклянные банки и опустим в них стаканы с водой, в которые поставлены веточки с зелёными листьями какого-нибудь растения или небольшие комнатные растения в цветочном горшке. Наполним банки углекислым газом и плотно закроем, чтобы не проникал воздух. Первую банку выставим на яркий свет, вторую оставим в темноте, например поставим в тёмный шкаф. Через сутки откроем банки и опустим в них горящие лучинки.
В первой банке лучинка не гаснет, а продолжает ярко гореть. Значит, в этой банке появился какой-то газ, поддерживающий горение. Поддерживает горение только кислород.
Зелёные листья растения поглотили значительную часть углекислого газа и выделили некоторое количество кислорода.
Опущенная во вторую банку горящая лучинка потухнет. Значит, в этой ёмкости нет кислорода, поддерживающего горение. Следовательно, зелёные растения выделяют кислород только на свету.
Важно заметить, что выделение кислорода всегда наблюдается при образовании органических веществ в листьях.
Органом полового размножения покрытосеменных растений является цветок. Цветок — видоизмененный, укороченный, неразветвленный побег, предназначенный для образования спор и гамет и полового процесса, завершающегося образованием семян и плода.
Строение цветка
У цветка различают цветоножку, цветоложе, околоцветник, тычинки и пестики. У некоторых цветков отдельные части могут отсутствовать.
Цветки большинства видов растений имеют и тычинки, и пестики. Такие цветки называют обоеполыми (вишня, горох). Цветки, которые имеют только пестики, называют пестичными (женскими). Цветки, которые имеют только тычинки, называют тычиночными (мужскими). В зависимости от распределения однополых цветков на растениях различают: однодомные растения — растения, у которых на одних и тех же экземплярах располагаются и женские, и мужские цветки (огурец, кукуруза, дуб); двудомные растения — растения, у которых на одних экземплярах располагаются женские, а на других — мужские цветки (крапива двудомная, конопля, облепиха); многодомные растения — растения, у которых на одних и тех же экземплярах встречаются как обоеполые, так и однополые цветки в различных количественных соотношениях (гречиха, некоторые виды ясеня, клена).
Цветоножка — междоузлие под цветком. Цветки, лишенные цветоножки, называются сидячими (цветки в соцветии корзинка у подсолнечника, астры, одуванчика).
Цветоложе — укороченная стеблевая часть цветка. На ней располагаются все остальные части цветка.
Околоцветник — стерильная часть цветка, его покров. Околоцветник может быть простым (не дифференцированным на чашечку и венчик, образованным совокупностью однородных листочков, имеющих одинаковые размеры и окраску) и двойным (дифференцированным на чашечку и венчик, отличающиеся друг от друга размерами и окраской. Простой околоцветник может быть венчиковидным (образованным ярко окрашенными листочками) или чашечковидным (образованным зелеными листочками). Цветки, лишенные околоцветника (ива, тополь), называются голыми.
Чашечка — наружная часть двойного околоцветника, представляет собой совокупность чашелистиков — видоизмененных прицветных листьев. Обычно чашелистики имеют небольшие размеры и зеленую окраску. Они сходны с обычными листьями, но устроены проще.
Различают: раздельнолистную чашечку — чашечку, образованную свободными (несросшимися) чашелистиками (капуста, лютик); сростнолистную чашечку — чашечку, образованную частично или полностью сросшимися чашелистиками (картофель, табак, горох).
Венчик — внутренняя, обычно окрашенная часть двойного околоцветника. Представляет собой совокупность лепестков, часто имеющих яркую окраску. Количество лепестков венчика может быть различным. Лепестки могут быть более или менее одинаковыми (лютик,яблоня) либо отличаться размерами и формой (фиалка, горох). В результате венчик может быть правильным, неправильным или асимметричным. Венчик, как и чашечка, может быть раздельнолепестным и сростнолепестным. Раздельнолепестной венчик состоит из свободных, несросшихся лепестков. Сростнолепестной венчик состоит из сросшихся в той или иной степени лепестков. Главная функция венчика — привлечение опылителей.
Андроцей
Андроцей — совокупность тычинок одного цветка. Количество тычинок в цветке — от одной (орхидные) до нескольких сотен (некоторые кактусы). У большинства растений тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Тычиночная нить — нижняя, как правило, суженная стерильная часть тычинки. Нижний конец тычиночной нити отходит от цветоложа, а верхний конец несет пыльник. Обычно тычиночные нити тонкие, длинные, округлые в сечении. Пыльник — верхняя расширенная фертильная часть тычинки. Пыльник состоит из двух половинок, соединенных связником. Каждая половинка имеет два пыльцевых гнезда (микроспорангия), в которых происходит образование микроспор, а впоследствии пылинок. Связник является продолжением тычиночной нити, через него в пыльник поступают питательные вещества.
Микроспорогенез
Микроспорогенез — процесс образования микроспор в микроспорангиях (гнездах пыльника). Микроспоры формируются из материнских клеток — микроспороцитов, имеющих диплоидный набор хромосом. В результате мейоза каждая материнская клетка образует четыре гаплоидных микроспоры. Микроспоры быстро обособляются друг от друга.
Микрогаметогенез
Микрогаметогенез — процесс образования мужских половых клеток (спермиев), происходит в пыльцевом зерне, которое является мужским гаметофитом покрытосеменных растений. Развитие мужского гаметофита происходит также в гнездах пыльников тычинок и сводится к одному митотическому делению микроспоры и формированию оболочек пыльцевого зерна. Оболочка пыльцевого зерна состоит из двух слоев: интины (внутренней, тонкой) и экзины (наружной, толстой). Каждое пыльцевое зерно содержит две гаплоидные клетки: вегетативную и генеративную. Из генеративной (спермагенной) далее образуются два спермия. Из вегетативной (сифоногенной) впоследствии образуется пыльцевая трубка.
Гинецей
Гинецей — совокупность пестиков одного цветка. Обычно в пестике выделяют три части: завязь, столбик и рыльце.
Завязь — замкнутая, нижняя, полая часть пестика, несущая и защищающая семязачатки. Завязь бывает: верхняя, нижняя, полунижняя. В завязи может располагаться от одного (пшеница, вишня) до нескольких тысяч (мак) семязачатков. Стенки завязи выполняют функцию защиты семязачатков от неблагоприятных факторов среды (высыхание, колебание температур, поедание насекомыми и т.д.). Внутри завязи (в семязачатках) происходит мегаспорогенез и мегагаметогенез, они принимают участие в образовании околоплодника.
Столбик — средняя более или менее удлиненная стерильная часть пестика, отходящая обычно от верхушки завязи, соединяет завязь и рыльце.
Рыльце — верхняя расширенная часть пестика, предназначено для восприятия пыльцы. Рыльце может быть разнообразной формы (двухлопастное, звездчатое, перистое и т.д.) и размера в зависимости от особенностей опыления. При отсутствии столбика рыльце называют сидячим.
Семязачаток состоит из нуцеллуса (ядра) — центральной части, являющейся мегаспорангием, двух покровов — интегументов, которые при смыкании образуют узкий канал — микропиле, или пыльцевход, через который пыльцевая трубка проникает к зародышевому мешку. С помощью семяножки семязачаток прикрепляется к плаценте. Место прикрепления семязачатка к семяножке называют рубчиком. Противоположную микропиле часть семязачатка, где сливаются нуцеллус и интегументы, называют халазой.
В семязачатке происходят мегаспорогенез, мегагаметогенез и процесс оплодотворения. После оплодотворения (реже без него) из семязачатка формируется семя.
Мегаспорогенез
Процесс формирования мегаспор называется мегаспорогенезом. Он происходит в нуцеллусе семязачатка. После заложения семязачатка и формирования нуцеллуса в области микропиле начинает разрастаться одна археспориальная (спорогенная) клетка — мегаспороцит, или материнская клетка мегаспор.
Материнская клетка мегаспор имеет диплоидный набор хромосом. У большинства покрытосеменных из нее путем мейоза образуются четыре гаплоидные мегаспоры. Из них лишь одна (обычно нижняя, обращенная к халазе, реже верхняя, обращенная к микропиле) дает начало женскому гаметофиту — зародышевому мешку. Остальные мегаспоры отмирают.
Мегагаметогенез
Процесс формирования женских половых клеток происходит в зародышевом мешке. Формирование женского гаметофита начинается с разрастания мегаспоры, которая далее три раза делится митозом. В результате этого образуются восемь клеток, которые располагаются следующим образом: три — на одном полюсе зародышевого мешка (микропилярном), три — на другом (хадазальном), две — в центре. Две оставшиеся сливаются в центре клетки, образуя диплоидную центральную клетку зародышевого мешка. Одна из трех клеток, расположенных на микропилярном полюсе, отличается большими размерами и является яйцеклеткой. Две рядом расположенные клетки являются вспомогательными и называются синергидами. Группа из трех клеток, находящихся на противоположном, халазальном полюсе, называется антиподом. Таким образом, сформированный женский гаметофит включает шесть гаплоидных клеток (яйцеклетка, две клетки-синергиды, три клетки-антипода) и одну диплоидную клетку.
Оплодотворение. Образование семян и плодов
Купить проверочные работы
и тесты по биологии
Процессу оплодотворения предшествует опыление — перенос пыльцы от пыльцевых мешков тычинок к рыльцам пестиков. Попав на рыльце пестика, под воздействием веществ, выделяемых пестиком, пыльца начинает прорастать: образуется пыльцевая трубка, внедряющаяся в ткань рыльца. Кончик пыльцевой трубки выделяет вещества, размягчающие ткань рыльца и столбика. В процессе формирования пыльцевой трубки принимает участие сифоногенная клетка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходит спермагенная клетка, которая делится митозом с образованием двух спермиев (у некоторых растений спермагенная клетка дает начало двум спермиям еще до прорастания пыльцы). Пыльцевая трубка продвигается по столбику пестика и врастает в зародышевый мешок, как правило, через микропиле. После проникновения в зародышевый мешок кончик пыльцевой трубки разрывается, и спермии попадают внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу. Второй спермий сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, образуя триплоидную клетку, из которой далее формируется эндосперм (питательная ткань) семени, обеспечивающий питание зародыша. Синергиды и антиподы дегенерируют. Вышеописанный процесс получил название двойного оплодотворения. Двойное оплодотворение у цветковых растений было открыто в 1898 году русским ботаником С.Г. Навашиным.
После двойного оплодотворения из яйцеклетки формируется зародыш семени, из центрального ядра зародышевого мешка — эндосперм, из интегументов — семенная кожура, из всего семязачатка — семя, а из стенок завязи — околоплодник. В целом из завязи пестика формируется плод с семенами.
Фотосинтез — это процесс, благодаря которому существует большинство живых организмов на нашей планете.
Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа ( CO 2 ) и воды ( H 2 O ), протекающий с использованием солнечной энергии.
Фотосинтез происходит в хлоропластах у растений или на мезосомах у прокариот. На цитоплазматической мембране у этих организмов содержатся молекулы зелёного пигмента — хлорофилла .
Молекулы хлорофилла способны улавливать кванты света и переходить в возбуждённое состояние. От них отрываются электроны, которые подхватываются молекулами переносчика НАДФ + (никотинамидадениндинуклеотидфосфата). При этом энергия электронов частично расходуется на образование АТФ.
Световая фаза — процесс преобразования поглощённой хлорофиллом энергии света в электрическую энергию электрон-транспортной цепи. Она протекает на мембранах тилакоидов с участием фермента АТФ-синтетазы и мембранных белков-переносчиков.
У растений в световой фазе фотосинтеза происходят два процесса: фотолиз воды и синтез АТФ (нециклическое фосфорилирование).
- переход электронов хлорофилла под действием квантов света в возбуждённое состояние;
- восстановление окисленной формы молекул-переносчиков НАДФ + до НАДФ ·Н2 ;
- разложение воды (фотолиз):
- фотолиз воды и выделение молекулярного кислорода;
- образование АТФ;
- образование НАДФ-восстановленного.
В световой фазе фотосинтеза энергия аккумулируется в НАДФ ·Н2 и АТФ, которые используются для синтеза веществ в темновой фазе.
Процесс образования АТФ из АДФ за счёт световой энергии отличается высокой эффективностью: за единицу времени в хлоропластах синтезируется в \(30\) раз больше АТФ, чем в кислородном этапе энергетического обмена в митохондриях.
Темновая фаза — процесс преобразования CO 2 в глюкозу с использованием энергии, запасённой в молекулах АТФ и НАДФ ·Н2.
Реакции темновой фазы происходят в строме хлоропластов, где находятся образовавшиеся в световой фазе молекулы НАДФ ·Н2 и АТФ.
Процесс образования глюкозы из углекислого газа, протекающий в темновой фазе фотосинтеза, имеет название цикла Кальвина.
В результате реакций темновой фазы из углекислого газа образуется глюкоза, которая затем превращается крахмал.
Кроме глюкозы в хлоропластах синтезируются также другие органические вещества: аминокислоты, нуклеотиды и т. д.
4. В верхних слоях воздушной оболочки Земли из кислорода образуется озон O 3 , из которого формируется защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от опасного для жизни воздействия ультрафиолетового излучения.
Читайте также: