Контрольная работа по "Биологии"

Вопрос №19. Опишите вещества, вырабатываемые протопластом растительной клетки: витамины, гормоны, ферменты, фитонциды, эф. масла, антибиотики, дубильные вещества и их использование в народном хоз-ве.

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

Протопласт представляет собой многофазную коллоидную систему. Обычно это гидрозоль, где дисперсной средой является вода (90-95% массы протопласта), а дисперсной фазой - белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы - основные классы соединений, слагающих протопласт.

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

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

Белки растительной клетки. Белки (биополимеры, образованные мономерами-аминокислотами) составляют основную массу органических веществ клетки (около 40-50% сухой массы протопласта). Белки подразделяются на простые (протеины) и сложные (протеиды). Протеиды образуют комплексы с другими веществами - липидами (липопротеиды), углеводами (гликопротеиды), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды) и т.д. В качестве ферментов (энзимов) белки регулируют все жизненные процессы клетки.

Нуклеиновые кислоты растительной клетки. Нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК - вторая важнейшая группа биополимеров протопласта. Содержание их невелико, обычно не более 1-2% массы протопласта клетки, но роль нуклеиновых кислот огромна, поскольку они являются веществами хранения и передачи наследственной информации. Основное количество ДНК сосредоточено в ядре, РНК встречается как в ядре, так и в цитоплазме.

Липиды. Под термином липиды (греч. lipos - жир) объединяют жиры и жироподобные вещества. Липиды - органические соединения с различной структурой, но общими свойствами. Они нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензине, хлороформе и др. Липиды очень широко представлены в живой природе и играют чрезвычайно важную роль в клетке и организме. Они содержатся в любых клетках. Содержание жира в них обычно невелико и составляет 5 - 15% от сухой массы. Существуют, однако, клетки, содержание жира в которых достигает почти 90% от сухой массы. Эти буквально набитые жиром клетки имеются в жировой ткани. По химической структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот: рис липид R1 R2 R3 - радикалы жирных кислот. Из них чаще всего встречаются пальмитиновая (СН3-(СН2)15-СООН), стеариновая (СН3-(СН2)16-СООН), олеиновая (СН3-(СН2)7-СН=СН?(СН2)-СООН) жирные кислоты. Все жирные кислоты делятся на две группы: насыщенные, т. е. не содержащие двойных связей, и ненасыщенные, или непредельные, содержащие двойные связи. Из приведенных выше формул видно, что к насыщенным кислотам принадлежат пальмитиновая и стеариновая кислоты, а к ненасыщенным - олеиновая. Свойства жиров определяются качественным составом жирных кислот и их количественным соотношением. Растительные жиры или масла богаты непредельными жирными кислотами, поэтому в подавляющем большинстве случаев они являются легкоплавкими - жидкими при комнатной температуре. Например, в оливковом масле глицерин связан с остатками олеиновой кислоты. Липиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей. Они участвуют в образовании многих биологически важных соединений. Жироподобные соединения покрывают тонким слоем листья растений, не давая им намокать во время обильных дождей.

Углеводы растительной клетки. Углеводы входят в состав живой клетки либо в виде мономеров и олигомеров (глюкоза, фруктоза, сахароза), либо в виде полимерных соединений, так называемых полисахаридов. К последним относятся крахмал - резервный энергетический полисахарид многих растительных клеток и целлюлоза - основной компонент клеточной оболочки.

Эргастические вещества растительной клетки. В процессе жизнедеятельности протопласта возникают разнообразные вещества, получившие обобщенное название эргастических веществ. Они образуются непосредственно в цитоплазме и отчасти сохраняются в ней в растворенном виде либо в форме включений. В значительно больших количествах эргастические вещества концентрируются вне протопласта, образуя оболочку клетки. Другая часть накапливается в клеточном соке вакуоли в виде растворов или откладывается в цитоплазме в виде включений. Природа и основные функции эргастических веществ различны. Главнейшие из этих веществ: простые белки; некоторые углеводы, в частности глюкоза, сахароза и крахмал или близкий к нему инулин, а также целлюлоза, запасные жиры и жироподобные вещества - соединения первичного метаболизма; продукты вторичного метаболизма - танниды, полифенольные соединения, алкалоиды, изопренпроизводные и др. К эргастическим веществам относится также обычный во многих растениях оксалат кальция. Вещества вторичного метаболизма нередко химически связаны с сахарами и образуют так называемые гликозилированные формы, или гликозиды. Гликозиды отличаются от негликозилированных соединений прежде всего повышенной способностью проникать через биологические мембраны.

Большинство эргастических веществ физиологически активно. Многие из них накапливаются в значительных количествах и имеют исключительное значение в хозяйственной деятельности человека и в медицине. Общеизвестно многообразное использование целлюлозы, или клетчатки. В технике, пищевой промышленности и медицине широко используются крахмал , глюкоза и сахароза . Танниды, или дубильные вещества , соединения полифенольные и изопренпроизводные - основа для получения большинства медицинских препаратов растительного происхождения. Пектиновые вещества широко применяются в кондитерской промышленности, а также в медицине.

Некоторые из эргастических веществ крайне ядовиты. Чаще это алкалоиды, некоторые гликозиды, полипептиды (у бледной поганки).

Вопрос №28. Строение и функции механических тканей. Приведите рисунок колленхимы, склеренхимы и каменистых клеток.

Механические ткани - это опорные ткани, придающие прочность органам растений. Они обеспечивают сопротивление статическим (сила тяжести) и динамическим (порывы ветра и т.п.) нагрузкам. Этим объясняется расположение тканей в органах растений, их тип и особенности клеток. В самых молодых участках растущих органов механических тканей нет, так как живые клетки в состоянии высокого тургора обусловливают их форму благодаря своим упругим оболочкам. По мере развития органов в них появляются специализированные механические ткани. Сочетаясь с другими тканями, они образуют как бы арматуру органа, поэтому их иногда называют арматурными. Механические ткани наиболее развиты в осевой части побега - стебле. Здесь они располагаются по его периферии: либо отдельными участками в гранях, либо сплошным цилиндром. Тем самым достигается наилучшее использование механических свойств ткани при изгибе органа. Напротив, в корне, который выдерживает главным образом сопротивление на разрыв, механическая ткань сосредоточена в центре. Механические ткани могут формироваться как в первичном, так и во вторичном теле растения. Наиболее заметная особенность клеток механических тканей - их значительно утолщенные оболочки, которые продолжают выполнять опорную функцию даже после отмирания их живого содержимого.

Колленхима - это простая первичная опорная ткань, состоящая из более или менее вытянутых вдоль оси органа клеток с неравномерно утолщенными неодревесневшими первичными оболочками . В зависимости от характера утолщений стенок и соединения клеток между собой различают уголковую, пластинчатую и рыхлую колленхиму.

В уголковой колленхиме - на поперечном срезе утолщенные части оболочек соседних клеток зрительно сливаются между собой, образуя трех- и пятиугольники. В пластинчатой колленхиме - клеточная оболочка утолщена равномерно. Рыхлая колленхима отличается от уголковой и пластинчатой наличием видимых межклетников.

Колленхима формируется из основной меристемы и обычно располагается непосредственно под эпидермой либо на расстоянии одного или нескольких слоев клеток от нее. В молодых стеблях она часто образует сплошной цилиндр по периферии. Иногда колленхима встречается в форме тяжей в выступающих ребрах стеблей травянистых и тех частей деревянистых растений, которые еще не вступили в стадию вторичного роста. Обычна колленхима в черешках и по обеим сторонам крупных жилок. Корни содержат колленхиму редко. Клетки колленхимы, будучи живыми с неодревесневшими стенками, способны к росту в длину и не препятствуют росту органов, в которых они расположены. Иногда колленхима содержит хлоропласты. Функции арматурной ткани колленхима может выполнять только в состоянии тургора. Эволюционно колленхима возникла из паренхимы и близка к ней.

Склеренхимой называется механическая ткань, состоящая из клеток с одревесневшими и равномерно утолщенными оболочками. Склеренхимные клетки на определенном этапе дифференциации лишаются протопласта и выполняют опорную функцию, будучи мертвыми. Оболочки склеренхимных клеток обладают прочностью, близкой к прочности стали. Оболочки их толсты, а полость клетки мала и узка. Отложение лигнина повышает прочность склеренхимы. Лишь в редких случаях клетки склеренхимы не одревесневают (лубяные волокна льна ). Поры в оболочках склеренхимы немногочисленные, простые.

По происхождению различают первичную и вторичную склеренхиму. Первичная склеренхима возникает из клеток основной меристемы, прокамбия или перицикла, вторичная - из клеток камбия.

Различают два основных типа склеренхимы - волокна и склереиды.

Волокна - сильно вытянутые прозенхимные клетки с заостренными концами, в исключительных случаях достигают нескольких десятков сантиметров длины (например у рами). Волокна, входящие в состав флоэмы (луба), носят название лубяных. Они нередко достигают значительной длины. Волокна ксилемы (древесины) называются древесинными или волокнами либриформа . Они короче лубяных, и их стенки всегда одревесневают. Эволюционно волокна либриформа образовались из трахеид. У многих растений, обычно у однодольных, волокна составляют механическую обкладку проводящих пучков.

В стеблях двудольных волокна часто располагаются на месте перицикла и в первичном флоэме. В стеблях и листьях однодольных они образуют субэпидермальные тяжи, а в корнях сосредоточены главным образом в центральной части.

Склереиды - структурные элементы механической ткани, обычно возникают из клеток основной паренхимы в результате утолщения и лигнификации их оболочек. Зрелые склереиды сильно варьируют по форме. Один из типов склереид показан на рисунке 3 . Склереиды могут встречаться в виде скоплений либо располагаются поодиночке (клетки-идиобласты). Клетки типа склереид находятся в стеблях (хинное дерево), листьях (камелия), плодах (груша, твердый эндокарпий плодов грецкого ореха), семенах (многие бобовые). Считается, что функция склереид - противостоять сдавливанию.

Промышленное значение имеют главным образом лубяные волокна стеблей двудольных и листовые (твердые) волокна крупных однодольных. Лубяные волокна некоторых двудольных в технике называются мягкими и используются преимущественно для изготовления различных тканей (волокна льна, рами, кенафа), реже веревочно-канатных изделий (пенька, получаемая из конопли), а твердые волокна однодольных - почти исключительно для изготовления веревок и канатов (новозеландский лен, волокна сизаля и др.).

Колленхима черешка свеклы

Колленхима черешка свеклы (А - поперечный срез при небольшом увеличении, Б - объемное изображение клеток). 1 - полость клеток, 2 - утолщенные стенки.

Древесинные волокна листа герани луговой

Древесинные волокна листа герани луговой (поперечный - А, Б и продольный - В разрез группы волокон). 1 - стенка клетки, 2 - простые поры, 3 - полость клетки.

Склереиды косточки плодов алычи с живым содержимым

Склереиды косточки созревающих плодов алычи с живым содержимым. 1 - цитоплазма, 2 - утолщенная клеточная оболочка, 3 - поровые канальцы.

Вопрос №68. Происхождение шипов у розы, малины, крыжовника и колючек у боярышника, яблони, барбариса и кактуса.

Шипы, т. е. крепкие, заостренные на конце выросты поверхностных тканей растений, являясь, по природе своей, трихоматическими образованиями, нередко смешиваются с колючками, с которыми имеют много общего как с биологической, так и с морфологической точек зрения, а иногда даже связаны рядом переходов. Действительно, между настоящими трихомами — волосками, продуктами разрастания поверхностной ткани растения, кожицы и модифицированными стеблевыми или листовыми образованиями, — колючками, с их типичным признаком — присутствием сосудистых пучков, можно последовательно расположить:

а) Шипы, образованные разрастанием клеток исключительно одной эпидермальной ткани, как у нашей малины и ежевики (Rubus idaeus, R. caesius) и карликовой средиземноморской пальмы (Chamaerops humilis);

б) Шипы, в состав которых входят, кроме кожицы, еще и подкожные слои коры (саксовские эмергенции или выросты). Сюда относится большая часть шипов: назовем род Rosa (шиповники, благородные розы), Dipsacus (ворсянка), Solanum (паслен), Ribes (крыжовник) и т. д.; наконец, с) выпуклины вроде покрывающих плоды дурмана (Datura), в состав тканей которых входят и сосудистые пучки.

Благодаря своему поверхностному происхождению шипы легче, чем колючки, отделяются от произведшего их органа, оставляя лишь небольшие, быстро зарастающие поранения. Шипы исключительно эпидермального происхождения сбрасываются вместе с кожицей, так что двухлетние, покрытые пробковым слоем стебли, например нашей малины, оказываются уже лишенными своего вооружения. Биологическая роль шипов та же, что и колючек — защита нежных растительных частей от травоядных животных. Шипы, покрывающие поверхность плодов дурмана, чашелистики обыкновенного репея (Agrimonia) и т. п. играют существенную роль в расселении этих растений, цепляясь своими загнутыми концами за одежду человека или шерсть животных.

Малина

Колючки (spina)  у растений, твёрдые остроконечные образования — результат метаморфоза стебля, листа, корня или их частей. Они внутри имеют древесину, соединяющуюся с древесиной производящего их органа. В колючки листового происхождения превращается весь лист (у барбариса, цитрусовых и др.), его средняя жилка (перистый лист у некоторых астрагалов, караган и др.) или прилистники (у белой акации, держи-дерева и др.). Если колючки — видоизменённые побеги (у боярышника, гледичии, терновника, диких яблонь, груш), то они безлистные или несут несколько слаборазвитых листьев. Колючки могут образоваться также из придаточных корней на нижней части ствола (у пальм Acanthorhiza, Iriartea). Они чаще встречаются у растений сухих, жарких областей. Биологическое значение колючек, как и шипов, — защита растений от животных; кроме того, замена ветвей и листьев. Так же уменьшают испаряющую поверхность растений и тем самым их транспирацию

Колючки: 1 — листового происхождения (у барбариса); 2 — стеблевого происхождения (у боярышника).

Вопрос №74. Происхождение цветка.

Древнейшие ископаемые цветки достоверно известны начиная с середины мелового периода. Древнейший ископаемый цветок растения, похожего на современный черный перец (Piper nigrum) , возраст которого 120 млн. лет, был обнаружен Л.Хаски и Д.Тейлором неподалеку от Мельбурна (Австралия). Относительно происхождения обоеполого цветка существуют различные гипотезы.

Наиболее распространена и широко обоснована стробилярная, или эвантиевая, гипотеза, разработанная в начале XX в. Согласно этой гипотезе цветок - это видоизмененный укороченный спороносный побег, первоначально напоминавший шишку голосеменных. мегаспорофиллы в процессе метаморфоза превратились в плодолистики, а микроспорофиллы - в тычинки.