Питання для самоконтролю і розвитку мислення:
1. Які структури клітин приймають участь в утворенні стінки?
2. У чому полягає відмінність клітинної стінки від мембрани цитоплазми (плазмолеми)?
3. Як за структурою і хімічним складом розрізняють первинну і вторинну стінки клітини?
4. У чому полягає відмінність простих пор від облямованих?
Матеріали та обладнання:
Листок аспідістри (Aspidistra elatior); шматочки деревини сосни (Pinus sylvestris), за декілька днів прокип'ячені у воді 4-6 год і залиті сумішшю однакових об'ємів гліцерину і спирту; хлор-цинк-йод, флороглюцин, сильна соляна або сульфатна кислота, гліцерин, гербарні зразки осок і хвощів. Шматочки фільтрувального і газетного паперу, шматочки корку - покривної тканини дуба коркового, сульфат аніліну, судан III.
Література:
1. Васильев А.В., Воронин Н.С., Еленевский А.Т. и др. Ботаника: Морфология и анатомия растений. - 2-е изд. - М.: Просвещение, 1988. - С. 78-93.
2. Григора І.М., Шабарова С.І., Алейніков І.М. Ботаніка. – К.: Фітосоціоцентр, 2000. – С. 22 – 23.
3. Проценко Д.Ф., Брайон А.В. Анатомія рослин. - К.: Вища школа, 1981. - С.69-97.
4. Стеблянко М.І., Гончарова К.О., Закорко Н.Г. Ботаніка: Анатомія і морфологія рослин. -К.: Вища школа, 1995. - С. 60-65.
5. Хржановский В.Г., Пономаренко С.Ф. Практикум по курсу общей боганики. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Агропромиздат, 1989. - С. 5-16.
Лабораторна робота №3
Тема: Внутрішня структура рослинної клітини.
Мета: Ознайомитись з анатомічною будовою клітини, структурою та функцією органелл.
Теоретичні питання:
1. Клітина – елементарна ланка рослинного організму.
2. Структура та функції протопласту.
3. Хімічний склад цитоплазми.
4. Пластиди, їх будова, функції та взаємоперетворення.
5. Ендоплазматичний ретикулум, як комунікаційна структура клітини.
6. Будова та функції комплексу Гольджі, мітохондрій, рибосом, лізосом.
7. Клітинна оболонка, її будова і функції.
8. Мітохондрії, як енергетичні центри клітини.
9. Структура та функції вакуолі.
Завдання:
1. Замалювати схематичний план будови рослинної клітини, описати структуру та функції органел.
2. Розглянути та замалювати будову лейкопластів у листку традесканції (Tradescаncia zebrina).
3. Розглянути та замалювати хлоропласти у листку елодеї (Elodea canadensis).
4. Розглянути та замалювати хромопласти в плодах шипшини (Rosa canina), горобини (Sorbus aucuparia), червоного перцю (Capsicum annum).
Основні відомості
Клітина — це основна структурна і функціональна одиниця, що лежить в основі будови і розвитку рослинних організмів. Вона є складною саморегулюючою системою, в якій одночасно і в певній послідовності відбуваються сотні хімічних реакцій, спрямованих на підтримання її життєдіяльності, ріст і розвиток. Форма та розміри клітин дуже різноманітні і залежать від місця розташування їх та функції, яку вони виконують. Найчастіше клітини мають форму багатокутників, що визначається їхнім взаємним тиском. Форма клітин, які вільно ростуть, може б ти кулеподібною, зірчастою, циліндричною тощо. Витягнуті клітини (довжина переважає ширину більш як у 2 рази), що набувають веретеноподібної або циліндричної форми із загостреними Кінцями, називаються прозенхімними (гр. рros — у напрямі до і enchyma — налите, виповнене). Клітини, що ростуть в усіх напрямках приблизно однаково, називають паренхімними (гр. раr — рівний і enchyma) [3].
Із 107 елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва у клітинах знайдено понад 70. До хімічного складу цитоплазми клітин входить близько 70% кисню, 18 — вуглецю, 10% водню, десяті і соті частки припадають на азот, кальцій, калій, натрій, фосфор, залізо тощо.
У клітині важливу роль відіграє вода. Кількість води у клітині залежить від її віку та спеціалізації, але в середньому дорівнює 75 - 80 %. Вода у вільному стані разом з білками становить основу цитоплазми і органел клітини. Вона є основним середовищем, де відбуваються біохімічні та хімічні реакції. Найважливіші органічні сполуки в цитоплазмі — білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, жири та близькі до жирів речовини.
Білки — складні, високомолекулярні сполуки, за рахунок яких створюються всі основні структури як на клітинному рівні, так і на рівні цілого багатоклітинного організму. В хімічному відношенні білки поділяють на прості (протеїни) і складні (протеїди), їх структурною одиницею є амінокислоти. Білки проявляють велику активність і здатність утворювати комплекси з іншими речовинами. З вуглеводами вони утворюють глікопротеїди, з ліпоїдами (жироподібними речовинами)—ліпопротеїди, з нуклеїновими кислотами— нуклеопротеїди, з пігментами — хромопротеїди тощо. Білкові молекули з процесі життєдіяльності клітини можуть мати до 2,5 секстильйона різних перестановок і сполучень. Це свідчить про величезну кількість біохімічних систем, які можуть утворюватись у кожній клітині.
Нуклеїнові кислоти - ДНК і РНК є також важливими компонентами клітини. Подібно до того як амінокислоти є мономерами білків, нуклеотиди виконують роль будівельних блоків при побудові нуклеїнових кислот, є їх структурними одиницями. До кожного мононуклеотиду входять азотиста основа, моносахарид, залишок фосфорної кислоти. Найважливішою біологічною функцією нуклеїнових кислот є їх участь у процесі біосинтезу білка, що, в свою чергу, лежить в основі механізмів нормального росту і розвитку, передачі та відтворення спадкових ознак організму.
Обов'язковими компонентами клітини є жири. Вони входять до складу ліпоїдно-білкових мембран, містяться в цитоплазмі рослинних клітин у вигляді ліпідних крапель. Жири і жироподібні речовини, окислюючись у процесі дихання, дають великий вихід енергії. Як запасні речовини жири характерні для насіння і спор, рідше накопичуються у вегетативних органах.
Вуглеводи є складовими компонентами ряду життєво важливих сполук клітини: нуклеїнових кислот, складних білків — глікопротеїдів тощо. Вони беруть участь у побудові клітинної оболонки. У цитоплазмі вуглеводи є головним чином джерелом енергії для біохімічних реакцій. Вуглеводи рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот. У клітині вуглеводи відклададаються у вигляді складних цукрів, або полісахаридів (крохмаль, клітковина тощо), дисахаридів (сахароза) і моносахаридів (глюкоза, фруктоза та ін.).
Для дослідження будови клітини, її органел та складових частин успішно продовжують застосовувати традиційні мікроскопічні методи. Проте внаслідок природи самого світла можливості оптичного мікроскопа обмежені: часточки, менші за 0,2 мкм, розглянути під таким мікроскопом неможливо. Зручніше використовувати електронний мікроскоп, який дає збільшення в десятки й сотні тисяч разів. В електронному мікроскопі замість світла використовується швидкий потік електронів, а скляні лінзи світлооптичного мікроскопа замінено електромагнітними полями. Електрони, що летять з великою швидкістю, спочатку концентруються на досліджуваному об'єкті, а потім потрапляють на екран, подібний до екрана телевізора, і на ньому можна або спостерігати зображення об'єкта, або фотографувати його. За допомогою електронного мікроскопа можна розглянути структуру розміром 3,5 нм. Так було виявлено, що цитоплазма — це структурна система, яка складається із багатьох органел і має мембранну будову (рис. 7).
Рис. 7. Фрагмент рослинної клітини під електронним мікроскопом:
1 – ядро; 2 – ядерце; 3 – ядерна оболонка; 4 – пори в ядерній оболонці; 5 – цистерни ендоплазматичного ретикулума;
6 – хлоропласт; 7 – мітохондрія; 8 – апарат Гольджі; 9 – ендоплазматичний ретикулум;
10 – рибосоми; 11 – оболонка; 12 – пора; 13 – плазмодесма; 14 - цитоплазма
Органели (органоїди) — це окремі диференційовані частини клітини, що виконують певні функції. Диференційована рослнна клітина складається з живого вмісту (протопласта) і продуктів його життєдіяльності. Протопласт (гр. protos — перший і plastos — виліплений) являє собою складне утворення, диференційоване на органели: ядро, пластиди, мітохондрії, рибосоми, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі тощо. Продуктами життєдіяльності клітини є клітинна оболонка, вакуолі з клітинним соком, запасні поживні і фізіологічно активні речовини. Органели знаходяться в гіалоплазмі, яка забезпечує їх взаємодію. Гіалоплазма бере участь в обміні та транспортуванні речовин [3].