I. Надцарство Прокариоты (Procaryota).

Организмы, не имеющие оформленного клеточного ядра.

1. Царство Архебактерии. Сюда относятся метанообразующие анаэробные бак­терии — хемосинтетики.

2. Царство Бактерии. Различные группы анаэробных и аэробных гетеротрофных прокариот, реже автотрофных хемосинтетиков и бактерий, способных к аноксигенному (без выделения кислорода) фотосинтезу.

3. Царство Оксифотобактерии. Автотрофные аэробные прокариоты, способные к оксигенному фотосинтезу (с выделением кислорода). К ним относятся циа-нобактерии (синезеленые) и хлороксибактерии.

II. Надцарство Эукариоты (Eucaryota).

Организмы, имеющие оформленное клеточ­ное ядро.

1. Царство Животные. Гетеротрофы; питание преимущественно голозойное (путем заглатывания твердой пищи), реже - путем адсорбции (всасывания жидкой пищи). Плотная клеточная оболочка отсутствует. Обычно диплоидные организмы.

2. Царство Грибы. Гетеротрофы; пищу поглощают путем всасывания. Обычно имеется твердая клеточная оболочка. Гаплоидные или дикарионтические (дву-ядерные) организмы.

3. Царство Растения. Автотрофы; питаются, осуществляя синтез органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного света. Фотосинтез ок-сигенный (выделяется кислород). Имеется плотная клеточная оболочка. Характерно чередование поколений, чаще преобладают диплоидные организмы.

Итак, ученые-ботаники долгое время наряду с растениями исследовали еще два царства живой природы — Грибы и Бактерии. В таком широком понимании слово «ботаника» вошло в науку и используется до сих пор как в научной, так и в учебной литературе.

Комплекс наук Строение и разнообразие растительных клеток

Как известно, все организмы на Земле разделяют на два надцарства — Прокариота и Эукариота. Они отличаются прежде всего строением клеток: у прокариот в отличие от эукариот нет морфологиче­ски оформленного клеточного ядра с ядерной оболочкой, настоящих хромосом, пла­стид и митохондрий, отсутствуют митоз и типичный половой процесс. Растения наряду с животными и грибами представляют собой одно из царств эукариотов.

Отличия растительной и животной клетки.

Клетки представителей различных царств, относящихся к Эукариота, имеют оп­ределенные сходства и различия. Структурно клетки всех организмов едины. Как лю­бая живая система, они дискретны, т.е. отграничены от внешней среды, и структури­рованы: имеют определенное внутреннее строение. В то же время клетки организмов разных царств Эукариота имеют ряд специфических черт.

К важнейшим отличитель­ным чертам растительных клеток относятся:

1. жесткая углеводная оболочка

2. наличие пластид

3. наличие крупной центральной вакуоли

Эти особенности возникли как следствие автотрофного питания фотосинтеза, и предопределили обилие уг­леводов в клетке, адсорбционное питание (всасывание воды и поглощение ионов), сильную обводненность протопласта и появление клеточного сока (вакуолей), нейт­рализацию отбросов метаболизма (обмена веществ) клетки путем их кристаллизации (переходом из жидкой фазы в твердую) в клеточном соке.

Протопласт представляет собой чрезвычайно сложное образование, дифферен­цированное на различные компоненты, называемые органеллами (или органоида­ми), которые постоянно в нем встречаются, имеют характерное строение, позволяю­щее легко отличать их друг от друга, и выполняют специфические функции. К органеллам клетки относятся ядро, пластиды, митохондрии, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, пероксисомы (микротельца), лизосомы.

По данным Ф. Клоуса и Б. Джунипера в одной клетке растения может быть одно ядро, 20—40 пла­стид, 700 и более митохондрий, 400 диктиосом, 500 тысяч рибосом, 500 млн и более молекул ферментов, представленных 10 тыс. различных типов.

Органеллы погружены в гомогенную гиалоплазму (греч. hialos — стекло), которая обеспечивает их взаимодействие. Гиалоплазма с органеллами, за вычетом ядра, со­ставляет цитоплазму клетки. Количественное соотношение и особенности строения органелл определены специфической направленностью жизнедеятельности той или иной специализированной клетки.

ДНК, ответственная за хранение и передачу информации, локализована в хромо­сомах, которые заключены в клеточном ядре, отграниченном двумя мембранами. В ядре содержится также одно или несколько ядрышек — телец, обеспечивающих под­держание постоянного числа рибосом в клетке. Фотосинтез происходит в зеленых пластидах - хлоропластах, аэробное дыхание - в митохондриях. Диктиосомы произ­водят вещества, которые входят в состав клеточной оболочки, и ряд других. Синтез белка осуществляют рибосомы. Эндоплазматическая сеть связывает отдельные уча­стки клетки, а также протопласты соседних клеток благодаря вхождению в состав де-смотрубок плазмодесм.

В протопласте присутствуют также клеточные включения (кристаллы минераль­ных солей, крахмальные и белковые зерна, капли масла и т.д.) - места сосредоточе­ния веществ временно или постоянно выведенных из процессов метаболизма (соот­ветственно — запасных и отбросов). Растительные клетки обладают специфическим характером роста: путем растяжения. Он обусловлен наличием жесткой оболочки и вакуоли. При таком росте размеры клетки увеличиваются в основном за счет увели­чения объема вакуоли, а не цитоплазмы.

В отличие от клеток животных, во время клеточного деления (цитокинеза) у выс­ших растений отсутствуют центриоли, и деление происходит при участии особого об­разования - фрагмопласта (греч. phragmos - перегородка и plastos - вылепленный, оформленный). Фрагмопласт - нитчатая структура, состоящая из микротрубочек, появляется между дочерними ядрами в телофазе кариокинеза. Она формирует перво­начальную перегородку (клеточную пластинку), делящую материнскую клетку на­двое. Фрагмопласт вначале имеет веретеновиднуто форму, а позже, по мере центро­бежного роста клеточной пластинки, становится кольцевым.

Формы и размеры растительных клеток.

Форма клетки обусловлена их ростом, обра­зованием различных утолщений их оболочек в связи с функциями, которые они вы­полняют, положением в теле растения. Плотно сомкнутые клетки обычно имеют фор­му многогранников, определяемую главным образом их взаимным давлением. В теле цветкового растения есть округлые, многогранные, плоские, звездчатые клетки, клетки в виде волокон с разнообразными переходами между ними.

По соотношению длины и ширины клетки подразделяют на:

паренхимные - клетки обычно в зрелом состоянии остаются живыми. Это большинство клеток листьев и сочных плодов

прозенхимные - клетки образуются при разрастании преимущест­венно в одном направлении, т.е. они сильно вытянутые. Концы их обычно заострены. Прозенхимные клетки характерны для древесины. К зрелому состоянию протопласт их обычно отмирает.

Из-за наличия жесткой клеточной оболочки форма зрелых клеток растений поч­ти всегда постоянна.

Размеры клеток также разнообразны, как и их форма. Как правило, клет­ки настолько мелки, что видны только под микроскопом. Диаметр клеток у высших растений обычно находится в пределах 10—100 мкм (чаще 15—60 мкм). Длина клеток колеблется значительно больше — от сотых долей миллиметра до 100 мм.

Так, длина лубяных волокон в стебле рами (растение из семейства крапивных), идущих на изго­товление некоторых тонких сортов тканей, достигает иногда до 500 мм. Клетки лубя­ных волокон льна около 40 мм в длину, крапивы - 80 мм в длину, при этом величина их поперечного сечения остается микроскопической. Поперечник клеток лубяных волокон рами равен 0,04—0,08 мм, т.е. длина наиболее длинных волокон — более чем в 10 000 раз превосходит их поперечный диаметр.

Не смотря на то, что размеры клеток сильно колеблются, они находятся в преде­лах, характерных для видов растений и типов клеток. Более крупными обычно быва­ют клетки, запасающие воду и питательные вещества, как, например, паренхимные клетки клубней картофеля, клетки сочных плодов. Клетки мякоти плодов арбуза, снежноягодника настолько крупны, что их можно видеть невооруженным глазом.

У высших растений различают до 80 типов клеток. Число же клеток достигает ас­трономических величин: в одном лишь листе, например, содержится более 100 млн клеток.