Длительность клеточного цикла эукариот
Длительность клеточного цикла у разных клеток варьируется. Быстро размножающиеся клетки взрослых организмов, такие как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки, могут входить в клеточный цикл каждые 12—36 ч.
Фазы клеточного цикла эукариот
Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:
Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.
Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).
Интерфаза состоит из нескольких периодов:
G1-фазы , или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;
S-фазы, во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть).
G2-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.
У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0.
Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии:
Кариокинез (деление клеточного ядра);
Цитокинез (деление цитоплазмы).
В свою очередь, митоз делится на пять стадий.
Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.
Вопрос №25
Ткани высших растений
Тканью называется группа клеток, структурно и функционально взаимосвязанных друг с другом, сходных по происхождению, строению и выполняющих определенные функции в организме.
Между клетками тканей имеется срединная пластинка, межклетники.
В течение жизни могут менять свои функции.
По строению:
Простые (из клеток одного типа)
Сложные (из различных по строению клеток)
Паренхимные (из изодиаметрических клеток);
Прозенхимные (из удлиненных клеток)
По функциям:
Образовательные (меристемы)
Покровные
Проводящие
Основные (паренхима)
Механические (опорные)
Выделительные (секреторные)
По форме различают два основных типа растительных клеток: паренхимные и прозенхимные.
Паренхимные клетки — это клетки, размеры которых во всех направлениях одинаковы или длина немного больше ширины. Паренхиму растений называют также основной тканью.
Клетки паренхимы образуют однородные скопления в теле растения, заполняют пространства между другими тканями, входят в состав проводящих и механических тканей. Они могут выполнять различные функции: ассимиляционную, выделительную и др. Приспособленность паренхимных клеток к различным функциям обусловлена их функциональной специализацией протопластов. Присутствие в паренхиме (особенно рыхлой)межклетников определяет её участие в газообмене. Живые паренхимные клетки способны к делению; в паренхиме закладывается феллоген, а у растений с атипичным приростом в толщину — камбий (корнеплодысвёклы, некоторые лианы).
Прозенхимные клетки — это вытянутые (длина во много раз превышает ширину) и заострённые на концах (в отличие от паренхимы) клетки, различные по происхождению и функциям. Между прозенхимой (тканью, образованной прозенхимными клетками) и паренхимой имеются переходы, например,колленхима и лопастные ветвистые клетки мезофилла в листьях канны и др. растений.
Вопрос № 26. Образовательные ткани (меристемы)
Образовательные ткани, или меристемы, являются эмбриональными тканями, сохраняют способность к делению в течение всей жизни.
По происхождению подразделяются на:
первичные (зародыш семени, верхушечные меристемы);
вторичные (все остальные).
По расположению в теле растения различают:
верхушечные (апикальные) – на верхушке корня и побега.
Функция: рост побега в длину.
боковые (латеральные) – камбий, феллоген.
Функция: утолщение побега и корня.
вставочные (интеркалярные) – в основаниях междоузелий.
Функция: рост побега в длину.
раневые (травматические).
Функция: рубцевание ран.
Клетки:
тонкостенные;
многогранные;
плотно сомкнутые;
с густой цитоплазмой;
с крупным ядром;
с очень мелкими вакуолями;
способны делиться в разных направлениях.
Характеристики меристемы: 1.У нее нет вторичной клеточной стенки. 2.Максимально простое строение. 3.Меристема находится под защитой. Клетки меристемы постоянно делятся. У нее нет цветных пластидов, следовательно она прозрачная.
Вопрос № 27
Покровные ткани — наружные ткани растения.
Они предохраняют органы растения от высыхания, от температурных воздействий, механических повреждений и других неблагоприятных воздействий окружающей среды. При изменениях возраста органов и их функций, покровные ткани закономерно сменяют одна другую. По происхождению различают первичные (эпидерма, ризодерма, веламен), вторичные (перидерма) и третичные (корка или ритидом) покровные ткани.
Первичные покровные ткани Эпидерма образуется из поверхностного слоя апикальной меристемы - протодермы. Она покрывает листья, плоды, части цветка и молодые стебли. Кроме защитной функции, эпидерма регулирует процессы транспирации и газообмена, принимает участие в синтезе различных веществ и др. В состав эпидермы входит несколько морфологически различных клеток: основные клетки эпидермы, замыкающие и побочные клетки устьиц, трихомы (выросты эпидермы). Клетки эпидермы живые, имеют ядра, лейкопласты, вакуоли, хлоропласты (только в замыкающих клетках устьиц). Эпидерма у большинства растений однослойная, реже многослойная. Клетки первичной покровной ткани плотно примыкают друг к другу, и не имеют межклетников. С наружной стороны вся эпидерма покрыта сплошным слоем кутикулы (прерывается только над устьичными щелями).
Ризодерма (эпиблема) образована апикальной меристемой корня. Она покрывает молодые корневые окончания и именно через ризодерму происходит поглощение воды и минеральных солей из почвы. Кроме того, она взаимодействует с микроорганизмами почвы, из корня в почву выделяются вещества, помогающие почвенному питанию. Клетки ризодермы имеют очень тонкие оболочки. У первичной покровной ткани корня нет кутикулы, вследствие чего эти клетки имеют оболочки легко проницаемые для воды. На небольшом расстоянии от кончика корня образуются корневые волоски - выросты ризодермы.
Веламен, как и ризодерма, происходит из поверхностного слоя апикальной меристемы корня. Эта своеобразная ткань покрывает корни эпифитов и некоторых других растений, приспособленных к жизни на периодически пересыхающих почвах (аспидистра, аспарагус, алоэ, кливия). Веламен от ризодермы отличается многослойностью. Протопласт веламена отмирает и поэтому всасывает воду не осмотическим, а капиллярным путем.
Вторичная покровная ткань Перидерма возникает при заложении феллогена в эпидерме, субэпидермальном слое (под эпидермой) или в более глубоких слоях первичной коры. Она замещает эпидерму в тех стеблях и корнях, которые разрастаются в толщину путем вторичного роста. Перидерма состоит из трех основных компонентов: феллогена (пробковый камбий), за счет которого перидерма длительное время нарастает в толщину, производя к поверхности феллему (пробку), выполняющую защитную функцию, а внутрь феллодерму (подпитывающую ткань).
Живые ткани, расположенные под пробкой испытывают потребность в газообмене. Для этого в перидерме с самого начала ее образования формируются чечевички - проходные отверстия.
Третичная покровная ткань
Корка (ритидом) приходит на смену перидермы. У большинства древесных растений она образуется в результате многократного заложения новых прослоек перидермы во все более глубокие ткани первичной коры. Живые клетки, заключенные между этими прослойками отмирают. Таким образом, корка состоит из чередующихся слоев пробки и заключенных между ними отмерших прочих тканей первичной коры.
Вопрос №28
ПРОВОДЯЩИЕ ТКАНИ
Проводящие ткани служат для передвижения по растению растворенных в воде питательных веществ. Подобно покровным тканям , они возникли как следствие приспособления растения к жизни в двух средах: почвенной и воздушной. В связи с этим появилась необходимость транспортировки питательных веществ в двух направлениях.
От корня к листьям движется восходящий, или транспирационный, ток водных растворов солей . Ассимиляционный, нисходящий, ток органических веществ направляется от листьев к корням. Восходящий ток осуществляется почти исключительно по трахеальным элементам ксилемы , а нисходящий - по ситовидным элементам флоэмы .
Сильно разветвленная сеть проводящих тканей несет водорастворимые вещества и продукты фотосинтеза ко всем органам растения, начиная от тончайших корневых окончаний до самых молодых побегов. Проводящие ткани объединяют все органы растения. Помимо дальнего, т.е. осевого, транспорта питательных веществ, по проводящим тканям осуществляется и ближний - радиальный транспорт.
Все проводящие ткани являются сложными, или комплексными, т.е. состоят из морфологически и функционально разнородных элементов. Формируясь из одной и той же меристемы , два типа проводящих тканей - ксилема и флоэма - располагаются рядом. Во многих органах растений ксилема объединена с флоэмой в виде тяжей, называемых проводящими пучками .
Существуют первичные и вторичные проводящие ткани. Первичные проводящие ткани закладываются в листьях, молодых побегах и корнях. Они дифференцируются из клеток прокамбия . Вторичные проводящие ткани, обычно более мощные, возникают из камбия .
ПРОВОДЯЩИЕ ПУЧКИ
Обособленные тяжи проводящей системы, состоящие чаще из ксилемы и флоэмы , называют проводящими пучками. Первоначально они возникают из прокамбия . Вокруг пучков нередко формируется обкладка из живых или мертвых паренхимных клеток. Они могут быть полными, т.е. состоящими из флоэмы и ксилемы , и неполными, состоящими только из ксилемы или флоэмы. В тех случаях, когда часть прокамбия сохраняется и превращается затем в камбий , а пучок способен к вторичному утолщению, говорят об открытых пучках. Они встречаются у большинства двудольных и голосеменных . В закрытых пучках однодольных прокамбий полностью дифференцируется в проводящие ткани.
В зависимости от взаимного расположения флоэмы и ксилемы различают пучки нескольких типов ( рис. 48 ). Чаще всего флоэма лежит по одну сторону от ксилемы. Такие пучки называют коллатеральными (открытые и закрытые). У части двудольных растений (из семейств пасленовых , вьюнковых , тыквенных и т д.) одна часть флоэмы располагается снаружи, а другая - с внутренней стороны ксилемы. Такой пучок называется биколлатеральным, a соответствующие участки флоэмы - наружной и внутренней флоэмой. Камбий находится между наружной флоэмой и ксилемой .
Встречаются также концентрические пучки, при этом либо флоэма окружает ксилему (центроксилемные пучки), либо, наоборот, ксилема окружает флоэму (центрофлоэмные). Центрофлоэмные пучки найдены в стеблях и корневищах ряда двудольных ( ревень , щавель , бегония ) и однодольных (многие лилейные , осоковые ). Известны пучки промежуточные между закрытыми коллатеральными и центрофлоэмными. Центроксилемные пучки обычны для папоротников .
В центре молодых корней голосеменных и покрытосеменных , имеющих первичное строение, располагается проводящий пучок, получивший название радиального. Ксилема в таком пучке расходится лучами от центра, а флоэма располагается между лучами. Возникают эти пучки из прокамбия . В корнях двудольных и голосеменных между ксилемой и флоэмой сохраняется слой прокамбиальных клеток, которые позднее дифференцируются в камбий . Встречаются однолучевые (монархные), двулучевые (диархные), трехлучевые (триархные), четырехлучевые (тетрархные), пятилучевые (пентархные) и многолучевые (полиархные) радиальные лучи. Последние обычны у однодольных .
Вопрос №29
МЕХАНИЧЕСКИЕ ТКАНИ
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.
Различают два основных типа механических тканей - колленхиму и склеренхиму .
Вопрос № 30
Основные ткани составляют большую часть тела растений по массе и объёму. Благодаря форме клеток они называются также паренхимными. Основные ткани располагаются в корнях, стеблях, листьях и их видоизменениях, а также в цветках, плодах и семенах. Особенности строения: клетки живые, крупные, неправильной формы ,расположены рыхло, есть вакуоли. В клетках основных тканей происходит фотосинтез и газообмен, образование и запасание питательных веществ. По происхождению: первичные и вторичные. Первичные возникают из меристем зародыша семени, нарастания побега и кончика корня. Вторичные паренхимы появляются благодаря образованию и жизнедеятельности камбия (образовательная ткань в стеблях и корнях). По функциям выделяют: 1.основные, 2.ассимиляционные, 3.запасающие, 4.водозапасающие и 5. воздухоносные.
располагается обширными участками. Клетки этой паренхимы крупные, тонкостенные, округлой, кубической и призматической формы, отсутствуют пластиды, но хорошо развиты вакуоли. Из клеток основной паренхимы образуются различные анатомические комплексы: сердцевина стебля, сердцевинные лучи древесины, горизонтальная паренхима, вертикальная паренхима. Функции: транспорт воды и веществ,запасающая,формирующая
имеет зелёный цвет, часто называется хлоренхимой . Для клеток характерны тонкие оболочки, хорошо развитые вакуоли, многочисленные хлоропласты, располагается во всех зелёных частях растений. функции: фотосинтез, синтез АТФ, фотодыхание, газообмен.
образована крупными тонкостенными живыми клетками с хорошо развитыми лейкопластами, комплексом Гольджи, вакуолями. Степень развития запасающих тканей и количество запасаемых веществ зависит от генотипа растения и условий их произрастания. Ф-ции: запас питат.веществ(Б, Ж,У)
характерна для листовых (алоэ, очиток) и стеблевых (кактус) суккулентов (растения, имеющие специальные ткани для запаса воды). располагается в глубине вегетативного органа под ассимилляционной паренхимой и обкладочными клетками. Клетки этой паренхимы крупные, тонкостенные, с хорошо развитыми вакуолями. Ф-ции:запасающая
аэренхима, характерна для водно-болотных растений, у которых корни и корневища располагаются в толще грунта под водой и испытывают постоянный недостаток кислорода. формируется из небольших округлых клеток. клетки располагаются в стеблях и корневищах в виде цепочек, которые окружают крупные межклетники, по которым перемещается воздух. Ф-ции: вентиляционная, обеспечивает плавучесть водных растений
Вопрос № 31
Выделительная (секреторная) ткань растений: классификация, строение, функции, особенности клеток. Ткани наружной и внутренней секреции.
Выделительные, или секреторные, ткани представляют собой специальные структурные образования, способные выделять из растения или изолировать в его тканях продукты метаболизма и капельножидкую среду. Продукты метаболизма называют секретами. Если они выделяются наружу, то это ткани наружной секреции, если остаются внутри растения, то - внутренней секреции. Как правило, это живые паренхимные тонкостенные клетки, однако по мере накопления в них секрета они лишаются протопласта и их клетки опробковевают. Образование жидких секретов связано с деятельностью внутриклеточных мембран и комплекса Гольджи, а их происхождение - с ассимиляционными, запасающими и покровными тканями. Основная функция жидких секретов заключается в защите растения от поедания животными, повреждения насекомыми или болезнетворными микроорганизмами. Ткани внутренней секреции представлены в виде клеток-идиобластов, смоляных ходов, млечников, эфиромасличных каналов, вместилищ выделений, железистых головчатых волосков, железок. В клетках-идиобластах часто содержатся кристаллы щавелевокислого кальция (представители семейства Лилейные, Крапивные и др.), слизи (представители семейства Мальвовые и др.), терпеноиды (представители семейств Магнолиевые, Перечные и др.) и т.п. Вместилища выделений обычно представляют собой полости различной формы, располагающиеся в толще других тканей. Различают схизогенные вместилища (возникают в виде межклетников, окруженных живыми выделительными клетками) и лизигенные (образуются в результате распада - лизиса клеток после накопления достаточного количества секрета в межклетнике).
Смоляные ходы и эфирно-масляные каналы всегда образуются схизогенно и изнутри выстланы секретирующими эпителиальными клетками. Смоляные ходы содержат смолу, т.е. смесь дитерпеноидов, а эфирно-масляные каналы -эфирные масла.
Гидатоды состоят из системы клеток мезофилла листа, выделяющих водно-солевые растворы из подходящего к ним небольшого проводящего пучка. Так растение освобождается от избыточной воды и солей.
Млечники являются особым типом выделительной ткани. В вакуолях млечников находится млечный сок, содержащий терпеноиды, алкалоиды, танниды и т.д. Различают два типа млечников - членистые и нечленистые.
Железки - это структуры с многоклеточной секретирующей головкой, располагающейся на короткой ножке, состоящей из немногих несекретирующих клеток. Железки, как правило, выделяют эфирные масла или воду с растворенными в ней солями.
Нектарники - разнообразные железистые образования, выделяющие нектар - сахаристый сок, содержащий раствор сахаров с небольшой примесью белков, спиртов и ароматических веществ. Располагаются на цветках - на чашелистиках, в стенках завязи, на цветоложе. У некоторых растений нектарники формируются и на вегетативных органах.
Пищеварительные железки насекомоядных растений выделяют жидкость, содержащую протеолитические ферменты, с помощью которых перевариваются пойманные мелкие животные.
Клетки выделительных тканей по форме обычно паренхимные и тонкостенные. Они долго остаются живыми, выделяя секрет.
Вопрос № 32
Ткань – это группа сходных по строению и функциям клеток и межклеточное вещество, выделяемое этими клетками.
В теле животных имеются следующие виды тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная.
Эпителиальные ткани образуют покровы, выстилают полости тела и внутренних органов. Разные эпителиальные ткани состоят из одного или нескольких слоев плотно прилегающих клеток и почти не содержат межклеточного вещества. Они выполняют защитную, секреторную, газообменную, всасывающую и некоторые другие функции (рис. 1, А) в организмах животных.
Они защищают тело животного от ударов, повреждений, перегрева, переохлаждения.
В покрывающей тело позвоночных животных коже находятся железы. Сальные железы у птиц и млекопитающих выделяют жирный секрет, смазывающий перья, шерсть, придающий им эластичность и препятствующий намоканию. У зверей есть потовые, пахучие и млечные железы.
Эпителий кишечника всасывает питательные вещества. Эпителий, выстилающий органы дыхания, участвует в газообмене; эпителий органов выделения участвует в удалении из организма вредных продуктов обмена веществ.
Соединительные ткани состоят из сравнительно небольшого числа клеток, разбросанных в массе межклеточного вещества (рис. 1, Б), и выполняют опорную, поддерживающую, защитную и связывающую функции. Из этих тканей состоят хрящи, кости, сухожилия, связки.
Соединительная ткань, входящая в состав скелета, поддерживает тело, создает его опору, защищает внутренние органы. В жировой соединительной ткани откладываются запасные питательные вещества в виде жира. Своеобразная соединительная ткань – кровь – обеспечивает внутреннюю связь между органами: от легких ко всем органам и тканям переносит кислород, а от них к легким – углекислый газ, доставляет питательные вещества от кишечника ко всем органам, а далее – к органам выделения вредных продуктов обмена веществ.
Мышечные ткани состоят из вытянутых клеток, которые принимают раздражение от нервной системы и отвечают на него сокращением (рис. 1, В). Благодаря сокращению и расслаблению скелетных мышц происходит передвижение животных и перемещение отдельных частей их тела. Мышцы придают форму телу, поддерживают, защищают внутренние органы.
Внутренние органы имеют гладкую мышечную ткань, состоящую из вытянутых клеток с палочковидными ядрами.
Поперечно-полосатая мышечная ткань у млекопитающих образует скелетные мышцы. Мышечные волокна ее длинные, многоядерные, имеют хорошо заметную поперечную исчерченность.
Нервные ткани образуют нервную систему, входят в состав нервных узлов, спинного и головного мозга. Они состоят из нервных клеток – нейронов, тела которых имеют звездчатую форму, длинные и короткие отростки (рис. 1, Г). Нейроны воспринимают раздражение и передают возбуждение к мышцам, коже, другим тканям, органам. Нервные ткани обеспечивают согласованную работу организма.
У многоклеточных животных одинаковые по строению и функциям группы клеток образуют ткани. У животных существуют эпителиальные, соединительные, мышечные, нервные ткани.
Классификация тканей
Ткани делят на простые и сложные. Простыми называют ткани, состоящие из клеток более или менее одинаковых по форме и функциям. Сложные ткани состоят из клеток, разных по форме и функциям, но тесно взаимосвязанных в своих жизненных отправлениях. Пример первых — столбчатая хлоренхима, губчатая хлоренхима, колленхима, вторых — ксилема, флоэма. Ткани делятся на образовательные (меристема) и постоянные.
Образовательными называются специализированные ткани, клетки которых сохраняют длительную способность к делению, обеспечивая рост растения и отдельных его органов. С учетом положения в теле растения их делят на верхушечные (находится на апексах корня и побега), вставочные (свойственны побегу — стеблю и листьям), боковые (или лотеральные, представлены главным образом в осевых органах — в корне и стебле голосеменных и двудольных покрытосемянных) и раневые (травматические).
Постоянными называют ткани, клетки которых утратили способность к делению (полностью или сохраняют её потенциально) и специализируются на выполнении других функций: защитной, запасающей, механической, проводящей и т. д. С учетом происхождения, преобладающей функции и положения в теле растения постоянные ткани, в свою очередь, делят на покровные, проводящие и основные, начало которым при первичном росте дают соответственно протодерма, прокамбий и основная меристема. Наряду с анатомо-физиологической существует и онтогенетическая классификация тканей, основанная на их происхождении и времени появления в процессе морфогенеза органа. По этой классификации ткани делят на первичные и вторичные.
Первичные меристемы ведут свое начало от первой клетки нового организма — зиготы, которым свойственна способность к делению. Они первыми формируются при заложении нового организма и обеспечивают его первичный рост. Это — верхушечные и вставочные меристемы. Те постоянные ткани, клетки которых дифференцируются из производных клеток первичной меристемы, называют первичными. К ним относят ткани: первичные покровные, первично проводящие и основные. Вторичными называют меристемы, которые формируются в вегетативных органах позднее первичных и обеспечивают их вторичный рост. Это боковые меристемы — камбий и феллоген (пробковый камбий). Постоянные ткани, начало которым дали производные клетки вторичной меристемы, называют вторичными. К ним относятся вторичную покровную ткань, вторичные проводящие ткани.