3. Этапы развития физиологии растений, ее связь с общим развитием биологии и практикой.

Трудно выделить какую-либо из работ прошлого в области биологии,которая легла бы в основу физиологии растений. В.В. Полевой, автор базового учебника по физиологии растений, в качестве таковой рассматривает работу Я.Б. Ван Гельмонта (1634), в которой ученый сделан вывод о том, что вода используется для построения органической массы растения. В большинстве учебников становление физиологии растений как самостоятельной науки относят к 18 веку.

В 1727 г. С. Гейлс установил, что движение воды по растению вызывают корневое давление и транспирация. В 1771 г. Дж. Пристли открыл способность зеленых растений выделять на свету кислород. В 1782 г. Ж. Сенебье назвал поглощение СО2 на свету «углекислотным дыханием». В 1797–1804гг. Н. Т. Соссюр открыл дыхание у растений и рассчитал баланс газов при фотосинтезе. В 1800 г. Ж. Сенебье опубликовал пятитомный трактат«Physiologie vegetale», в котором впервые определил физиологию растений

как самостоятельную науку, собрал, обработал и осмыслил известные к тому времени данные, сформулировал основные задачи физиологии растений, определил ее предмет и используемые методы.

В России основателем физиологии и биохимии растений справедливо считается Андрей Сергеевич Фаминцын (1835–1918) – автор первого учебника (1887), создатель первой университетской кафедры и академической лаборатории физиологии растений (1889), которая в последующем была преобразована в Институт физиологии растений. А.С. Фаминцын основал ряд направлений в области эволюционной физиологии и биохимии растений. Наиболее известны его взгляды на симбиотическую эволюцию, единство принципов жизнедеятельности растительных и животных организмов. Список имен известных ученых-физиологов растений с кратким указанием тем и направлений их работы мог бы составить несколько сотен страниц.

4. Структурная организация клетки – основа ее биохимической активности и функционирования как целостной живой системы; общий план строения растительной клетки.

Клетка – термин (от греческого cytos – «клетки» или латинского cellula – «полость») впервые употребил Роберт Гук в 1665 г. при описании строения пробки. Позже наблюдения Р. Гука повторили Грю, Мальпиги и другие исследователи на различных растениях. Однако признание универсальности клеточного строения всего живого произошло лишь в 1838–1839 гг., когда была сформулирована клеточная теория независимо друг от друга ботаником М. Шлейденом и зоологом Т. Шванном. Наука, занимающаяся микроскопическим изучением клетки, называлась в то время цитологией. В конце XIX в., а затем уже в ХХ в., изучение клеток приобрело в значительной мере экспериментальный характер, и теперь существует целая большая отрасль науки, именуемая биологией клетки, которая использует самые разнообразные методы для того, чтобы постичь жизнедеятельность организма на клеточном уровне.

Усовершенствование методов исследования и использование физических и химических подходов привело к успешному проникновению в тайны организации клетки. Было выявлено единство в строении клетки разных организаций, доказана связь между ее структурой и функцией. Основные положения клеточной теории, которые были сформулированы более 150 лет назад, были развиты и углубленны и на современном этапе развития биологии формулируются следующим образом:

1. Клетка является основной структурой и функциональной единицей жизни. Все организмы состоят из клеток, жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

2. Клетки всех организмов сходны по химическому составу, строению и ряду функций.

3. Все новые клетки образуются при делении начальных клеток.

Для всех клеток характерна способность к росту, размножению, дыханию, выделению, использованию и преобразованию энергии, они реагируют на раздражение. Таким образом, клетки обладают всей совокупностью свойств, необходимых для поддержания жизни. Отдельные части клеток не могут выполнять весь комплекс жизненных функций, только совокупность структур, которые образуют клетку, проявляют все признаки жизни. Поэтому только клетка является основной структурой и функциональной единицей живых организмов. Клетка – это самостоятельная, саморегулирующая химическая система.

В многоклеточных организмах, в том числе и в растениях, отдельные клетки тесно и слаженно взаимодействуют одна с другой.

Размеры клетки даже в пределах одного организма очень разные, что, в значительной мере, зависит от их специализации и выполняемых функций. Они могут быть в виде многогранников, могут иметь шаровидную, кубическую и другие формы.

Размеры клеток – от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров: клетка с зоны растяжения стебля или корня имеет размеры 50×20×10 мкм, а клетка харовой водоросли – несколько сантиметров в длину и до 1 мм в диаметре.

Строение растительной клетки довольно сложное и высокодифференцированное, но, на первый взгляд, можно выделить три компартмента (три отдельных пространства): клеточная стенка, протоплазма и вакуоль.

Существует значительное количество классификаций структурных элементов клетки: рассмотрим одну из них (рис. 1.1).

Эта классификация несколько отличается от общепринятой. Обычно все компоненты клетки, за исключением ядра, обозначают общим понятием цитоплазма, причисляя митохондрии и пластиды к «органеллам цитоплазмы», хотя присутствие в них собственного материала позволяет в той же степени отделить их от цитоплазмы, как это принято при рассмотрении клеточного ядра. Рибосомы имеются не только в цитоплазме, но и в структурных элементах, в том числе в клеточном ядре.

Клеточная стенка, вакуоль и пластиды – типичные образования растительной клетки, не встречающиеся в клетках животных.