1.На сегодняшний день ботаника представляет собой сложную систему научных дисциплин, каждая из которых имеет свои задачи и свои собственные методы исследования.

ботаника изучает жизнь растений, их строение, жизнедеятельность, условия обитания, происхождение и эволюционное развитие. Современная ботаника – многоотраслевая наука, подразделяющаяся на частные дисциплины: систематику, которая классифицирует растения на основе общности строения и происхождения; цитологию – науку о строении растительной клетки; морфологию – науку о внешнем строении органов растений и их видоизменениях; анатомию, изучающую строение тканей и органов растений; физиологию – науку о процессах, протекающих в растении, закономерностях роста, развития и жизненных отправлений в зависимости от внешних условий; биохимию, изучающую химические процессы, происходящие в растительном организме; генетику – науку о наследственности и изменчивости растений; фитоценологию, исследующую растительный покров Земли, его видовой состав, структуру, динамику связей со средой, закономерности распределения и развития растительных сообществ; флористическую географию – науку о закономерностях распространения видов растений на Земле. Важнейшие задачи современной ботаники – изучение строения растений в единстве с условиями их жизни, изучение их наследственности для создания новых сортов, повышение их урожайности, устойчивости к заболеваниям, полеганию. Ботаника пользуется как наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным методами, включающими сбор и составление коллекций, наблюдение в природе и на опытных участках, эксперимент в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку полученной информации. Наряду с классическими методами регистрации тех или иных признаков изучаемых растений используется весь арсенал современных химических, физических и кибернетических методов исследования.

2. Растительная клетка состоит из более или менее жесткой клеточной оболочки и протопласта. Клеточная оболочка – это клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана. Термин протопласт происходит от слова протоплазма, которое долгое время использовалось для обозначения всего живого. Протопласт – это протоплазма индивидуальной клетки. Протопласт состоит из цитоплазмы и ядра. В цитоплазме находятся органеллы (рибосомы, микротрубочки, пластиды, митохондрии) и мембранные системы (эндоплазматический ретикулум, диктиосомы). Цитоплазма включает в себя еще цитоплазматический матрикс (основное вещество) в которое погружены органеллы и мембранные системы. От клеточной стенки цитоплазма отделена плазматической мембраной, которая представляет собой элементарную мембрану. В отличие от большинства животных клеток растительные клетки содержат одну или несколько вакуолей. Это пузырьки, заполненные жидкостью и окруженные элементарной мембраной (тонопластом). В живой растительной клетке основное вещество находится в постоянном движении. В движение, называемое током цитоплазмы или циклозом, вовлекается органеллы. Циклоз облегчает передвижение веществ в клетке и обмен ими между клеткой и окружающей средой.

Митохондрии Они имеют вид либо округлых телец, либо палочек, реже - нитей. Их размеры колеблются от 1 до 7 мкм. Число митохондрий в клетке составляет от нескольких сотен до десятков тысяч (у крупных простейших).Митохондрия образована двумя мембранами — внешней и внутренней, между которыми расположено межмембранное пространство. Внутренняя мембрана образует множество впячиваний — крист, представляющих собой либо пластины, либо трубочки. Такая ее организация обеспечивает огромную площадь внутренней мембраны. На ней располагаются ферменты, обеспечивающие преобразование энергии, заключенной в органических веществах (углеводах, липидах), в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки. Следовательно, функция митохондрий — участие в энергетических клеточных процессах. Именно поэтому большое количество митохондрий присуще, например, мышечным клеткам, выполняющим большую работу.

Пластиды. В растительных клетках обнаруживаются особые органоиды — пластиды, имеющие чаще веретеновидную или округлую форму, иногда более сложную. Различают три вида пластид — хлоропласты хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты отличаются зеленым цветом, который обусловлен пигментом — хлорофиллом, обеспечивающим процесс фотосинтеза, т. е. синтеза органических веществ из воды (Н₂О) и углекислого газа (СО₂) с использованием энергии солнечного света. Хлоропласты содержатся преимущественно в клетках листьев (у высших растений). Они сформированы двумя параллельно расположенными друг другу мембранами, окружающими содержимое хлоропластов — строму. Внутренняя мембрана образует многочисленные уплощенные мешочки — тилакоиды, которые сложены в стопки (наподобие стопки монет) — граны — и лежат в строме. Именно в тила-коидах и содержится хлорофилл.

Хромопласты определяют желтый, оранжевый и красный цвет многих цветков и плодов, в клетках которых присутствуют в большом количестве. Основными пигментами в их составе являются каротины. Функциональное назначение хромопластов состоит в цветовом привлечении животных, обеспечивающих опыление цветков и распространение семян.

Лейкопласты - это бесцветные пластиды, содержащиеся в клетках подземных частей растений (например, в клубнях картофеля), семян и сердцевины стеблей. В лейкопластах, главным образом, происходит образование из глюкозы крахмала и накапливание его в запасающих органах растений.

Пластиды одного вида могут превращаться в другой. Например, при осеннем изменении цвета листьев хлоропласты превращаются в хромопласты.

3. Запасные питательные вещества клетки. В процессе обмена веществ растения строят свое тело и, кроме того, накапливают в клетках различные продукты. Среди большого разнообразия запасных питательных веществ растительной клетки чаще встречаются углеводы, жиры и белки.

Основным запасным углеводом высших растений является крахмал.

Содержание крахмала в различных растениях неодинаково. Большое его количество содержится в зерне злаковых растений (рис — 62—82 %, пшеница — 57—75 %, кукуруза — 57—72 %), в клубнях картофеля. Величина крахмальных зерен различна. В клубнях картофеля она равна 70—100 мкм, в пшенице — 30 — 45 мкм, ржи — 32—45 мкм, ячмене — 20—35 мкм. Как запасной углевод крахмал используется растениями в процессе обмена веществ. В промышленности он широко применяется для получения спирта и других продуктов.

Из других углеводов в растительных клетках образуются сахар, инулин, которые находятся в клеточном соке в растворенном виде,;

Наряду с крахмалом в растительных клетках находятся жиры.

Ж и р ы образуются главным образом в семенах и плодах за счет углеводов, поступающих из листьев. Они находятся в цитоплазме клеток в виде капель различной величины и реже встречаются в клеточном соке и пластидах. Больше всего накапливается жиров в семенах масличных культур (подсолнечника, льна, сои, рапса, рыжика, горчицы и Др.). Много жиров в семенах прядильных культур (хлопчатника, конопли), в зерне кукурузы, овса. Жиры используются человеком в пищу и для переработки в промышленности.

Запасные белки, накапливающиеся в клетках, откладываются в форме протеиновых, или алейроновых, зерен в семенах злаков, ивовых, в клубнях картофеля. Запасные белки — протеиды — являются простыми белками. В отличие от сложных (конституционных) белков они состоят только из аминокислот. Конституционные (живые) белки составляют основу цитоплазмы. Они не растворимы. Запасные белки растворяются в горячей воде, кислотах и щелочах. В зерне злаков они заполняют специальные клетки, расположенные под оболочкой семени.

Клеточный сок - жидкость, выделяемая цитоплазмой живой растительной клетки и заполняющая её Вакуоли. К. с. состоит из воды и различных веществ, часто в виде коллоидного раствора. Вязкость К. с. в среднем в 2 раза больше вязкости воды. В покоящихся семенах и спорах растений происходит обезвоживание К. с., а при их прорастании — его обводнение. В молодых клетках К. с. меньше, чем в старых. Состав К. с. специфичен для семейства и даже для вида растений, зависит от условий произрастания, возраста растения и его отдельных клеток. В К. с. содержатся углеводы — глюкоза, фруктоза, сахароза (виноград, яблоня, груша, сахарная свёкла), инулин (георгина, топинамбур), пектины (цитрусовые, смородина, яблоня), а также гликозиды (гесперидин, амигдалин и др.) дубильные вещества, ряд аминокислот (например, лейцин, тирозин), алкалоиды (никотин, анабазин, кофеин и др.), органические кислоты (щавелевая, лимонная, яблочная) и неорганические кислоты. В виде включений в К. с. встречаются кристаллы щавелевокислого кальция. В некоторых морских водорослях содержатся йод и бром. Окраска К. с. определяется пигментами: синяя, фиолетовая и красная — антоцианами, жёлтая — антохлором, бурая — антофеином и т.д. К. с. обусловливает осмотичные свойства и Тургор клеток и, следовательно, упругость тканей и органов растений, служит вместилищем воды и различных веществ, участвующих в обмене веществ клетки, и местом отложения конечных продуктов обмена.

4. Характерной особенностью растительной клетки является наличие твердой клеточной стенки. Клеточная оболочка придает клеткам и тканям растений механическую прочность, защищает протоплазматическую мембрану от разрушения под влиянием гидростатического давления, развиваемого внутри клетки. Однако такую оболочку нельзя рассматривать только как механический каркас. Клеточная оболочка обладает такими свойствами, которые позволяют противостоять давлению воды внутри клетки, и в то же время обладает растяжимостью и способностью к росту. Она является противоинфекционным барьером, принимает участие в поглощении минеральных веществ, являясь своеобразным ионообменником. Появились данные, что углеводные компоненты клеточной оболочки, взаимодействуя с гормонами, вызывают ряд физиологических изменений.

Первичная клеточная оболочка характерна для молодых клеток. По мере их старения образуется вторичная структура.

В состав клеточной оболочки входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, липиды и небольшое количество белка. Компоненты клеточной оболочки являются продуктами жизнедеятельности клетки.

Каждая клетка, входящая в состав какой-либо ткани, имеет свою собственную оболочку. В растительной оболочке различают три части (рис. 11):

•  Первичная оболочка - это первая собственная оболочка, образующаяся в развивающейся клетке, которая у многих типов клеток остается и единственной на протяжении всей жизни. В ней содержится целлюлоза, гемицеллюлоза и пектин. Первичные оболочки связаны с живыми протопластами.

•  Вторичная оболочка возникает вслед за первичной и накладывается на нее изнутри, т. е. со стороны полости клетки. Она состоит, в основном, из целлюлозы или различных смесей целлюлозы и гемицеллюлозы, лигнина, суберина и других веществ. Клетки, имеющие вторичные оболочки, в зрелом состоянии часто лишены протопластов.

•  Межклетное вещество (срединная пластинка) находится между первичными оболочками двух смежных клеток и состоит, главным образом, из пектиновых веществ.

Одревеснение оболочки заключается в отложении лигнина. Он увеличивает жесткость оболочки и обычно откладывается в клетках, выполняющих опорную и механическую функции.

Опробковение заключается в отложении воскообразного вещества - суберина. Он откладывается, преимущественно, во вторичной оболочке в виде одной или нескольких пластинок, видимых в световой микроскоп.

Кутинизация оболочки состоит в отложении в ней кутина - вещества очень близкого к суберину. Кутин обычно откладывается в оболочке вместе с воском. Кутинизации обычно подвергается наружная стенка клеточной оболочки эпидермы, граничащая с атмосферой.

Минерализация это процесс внедрения в оболочку минеральных веществ (кремнезем, углекислый кальций). Отложение кремнезема наиболее характерно для клеток эпидермы и волосков хвощей, злаков и осок.

Ослизнение оболочек – превращение целлюлозы и пектиновых веществ в слизи и камеди. Ослизнение хорошо наблюдается на семенах льна, находившихся в воде. Образование слизей способствует лучшему поглощению воды семенами и прикреплению их к почве.

5. У большинства наземных растений клетки тела неодинаковы по своим функциям, строению и происхождению. Эта разнородность возникла и закрепилась, в процессе приспособления растений к различиям воздушной и почвенной сред. Системы клеток, структурно и функционально сходны друг с другом и обычно имеющие общее происхождение, получили название ткачей. Ткани имеются почти у всех высших растений. Нет их только у части моховидных (печеночники). Водоросли и багрянки (низшие растения), как правило, также не имеют развитых тканей.

Комплексы клеток, сходных по функциям, а большей частью и по строению, имеющих одинаковое происхождение и определенную локализацию в теле растения, называют тканями.

Распределение тканей в органах растений и их структура тесно связаны с выполнением ими определенных физиологических функций.

Ткани, состоящие из одного типа клеток, получили название простых, а состоящие из разных типов клеток — сложных, или комплексных. Существуют различные классификации тканей, но все они достаточно условны. Растительные ткани делят на несколько групп в зависимости от основной функции:

Меристемы (от греч. «меристос» — делимый), или образовательные ткани, обладают способностью к  делению и образованию новых клеток. За счет меристем формируются все прочие ткани и осуществляется длительный (в течение всей жизни) рост растения. У животных меристемы отсутствуют, чем объясняется ограниченный период их роста. Клетки меристем отличаются высокой метаболической активностью. Одни клетки меристем, получившие название инициальных, задерживаются на эмбриональной стадии развития в течение всей жизни растения, другие постепенно дифференцируются и превращаются в клетки различных постоянных тканей. Инициальная клетка меристемы принципиально может дать начало любой клетке организма. Тело наземных растений — производное относительно немногих инициальных клеток.

Первичные меристемы обладают меристематической активностью, т. е. способны к делению изначально. В ряде случаев способность к активному делению может вновь возникнуть и у клеток, уже почти утративших это свойство. Такие «вновь» возникшие меристемы называют вторичными.

В теле растения меристемы занимают различное положение, что позволяет их классифицировать. По положению в растении выделяют верхушечные, или апикальные (от лат. «апекс» — верхушка), боковые, или латеральные (от лат. «латус» — бок), и интеркалярные меристемы.

 Апикальные меристемы располагаются на верхушках осевых органов растения и обеспечивают рост тела в длину, а латеральные — преимущественно рост в толщину. Каждый побег и корень, а также зародышевый корешок, почечка зародыша имеют апикальную меристему. Апикальные меристемы первичны и образуют конусы нарастания корня и побега (рис. 1).

 Латеральные  меристемы располагаются параллельно боковым поверхностям осевых органов, образуя своего рода цилиндры, на поперечных срезах имеющие вид колец. Часть из них относится к первичным. Первичными меристемами являются прокамбий и перицикл, вторичными — камбий и феллоген.

Интеркалярные, или вставочные, меристемы чаще первичны и сохраняются в виде отдельных участков в зонах активного роста (например, у оснований междоузлии, в основаниях черешков листьев).

Существуют также раневые меристемы. Они образуются в местах повреждения тканей и органов и дают начало каллюсу — особой ткани, состоящей из однородных паренхимных клеток, прикрывающие место поражения Каллюсо-образовательная способность растений используется в практике садоводства при размножении их черенками и прививками. Чем интенсивнее каллюсообразование, тем больше гарантия срастания подвоя с привоем и укоренения черенков. Образование каллюса— необходимое условие культуры тканей растения на искусственных средах.

Клетки апикальных меристем более или менее изодиаметричны по размерам и многогранны по форме. Межклетников между ними нет, оболочки тонкие, содержат мало целлюлозы. Полость клетки заполнена густой цитоплазмой с относительно крупным ядром, занимающим центральное положение. Вакуоли многочисленные, мелкие, но под световым микроскопом обычно не заметны. Эргастические вещества, как правило, отсутствуют. Пластид и митохондрий мало и они мелки.

Клетки боковых меристем различны по величине и форме. Они примерно соответствуют клеткам тех постоянных тканей, которые из них в дальнейшем возникают. Так, в камбии встречаются как паренхимные, так и прозенхимные инициали. Из паренхимных инициалей образуется паренхима проводящих тканей, а из прозенхимных — проводящие элементы.