Экзаменационные вопросы по ботанике (З/О)

1. Общее строение клетки, функции органелл и производных веществ протопласта.

2. Жизненный цикл клетки. Митоз. Мейоз.

3. Растительные ткани, их строение и функции.

4. Корень, его функция, типы; первичное, вторичное и третичное строение.

5. Побег, его функция, типы; строение стебля ржи, клевера и сосны.

6. Лист, его функция; строение листа ириса, камелии, сосны.

7. Цикл развития спорового растения папоротника.

8. Цикл развития голосеменного растения сосны.

9. Цикл развития покрытосеменного растения сои.

БОТАНИКА

Изучает строение, функционирование, рост и развитие растительных организмов на уровнях: клеток, тканей, органов, организма в целом, растительных сообществ и экологических систем. Дисциплина даёт понимание общебиологических законов и единства живой и неживой природы.

Клетка – наименьшая структурная и функциональная единица живого организма. Клетка – это самовоспроизводящаяся форма материи, состоящая из определённых молекулярных структур собранных в определённой последовательности. Форма и атомарный состав молекул, формирующих клетку, определяет их функции и свойства.

Все процессы (реакции) проходящие в клетке называются метаболизмом. Метаболизм представляет собой непрерывный процесс передачи энергии химической связи (удерживающей атомы в составе молекулы) от одних молекул другим. В реакциях метаболизма выделяют две составляющие:

катаболизм – реакции разрушения сложных молекулярных структур на простые, проходящие с выделением энергии;

анаболизм – реакции синтеза, создания сложных молекулярных структур из простых, протекащие с поглощением энергии.

Основным источником энергии для растительных организмов является энергия солнечного света. Под действием световой энергии в хлоропластах происходит синтез глюкозы (С₆Н₁₂О₆) из углекислого газа (СО₂) и водорода (Н) воды, т.е. энергия света преобразуется в энергию химических связей которая удерживает атомы в молекуле глюкозы. В дальнейшем часть глюкозы в митохондриях сжигается (разрушается) до углекислого газа и водорода, который, взаимодействуя с кислородом, образует воду. Энергия, выделяющаяся при разрушении глюкозы, соединяет аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) с ещё одной фосфорной кислотой, в результате чего получается универсальная молекула-энергоноситель аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Энергия химической связи заключённая в молекуле АТФ выделяется при её разрушении и используется для перестройки молекулы глюкозы в другие молекулярные вещества с изменённой структурой, составом и функциями. Так из глюкозы через цепь реакций катаболизма-анаболизма образуются липиды и аминокислоты, а из аминокислот белки.

Вещества, образованные клеткой и составляющие её, в зависимости от условий, формы и свойств молекул составляющих их, могут выполнять ряд функций:

---

1. Строительную – формировать долговременные комплектующие структуры протопласта (органеллы) и межклеточного вещества;

2. Запасающую – долговременно хранится в органеллах клетки, в неактивном состоянии, содержа в себе энергию химических связей;

3. Энергетическую – передавать энергию химических связей в реакциях катаболизма-анаболизма от одних молекул другим;

4. Управляющую – регулировать ход и скорость химических реакций в клетке.

Функционально клетку делят на:

протопласт – «живую» организующую (учреждающую) часть, создающую условия для прохождения реакций метаболизма;

производные протопласта – «неживую» (учреждённую) часть, т.е. вещества и структуры образованные в результате метаболизма.

Рис. 1. Общее строение растительной клетки

Протопласт

В состав протопласта входят:

плазмалемма – внешняя мембрана протопласта, обладающая свойством полупроницаемости и выполняющая барьерную функцию;

гиалоплазма – коллоидный раствор заполняющий протопласт внутри, создающий среду для прохождения реакций метаболизма;

органеллы клетки (9 шт.) – обновляющиеся молекулярные структуры, характеризующиеся определенной формой, свойствами и функциями. Взаимодействие органелл клетки обеспечивает её работу как открытой подсистемы организма, обеспечивает пространственную изоляцию и прохождение разнонаправленных реакций метаболизма в клетке, определяет структуру и форму клетки.

К органеллам клетки относятся:

1. Ядро – двумебранная органелла клетки, заполненная ядерным соком (кариоплазмою) в котором находятся хроматин (ДНК) и ядрышки (РНК) – молекулы генетического программного обеспечения клетки. Основная функция ядра – реализация генетической программы развития и функционирования клетки и всего организма в целом.

2. Пластиды – двумембранные полуавтономные органеллы клетки, заполненные коллоидным раствором – стромою (матриксом), в котором находится ДНК, РНК и рибосомы. Выделяют три типа пластид:

Хлоропласты – пластиды, у которых внутренняя мембрана образует сеть взаимосвязанных между собой плоских пузырьков – ламел (тилакоидов), собранных в стопки – граны. В мембранах ламел находятся световоспринимающие пигменты хлорофилл, каротин, ксантофилл. Функция хлоропластов – фотосинтез – преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей молекул используемую для синтеза глюкозы из углекислого газа и водорода воды. Хлоропласты характерны для клеток хлоренхимы листьев.

Хромопласты – пластиды без сложной внутренней мембранной структуры, в которых отсутствует пигмент хлорофилл, а каротин и ксантофилл сконцентрированы в строме пластида. Хромопласты образуются в результате старения хлоропластов (пожелтение листьев).

Лейкопласты – пластиды со слаборазвитой внутренней мембраной, немеющие пигментов. Функция: накопление в строме запасных питательных веществ (белков, липидов, углеводов).

---

3. Митохондрии – двумембранные полуавтономные органеллы клетки, заполненные коллоидным раствором – матриксом, в котором находится ДНК, РНК и рибосомы. Внутренняя мембрана митохондрий больше по площади, чем наружная и образует складки – кристы. Основная функция митохондрий – разрушение органических соединений до углекислого газа и водорода воды, и соединение АДФ (аденозиндифосфорной кислоты) с молекулой фосфорной кислоты в АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту) молекулу-энергоноситель.

4. Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – одномембранная органелла, в виде системы взаимосвязанных мембранных плоских цистерн и трубочек. Выполняет функцию транспорта веществ внутри системы. Различают гранулярную ЭПС (на поверхности которой находятся рибосомы) и гладкую ЭПС (без рибосом на поверхности). Из мембран ЭПС в протопласте образуются органеллы: аппарат Гольджи, вакуоли и оболочка ядра.

5. Аппарат Гольджи – одномембранная органелла, состоящая из нескольких плоских мембранных пузырьков – диктиосом. Образование аппарата Гольджи начинается с выдувания ЭПС мембранных пузырьков заполненных определёнными веществами. Эти пузырьки сливаются в плоские цистерны диктиосом, где происходят реакции преобразования поступивших веществ в другие соединения. Последняя диктиосома, с готовыми веществами, распадается на маленькие секреторные пузырьки, которые встраиваются в плазмалемму выводя внутреннее содержимое за пределы протопласта на клеточную стенку. Функция аппарата Гольджи – выделительная. Вместе с ЭПС может строить вакуоли, в которые выделять преобразованные вещества.

6. Вакуоли – одномембранные пузырьки образованные ЭПС или аппаратом Гольджи. В зависимости от функций веществ заполняющих вакуоли их делят на:

Сократительные (пульсирующие) вакуоли – заполненные клеточным соком (раствором солей и других веществ). Выполняют функцию поддержания тургорного (осмотического) давления в клетке, накопления растворимых защитных и запасающих веществ;

Запасающие вакуоли – накапливающие не растворимые запасные питательные вещества (белки, липиды, углеводы);

Лизосомы – вакуоли заполненные ферментами, разрушающими ненужные клетке макромолекулы и неработающие органеллы;

Пероксисомы – вакуоли заполненные веществами, нейтрализующими активные формы кислорода, которые образуются при разрушении макромолекул.

7. Рибосомы – безмембранные органеллы, состоящие из молекулы РНК и белка. Выполняют функцию синтеза белка из аминокислот.

8. Микротрубочки – органеллы в виде трубочек образованных белком тубулином. Выполняют в клетке опорную функцию (служат опорой для всех органелл протопласта, обеспечивают их перемещение по клетке, и поддерживают форму протопласта).

9. Микрофиламенты – органелла в виде тяжей образованных белком актином. Функция генерация (создание) тока гиалоплазмы по клетке. Вместе с микротрубочками образует опорную структуру клетки – цитоскелет.

---

Производные вещества протопласта

К производным веществам протопласта относятся:

1. Физиологически активные вещества регулирующие функционирование, рост и развитие клетки и организма в целом:

Ферменты – белковые молекулы катализаторы, активирующие химические реакции в клетке.

Витамины – небелковые молекулы катализаторы, активирующие химические реакции в клетке.

Гормоны – вещества, активирующие деление клеток ростовые процессы в них и организме в целом.

Фитонциды – защитные отравляющие вещества защищающие клетку и организм от повреждений.

2. Запасные вещества – временно неактивные полимерные вещества, содержащие большое количество энергии в химических связях. Откладываются в лейкопластах и вакуолях.

3. Клеточный сок – раствор солей и других веществ заполняющий сократительные вакуоли. Выполнят регуляцию давления в клетке, поглощения воды, накопления защитных веществ.

4. Клеточная стенка – целлюлозная оболочка клетки, выполняющая функции внешней опоры защищающей протопласт и межклеточного вещества соединяющего клетки между собой в ткань. Образуется в результате выделения целлюлозы и других веществ аппаратом Гольджи за пределы протопласта (в телофазе митоза или мейоза клеточная стенка делит материнскую клетку на две дочерние).

Жизненный цикл клетки представляет собою период существования клетки от момента образования до момента деления или гибели. В жизненном цикле клетки выделяют два периода:

интерфаза – период существования и функционирования клетки от момента образования до начала деления;

деление – период образования из одной клетки двух (митоз) или четырёх (мейоз).

Интерфаза включает в себя три периода: G₁ (G₀), S и G₂.

Период интерфазы G₁ начинается с момента образования клетки и связан с ростом клетки и увеличения количества её органелл. В зависимости от местоположения в организме клетки функционально специализируются, приобретают характерное строение и выполняют необходимую работу. Если клетка не программируется организмом на дальнейшее деление, она остаётся на этой фазе развития, которая обозначается как (G₀) и продолжает выполнять свои функции до момента гибели. Если клетка программируется организмом на дальнейшее деление, она переходит в период интерфазы S.

Период интерфазы S связан с удвоением наследственной генетической информации в ядре клетки, т.е. происходит удвоение молекул ДНК, для передачи дубликатов генетической программы в две дочерние клетки во время деления.

Период интерфазы G₂ связан с подготовкой клетки к делению, образуются структуры и вещества, используемые клеткой во время деления.

Митоз – деление клетки на две дочерние с сохранением хромосомного набора (дубликаты генетической программы зашифрованной на молекулах ДНК передаются в две образующиеся дочерние клетки).

---

Митоз состоит из четырёх фаз:

1. Профаза. В клетке разрушается ядерная оболочка, хроматин (рабочая форма ДНК) и ядрышки (РНК) упаковываются в хромосомы (транспортную форму ДНК), т.е. генетическая программа архивируется для транспортировки.

2. Метафаза. Хромосомы выводятся на экватор клетки и к их половинкам (хроматидам) присоединяются микротрубочки веретена деления.

3. Анафаза. Микротрубочки веретена деления сокращаются и разводят половинки хромосом к разным полюсам клетки.

4. Телофаза. На полюсах клетки вокруг половинок хромосом ЭПС формирует новые ядерные оболочки. Половинки хромосом распаковываются (разархивируются) в хроматин, т.е. генетическая программа разархивируются. Аппарат Гольджи строит клеточную стенку, разделяющую материнскую клетку на две дочерние.

Мейоз – редукционное деление клетки на четыре дочерние с уменьшением двойного (диплоидного 2n) набора хромосом вдвое и рекомбинацией (изменением) генетической программы в новых клетках.

Мейоз проходит в два этапа, каждый из которых состоит из четырёх фаз.

1-й этап:

1. Профаза 1. В клетке разрушается ядерная оболочка, хроматин (рабочая форма ДНК) и ядрышки (РНК) упаковываются в хромосомы (транспортную форму ДНК), т.е. генетическая программа архивируется для транспортировки. Гомологичные одинаковые хромосомы (отцовские и материнские) скручиваются между собой – конъюгация и обмениваются генами (участками хромосом) – кроссинговер, после чего расплетаются.

2. Метафаза 1. Хромосомы выводятся на экватор клетки и к гомологичным хромосомам присоединяются микротрубочки веретена деления, идущие из разных полюсов клетки.

3. Анафаза 1. Микротрубочки веретена деления сокращаются и разводят гомологичные хромосомы к разным полюсам клетки.

4. Телофаза 1. Гомологичные хромосомы группируются на полюсах клетки. Аппарат Гольджи формирует клеточную стенку, которая делит материнскую клетку на две дочерние по экватору.

После первого этапа деления мейозом в дочерних клетках остаётся половинный (гаплоидный n) набор хромосом. Период подготовки клеток ко второму делению называется интеркинез.

2-й этап деления клеток мейозом идентичен митозу и проходит в четыре фазы синхронно в двух дочерних клетках от первого деления (смотри митоз).

В результате деления клеток мейозом образуются четыре гаплоидные клетки, в каждой из которых наследственная информация изменена и отличается от генетической программы материнской клетки.

---

Смотрите также файлы

• Положення+правки-3.doc

• metodichka_z_selektsiyi (1).doc

• moy_otchet.doc

• Лекция_подсолнечник.doc

• tema_7.doc