- •Жуковский а.Т.
- •Содержание программы по дисциплине «Естествознание» раздел «Основы биологии. Ботаника»
- •Лекция 1 введение
- •1. Биология как наука: объекты, содержание, структура
- •2. Общие свойства и уровни организации живой материи
- •3. Возникновение и многообразие жизни на Земле
- •По мнению ученых, суммарное число видов на Земле (с учетом еще не открытых) достигает 5 – 35 млн., а по некоторым прогнозам даже 50 или 100 млн.
- •Лекция 2 клеточное строение организмов
- •1. Основные положения клеточной теории
- •2. Формы, размеры, химический состав клеток
- •3. Строение растительной клетки и некоторые ее свойства
- •4. Клеточный цикл. Деление клеток
- •Лекция 3 разнообразие жизни на земле. Вирусы и бактерии
- •1. Систематика как наука о разнообразии организмов
- •2. Общая характеристика вирусов и их значение в природе
- •3. Общая характеристика бактерий и их значение в природе
- •Лекция 4 разнообразие жизни на земле. Грибы, водоросли, лишайники
- •1. Общая характеристика грибов и их значение в природе
- •2. Общая характеристика водорослей и их значение в природе
- •3. Лишайники, как симбиотические организмы
- •Лекция 5 вегетативные органы растений. Строение и функции корня
- •1. Свойства и функции корня
- •2. Виды корней и корневых систем
- •3. Внешнее строение корня
- •4. Внутреннее (первичное и вторичное) строение корня
- •5. Основные видоизменения корня (метаморфозы)
- •Лекция 6 вегетативные органы растений побег. Строение и функции стебля
- •1. Побег как орган растения
- •2. Строение, функции и типы почек
- •3. Ветвление побега
- •4. Функции и типы стеблей
- •5. Анатомическая структура стебля
- •Лекция 7 лист: строение, функции и разнообразие. Метаморфозы побега
- •1. Лист как орган растений
- •2. Внешнее строение листьев
- •3. Разнообразие листьев и листорасположение
- •4. Внутреннее строение листьев
- •5. Старение листьев и листопад
- •6. Основные видоизменения (метаморфозы) побега.
- •Надземные побеги
- •Подземные побеги
- •7. Вегетативное размножение растений
- •Лекция 8 растения
- •1. Особенности растений
- •2. Общая характеристика споровых растений
- •3. Общая характеристика семенных растений
- •4. Отличительные особенности голосеменных и покрытосеменных
- •Литература
2. Формы, размеры, химический состав клеток
Размеры клеток тела большинства растений колеблются в пределах от 10 до 100 мкм (1 мкм = 10–6м) – в одном листе дерева может быть более 100 млн. клеток. Некоторые клетки настолько крупные, что их различают невооруженным глазом или в лупу – запасающие клетки мякоти плодов арбуза, лимона, яблок, томата; длина и диаметр таких клеток достигают 2 – 5 мм. Особенно большими размерами отличаются удлиненные клетки прядильных растений: длина лубяных волокон у льна равна 20 – 40 мм, у крапивы жгучей – 80 мм, а у китайской крапивы (рами) – до 500 мм. Самые крупные клетки растений – клетки млечников, размеры которых измеряются в сантиметрах, а иногда и в метрах.
По форме различают два основных типа клеток: паренхимные – более или менее изодиаметричны, т.е. их величина приблизительно одинакова во всех трех измерениях (длина, ширина и высота); прозенхимные – вытянутые, их длина превышает ширину в 5 – 6 раз и более.
Химический состав:
– неорганические вещества:
– вода (60 – 90 % от массы цитоплазмы) – универсальный растворитель, обеспечивает нормальное протекание реакций обмена веществ в клетке создавая оптимальную среду, является источником О2 и Н2;
– соли и неорганические кислоты (2 – 6%).
В составе клетки обнаружено более 80 химических элементов. По содержанию в клетке они подразделяются на 3 группы:
– макроэлементы – содержание их в клетке колеблется от 80 до 0,01%. Составляют ~99% массы клетки, причем 98% от всех макроэлементов приходится на кислород, углерод, азот и водород. Остальные: калий, магний, натрий, кальций, сера, фосфор, хлор (их содержание порядка десятых и сотых долей процента);
– микроэлементы – содержание их в клетке колеблется от 0,01 до 0,000001%: бор, кобальт, медь, железо, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и др. Они входят в состав ферментов, гормонов, витаминов, пигментов;
– ультрамикроэлементы – их доля не превышает 0,000001%: уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и др. металлы. Физиологическая роль большинства этих элементов пока не установлена.
– органические вещества:
– конституционные, т.е. входящие в состав структурных элементов (органоидов) клетки и участвующие в обмене веществ: белки, липиды, нуклеиновые кислоты, углеводы;
– эргастические вещества, т.е. продукты жизнедеятельности клетки: запасные (временно выведенные из обмена веществ – крахмал, запасные белки (алейроновые зерна), запасные липиды); отбросы (конечные продукты обмена – оксалат кальция, эфирные масла, смолы).
Белки – высокомолекулярные биополимеры, образованные аминокислотами, которые связаны между собой пептидными связями. Составляют 40 – 50% сухой массы протопласта. Входят в состав структурных компонентов клетки, ферментов, гормонов. Выполняют транспортные, регуляторные, защитные и другие функции. Могут образовывать комплексы с другими веществами (сложные белки): с липидами – липопротеиды, с углеводами – гликопротеиды, с нуклеиновыми кислотами – нуклеопротеиды и т.д.
Липиды – жироподобные вещества. Составляют 2 – 3% сухой массы протопласта. Входят в состав структурных компонентов клетки (например, в биологические мембраны), являются запасными энергетическими веществами, влияют на проницаемость клетки и активность многих ферментов, участвуют в создании межклеточных контактов.
Углеводы – первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других веществ. Составляют 0,2 – 2% сухой массы протопласта. Участвуют в организации органоидов, являются энергетическими запасами клетки, выполняют рецепторные и защитные функции (входя в состав кутина, слизей, камедей). Выделяют моносахариды (глюкоза, фруктоза), олигосахариды (сахароза, лактоза, мальтоза) и полисахариды (крахмал, манноза, целлюлоза, инулин). Крахмал – резервный (запасной) энергетический полисахарид. Целлюлоза – основной компонент клеточной стенки (оболочки). Сахара рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот РНК и ДНК.
Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные биополимеры, образованные нуклеотидами. Их содержание в клетке составляет всего 1 – 2% от массы сухого протопласта. Выполняют роль носителей и передатчиков наследственной информации, а также контролируют обмен веществ. Выделяют два типа – РНК и ДНК, которые различаются по составу, строению и функциям. ДНК служит носителем генетической информации, содержится в ядре, а также в митохондриях и пластидах. РНК «считывает» и передает генетическую информацию с ДНК на рибосомы для синтеза белка, содержится в ядре, митохондриях, пластидах, рибосомах, а также в цитоплазме.
Белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы синтезируются в самой клетке. В основе этого синтеза лежат процессы фотосинтеза, осуществляемые за счет энергии света. Непосредственным накопителем и переносчиком энергии при всех реакциях метаболизма служат молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия АТФ накапливается в виде фосфатных связей (Р ~ О).
В протопласте содержатся и физиолого-активные вещества типа витаминов, гормонов (ростовых веществ), фитонцидов и т.д. необходимые для нормальной жизнедеятельности клетки и организма в целом.