Реферат: Ботаника как наука. Предмет и задачи ботаники скачать бесплатно

Главная страница >> Реферат >> Ботаника >> Ботаника как наука. Предмет и задачи ботаники

Реферат: Ботаника как наука. Предмет и задачи ботаники

Ботаника - это наука о растениях.
Ее задача - всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распространения, происхождения, эволюции.

Дата добавления на сайт: 06 июля 2024

Скачать работу 'Ботаника как наука. Предмет и задачи ботаники':

Введение
Ботаника - это наука о растениях.
Ее задача - всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распространения, происхождения, эволюции.
Глобальная проблема современности - производство пищи. Быстрый рост населения земного шара выдвигает задачу максимальной интенсификации сельскохозяйственного производства: повышения урожайности возделываемых культур и продуктивности животноводства.
Эту задачу решают технологические науки: растениеводство и животноводство, базирующиеся на достижениях фундаментальных биологических дисциплин, среди которых первое место занимает ботаника. Не менее важна роль растений в обеспечении человека древесиной, прядильным волокном, лекарственным сырьем и др.
Ботаника исследует растения на разных уровнях их организации. Различают несколько структурно-функциональных уровней.
Ботаника, как и другие науки о природе, возникла и развивалась в связи с практическими запросами человека, в жизни которого растения играли и играют огромную роль.
Ботаника тесно связана с разнообразными сторонами жизни и хозяйственной деятельности человека: сельским хозяйством, медициной и различными отраслями промышленности.
Ботаника как наука сформировалась более 2000 лет назад. Основоположниками ее были деятели древнего мира Аристотель (384 - 32 гг. до н.э.) и Феофраст (371 - 286 гг. до н.э.).
Таким образом, ботаника возникла как единая наука, суммируя отдельные сведения о растениях, но с течением времени, по мере накопления и углубления знаний, она разделилась на ряд самостоятельных дисциплин.

1. Пластиды, их строение и выполняемые функции. Типы пластид, их взаимопревращение
Пластиды являются основными цитоплазматическими органеллами клеток автотрофных растений. Название происходит от греческого слова «plastos», что в переводе означает «вылепленный».
Главная функция пластид - синтез органических веществ, благодаря наличию собственных ДНК и РНК и структур белкового синтеза. В пластидах также содержатся пигменты, обусловливающие их цвет. Все виды данных органелл имеют сложное внутреннее строение. Снаружи пластиду покрывают две элементарные мембраны, имеется система внутренних мембран, погруженных в строму или матрикс.
Классификация пластид по окраске и выполняемой функции подразумевает деление этих органоидов на три типа: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Пластиды водорослей именуются хроматофорами.
Хлоропласты - это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл - фотосинтезирующий пигмент. Представляют собой тельца округлой формы размерами от 4 до 10 мкм. Химический состав хлоропласта: примерно 50% белка, 35% жиров, 7% пигментов, малое количество ДНК и РНК. У представителей разных групп растений комплекс пигментов, определяющих окраску и принимающих участие в фотосинтезе, отличается. Это подтипы хлорофилла и каротиноиды (ксантофилл и каротин). При рассматривании под световым микроскопом видна зернистая структура пластид - это граны. Под электронным микроскопом наблюдаются небольшие прозрачные уплощенные мешочки (цистерны, или граны), образованные белково-липидной мембраной и располагающиеся в непосредственно в строме. Причем некоторые из них сгруппированы в пачки, похожие на столбики монет (тилакоиды гран), другие, более крупные находятся между тилакоидами. Благодаря такому строению, увеличивается активная синтезирующая поверхность липидно-белково-пигментного комплекса гран, в котором на свету происходит фотосинтез.
Хромопласты - пластиды, окраска которых бывает желтого, оранжевого или красного цвета, что обусловлено накоплением в них каротиноидов. Благодаря наличию хромопластов, характерную окраску имеют осенние листья, лепестки цветов, созревшие плоды (помидоры, яблоки). Данные органоиды могут быть различной формы - округлой, многоугольной, иногда игольчатой.
Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, основная функция которых обычно запасающая. Размеры этих органелл относительно небольшие. Они округлой либо слегка продолговатой формы, характерны для всех живых клеток растений. В лейкопластах осуществляется синтез из простых соединений более сложных - крахмала, жиров, белков, которые сохраняются про запас в клубнях, корнях, семенах, плодах. Под электронным микроскопом заметно, что каждый лейкопласт покрыт двухслойной мембраной, в строме есть только один или небольшое число выростов мембраны, основное пространство заполнено органическими веществами. В зависимости от того, какие вещества накапливаются в строме, лейкопласты делят на амилопласты, протеинопласты и элеопласты.
Все виды пластид имеют общее происхождение и способны переходить из одного вида в другой. Так, превращение лейкопластов в хлоропласты наблюдается при позеленении картофельных клубней на свету, а в осенний период в хлоропластах зеленых листьев разрушается хлорофилл, и они трансформируются в хромопласты, что проявляется пожелтением листьев. В каждой определенной клетке растения может быть только один вид пластид.

2 Строение хлоропластов и митохондрий, видимое в электронном микроскопе. Их функции
Митохондрия лист мембрана клетка
Хлоропласты - зеленые пластиды, осуществляют первичный синтез углеводов при участии световой энергии, т.е. органеллы фотосинтеза. В соответствии с их функцией хлоропласты находятся преимущественно в фотосинтезирующих органах и тканях, обращенных к свету, - в листьях, молодых стеблях, незрелых плодах.
Хлоропласты высших растений имеют примерно одинаковую форму двояковыпуклой линзы. Размеры хлоропластов 5… 10 мкм в длину при диаметре 2…4 мкм. Число хлоропластов в клетках высших растений 15…50. Хлоропласты водорослей, называемые хроматофорами, значительно разнообразнее по форме, структуре, набору пигментов. В клетках высших растений хлоропласты расположены в последнем слое цитоплазмы таким образом, что одна из плоских сторон обращена к освещенной стенке клетки. Положение хлоропластов меняется в зависимости от освещенности: при прямом солнечном свете они отходят к боковым стенкам.
Хлоропласт содержит воды до 75%, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты и пигменты: хлорофиллы (5… 10% сухой массы) и каротиноиды (1…2%). Существует несколько видов хлорофилла. Наиболее распространены хлорофилл а (найден у всех зеленых растений и цианобактерий) и хлорофилл б, молекула которого содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше. В процессе фотосинтеза хлорофиллу принадлежит ведущая роль. Он может поглощать солнечную энергию, запасать ее или передавать другим молекулам.
Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные углеводороды: оранжевый каротин С4оН56и желтый ксантофилл С40 Н56 О2.
Тело хлоропласта состоит из бесцветной мелкозернистой гидрофильной белково-липоидной массы - стромы, или матрикса. Строма пронизана системой параллельно расположенных двухмембранных пластинок (или пузырьков), называемых ламеллами или тилакоидами. Тилакоиды размером около 0,3 мкм довольно плотно прилегают друг к другу, образуя стопки, которые называются гранами. Ламеллы связывают граны в единую систему.
Хлорофилл и каротиноиды находятся в гранах, в каждой из двух мембран тилакоида, там же протекают фотохимические реакции. Мембраны ламелл состоят из наружного слоя, образованного молекулами белка, за которыми идет слой хлорофилла, далее липидный слой с каротиноидами и затем вновь слой белка. Рядом лежащая мембрана представляет собой зеркальное отображение своей пары.
Помимо системы тилакоидов в строме хлоропластов находятся рибосомы, крахмальные зерна, структуры липидной природы (пластоглобулы) и. светлые зоны с нитями ДНК.
Митохондрии. Округлые или цилиндрические, реже нитевидные органеллы, видимые в световой микроскоп. Концентрируются около ядра, хлоропластов, жгутиков - там, где велик расход энергии. Длина их достигает 10 мкм, диаметр 0,2… 1 мкм. Митохондрии имеют двумембранное строение, внутри - бесструктурный матрикс. Внутренняя мембрана образует выросты - кристы, которые в растительных клетках обычно имеют вид трубочек. Образование крист увеличивает внутреннюю активную поверхность.
Основная функция митохондрий - образование энергии. На внутренних мембранах митохондрий в процессе внутриклеточного дыхания происходит аэробное окисление метаболитов (продуктов обмена веществ) с выделением энергии. Митохондрии - основной аппарат клетки, в котором химическая энергия метаболитов превращается в энергию макроэргических фосфатных связей АДФ и АТФ, утилизируемых клеткой в процессе жизнедеятельности.

3. Понятие о тканях. Появление тканей в филогенезе. Классификация тканей
Происхождение тканей.
. Наиболее древние - ткани общего назначения: покровные, ткани внутренней среды.
. Мышечная и нервная - более поздние, специализированные.
Ткань - филогенетически обусловленная система клеток и межклеточных структур, составляющих морфологическую основу для выполнения основных функций.
Свойства тканей: 1) пограничность - эпителий 2) внутренний обмен - кровь, соед ткань 3) движение - мышечная ткань 4) раздражимость - нервная ткань.
Принципы организации тканей: автономность снижена, клетка-ткань-орган, взаимосвязь возрастает: межклеточный матрикс, мжк организация, система обновления (гистогенез).
Внутри- и межтканевые взаимодействия обеспечивают: рецепторы, молекулы адгезии, цитокины (циркулируют в тканевой жидкости и несут сигналы), факторы роста - действуют на дифференцировку, пролиферацию и миграцию.
Молекулы адгезии: 1. Учавствуют в передаче сигнала 2. а, в-интегрины - встроены в плазмолемму 3. Кадгерины Р, Е, N, - клеточные контакты, десмосомы 4. Селектины А, Р, Е - лейкоциты крови с эндотелием. 5. Ig - подобные белки, ICAM - 1,2, NCAM - проникновение лейкоцитов под эндотелий.
Цитокины (больше 100 видов) - для общения между лейкоцитами, (интерлейкины ((ИЛ - 1,18), интерфероны (ИФ-а, ф, у) - противовоспалительные, факторы некроза опухолей (ФНО-а, в), колониестимулирующие факторы: высокий пролиферативный потенциал, образование клонов: ГМ (гранулоциты, макрофаги) - КСФ, факторы роста: ФРФ, ФРК, ТФР ав - морфологические процессы.
Классификация тканей.
Метагенетическая классификация Хлопина, основоположник метода культуры тканей.
Лейдинг - морфофункциональная классификация: эпителиальная, ткани внутренней среды (соед ткань+кровь), мышечная, нервная.
Развитие: пренатальное, постнатаьное. Регенерация: физиологическая (обновление), репаративная (восстановление).
Принципы обновления клеточного состава тканей.
Гистологический ряд - дифферон обновляющихся тканей. Клетки-предшественники - не делятся, дифференцированы.
Одна ушла на деление, дифференцировку, вторая сама себя поддерживает. На это способна только стволовая клетка. Она очень редко делятся (ассиметрично) - сохранение потенциала и дифференцировки. В итоге клетка входит в терминальную диф. Пока клетки пролиферируют - синтез ДНК-появление специфичных иРНК - специфические белки, диф клетки.
Свойства стволовой клетки: самоподдержание, способность к дифференцировке, высокий пролиферативный потенциал, способность репопулировать ткань in vivo.
Ниша стволовых клеток - это группа клеток и внеклеточный матрикс, которые способны неограниченно долго поддерживать самоподдерживание СК.
Классификация (тотипотентность понижается). Тотипотентные-зигота, плюрипотентные - ЭСК, мультипотентные - мезенхимные (кроветворная, эпидермальная) СК, сателлитная - униполярные (клетки мышц), клетки опухолей.
Амплефаеры - эти клетки делятся очень активно, увеличивают популяцию.
Классификация тканей по типу обновления:
. Высокий уровень обновления и высокий регенеративный потенциал - клетки крови, эпидермиса, эпидермис молочной железы.
. Низкий уровень обновления, высокий регенеративный потенциал - печень, скелетные мышцы, поджелудочная железа.
. Низкие уровни обновления и регенерации - головной мозг (нейроны), спинной мозг, сетчатка, почка, сердце.
4. Вторичное анатомическое строение корня двудольного растения
Корень - подземный орган, присущий всем высшим растениям (кроме мхов). Отличительными признаками корня являются: отсутствие на нем цветков, устьиц, листьев. Апикальная меристема корня прикрыта корневым чехликом.
Функции корня.
. Корень служит для всасывания почвенных растворов
. Является органом запаса (морковь, редька, свекла и др.)
. Орган размножения (малина, тополь, осот)
. Закрепляет растения в почве (якорная роль)
. Принимает участие в синтезе некоторых органических веществ
Классификация корней
В зависимости от происхождения корни делят на главные, придаточные и боковые.
Главный корень развивается из зародышевого корешка семени.
Придаточные корни - развиваются на других органах растений (стебле, листе, цветке). Благодаря способности образовывать придаточные корни многие растения могут размножаться вегетативно. На этой способности основывается черенкование смородины, винограда.
Боковые корни - образуются на главном и придаточном корнях. В результате ветвления образуются корни второго, четвертого и пятого порядков.
Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой. Выделяют 3 вида корневых систем:
. Стержневая. Имеется главный корень, заметно превышающий по длине и толщине боковые корни. Свойственна двудольным растениям.
. Мочковатая. Величина главного и боковых корней сходна. Главный корень прекращает рост на ранних этапах, из корневой шейки растут придаточные корни. Свойственна однодольным и некоторым двудольным растениям (подорожник).
. Смешанная. Имеется главный корень, боковые и придаточные. Свойственна травянистым растениям семейства Розовые (земляника, лапчатка).
Зоны корня
В любом корне можно выделить 4 зоны:
. Зона деления. Прикрыта корневым чехликом. Здесь расположены верхушечные меристемы, благодаря которым корень растет в длину. Длина зоны 3 мм.
. Зона роста (растяжения). Расположена от зоны деления до первых корневых волосков. Здесь происходит увеличение размеров клеток, клетки почти не делятся. Зона роста проталкивает кончик корня вглубь почвы. Длина зоны до 10 мм.
. Зона всасывания. Имеются корневые волоски, за счет которых происходит всасывание почвенного раствора. Длина зоны до 20 мм. Длина волоска до 10 мм, продолжительность жизни не более 20 дней. В старой части корня волоски постоянно отмирают, в более молодой - постоянно образуются.
Анатомия корня двудольных растений
Для двудольных растений характерно вторичное строение корня. Первичное строение в зоне всасывания и проведения наблюдается у них только до появления первых настоящих листьев. С появлением на стебле настоящих листьев первичное строение сохраняется только в зоне всасывания. В зоне проведения оно сменяется на вторичное.
Переход ко вторичному строению начинается с образования вторичной меристемы - камбия. Основная паренхима, расположенная под флоэмой начинает делиться, из нее образуются дуги камбия, которые охватывают каждый луч флоэмы. Концами дуги прикрепляются к перициклу - образуется извилистое камбиально-перициклическое кольцо. Внутри кольца оказываются все лучи ксилемы, снаружи - все лучи флоэмы.
Камбиально-перициклическое кольцо представляет из себя образовательную ткань, клетки которой делятся в двух направлениях. Наружу образуется вторичная флоэма, внутрь - вторичная ксилема. В результате этого корень утолщается, в нем появляется вторичная кора и вторичная древесина, между которыми расположен камбий. У древесных пород камбий работает много лет и ежегодно в древесине откладывается годичное кольцо. Слой вторичной коры также откладывается, но так как клетки флоэмы мелкие, то невооруженным глазом невозможно различить границу между корой и древесиной.
В процессе развития вторичного строения корня из перицикла образуется пробковый камбий, который образует покровную ткань, примыкающую к эндодерме. Образовавшаяся пробка изолирует первичную кору от внутренних тканей корня, что вызывает ее отмирание и сбрасывание. Первичная кора заменяется вторичной, образующейся из камбия. Снаружи у многолетнего корня вместо перидермы расположена корка.
Анатомия корнеплода.
По анатомическому строению различают три типа корнеплодов:
. Тип редьки
Большую часть корнеплода занимает вторичная древесина. В древесине расположена запасающая паренхима, сосуды, древесинные волокна. вторичная кора занимает тонкий наружный слой. В ней находятся пробка, основная паренхима, лубяные волокна, флоэма.
. Тип моркови
Наибольший объем занимает вторичная кора.
Во вторичной древесине расположены запасающая паренхима, ксилема, древесинные волокна. Во вторичной коре - запасающая паренхима (запасается сахар и каротин), флоэма.
. Тип свеклы
В корнеплоде свеклы имеется несколько одновременно функционирующих камбиальных колец, возникающих из перицикла и клеток основной ткани. В результате их деятельности образуются изолированные проводящие пучки, окруженные запасающей паренхимой. Такое строение называется третичным.
5. Понятие о размножении. Способы размножения, биологическое значение
Размножение - способность организмов производить себе подобных, одно из основных свойств всех живых существ. Способность к размножению часто оценивают как отличительный признак живого.
Бесполое размножение - форма размножения, не связанная с обменом генетической информацией между особями - половым процессом.
Бесполое размножение является древнейшим и самым простым способом размножения и широко распространено у одноклеточных организмов (бактерии, сине-зелёные бактерии, хлореллы, амёбы, инфузории). Этот способ имеет свои преимущества: в нём отсутствует необходимость поиска партнёра, а полезные наследственные изменения сохраняются практически навсегда. Однако при таком способе размножения изменчивость, необходимая для естественного отбора, достигается только за счёт случайных мутаций и потому осуществляется очень медленно. Тем не менее, следует отметить, что способность вида только к бесполому размножению не исключает способности к половому процессу, но когда эти события разнесены во времени.
Наиболее распространённый способ размножения одноклеточных организмов - деление на две части, с образованием двух отдельных особей.
Среди многоклеточных организмов способностью к бесполому размножению обладают практически все растения и грибы - исключением является, например, вельвичия. Бесполое размножение этих организмов происходит вегетативным способом или спорами.
Среди животных способность к бесполому размножению чаще встречается у низших форм, но отсутствует у более продвинутых. Единственный способ бесполого размножения у животных - вегетативный.
Широко распространено ошибочное мнение, что особи, образовавшиеся в результате бесполого размножения, всегда генетически идентичны родительскому организму (если не брать в расчёт мутации). Наиболее яркий контрпример - размножение спорами у растений, так как при спорообразовании происходит редукционное деление клеток, в результате чего в спорах содержится лишь половина генетической информации, имеющейся в клетках спорофита.

Учебные метериалы

Прочие разделы