Какие растения имеют клеточное строение

Обновлено: 05.10.2024

Царство — одна из высших ступеней биологической систематики. Растения, как таксон, этого высокого уровня объединяет 400 тыс. видов организмов — от микроскопических водорослей до гигантской секвойи, высота которой достигает 100 м. Общее свойство растений — фотоавтотрофный способ питания.

Царство растений

Растения — объект изучения науки ботаники. Основы одной из старейших отраслей научного знания заложил Теофраст — ученик древнегреческого ученого и философа Аристотеля. Современная ботаника представляет собой комплекс наук. Крупнейшие отрасли: морфология, физиология, систематика, происхождение растений. Отдельные крупные группы внутри биологического царства изучают частные ботанические науки. Например, предмет альгологии — водоросли.

Сходство строения клеток, механизмов обмена веществ и роста позволяют объединить растения с животными и грибами в группу эукариот.

Отличительные признаки растительного организма:

Автотрофное питание.
Пластиды в клетках;
Целлюлозная клеточная стенка.
Способность к постоянному росту.
Характер ответа на внешние изменения.
Относительная неподвижность.
Связь с субстратом.
Разветвленное тело.

Фотосинтез осуществляется в клетках, обладающих зелеными пластидами. Растения в экосистемах являются продуцентами, так как сами для себя создают органические вещества. Выделяемый при фотосинтезе кислород используют для аэробного дыхания другие живые организмы. Молекулы О₂ образуют защитный озоновый экран в атмосфере (Рис. 1).

Рис. 1. Фотосинтез

Царство растений (научное название Plantae) объединяет 12 отделов, из которых 4 — водоросли, 2 — мхи. В состав биологического царства также входят плауны, папоротники, хвойные и цветковые. Другие отделы представлены малым числом семейств, родов и видов.

Тело водорослей — талом (слоевище) — состоит из сходных по строению и функциям клеток. Вода обеспечивает водоросли (Algae) углекислым газом и кислородом, поддерживает тело, поэтому нет необходимости в механических тканях.

Высшие растения отличаются наличием тканей и органов. Сформированы многоклеточные органы полового и бесполого размножения. К высшим относятся споровые и семенные растения.

Как установили палеонтологи, низшие растения появились около 2 млрд. лет назад. Древние псилофиты вышли из воды на сушу. Это уже были высшие растения, лишенные корней, но имеющие сосуды — группы клеток для проведения воды к фотосинтезирующим клеткам. Сформировались защитные и механические ткани.

Выходу растений на сушу способствовали ароморфозы:

возникновение эукариотической клетки;
появление фотосинтеза;
многоклеточность, дифференциация клеток;
мейоз и оплодотворение;
обособление гаплоидного и диплоидного поколений, их чередование в цикле развития;
появление семени у древних папоротников;
формирование цветка.

Покрытосеменные, или цветковые, заняли господствующее положение в царстве растений после голосеменных. Многие виды и более крупные систематические группы низших растений исчезли полностью или угасают.

Строение (ткани, клетки, органы растительного организма)

Растительные клетки содержат ядро, являются эукариотическими (хотя бы на одном из этапов развития). Органоиды в цитоплазме сходны у растений и животных (Рис. 2).

Рис. 2. Строение растительной клетки

Черты отличия клеточного строения растений от животных:

есть пластиды, хлорофилл;
над плазматической мембраной сформирована целлюлозная клеточная стенка;
имеется крупная центральная вакуоль, наполненная клеточным соком;
крахмал содержится в цитоплазме в виде зерен.

Ткани — группы клеток, сходных по происхождению, строению и функциям (Табл. 1). Всего у растений насчитывается от 20 до 30 типов таких скоплений клеток.

Описание тканей цветковых растений

Название

Локализация

Функции

Верхушка побега, кончик корня, основания листьев, междоузлия.

Образование других типов тканей; верхушечный и другие типы роста; регенерация повреждений.

Кора, кожица листа, стебля, корневые волоски.

Защита; газообмен с внешней средой; испарение.

Листья, стебель, плоды.

Фотосинтез; газообмен с окружающей средой; запасание воды; накопление продуктов обмена веществ.

Лубяные и древесные волокна, каменистые клетки.

Образование наружного и внутреннего каркасов для опоры и защиты.

Сосуды древесины, ситовидные трубки.

Транспортировка воды и минеральных веществ к листьям; проведение органических веществ от листьев к другим органам.

Железистые клетки, волоски, нектарники, млечники.

Образование млечного сока, влаги, нектара; накопление продуктов обмена.

Через устьица происходит испарение воды, газообмен. Специальные образования состоят из щели и замыкающих клеток. Последние имеют относительно толстые внутренние стенки, способные изменять форму и открывать устьица.

Органы цветковых растений

Орган — часть тела живого организма, состоящая из одного типа тканей, выполняющая определенные функции. Органы растений образуют две группы — вегетативные и генеративные. Вегетативные — корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вместе они обеспечивают обмен веществ и рост. Генеративные органы у цветковых — цветок, семя и плод — участвуют в половом размножении (Рис. 3).

Рис. 3. Органы растения

закрепление растения;
снабжение водой и минеральными веществами;
запасание питательных веществ;
вегетативное размножение.

Клетки и ткани корня образуют четыре зоны: роста, всасывания, проведения и корневой чехлик. Последний защищает зону роста, облегчает движение между частицами почвы. Клетки корневых волосков в зоне всасывания поглощают воду с растворенными в ней минеральными веществами.

Зона проведения выполняет функцию транспортирования веществ из корня в стебель, листья. Также, в этой зоне у растений возможно закладывание почек, запасание питательных веществ.

Все корни растения образуют его корневую систему. Выделяют главный, боковые и придаточные корни. У двудольных растений стрежневая корневая система с хорошо развитым главным корнем. Однодольные растения имеют мочковатую корневую систему. Главный корень неотличим от придаточных.

Различия в функциях корней:

воздушные позволяют эпифитам поглощать воду из воздуха, как происходит у филлокактусов, орхидей;
дыхательные отрастают у видов, обитающих на мелководьях, на чрезмерно влажной почве;
ходульные помогают выживать растениями в приливной зоне, на зыбкой почве;
корнеплоды и корневые клубни запасают питательные вещества;
цепляющиеся помогают закреплению стебля на опоре;
опорные поддерживают развесистую крону.

Корни бобовых формируют симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Деревья образуют симбиоз с грибами, что позволяет получать больше воды из почвы. Грибы взамен получают органические вещества, созданные растением.

Побег — стебель с листьями и почками. Они могут быть расположены поочередно, супротивно (напротив друг друга), мутовками (группами), спирально. В строении побегов различают места прикрепления листьев — узлы. Участок побега между соседними узлами — междоузлие. Побег выполняет разные функции: дыхания, фотосинтеза, транспорта веществ.

По продолжительности жизни и степени одревеснения выделяют следующие жизненные формы растений: деревья, кустарники, травы. Последние еще делят на одно-, дву- и многолетние. Первые завершают жизненный цикл в течение 1 года. Двулетние в первый год образуют только вегетативные органы, на второй — цветут и образуют семена. Многолетники живут и цветут в течение продолжительного периода времени.

Почка — зачаточный побег. Различают вегетативные и генеративные почки. Вторые обычно более крупные, округлой формы. Внутри находится зачаток цветка.

Стебель — вегетативный орган растения, выполняющий функции опоры, проведения и запасания веществ. Для стебля характерны рост и ветвление. Орган принимает участие в вегетативном размножении. По характеру роста различают прямостоячие, ползучие, лазающие, цепляющиеся и вьющиеся стебли. К видоизменениям органа относят корневища, луковицы и клубни.

Лист обеспечивает фотосинтез, транспирацию (испарение воды), газообмен с внешней средой. Фотосинтез происходит в паренхиме листа. В строении органа выделяют листовую пластинку и черешок. В зависимости от количества этих составных частей различают простые и сложные листья. Форма и расположение на стебле, характер жилкования — важные систематические признаки.

Видоизменения листьев — приспособление к среде обитания:

мясистые чешуи;
сухие чешуи;
колючки;
усики.

Листья отличаются по размеру. У ряски, вольфии бескорневой они крошечные, у тропических пальм достигают нескольких метров в длину.

Цветок — это видоизмененный генеративный побег, который развивается из генеративной почки (Рис. 4). Строение цветка — важнейший систематический признак.

Рис. 4. Части цветка: 1— цветоножка и цветоложе; 2 — чашечка; 3 — лепестки венчика; 4 — тычинки; 5 — пестик.

Тычинка состоит из пыльника с пыльцой и тычиночной нити. В строении пестика различают верхнюю часть — рыльце и столбик, нижнее образование — завязь. Внутри находится семяпочка, из которой после оплодотворения развивается семя. Стенки завязи разрастаются и образуют плод.

Если в цветке имеются пестики и тычинки, то он относится к обоеполым. Однополые содержат только тычинки или только пестики. На однодомном растении расположены и тычиночные, и пестичные цветки. На двудомных развиваются или тычиночные, или пестичные цветки.

Упорядоченное расположение частей цветка отражают в формуле — условной записи строения с помощью обозначений (условных знаков). Например:

⚥ — символ обоеполого,
♀ — пестичного,
♂ — тычиночного цветка.

Семя — генеративный орган, который служит для распространения семенных растений, содержит запас питательных веществ для зародыша. Последний имеет все вегетативные органы в зачаточном состоянии.

Плод развивается из завязи цветка, служит для защиты и распространения семени. В зависимости от консистенции околоплодника, возникающего из стенок завязи, различают сухие и сочные плоды. Они могут быть одно- или многосемянными.

Жизнедеятельность растительного организма

Растение — живой организм, для которого характерны особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, раздражимость, развитие и воспроизведение. Основные метаболические процессы — фотосинтез, кислородное дыхание, корневое питание, водный обмен (Рис. 5).

Рис. 5. Жизнедеятельность растений

Фотосинтез происходит в зеленых клетках. Суть процесса — преобразование энергии света в энергию химических связей органических соединений. В превращениях веществ и усвоении энергии велика роль зеленого пигмента хлорофилла. Конечные продукты — сахар и крахмал.

Почвенное питание — процесс поглощения корнем воды с растворенными минеральными веществами. Неорганические соединения необходимы растениям для синтеза углеводов и белков, нуклеиновых кислот, АТФ. Недостаток питательных веществ приводит к минеральному голоданию растительного организма.

Клеточное дыхание у растений — процесс окисления органических соединений до углекислого газа и воды. Кислород поступает во все органы на свету и в темноте. Фотосинтез протекает только в зеленых клетках на свету. Дыхание, фотосинтез и водный обмен тесно связаны. Недостаток света, кислорода, воды отрицательно сказывается на жизнедеятельности растительного организма.

Размножение растений

Покрытосеменные размножаются вегетативным и половым способами. Первый тип воспроизведения себе подобных происходит за счет отделения и самостоятельного развития вегетативных органов либо их частей. Вегетативное размножение в природе осуществляется с помощью корневищ, клубней, луковиц, отпрысков, усов, выводковых почек и черенков. В практике растениеводства получили широкое распространение такие способы как черенкование, прививка, деление корневища, клональное размножение.

В половом размножении участвуют половые клетки. Они формируются в разных частях цветка — пыльцевом зерне и внутри семязачатков. Слияние гамет — оплодотворение — происходит после опыления. Так называют процесс переноса пыльцы на рыльце пестика.

У растений происходит двойное оплодотворение. Из вегетативной клетки пыльцы после опыления образуется трубка, растущая внутри пестика. Она достигает семязачатка. По пыльцевой трубке двигаются два спермия. Один из них сливается с яйцеклеткой, другой — с центральной клеткой. Образуются зигота и триплоидная клетка, обеспечивающая зародыш запасом питательных веществ. Созревшие семена и плоды распространяются ветром, животными, водой, человеком.

Рис. 6. Развитие растения из семени

Процесс индивидуального развития, или онтогенез, делится у растений на эмбриональный, вегетативный, генеративный периоды и старение. Длительность каждого этапа онтогенеза зависит от видовой принадлежности растительного организма (Рис. 6).

Раздражимость — способность воспринимать и отвечать на воздействия окружающей среды. Растения реагируют на внешние изменения не так, как животные. Реакция сводится к перестройке метаболизма, ростовым движениям. При неблагоприятных воздействиях закрываются устьица, останавливаются рост и развитие.

Растительный организм — целостная система, в которой каждый орган выполняет определенные функции в тесной связи с остальными. Сложные процессы регулируются с помощью биоэлектрических импульсов, фитогормонов.

Основой строения всех живых организмов является клетка . Это наименьшая часть организма, способная самостоятельно существовать и имеющая все признаки жизни.

Клетки мякоти апельсина или грейпфрута можно видеть невооружённым глазом или при помощи лупы. Многие клетки настолько малы, что их можно увидеть только под микроскопом. То, что живые организмы состоят из клеток, учёные открыли ещё в \(17\) веке.

Известны самостоятельно существующие организмы, состоящие из одной клетки, например, простейшими является часть зелёных водорослей.

Ядро — самая важная составная часть клетки. Ядро отвечает за все процессы, происходящие в клетке. Ядро содержит наследственную информацию о том, какой будет новая клетка, которая образуется в результате процесса деления.

Цитоплазма — бесцветное, вязкое вещество, наполняющее клетку. В цитоплазме находятся все остальные части клетки.

Мембрана — тонкая полупроницаемая плёнка, которая окружает цитоплазму и отвечает за поступление в клетку и вывод из неё различных веществ. Она находится под клеточной стенкой.

В растительной клетке имеются части (органоиды), которых нет в клетках животных. Это клеточная стенка, пластиды и вакуоль.

Клеточная стенка защищает клетку и придаёт ей определённую форму. В состав клеточной стенки входит целлюлоза, придающая прочность.

Пластиды — маленькие составные части клетки. Пластиды могут быть бесцветными и цветными. Зелёные пластиды называют хлоропластами, в них происходит процесс фотосинтеза.

Вакуоль — полость, заполненная клеточным соком и образованными клеткой веществами. Чем старше клетка, тем больше её вакуоль.

Как строение растительной клетки обеспечивает ее жизнь, из чего она состоит и что содержит? Эта крохотная базовая структура каждого растительного организма отличается от животных клеток и способна сама создавать органические вещества. Познакомимся с уникальным творением природы.

Строение растительной клетки

Клетка растения — самая малая его структурная единица, а в некоторых случаях — единственная. Так, в природе растения бывают как многоклеточными, так и одноклеточными. К группе последних принадлежат многие водоросли, у которых всего одна клетка представляет собой полноценный живой организм.

В то же время многоклеточное растение — это не просто набор клеток, а единый организм, в котором есть различные ткани и органы, взаимодействующие друг с другом.

Существует базовое строение клетки растения, то есть те компоненты, которые всегда присутствуют в клетках данного типа. Основной состав растительной клетки таков:

оболочка (цитоплазматическая мембрана и стенка клетки);
цитоплазма, в которой находится ядро, митохондрии (энергетические станции клетки), хлоропласты (зеленые пластиды, с помощью которых происходит фотосинтез), вакуоли и другие органоиды.

Рассмотрим особенности строения растительной клетки подробнее.

Строение растительной клетки: Freepick

Растительная клетка: строение внешней части

В отличие от животных у растений каждая клетка отделена от окружающей среды двумя барьерами, а именно:

Прочная оболочка из целлюлозы, пектинов и лигнина (сложное полимерное соединение, вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток ) поддерживает форму клетки, а также служит надежной защитой от всего, что находится вокруг.
Плазматическая мембрана. Эта тончайшая часть составлена из белков и жиров, через нее транспортируется вода, минеральные и органические вещества. Она регулирует обмен между клеткой и средой.

Клетки растений внутри: цитоплазма

Внутри растительных клеток находится специфическое полужидкое вещество, которое называют цитоплазмой. Оно состоит из воды, веществ минеральной и органической природы.

В цитоплазме находятся и взаимодействуют друг с другом все органоиды. Таким образом, она поле для протекания всех биохимических процессов.

Клеточное строение растений: органоиды

Клетка живет и выполняет все свои функции благодаря органоидам — крошечным структурам с уникальным строением.

Главный органоид каждой клетки — ядро:

Снаружи его покрывают две мембраны, в которых есть поры. Через них в ядро могут проникать и выходить наружу разные вещества.
Внутри ядра спрятаны хромосомы, в которых содержится наследственная информация о признаках организма. Каждая хромосома — это одна молекула ДНК, связанная с белками.
В ядре также находятся крохотные ядрышки, которые синтезируют РНК для рибосом.

Кроме ядра, клетки растений содержат:

Эндоплазматическую сеть (ЭПС) — ветвящиеся каналы, расположенные в цитоплазме. Она необходима для синтеза белков, жиров и углеводов, транспорта веществ.
Рибосомы. Эти органоиды могут быть закреплены на ЭПС или располагаться в цитоплазме. В их составе есть РНК и белок, а сами они необходимы для синтеза белков. Вместе ЭПС и рибосомы — это синтетический аппарат по производству белков.
Митохондрии от цитоплазмы отделены двумя мембранами. В них происходит окисление органических веществ и синтез молекул АТФ. АТФ — соединение, которое клетки используют как источник энергии.
Уникальные органоиды — пластиды. Они могут быть бесцветными (лейкопласты) или содержать цветные пигменты (хромопласты). Самые известные пластиды из второй группы называются хлоропластами. В их структуре содержится зеленый пигмент хлорофилл, поглощающий энергию света и применяемый для синтеза углеводов из воды и углекислого газа. На такие чудеса способны только растения.
Комплекс Гольджи — система из полостей, которые от цитоплазмы отделяет одна мембрана. В нем накапливаются белки, жиры и углеводы, а также может происходить синтез веществ из последних двух групп.
Лизосомы. В этих одномембранных органоидах содержатся ферменты, ускоряющие реакции превращения сложных молекул в простые. В лизосомах белки могут превратиться в аминокислоты, сложные углеводы — в простые, жиры — в глицерин и жирные кислоты. Кроме того, лизосомы разрушают части клетки, которые отмерли.
Вакуоли. Еще один уникальный органоид, который наполняет клеточный сок и запасные питательные вещества. Также вакуоль может собирать вредные вещества. В молодых клетках вакуолей обычно несколько, они маленькие, а по мере роста клетки сливаются в одну большую вакуоль.

Размеры растительных клеток варьируются от одного до десятков тысяч микрометров, а вот их наполнение в большинстве случаев практически одинаково.

Растительная клетка: особенности и функции

Разнообразные растения: Freepick

Биологи не случайно поделили клетки на растительные и животные. Несмотря на схожесть, есть у них и заметные отличия. Растительная клетка уникальна благодаря тому, что:

В ее структуре есть вакуоли, которые содержат клеточный сок и разнообразные питательные и биологически активные вещества.
Такой клеточной стенки, как у растительных клеток, у животных нет, а клеточные стенки бактерий и грибов устроены по-другому.
Связи между клетками растения осуществляют специальные цитоплазматические мостики — плазмодесмы.
Только растительные организмы содержат пластиды. Это могут быть зеленые хлоропласты с хлорофиллом, лейкопласты двух видов (запасающие жиры или крахмал), хромопласты, содержащие яркие желто-красные пигменты.
В растительных клетках не содержатся центриоли (эти органоиды, принимающие участие в делении клетки, встречаются только у водорослей и животных).
Основное запасное вещество клетки растения — крахмал. Так называемый животных крахмал (гликоген) имеет такой же состав, но немного другую структуру.
Ткани в растениях не везде содержат межклеточное вещество, которое соединяет клетки между собой. В этих случаях происходит образование межклетников, которые содержат воздух. С их помощью происходит газообмен клетки с окружающей средой.

Остальные органоиды и компоненты у растительной и животной клетки очень похожи. Почему сформировались именно такие особенности строения клеток растений? Они обусловлены их образом жизни и тем, как растения питаются.

В большинстве своем растения известны неподвижным (прикрепленным) образом жизни: они не могут активно двигаться, чтобы находить новые источники питания или более благоприятные условия существования.

Выживают с помощью захвата воды и других необходимых веществ путем диффузии из окружающей среды, а также самостоятельно синтезируют углеводы в хлоропластах.

То есть функции растительной клетки таковы:

поддерживать процессы жизнедеятельности и обмена веществ;
синтезировать глюкозу из воды и углекислого газа, поглощенного из воздуха, а потом превращать ее в крахмал;
накапливать различные питательные вещества;
размножаться путем деления и передавать генетическую информацию дочерним клеткам.

Теперь вам известно не только строение растительной клетки, но и предназначение всех ее структурных компонентов. Природа создала совершенное творение: такая крошечная клетка бесперебойно работает, словно настоящая биохимическая лаборатория.

Если разрезать корень, лист, стебель, плод или семя, то можно увидеть внутреннее строение этих органов. Внутреннее строение растений изучается с помощью различных увеличительных приборов. Микроскоп позволяет рассматривать объекты при большом увеличении.

Благодаря микроскопу установлено, что все части растения состоят из клеток. Клетки разнообразны по форме и размерам, выполняют разные функции. Многие растения состоят из большого количества клеток, но есть растения, которые состоят только из одной клетки. И у тех и у других клетка — основная структурная (строительная) единица тела. От того, как живут клетки, зависит и жизнь растения.

Растительная клетка: 1 — клеточная стенка; 2 — клеточная мембрана; 3 — пора; 4 — цитоплазма; 5 — вакуоль; 6 — хлоропласты; 7 — ядро; 8 — ядерная оболочка; 9 — ядрышко.

Клеточная стенка придает клетке определенную форму и защищает ее содержимое. Она бесцветная, прозрачная и очень прочная. Мембрана, покрывающая клетку, называется клеточной (или плазматической) мембраной. Она пропускает в клетку и выпускает из клетки вещества. Эта способность клеточной мембраны называется проницаемостью.

Цитоплазма состоит из густого тягучего вещества, в котором располагаются все другие части клетки. Она имеет особый химический состав. В ней протекают различные биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. В живой клетке цитоплазма постоянно движется, перетекает по всему объему клетки. Она может увеличиваться в объеме.

Ядро является очень важной частью клетки. В нем находятся хромосомы, обеспечивающие передачу наследственных свойств клетки дочерним клеткам при делении. Ядро с ядрышком играет важную роль в жизнедеятельности клетки.

Вакуоль в клетках растительных организмов выполняет очень важную роль. Вакуоли — это резервуары, отделенные от цитоплазмы мембраной. В них содержится клеточный сок, накапливаются запасные питательные вещества и продукты жизнедеятельности, ненужные клетке.

Клеточный сок — это водянистая жидкость с растворенными в ней сахарами, органическими кислотами, минеральными солями. Вакуоли наполняются клеточным соком в процессе всей жизни клетки. По мере роста клетки мелкие вакуоли сливаются в одну большую (центральную) вакуоль, с увеличением размеров вакуоли увеличивается и размер клетки.

Бесцветные пластиды называют лейкопластами (в них откладываются запасные питательные вещества: крахмал, масла и белок), а красно-оранжевые пластиды (в цветках, плодах) — хромопластами.

Наличие хлоропластов, крупной вакуоли и клеточной стенки — отличительная особенность клеток растений.

Ткани растений

Клетки с одинаковыми свойствами образуют у растений хорошо различимые группы. Одни группы клеток обеспечивают рост растения, другие — питание, третьи — проведение веществ в организме. Группы клеток, сходных по строению, функциям и имеющих общее происхождение, называют тканями .

У высших растений различают следующие виды ткани: образовательные, основные, покровные, проводящие, механические.

Клетка мякоти арбуза под микроскопом.

Размер клетки у высших растений обычно измеряется в микронах (микрон — тысячная доля миллиметра) — так они малы. Величина клеток чаще всего не превышает 15-60 микрон.

Но есть и очень крупные клетки: у арбуза, лимона, апельсина, помидора взрослые наполненные соком клетки достигают больших размеров и хорошо видны невооруженным глазом.

В стебле льна, конопли, крапивы имеются узкие и очень длинные клетки (у льна — до 0,4 см, у крапивы до 0,8 см), но в поперечнике их размеры так малы, что различимы только под микроскопом.

Читайте также: