Хромосомная теория наследственности. Понятие тканей, ткани растений

Паренхима

Она представляет собой группу специализированных тканей, заполняющих  пространства внутри тела растения между  проводящими и механическими  тканями (рис. 8). Чаще клетки паренхимы  имеют округлую, реже вытянутую форму. Характерно наличие развитых межклетников. Пространства между клетками совместно  образуют транспортную систему - апопласт. Кроме этого, межклетники образуют «систему вентиляции» растения. Через устьица, или чечевички, они связаны с атмосферным воздухом и обеспечивают оптимальный газовый состав внутри растения. Особенно необходимы развитые межклетники для растений, произрастающих на заболоченной почве, где нормальный газообмен затруднен. Такую паренхиму называют аэренхимой (рис. 9).

Элементы паренхимы, заполняя промежутки между другими тканями, выполняют также функцию опоры. Клетки паренхимы живые, у них  нет толстых клеточных стенок, как у склеренхимы. Поэтому механические свойства обеспечиваются тургором. Если содержание воды падает, что приводит к плазмолизу и завяданию растения.

Ассимиляционная паренхима  образована тонкостенными клетками со множеством межклетников. Клетки этой структуры содержат множество хлоропластов, поэтому ее называют хлоренхимой. Хлоропласты располагаются вдоль стенки, не затеняя друг друга. В ассимиляционной паренхиме происходят реакции фотосинтеза, которые обеспечивают растение органическими веществами и энергией. Результат фотосинтетических процессов – это возможность существования всех живых организмов Земли.

Ассимиляционные ткани представлены только в освещенных частях растения, от окружающей среды они отделены прозрачной эпидермой. Если на смену  эпидерме приходят непрозрачные вторичные  покровные ткани, ассимиляционная  паренхима исчезает.

Запасающая паренхима  служит вместилищем органических веществ, которые временно не используются растительным организмом. В принципе откладывать  органические вещества в виде различного рода включений способна любая клетка с живым протопластом, однако на этом специализируются некоторые клетки . Богатые энергией соединения откладываются только в вегетационный период, расходуются в период покоя и при подготовке к очередной вегетации.

Поэтому запасные вещества откладываются  в вегетативных органах только у  многолетних растений.

Вместилищем запасов могут  быть обычные органы (побег, корень), а так же специализированные (корневища, клубни, луковицы). Все семенные растения запасают энергетически ценные вещества в семенах (семядолях, эндосперме). Многие растения засушливого климата, запасают не только органические вещества, но и  воду . Например, алоэ запасает воду в мясистых листьях, кактусы в побегах.

Механические ткани 

Механические свойства растительных клеток обеспечиваются:

·   жесткой оболочкой  клетки;

·   тургесцентностью, то есть тургорным состоянием клеток.

Несмотря на то, что механическими  свойствами обладают практически все  клетки тканей, однако в растении есть ткани, для которых механические свойства являются основными. Это колленхима и склеренхима. Они обычно функционируют  при взаимодействии с другими  тканями. Внутри тела растения образуют своеобразный каркас. Поэтому их называют арматурными.

Не у всех растений одинаково  хорошо выражены механические ткани. Значительно  в меньшей степени во внутренней опоре нуждаются растения, живущие  в водной среде, чем наземные. Причина  в том, что водные растения нуждаются  во внутренней опоре в меньшей  степени. Их тело в значительной степени  поддерживается окружающей водой. Воздух на суше подобной поддержки не создает, так как по сравнению с водой  имеет меньшую плотность. Именно по этой причине становится актуальным наличие специализированных механических тканей.

Совершенствование внутренних опорных структур происходило в  процессе эволюции.

Колленхима. Образована только живыми клетками, вытянутыми вдоль оси органа. Этот вид механических тканей формируется очень рано, в период первичного роста. Поэтому важно, чтобы клетки оставались живыми и сохраняли способность растягиваться вместе с растягивающимися клетками, которые находятся рядом.

Особенности клеток колленхимы:

· неравномерные утолщения  оболочки, в результате чего одни участки  её остаются тонкими, а другие утолщаются;

· оболочки не одревесневают.

Клетки колленхимы располагаются  по-разному относительно друг друга. У находящихся рядом клеток на обращенных друг к другу уголках  образуются утолщения (рис. 13). Такая  колленхима называется уголковой. В  другом случае клетки располагаются  параллельными слоями. Оболочки клеток, обращенные к этим слоям, сильно утолщены. Это пластинчатая колленхима. Клетки могут располагаться рыхло, с  обильными межклетниками – это  рыхлая колленхима. Такая колленхима часто встречается у растений на переувлажнённых почвах.

Колленхима имеет особое значение у молодых растений, травянистых  форм, а также в частях растений, где вторичный рост не происходит, например, в листьях. В этом случае она

закладывается очень близко к поверхности, иногда сразу под  эпидермой. Если орган имеет грани, то по их гребням обнаруживают мощные слои колленхимы.

Клетки колленхимы функциональны  только при наличии тургора. Дефицит  воды снижает эффективность колленхимы и растение временно завядает, например, обвисающие в жаркий день листья огурцов. После наполнения клеток водой функции колленхимы восстанавливаются.

Склеренхима. Второй тип механических тканей. В отличие от колленхимы, где все клетки живые, клетки склеренхимы  мертвы. Их стенки очень толстые. Они  и выполняют механическую функцию. Сильное утолщение оболочки приводит к нарушению транспорта веществ, в результате чего гибнет протопласт . Одревеснение оболочек клеток склеренхимы наступает, когда орган растения уже завершил свой рост. Поэтому они уже не препятствуют растяжению окружающих тканей.

В зависимости от формы  различат два типа клеток склеренхимы - волокна и склереиды.

Волокна имеют сильно вытянутую  форму с очень толстыми стенками и небольшой полостью. Они несколько  меньше древесных волокон. Часто  под эпидермой образуют продольные слои и тяжи. Во флоэме или ксилеме  их можно обнаружить поодиночке или  группами. Во флоэме их называют лубяными волокнами , а в ксилеме – волокнами либриформа .

Склереиды, или каменистые клетки, представлены округлыми или ветвистыми клетками с мощными оболочками. В теле растения они могут находиться поодиночке (опорные клетки)  или группами . Необходимо отметить, что механические свойства сильно зависят от расположения склереид. Часть склереиды образуют сплошные слои, как, например, в скорлупе орехов или в косточках плодов (косточковых).

Выделительные ткани

Любая живая клетка изначально обладает функцией выведения веществ, при этом транспорт может идти как по градиенту концентрации, так  и против градиента. Удаляться могут  вещества, которые были синтезированы  в клетке, и впоследствии будут  оказывать воздействие на деятельность других клеток (фитогормоны, ферменты). Такой процесс называется секрецией. В случае, когда выводятся вещества, которые являются отходами жизнедеятельности  клетки, процесс называется экскрецией. Несмотря на то, что выведение веществ  у клеток растений и животных имеет  принципиальное сходство, у растений наблюдается ряд особенностей, которые  происходят из фундаментальных различий в жизнедеятельности. Уровень обменных реакций у растений значительно  ниже, чем у животных. Поэтому  выделяются пропорционально меньшие  количества отходов. Другая особенность  состоит в том, что, самостоятельно синтезируя практически все необходимые  органические соединения, растения никогда  не образуют чрезмерные их запасы. Выделяемые вещества могут служить исходным материалом для других реакций (например, СО2 и Н2О).

Если у животных процесс  выделения шлаков связан с выведением их из организма, растения могут этого  и не делать, изолируя ненужные вещества в живом протопласте (выведение  в вакуоль разнообразных веществ), в мёртвых клетках (большинство  тканей многолетнего растения состоит  из таких клеток), в межклеточных пространствах.

Выделяемые вещества можно  разделить на две большие группы. Первая группа – это органические вещества, синтезируемые непосредственно  клеткой (ферменты, полисахариды, лигнины, терпены, последние являются составными элементами эфирных масел и смол). Вторая группа – вещества, первоначально поступающие в клетку извне с помощью ксилемного или флоэмного транспорта (вода, минеральные соли, аминокислоты, моносахара и др.). Выделяемый секрет редко бывает однородным и обычно состоит из смеси, наибольшую концентрацию в которой имеет одно вещество.

У растений в отличие от животных отсутствует целостная  выделительная система. Имеются  только лишь специализированные структуры, разбросанные по всему растению –  идиобласты. Образующие их клетки меньше клеток паренхимы, лежащих рядом. Они  имеют электронноплотную цитоплазму, с развитыми элементами эндоплазматической сети и комплекса Гольджи. Чаще всего не выражена, бывает центральная вакуоль. Между собой и другими живыми клетками эти клетки связаны многочисленными плазмодесмами.

В зависимости от расположения выделительные ткани могут быть наружные и внутренние.

Наружные выделительные  ткани. Железистые волоски являются производными эпидермы. Морфологически они вариабельны – могут иметь  многоклеточную головку, быть вытянутыми, в виде щитка на ножке и т.д. К ним относятся жгучие волоски  крапивы.

Гидатоды – это структуры, осуществляющие выделение избыточной воды в условиях пониженной транспирации и высокой влажности – гуттацию. Эти структуры образованы группами бесцветных живых клеток с тонкими стенками – эпитемой. Эта ткань прилегает к проводящему пучку . Вода выделяется через особые водяные устьица, которые от обычных устьиц отличаются неподвижностью и постоянно открытой щелью. Состав гуттационной жидкости широко варьирует от почти чистой воды до очень сложной смеси веществ.

Нектарники. Для многих растений характерно выделение жидкости, содержащей от 7 до 87% моно- и олигосахаридов. Этот процесс осуществляется особыми структурами – нектарниками. В зависимости от расположения различают цветковые, или флоральные, нектарники , а также расположенные на стеблях, листьях растения – внецветковые, или экстрафлоральные нектарники. Нектар может представлять собой неизменённый флоэмный сок, который по межклетникам доставляется к поверхности и выводится через устьица. Более сложные нектары образованы железистой паренхимой, покрытой эпидермой с железистыми волосками. Нектар выводится или клетками эпидермы, или железистыми волосками. В этом случае выделяемый нектар отличается от флоэмного сока. Так как в нем преобладают глюкоза, фруктоза, сахароза, а во флоэмном соке – глюкоза. В небольшой концентрации содержатся ионы. В небольшой концентрации содержатся ионы. Для привлечения опылителей, в нектаре могут находиться стероидные гормоны, которые необходимы для насекомых.

Пищеварительные желёзки  присутствуют у насекомоядных растений (росянка, непентис и др.). В ответ на прикосновение мелких беспозвоночных животных они выделяют секрет, содержащий гидролитические ферменты, муравьиную, масляную и пропионовую кислоту. В итоге биополимеры расщепляются до мономеров, которые используются растением для своих нужд.

Солевые железы развиваются  у растений, произрастающих на засолённых почвах. Железы эти располагаются  на листьях и в растворённом виде избыток ионов выводят на поверхность. Соль сначала откладывается на кутикуле, затем она смывается дождём . Кроме того, многие растения имеют на листьях солевые волоски. Каждый волосок состоит из двух клеток: одна образует головку, другая – ножку. Соли накапливаются в вакуоли клетки-головки, и когда их концентрация

становится высокой, головка  отпадает. На её месте вырастает  новая клетка, которая также накапливает  соли. В течение роста листа  головка может отпадать и образовываться несколько раз. Преимущество солевых  волосков состоит в том, что, выделяя  соли, они теряют мало воды. Такое  явление очень важно для растений, произрастающих на засоленных почвах, где пресной воды не хватает.

Внутренние выделительные  ткани. Внутренние выделительные структуры, разбросанные по всему телу растения в виде идиобластов, вещества за пределы  организма не выводят, накапливая их в себе. Идиобласты – растительные клетки, отличающиеся по форме, структуре  или содержимому от остальных  клеток той же ткани. В зависимости  от происхождения различают схизогенные (греч. schiso – раскалываю) и лизогенные (греч. lysis – растворение) вместилища выделяемых веществ .

Схизогенные вместилища. Это боле или менее обширные межклетники, заполненные выделяемыми веществами. Например, смоляные ходы хвойных, аралиевых, зонтичных и других. Считают, что смола обладает бактерицидными свойствами, отпугивает травоядных животных, делая растения для них несъедобными.

Лизигенные вместилища образуются на месте живых клеток, которые  погибают и разрушаются после  накопления в них веществ. Такие  образования можно наблюдать  в кожуре плодов цитрусовых.

Кроме основных типов, имеются  промежуточные формы. Млечники –  бывают двух типов: членистые и нечленистые. Первые образуются из многих живых  клеток, расположенных цепочками. В  месте контакта оболочки разрушаются, протопласты сливаются, и вследствие этого формируется единая сеть. Такие  млечники встречаются у сложноцветных. Нечленистые млечники образуются гигантской многоядерной клеткой. Она возникает на ранних этапах развития, удлиняется и ветвится по мере роста растения, образуя сложную сеть, например, у молочайных растений .