Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Мая 2014 в 19:15, реферат
1.Понятие о развитии, росте и дифференциации растений.
2. Строение и классификация меристем.
3.Рост и специализация клеток производных меристем.
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
« Гомельский государственный университет
имени Франциска Скорины»
Биологический факультет
Реферат на тему: «Образовательная ткань – меристема»
Выполнила
студентка гр.Би-41
Дейчик Н. Г.
Преподаватель:
Дайнеко Н. М.
Гомель 2014
Содержание
Растения, так же как животные и человек, растут и развиваются. Само слово «растение» происходит от слова «рост». Все считают, что рост — это увеличение размеров, высоты, толщины, веса растения. В общем это правильно. Однако не всякое увеличение размеров или веса является ростом, и, наоборот, иногда рост идет, несмотря на уменьшение веса. Бывает, что увядшее растение, впитывая воду после полива, увеличивается в размерах, прибывает в весе, но не растет. При прорастании семени идет сильный рост, но вес семени уменьшается вследствие большой траты веществ на дыхание. Как же более точно определить, что такое рост? Почему он происходит?
Растения, как и все организмы, состоят из клеток. Клетки делятся, размножаются. Рост – это процесс образования новых клеток, составляющих ткани, органы, всю структуру организма. Рост происходит всюду, где идет размножение клеток. Каждая клетка в своем развитии проходит 3 стадии: эмбриональную, стадию роста, или растяжения, и стадию дифференциации, под которой понимают совокупность изменений клеточных структур, приводящих к приобретению клеткой определенной функции, — ее специализации. Клетки растений обладают тотипотентностью, или генетической идентичностью, так как все они являются производными зиготы, если принадлежат спорофиту, либо споры, если они составляют гаметофит. Несмотря на генетическую однородность, каждая клетка имеет специфические особенности развития в связи с тем, что гены по-разному реализуются под воздействием биохимических, в том числе гормональных и других факторов, ограничивающих развитие клетки в соответствии с ее положением в теле растения.
Рост, дифференциация и специализация составляют основу морфогенеза растений. Однако специализация, определяющая функциональную активность клетки обычно сопровождается утратой ее способности к делению. Одним из факторов, препятствующих делению, служит твердая оболочка клеток. У животных клетки специализированных тканей, ограниченные эластичной плазматической мембраной, многократно делятся, осуществляя так называемый диффузный рост (не делятся только клетки нервной ткани). У растений диффузный рост распространен мало. Он происходит, например, при развитии листовой пластинки.
По мере развития зародыша образование новых клеток, тканей и органов почти полностью ограничивается меристемами, сохраняющими физиологическую молодость тканями, которые имеют основное значение для роста. Апикальные меристемы обеспечивают главным образом нарастание в длину. Они располагаются на концах (апексах) побегов и корней. Рост, в процессе которого формируются первичные ткани, называют первичным. Говорят, что часть растения, состоящая из этих тканей, — это его первичное тело.
Латеральные меристемы — сосудистый и пробковый камбий — дают вторичные ткани, образующие вторичное тело растения. Камбий дает вторичные ксилему и флоэму, а пробковый камбий главным образом пробку.
И в апикальных, и в латеральных меристемах некоторые клетки непрерывно делятся. После каждого деления одна из сестринских клеток остается в меристеме, а другая включается в неделящиеся ткани. Первые клетки, продолжающие делиться, называют инициалами, а вторые — производными. Важно отметить, что производные обычно делятся один или более раз, прежде чем начинают дифференцироваться в специализированные типы клеток. Следовательно, меристема включает инициали и их непосредственные производные.
Клеточные деления происходят не только в апикальных и латеральных меристемах. Например, протодерму, прокамбий и основную меристему, представляющие собой частично дифференцированные ткани, называют первичными меристемами, так как они дают начало первичным тканям и многие их клетки остаются некоторое время меристематическими и лишь затем дифференцируются. Первичные меристемы, за исключением возникающих в процессе эмбриогенеза в собственно зародыше, образуются из апикальных.
Рост растения — результат деления и растяжения клеток. С возрастом меристематических тканей общий размер их клеток увеличивается; в конце дифференцировки главным способом роста молодых участков корня, стебля или листа становится растяжение клеток.
Дифференцировки — процесс приобретения клетками с одинаковым генотипом индивидуальных отличий, в том числе и от меристематической клетки, давшей им начало. Часто он начинается еще во время их растяжения. Созрев, т. е. завершив дифференцировку, некоторые клетки остаются живыми, а другие отмирают. Среди тех и других различают множество типов. Вопрос о том, каким образом клетки с одинаковым происхождением становятся такими разными, – один из актуальнейших в современной биологии.
Основной порядок размещения тканей устанавливается на ранних этапах меристематической деятельности. Их организация и форма растения определяются как делением, так и растяжением клеток. Приобретение свойственной тому или другому виду формы называется морфогенезом (от morphe — форма и genere— создавать).
Растения в отличие от животных растут всю жизнь. Новообразование клеток происходит в результате митотического деления клеток образовательных тканей.
Клетка меристемы характеризуется следующими особенностями. Она имеет крупное ядро, занимающее около половины ее объема, в ядерной оболочке много пор, ее наружная мембрана участвует в образовании эндоплазматической сети. В гиалоплазме много диффузно расположенных рибосом. Клетка имеет пропластиды с немногочисленными тилакоидами стромы, митохондрии и диктиосомы. Вакуоли мелкие и их немного. Плазмалемма хорошо выражена. Соседние клетки соединены плазмодесмами. В клетках корневой меристемы лука их 6-7 на 1 мкм2, у мужского папоротника — 10-20. Плазмодесмы расположены более или менее диффузно. Такое строение свойственно клеткам эвмеристемы (от греч. ей — хорошо, полностью), состоящей из изодиаметрических, в очертании многоугольных клеток. Эвмеристема участвует в образовании практически всех тканей растения за исключением проводящих.
Меристемы, образующие проводящие ткани, — прокамбий и камбий — состоят из клеток прозенхимной формы. В поперечном сечении клетки прокамбия многоугольные, клетки камбия — более или менее прямоугольные, иногда почти квадратные. И те, и другие имеют крупные вакуоли.
В связи с тем, что существенных цитологических различий между меристемами и образованными ими постоянными тканями нет, возможно новообразование меристем в теле растения. Оно происходит вследствие процесса дедифференциации живых клеток постоянных тканей, возвращающей их
в состояние, близкое к эмбриональному. Эти клетки снова приобретают способность к делению. Так возникают раневые меристемы, с помощью которых восстанавливается строение поврежденных участков тела растения. На возможности новообразования меристем основано вегетативное размножение растений.
Клеткам меристем свойственно дифференцированное, или неравное деление. Клетка делится митотически на 2: одна из них остается истинной клеткой меристемы, а другая, поделившись один или несколько раз, образует клетки, вскоре приступающие к дифференциации. Неравное деление объясняет непрерывность существования меристем в растении, так как в любое время в определенных его зонах имеются клетки, способные к делению, хотя продолжительность жизни каждой из них ограничена. В этих зонах происходит постоянное взаимозамещение клеток и самовосстановление меристемы.
Не все клетки меристемы обладают одинаковой митотической активностью. В связи с этим в ней выделяют инициальные клетки и их производные, от которых инициальные клетки могут отличаться формой, более крупными размерами, степенью вакуолизации.
Увеличение общего объема меристемы может быть следствием активных делений либо только инициальных клеток, либо – преимущественно их производных. В первом случае все клетки одного вертикального ряда возникают в результате деления в горизонтальной плоскости единственной куполообразной верхушечной инициальной клетки (так нарастают, например, талломы некоторых бурых водорослей, побеги некоторых листостебельных мхов). Во втором случае инициальная клетка, отделив от себя новую клетку, на некоторое время прекращает деление. В этом случае – объем меристемы увеличивается благодаря делению ее производных. Затем инициальная клетка снова делится, отчленяя вторую клетку, которая ведет себя так же, как и первая. Такая периодичность деления инициальной клетки свойственна меристемам конусов нарастания большинства высших споровых растений. У семенных растений инициальные клетки морфологически обычно неотличимы от их производных.
Функциональная и структурная неоднородность меристем позволяет использовать для их классификации разные признаки.
Морфологическая классификация основана на ориентации перегородок в делящихся клетках. С этим связаны и очертания клеток, и особенности их топографии. Выделяют следующие типы меристем.
Топографическая классификация
В соответствии с расположением, помимо апикальных меристем, локализованных на кончиках осевых органов — стебля и корня, выделяют меристемы:
интеркалярные меристемы осуществляют вставочный рост. За счёт их деятельности удлиняются междоузлия на ранних этапах развития побега, развиваются черешки листьев. Принципиально они отличаются от прочих меристем тем, что, помимо недифференцированных клеток, в них существуют и клетки на разных стадиях дифференциации. Поэтому корректнее здесь говорить не о интеркалярных меристемах, а о зонах интеркалярного (вставочного) роста. Все эти меристемы, кроме феллогена, являются производными апикальных меристем.
Локализация в теле растения любой ткани, в том числе меристемы, подчинена принципу рационализации, способствующему наиболее эффективному функционированию тканей. Функциональные различия между меристемами определяют и их топографические особенности.
Из меристемы, точнее, из эвмеристемы, состоит развивающийся зародыш любого растения. По мере морфологической дифференциации зародыша, когда у него образуются зачатки вегетативных органов, эвмеристема сохраняется только в двух участках: на верхушке зачаточного побега, в его будущем конусе нарастания, и на кончике корня. Эти меристемы, осуществляющие рост побегов и корней в длину, называют верхушечными, или апикальными (от лат. apex – вершина).
Их непосредственные производные дифференцируются в специализированные меристемы — протодерму, основную меристему и прокамбий. Их клетки в отличие от клеток эвмеристемы более вакуолизированы, способность к делению у них ограничена. Эти меристемы часто называют полумеристемами, а также детерминированными меристемами, так как из них развиваются определенные ткани: из протодсрмы – эпидерма, из основной меристемы — механические ткани и все типы функционально разной паренхимы, из прокамбия — проводящие ткани. Топографически и онтогенетически с апикальной меристемой побега связано образование краевой (маргинальной) меристемы, из которой развивается пластинка листа. По мере развития она дифференцируется на те же 3 специализированные меристемы.
Наряду с апикальными меристемами многие растения имеют и боковые, или латеральные меристемы, расположенные внутри осевых органов. Они осуществляют их утолщение, наиболее сильное – у древесных форм. К латеральным меристемам относят камбий и пробковый камбий, или феллоген.
Камбий вместе с прокамбием составляет васкулярные меристемы растения (от лат. vascularis — сосудистый), участвующие в образовании проводящих тканей. Онтогенетическая связь между этими меристемами определяется тем, что в типичных случаях клетки камбия вычленяются из клеток прокамбии при их делении периклинальными перегородками. Однако характер образования ими проводящих тканей различен: клетки прокамбия непосредственно дифференцируются в клетки первичных проводящих тканей; клетки камбия делятся перегородками, параллельными поверхности органа (периклинально), их производные дифференцируются в клетки вторичных проводящих тканей: из клеток, отложенных камбием наружу, развиваются клетки флоэмы, а из клеток, отложенных внутрь, – клетки ксилемы. Нередко камбий возникает не из прокамбия, а из постоянных тканей, живые клетки которых в этих случаях дедифференцируются. Такой камбий называют добавочным. По строению и характеру деятельности он не отличается от камбия, происхождение которого связано с прокамбием. В образовании феллогена, или пробкового камбия, также участвуют постоянные ткани. Делясь периклинально, клетки феллогена отделяют наружу будущие клетки пробки, или феллемы, а внутрь – клетки феллодермы.