ТОВАРОЗНАВСТВО СИРОВИНИ ГАЛУЗІ

Частина І

Електронний посібник

Головна

Анотація

Теоретичні відомості

Список використаних джерел

Укладач

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

1.3. АНАТОМО-МОРФОЛОГІЧНА БУДОВА ПЛОДІВ, ОВОЧІВ І ГРИБІВ

1.3.1. Поняття про будову рослинних клітин

1.3.2. Будова клітини та функції її елементів

1.3.3. Тургор і плазмоліз рослинної клітини

1.3.4. Види рослинних тканин

1.3.5. Будова тканини та функції її елементів

1.3.1. Поняття про будову рослинних клітин

Клітина – основна структурна одиниця переважної більшості рослин (одноклітинних, колоніальних і багатоклітинних). Уперше клітину побачив англійський природодослідник Роберт Гук під час вивчення покривної тканини бузини – корка. Вивчаючи зріз стебла бузини, він помітив, що до його складу входить значна кількість дуже малих порожнинок, схожих за формою на бджолині соти. Він дав їм назву комірки або клітини (лат. сellula – маленька кімната).

Роберт Гук

Свої спостереження Р. Гук описав у книзі «Мікрографія», яка започаткувала існування клітинної теорії.

Рис. 1. Титульна сторінка книги Р. Гука «Мікрографія», 1665 р.	Рис. 2. Малюнок мікроскопічної структури корка Р. Гука з праці «Мікрографія»

У рослин форми та розміри клітин дуже різноманітні і залежать від місця розташування їх та функції, яку вони виконують. Найчастіше клітини мають форму многокутників, що визначається їхнім взаємним тиском. Форма клітин, що вільно ростуть, може бути кулеподібною, овальною, циліндричною тощо.

Рис. 3. Різноманітні форми рослинних клітин:

1. – м’якоті плода кавуна; 2 – м’якоті зеленого листка; 3,4 – пекучих волосків кропиви;

5 – волоска традесканції; 6 – шкірки цибулі

За формою всі рослинні клітини поділяють на такі типи: паренхімні і прозенхімні.

Паренхімні клітини – це клітини, в яких довжина і ширина майже одинакові. Прикладом паренхімних клітин можуть бути клітини м’якоті кавуна, помідора, клітини основної тканини. Паренхімні клітини, в основному, входять до складу серцевини, кори стебла і кореня, тканин листка, квітки тощо.

Прозенхімні клітини – це клітини, у яких довжина в багато разів перевищує ширину. Наприклад, клітини механічних, провідних тканин, кореневі волоски тощо.

Рис. 4. Різні типи рослинних клітин

Розміри клітин теж різноманітні. Середня довжина клітин вищих рослин – 10–100 мкм. Найбільші паренхімні клітини досягають у довжину кількох міліметрів, їх видно неозброєним оком, наприклад клітини кавуна, грейпфрута.

Рис. 5. Розміри рослинних клітин

Особливо довгі прозенхімні клітини стебла льону (40 мм), кропиви (80 мм). В основному ж клітини мають такі, розміри, що їх можна розглядати тільки під мікроскопом.

Презентація: Будова рослинної клітини

1.3.2. Будова клітини та функції її елементів

Рослинна клітина складається з трьох основних частин: поверхневого апарату, ядра і цитоплазми з органелами.

Рис. 6. Основні частини рослинної клітини

Поверхневий апарат клітини складається з клітинної стінки та тоненької плазматичної мембрани.

Рис. 7. Поверхневий апарат клітини

Плазматична мембрана безпосередньо оточує цитоплазму клітини. Мембрани є і в цитоплазмі: вони оточують різні органели, зокрема вакуолі, пластиди. Усі клітинні мембрани складаються із білків та ліпідів.

Рис. 8. Схема будови клітинної мембрани

Клітинна стінка розташована над плазматичною мембраною і складається переважно з целюлози. Клітинна стінка часто щільна, а тому підтримує форму клітини. У багатоклітинних рослин в оболонках клітин є мікроскопічні пори. Через них цитоплазма однієї клітини сполучається з цитоплазмою іншої. Клітинна стінка і плазматична мембрана виконують у клітині низку важливих функцій. Крізь плазматичну мембрану та клітинну стінку відбувається обмін речовин між внутрішнім вмістом клітини та зовнішнім середовищем. Вони захищають внутрішній вміст клітини.

Обов’язковою складовою рослинних клітин є ядро. Воно регулює всі життєві процеси клітини, несе в собі генетичну інформацію. При видаленні ядра в клітині порушуються життєві процеси і вона гине.

Рис. 9. Будова ядра

Зверху ядро вкрите подвійною оболонкою, яка пронизана порами. Через них проходить обмін речовин між ядром і цитоплазмою. Під оболонкою знаходиться ядерний сік, в якому розміщені одне або кілька ядерець і різні хімічні речовини.

Ядерце має кулясту форму. У ньому іде синтез рибосомної РНК, яка через пори в ядерній оболонці надходить у цитоплазму.

Цитоплазма – це безбарвний в’язкий розчин органічних та неорганічних речовин, в якому перебувають різноманітні органели та включення.

Рис. 10. Цитоплазма

Для цитоплазми характерний високий вміст води (близько 80%). Вона майже завжди перебуває в русі, поєднує всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію. Під час руху цитоплазми переносяться поживні речовини, відбувається обмін речовин.

Рух цитоплазми в клітинах листа Елоді канадської

Органели – постійні структури клітини, які виконують властиві їм функції і клітина існує як єдине ціле. Найхарактернішими серед них є: вакуолі, пластиди, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі та ін.

Рис. 11. Органели рослинної клітини

Характерними органелами рослинної клітини є пластиди. Пластиди, як і ядро, оточені двома мембранами. У клітині їх може бути від однієї до кількох сотень. Пластиди бувають безбарвні або забарвлені в різні кольори. У безбарвних пластидах – лейкопластах – накопичуються запасні поживні речовини, наприклад, крохмаль.

Найважливішу роль у житті рослин відіграють пластиди хлоропласти, які містять у своєму складі пігмент хлорофіл. Вони забарвлені у зелений колір.

Існують також пластиди, забарвлені в жовтий, червоний, помаранчевий та інші кольори. Їх називають хромопластами. Хромопласти визначають колір стиглих плодів, забарвлення квіток та ін.

Рис. 12. Типи пластид

1 – хромопласти; 2 – хлоропласти; 3 – лейкопласти

Пластиди одного типу можуть перетворюватися на інші. Так, безбарвні пластиди на світлі можуть ставати хлоропластами. Наприклад, якщо залишити на освітленому місці на певний час бульби картоплі, то вони через деякий час позеленіють. Це відбувається внаслідок того, що у безбарвних лейкопластах утворюється хлорофіл і вони перетворюються на хлоропласти.

Клітинам рослин притаманні й вакуолі. Вони оточені мембраною, а всередині заповнені клітинним соком. Клітинний сік – розчин органічних і неорганічних сполук.

Рис. 13. Вакуоля

У молодих клітинах їх може бути декілька, а в старих одна і досить велика, що притискає до оболонки весь вміст цитоплазми.

У клітинах знаходяться мітохондрії, які називають «клітинними електростанціями». Вони вкриті подвійною мембраною. Внутрішня мембрана утворює складки, які називаються кристи. Простір між кристами заповнений рідкою речовиною – матриксом, в якій знаходяться рибосоми і ДНК.

Рис. 14. Будова мітохондрії

У мітохондріях відбувається розщеплення жирів, вуглеводів та інших органічних речовин за наявності кисню. Цей процес супроводжується виділенням енергії, що використовується для життєдіяльності клітини.

Ендоплазматична сітка (ендоплазматичний ретикулум) – мембрани, які зв’язують органели між собою, по ній проходить транспорт поживних речовин. Розрізняють дві форми ЕПС: гладка і гранулярна. На мембранах гладкої ЕПС відбувається синтез ліпідів та вуглеводів. На мембранах гранулярної ЕПС у великій кількості розміщуються рибосоми.

Рис. 15. Будова ендоплазматичного ретикулума

Основна функція рибосом – синтез білка.

У клітинах живих організмів є ще один цікавий органоїд. Він названий на честь італійського вченого Каміло Гольджі, який у 1897 р. відкрив і описав його.

Апарат Гольджі – це групи (в кількості 5–8) сплющених цистерн, які лежать паралельно. По краях цистерн розміщені дрібні пухирці.

Рис. 16. Апарат Гольджі

Апарат Гольджі – органоїд, який безпосередньо пов'язаний з ендоплазматичною сіткою. Канальцями ЕПС до апарату Гольджі транспортуються продукти біосинтезу, які накопичуються в пухирцях. У подальшому ці пухирці відчленовуються від цистерн і надходять у цитоплазму та вакуолі.

Будова клітини

1.3.3. Тургор і плазмоліз рослинної клітини

Рослинні клітини мають міцну стінку, можуть вільно функціонувати в гіпотонічному (з меншим осмотичним тиском) внутрішньому рідкому середовищі рослинних тканин. Клітина в цих умовах набухає, поглинає воду за рахунок більшого внутрішнього осмотичного тиску, але небагато, оскільки міцна і пружна стінка її чинить опір розтягу, що викликається збільшенням об’єму клітинного соку і, у свою чергу, створює тиск на вміст клітини. Цей тиск називається тургором.

Надмірний гідростатичний тиск усередині клітини, або тургор, має для рослин життєво важливе значення. З наявністю тургора пов'язаний водний обмін клітин, їх ріст, форма рослинних тканин. Втратою води чи її недостатнім надходженням пояснюється зниження тургору і зів’янення рослин.

Рис. 17. Рослина з недостатнім тургором за нестачі води

За надмірного зневоднювання клітини в умовах гіпертонічного середовища вакуолі зменшуються в об’ємі, і її цитоплазма відшаровується від клітинної стінки. Таке явище називається плазмолізом.

Плазмоліз

Рис. 18. Вплив гіпертонічного, ізотонічного і гіпотонічного розчинів на клітину

У стані плазмолізу клітина нежиттєздатна і може загинути. Це явище використовується на практиці для захисту харчових продуктів від мікробіологічного псування створенням великого осмотичного тиску в продукті за рахунок високих концентрацій цукру або солі.

Плазмалема здійснює контакт між клітинною стінкою і внутрішніми частинами цитоплазми. До її складу входять ліпіди (з високим вмістом стеринів), гліколіпіди, білки. У ліпідному шарі плазмалеми допускається наявність пор діаметром до 0,4 × ХІО – 3 мкм, тому вона добре проникна для води. Молекули діаметром більше ніж 0,4 × 10–3 мкм можуть пройти крізь мембрану тільки, якщо вони добре розчинні у ліпідах, тобто якщо вони мають властивості напівпроникності. Крізь неї не може пройти багато великих молекул цукрів солей, що ускладнює перебіг дифузійних процесів під час переробки рослинної сировини.

1.3.4. Види рослинних тканин

Рослинні організми можуть бути одно- і багатоклітинними. Тіло одноклітинної рослини складається лише з однієї клітини, яка здійснює всі необхідні життєві функції та процеси (живлення, дихання, виділення, розмноження).

Тіло багатоклітинної рослини складається із сукупності клітин, групи яких спеціалізуються на виконанні певних функцій. Такі спеціалізовані групи клітин у рослині утворюють тканини. Отже, тканини – це сукупність клітин, подібних за походженням, будовою та функцією.

Рис. 19. Тканини в тілі рослини

Залежно від виконуваної функції виділяють такі види тканин: твірна, основна, провідна, покривна, механічна та видільна.

Рис. 20. Види тканин

1.3.5. Будова тканини та функції її елементів

Тканини рослин

Покривні тканини. Сама назва цих тканин вказує на розташування їх у рослинному організмі – на поверхні органів. Вони захищають рослини від випаровування, висихання, несприятливих умов, забезпечують газообмін і водопостачання. Залежно від походження розрізняють три групи покривних тканин: епідерму, корок, кірку.

Епідерма вкриває молоді частини рослини. Найчастіше має один шар живих, безбарвних, щільно притиснених одна до одної клітин. Стінки клітин звивисті, що сприяє більш міцному з’єднанню їх між собою.

Рис. 21. Епідерма

Зверху клітини епідерми бувають вкриті шаром воскоподібної речовини – кутикулою.

Кутикула перешкоджає випаровуванню води крізь епідерму та забезпечує скочування з листка крапель дощової води.

Рис. 22. Краплі води на восковій кутикулі листя капусти	Рис. 23. Восковий наліт на плодах сливи

Крім того, поверхня шкірки часто має різноманітної будови волоски. Одні з них захищають рослину від перегрівання, інші – від рослиноїдних тварин.

Рис. 24. Волоски на стеблі томатів	Рис. 25. Пекучі волоски на стеблі кропиви

Зв'язок із середовищем тканин, які знаходяться під епідермою, здійснюється завдяки продихам, розташованим у наземних рослин на нижньому боці листка.

Рис. 26. Відкритий і закритий продих листка під електронним мікроскопом	Рис. 27. Будова продиху

Продихи утворені двома замикаючими клітинами, здатними закривати і відкривати щілину між ними. На відміну від інших клітин епідерми, замикаючі клітини містять хлоропласти, які синтезують речовини, потрібні для регуляції відкривання та закривання продихів. Завдяки здатності продихових клітин відкриватися та закриватися рослина регулює інтенсивність процесів транспірації (випаровування води) та газообміну.

Як правило, епідерма функціонує на рослині впродовж одного року (точніше, впродовж вегетаційного періоду). З часом, найчастіше під осінь, замість епідерми на стеблі утворюється вторинна покривна тканина – корок.

Корок – багатошарова мертва тканина.

Рис. 28. Корок

Оболонки клітин корка потовщені і просочені речовиною, за складом близькою до жирів, майже непроникною для води й повітря. Ці клітини щільно зімкнені між собою (міжклітинників немає) і виконують основні захисні функції.

Клітини корка мертві, наповнені повітрям або смолистими чи дубильними речовинами.

Кірка – багатошарова мертва тканина, утворюється на зміну корку. Типова кірка спостерігається у деревних рослин.

Рис. 29. Кірка

Основна тканина або паренхіма знаходиться під покривною.

Рис. 30. Основна тканина

Вона складається з живих клітин, що мають порівняно тоненькі стінки, між якими є великі проміжки – міжклітинники.

Залежно від особливостей будови клітин та виконуваних ними функцій розрізняють три групи основних тканин:

 асиміляційну;

 запасаючу;

 повітроносну

Асиміляційна, або хлорофілоносна, паренхіма розміщена в усіх зелених частинах рослин. Її клітини містять хлоропласти, в яких здійснюється процес фотосинтезу.

Рис. 31. Асиміляційна паренхіма	Рис. 32. Повітроносна паренхіма	Рис. 33. Запасаюча паренхіма

Повітроносна паренхіма багата, як правило, на міжклітинні проміжки, заповнені повітрям. Міжклітинники, сполучаючись у загальну сітку, забезпечують газообмін рослин.

Запасаюча паренхіма заповнює м’які частини листків, плодів, серцевину стебел та коренів. У її клітинах відкладаються на запас поживні речовини.

Механічні тканини надають органам рослин міцності та пружності. Вони можуть складатись як із живих, так і з відмерлих клітин, що мають потовщені оболонки.

Залежно від форми клітин, хімічного складу клітинних стінок і способу їхнього потовщення механічні тканини поділяють на три групи: коленхіму, склеренхіму, склереїди.

Коленхіма – жива механічна тканина у рослин, яка розташовується безпосередньо під епідермісом.

Рис. 34. Коленхіма

Клітини коленхіми характеризуються нерівномірним потовщенням стінок, за рахунок чого вони можуть виконувати опорну функцію.

Склеренхіма – рослинна тканина, що складається переважно з мертвих клітин з дуже потовщеними стінками; розрізняють два типи клітин склеренхіми: волокна і склереїди, або кам’янисті клітини; виконує механічні функції (надає міцності органам рослини, утворює зовнішні покриви).

Рис. 35. Склеренхіма

Склереїди – клітини рослин з дуже потовщеними здерев’янілими оболонками, часто просякнутими солями кальцію або кремнеземом. В оболонках кам’янистих клітин помітні радіальні канали – пори. З кам’янистих клітин побудовані тверді оболонки плодів і насіння (кісточки вишень, слив, абрикосів і тощо.).

Рис. 36. Склереїди

Провідні тканини – тканини, основною функцією яких є проведення по рослині води та розчинених у ній органічних та неорганічних речовин.

Рис. 37. Транспорт речовин у рослині

Вони здійснюють зв'язок між підземною та надземною частинами рослин. Провідні тканини рослин поділяють на флоему та ксилему.

Рис. 38. Провідні тканини: А – ксилема; Б – флоема

1 – судини ксилеми; 2 – трахеїди; 3 – клітини деревної паренхіми; 4 – пори; 5 – ситоподібні трубки;

6 – клітини-супутниці; 7 – ситоподібні поля; 8 – клітини лубної паренхіми

Ксилема складається з відмерлих клітин – судин і трахеїд, по яких рухається вода з розчиненими в ній речовинами від коренів до листків.

Флоема складається з ситоподібних трубочок, по яких рухаються органічні речовини, що утворюються в листках під час фотосинтез.

Рис. 39. Ксилема та флоема

Судини (трахеї) – це довгі трубки, що формуються з багатьох розміщених одна над одною клітин, поперечні стінки яких руйнуються. Поздовжні стінки судин нерівномірно потовщені (здерев’янілі), цитоплазма відмирає.

Рис. 40. Судини та трахеїди

Трахеїди – це видовжені клітини з косими поперечними перетинками, якими вони сполучаються одна з одною, утворюючи суцільний ланцюг. Як і трахеї, це мертві клітини з нерівномірно здерев’янілими стінками. Завдяки потовщенням трахеї і трахеїди протистоять стискуванню і розтягуванню.

По судинах і трахеїдах вода і розчинені в ній мінеральні солі рухаються від коренів до надземних частин рослини.

Рис. 41. Мінеральне живлення рослин

Судини і трахеїди, крім провідної, забезпечують ще й опорну функцію.

Ситоподібні трубки – видовжені, живі клітини, що сполучаються між собою за допомогою поперечних перетинок з великою кількістю пор і нагадують сито (ситоподібна пластинка).

Рис. 42. Ситоподібні трубки

Поздовжні стінки ситоподібних трубок потовщуються, але не дерев’яніють. Цитоплазма клітин зберігається, а ядро руйнується на самому початку формування трубок. Поряд із ситоподібними трубками розміщені супровідні клітини – клітини-супутники. По ситоподібних трубках органічні речовини, які утворилися в листках, надходять у всі органи рослини.

Судини, трахеїди і ситоподібні трубки разом з механічними і основними тканинами утворюють судинно-волокнисті пучки.

Твірна тканина (меристема) – це тканина, клітини якої здатні ділитися, завдяки чому ростуть органи, що дає початок всім іншим тканинам.

Рис. 43. Твірна тканина

Твірна тканина, або меристема, складається з клітин невеликого розміру з тонкою оболонкою і великим ядром, які щільно прилягають одна до одної без міжклітинних просторів. За розміщенням на рослині розрізняють верхівкові, бічні і вставні твірні тканини.

Рис. 44. Схема розміщення різних меристем у рослині:

1– апікальні (верхівкові); 2 – інтеркалярні (вставні); 3 – латеральні (бокові)

Верхівковою (апікальною) називають твірну тканину верхівки стебла (конус наростання), верхівки кореня (ділянка поділу), верхівок їхніх бічних відгалужень.

а б Рис. 45. Верхівкова (апікальна) меристема: а – пагона; б – кореня

Бічна тканина закладається всередині стебла й кореня та зумовлює ріст стебла і коренів у товщину.

Вставна (інтеркалярна) – буває в певних ділянках стебла і листка (наприклад, біля основи міжвузля стебла злакових рослин), її клітини забезпечують вставний, або інтеркалярний ріст стебла.

Рис. 46. Розміщення інтеркалярної меристеми (міжвузля стебла, основа листка)

За походженням твірні тканини бувають первинними і вторинними. Первинна твірна тканина зумовлює розвиток проростка і первинний ріст органів, тобто це клітини зародкових стебла і кореня, що діляться.

Рис. 47. Первинна твірна тканина

Вторинна твірна тканина виникає з первинної. До неї належить, наприклад, камбій, поділ клітин якого дає ріст стебла і кореня в товщину у дводольних рослин.

Рис. 48. Шари у зрізі дерева

З клітин твірної тканини (меристеми) формуються всі інші типи тканин.

Видільна тканина представлена зовнішньою секрецією (залозки, головчасті і жалкі волоски, клейкі волоски, нектарники тощо) та внутрішньою секрецією (секреторні клітини – ідіобласти, смоляні ходи, молочники тощо).

1. Честь відкриття клітини належить відомому англійському дослідникові Роберту Гуку (1635–1703). Гук розглядав за допомогою мікроскопа клітини корку, живі клітини моркви, кропу та лопуха. Він підрахував, що один кубічний дюйм (один дюйм дорівнює 25,4 мм) може вмістити близько 125 мільйонів клітин.

2. Орхідеї відомі як «викрадачі енергії». Ці рослини найкраще вирощувати не в себе вдома, а в оранжереях. А вже, якщо вони ростуть у будинку, то їх не можна поміщати в спальню, оскільки рослини найінтенсивніше поглинають енергію вночі і перед світанком. Категорично протипоказаний контакт з орхідеями хворим і ослабленим людям.

3. Кропива – це багаторічна трав’яниста рослина. Росте переважно в Північній півкулі. Певно, найвідоміша серед рослин, бо немає такої людини, яка б ніколи не жалилася кропивою. А чому вона жалиться? А все тому, що листя на стеблі кропиви вкриті тонкими волосками, що мають особливий захист – сік, який і «опікає» шкіру. Але незважаючи на це, люди готують із кропиви борщі, салати, соуси. Також кропивою миють волосся, щоб воно було міцне. Вона допомагає при застуді і хворобах печінки.

4. Дерева ростуть від верхівки, тому якщо ви виріжете своє ім’я на дереві, коли ви (і дерево) ще маленькі, ваше ім’я залишиться на тій же висоті, коли ви станете старшими.

Питання для самоконтролю

1. Який термін увів Роберт Гук ?

2. Чим відрізняються паренхімні клітини від прозенхімних?

3. Назвіть основні частини рослинної клітини.

4.З яких елементів складається поверхневий апарат клітин?

5. Опишіть будову і функції ядра.

6. Назвіть органели цитоплазми.

7. Які типи пластид є в рослинній клітині та яка їх фізіологічна роль?

8. Роль мітохондрій у клітині.

9. Охарактеризуйте ендоплазматичну сітку. Які функції вона виконує?

10. З яких мембранних структур складається Апарат Гольджі, яку роль вони відіграють у рослинній клітині?

11. Обґрунтуйте явище плазмолізу рослинної клітини

12. Що таке тканина? Які є види тканин?

13. Назвіть групи покривних тканин. Які їхні функції?

14. З яких компонентів складається продиховий апарат? Яка його функція?

15. З яких клітин складається основна тканина? Які функції основних тканин?

16. Яка функція механічної тканини? Які характерні особливості структури клітин механічної тканини залежно від їхньої функції?

17. Які особливості будови та функцій провідних тканин?

18. З яких елементів складається флоема і ксилема?

19. Які особливості будови твірних тканин?

Попередня тема

На початок

Наступна тема