Ядро, его строение и химический состав. Функция ядра. Роль ядра в процессе передачи наследственность и синтезе белков

    Основная структурная единица тела водорослей – клетка. Уникальную группу составляют сифоновые водоросли: у них таллом не разделен на клетки, однако в цикле развития имеются одноклеточные стадии.

    Многоклеточные формы возникли после того, как клетка проделала длительный и сложный путь развития в качестве самостоятельного организма. Переход от одноклеточного к многоклеточному состоянию сопровождался потерей индивидуальности и связанным с этими изменениями в структуре и функции клетки. С возникновением многоклеточности связаны дифференцировка и специализация клеток в талломе, что следует рассматривать как первый шаг на пути становления тканей и органов.

    Существует огромное многообразие форм (шаровидные, грушевидные, яйцевидные, веретеновидные, спиралевидные, цилиндрические и др.) и размеров (от нескольких микрометров) водорослевой клетки.

Различают размножение  вегетативное, бесполое и половое.

    В е г е т а т и в н о е – деление особей надвое. Иногда делению предшествует отмирание отдельных клеток; акинеты (иногда их называют спорами) – клетки, способные переживать неблагоприятные условия у нитчатых сине-зеленых. Вегетативное размножение – одна из форм бесполого размножения.

     Б е с п о л о е размножение сопровождается делением протопласта клетки на части и выходом продуктов деления из оболочки материнской клетки. Бесполое размножение происходит посредством спор или зооспор (спор со жгутиками). Они образуются в клетках, не отличающихся по форме от других клеток, или в особых клетках – спорангиях, которые могут иметь другую форму и размеры, чем вегетативные. Главное отличие спорангиев от других клеток заключается в том, что они возникают как выросты обычных клеток и выполняют только функцию образования спор.

    Типы спор: 1) апланоспоры – споры, одевающиеся оболочкой внутри материнской клетки; 2) автоспоры – апланоспоры, которые в материнской клетке приобретают подобную им форму. По количеству их в спорангиях различают тетраспоры, биоспоры и моноспоры.

    Споры и зооспоры обычно входят в воду через отверстие в стенке спорангия целой группой, окруженные слизистой оболочкой, которая вскоре расплывается.

    П о л о в о е размножение заключается в слиянии двух клеток (гамет), в результате чего образуется зигота, вырастающая в новую особь или дающая зооспоры. Типы полового размножения: 1) соединение содержимого двух вегетативных клеток; 2) образование внутри клеток специализированных половых клеток – гамет. Вместилища гамет называются гаметангиями. В зависимости от относительных размеров гамет различают: а) изогамию – гаметы одинаковой формы и величины; б) гетерогамию – женская гамета крупнее мужской, но сходна с нею; в) оогамию – женская гамета (яйцеклетка) лишена жгутиков, неподвижна, значительно крупнее мужской; г) автогамию – особый тип полового процесса, заключающийся в том, что ядро клетки предварительно делится с мейозом на 4 ядра, два из них разрушаются, а оставшиеся два сливаются, вновь образуя диплоидное ядро. Автогамия не сопровождается увеличением числа особей, а лишь их омоложением.

     В результате слияния гамет образуется зигота, жгутики отпадают, появляется оболочка. В зиготе происходит слияние двух ядер – она диплоидна.

    По условиям существования водоросли можно разделить на две группы: живущие в воде и живущие вне воды.

    Водные организмы делятся на планктонные, бентические, перифитонные, нейстонные. Водоросли, живущие вне воды, разделяются на аэрофитон и почвенные.

    Сине-зеленые водоросли входят в состав планктона и бентоса пресных вод и морей, живут на поверхности почвы, в горячих источниках с температурой воды до 80 °С, на снегу — в полярных областях и в горах; ряд видов обитает в известковом субстрате («сверлящие водоросли»), некоторые сине-зеленые водоросли — компоненты лишайников и симбионты простейших животных и наземных растений (мохообразных и цикадовых). В наибольших количествах сине-зеленые водоросли развиваются в пресных водах, иногда вызывая цветение воды в водохранилищах, что приводит к гибели рыб.

    Водоросли – одни из древнейших организмов, населяющих нашу планету. В прошлые геологические эпохи, как и в настоящее время, водоросли населяли океаны, реки, озера и другие водоемы. Обогатив атмосферу кислородом, они вызвали к жизни разнообразный мир животных и способствовали развитию аэробных бактерий; они явились родоначальниками растений, заселивших сушу, и создали мощные толщи горных пород.

    Водоросли, как и высшие растения на суше, – источник органических веществ, продуценты кислорода в водоемах. Вследствие деятельности сине-зеленых водорослей (и других тоже) образуются горные породы. Сверлящие сине-зеленые, разрушая горные породы, участвуют в образовании первичных почв. В комплексе с другими организмами (бактериями, грибами) водоросли принимают участие в процессе самоочищения воды.

    Однако, развиваясь в большом количестве, сине-зеленые водоросли могут приводить к «цветению воды», во время которого значительное количество организмов оседает на дно, усиливаются процессы гниения, резко уменьшается количество кислорода и повышается концентрация углекислого газа. Это приводит к летнему замору рыб. «Цветение» резко отражается на водоснабжении (забиваются фильтры, вода приобретает неприятный вкус и запах).

    В сельском хозяйстве водоросли используются как органические удобрения (азотофиксирующие сине-зеленые водоросли, их массы собирают во время «цветения» водоемов). Сине-зеленые водоросли обусловливают образование гумуса, улучшают аэрацию почвы, влияют на ее структуру.

    Водоросли являются сырьем для получения ценных органических веществ: спиртов, аммиака, лаков, органических кислот и т. п.; йода, каротина, биологически активных веществ. Используются в микробиологической промышленности, космических исследованиях. Морские водоросли используют в пищевой промышленности и при изготовлении различных лекарств.

    В санитарной гидробиологии сине-зеленые водоросли используются как индикаторы, показывающие степень загрязнения воды органическими веществами. Водоросли применяют при очистке промышленных вод.

   Рассмотрим отдельного представителя отдела сине-зеленых водорослей – анабену (Anabaena Cyanophyta).

  Анабена - многоклеточная водоросль. Она живет на почве, и для фотосинтеза ей необходим солнечный свет. Сине-зеленые водоросли неприхотливы и не требуют каких-то особых условий для роста, но водород образуют только тогда, когда в окружающей среде нет кислорода. Поэтому, чтобы получить водород, их выращивают в аргоне. Водоросли при фотосинтезе вместе с водородом выделяют кислород, который мешает образованию водорода. К тому же такой процесс дорог. Поэтому производство водорода обычными сине-зелеными водорослями невыгодно.

       Ученые считают, что этот штамм анабены можно использовать для получения водорода. Однако, по словам ученых, прежде необходимо изучить, как эта водоросль будет работать в природных условиях, и оценить эффективность, с которой она преобразует энергию света в энергию водорода. 
 
 
 
 
 
 
 
 

9. Сравните жизненный цикл мохообразных и папоротникообразных растений, изобразите жизненные циклы в виде схемы.

        Из гаплоидной споры вырастает первичный росток – протонема, которая развивается в протонему с почками – каулонему. Со временем из почки вырастает тоже гаплоидное листостебельное растение – гаметофор. Вначале оно молодое, недоразвитое, но вскоре набирает силы и приобретает привычный облик. Совокупность гаметофора, протонемы и каулонемы называется гаметофитом, или гаплоидным поколением мха. У гаметофора мхов есть одна примечательная особенность. Выражаясь образным языком, он имеет вечно живущую часть – точку роста, срок жизни которой не ограничен (даже зимой), и временно живущую часть, или «медленно разлагающийся труп», – все остальное листостебельное растение, срок жизни которого определен сезоном вегетации.

     На  гаметофоре со временем образуются гаметангии – антеридии (мужские половые органы) и архегонии (женские половые органы). Антеридии – это «мешочки на ножках» со стенкой из одного слоя клеток. Внутри антеридиев созревают антерозоиды – мужские половые клетки, способные к самостоятельному передвижению в водной среде. Антеридии вырастают в пазухах веточных листьев, которые отличаются по своему строению от стерильных, имеют красноватую окраску и называются антеридиальными. Совокупность антеридиев и покрывающих их листьев на веточке называют перигонием. Архегонии вырастают на стебле, как боковые веточки. Сверху они прикрыты перихециальными листьями .

   Совокупность  архегония и покрывающих его  листьев называют перихецием. Архегонии устроены более сложно. По форме они напоминают колбочку. В нижней (широкой) части архегонии имеют двухслойную стенку. Эта его часть называется брюшком. Внутри брюшка находится несколько яйцеклеток. Узкая часть архегония – «горлышко колбочки» – имеет одноклеточную стенку. Эта часть называется шейкой. Антеридии и архегонии у видов сырых местообитаний образуются на гаметофоре ранней весной, сразу после схода снега, пока талая вода, необходимая для передвижения антерозоидов, не сошла. В шейке зрелого архегония образуется слизистый канал, по которому антерозоиды попадают в брюшко. В брюшке оплодотворяются сразу несколько яйцеклеток, но в рост идет только одна из них. Она дает начало спорофиту – спороносному поколению мха с диплоидным набором клеток. Спорофит состоит из коробочки (в зрелом состоянии – коричневого цвета) на ножке, накрытой сверху, как плащом, колпачком – остатками наружных стенок архегония. Коробочка на ножке без колпачка (который часто отсутствует) называется спорогоном .

     Спорофит вырастает примерно через месяц–другой после оплодотворения. Внутри незрелой коробочки содержится спорогенная ткань, состоящая из гаплоидных клеток. Зрелым спорогон становится после мейотического деления клеток спорогенной ткани, в результате которого образуются гаплоидные споры. 

    У папоротникообразных, в отличие от мохообразных, в цикле развития преобладает спорофит – бесполое поколение. Спорофиты папоротникообразных – листостебельные растения, часто очень сложного расчленения. Они всегда имеют корни. Во внутреннем строении характерно наличие хорошо развитой проводящей системы (в виде стелы разнообразного строения – от примитивной протостелы до сложной, совершенной эустелы). Проводящие пучки состоят из ксилемы, представленной обычно трахеидами, у отдельных форм имеются сосуды – трахеи. Флоэма состоит из ситовидных трубок с ситовидными пластинками на продольных и поперечных стенках. У большинства представителей имеются перицикл и эндодерма, отграничивающая пучок от коры.

    Гаметофит папоротникообразных развит значительно слабее спорофита. Он представлен талломом, или слоевищем, и называется заростком. Заросток имеет незначительные размеры (до нескольких сантиметров) и недолговечен, живет у большинства. папоротникообразных всего несколько недель. Обычно заросток пластинчатый, реже нитевидный, у некоторых плаунов он имеет радиально-симметричное строение. Как правило, заростки автотрофные, зеленые растения, но у ряда плаунов, ужовниковых папоротников заростки бесцветны и развиваются в земле, вступают в сожительство с грибом, питаясь гетеротрофно. У ископаемых папоротникообразных гаметофиты неизвестны.

    На  заростках развиваются половые  органы – антеридии и архегонии.  У менее организованных представителей  они хорошо развиты, имеют типичное строение, развиваются на поверхности заростка, у большинства же несколько редуцированы, упрощены, нередко погружены брюшком в ткань заростка. Редукция половых органов особенно характерна для разноспоровых папоротникообразных, которые наряду с равноспоровыми имеются в разных классах Pteridophyta. У равноспоровых представителей заростки обоеполые. На них образуются антеридии и архегонии. У разноспоровых растений заростки раздельнополые: мужские заростки, на которых находятся антеридии, и женские заростки, несущие архегонии. У разноспоровых папоротникообразных гаметофиты сильно редуцированы и заростки нередко представлены всего несколькими клетками (например, мужские заростки водных папоротников, селягинеллы).

    Заростки  развиваются из спор, образующихся в спорангиях на спорофите. Спорангии образуются на листе (на нижней или верхней его стороне). У примитивных ископаемых форм спорангии не были связаны с листом и располагались на верхушках осей и их разветвлений. Листья, несущие спорангии, называются спорофиллами. У некоторых папоротников они резко отличаются от вегетативных листьев, называемых трофофиллами. При образовании спор происходит редукционное деление, развиваются гаплоидные споры. Заростки обитают в достаточно увлажненных (хотя бы временно) местах, так как оплодотворение возможно только при наличии капельно-жидкой воды. После оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки образуется зигота, которая, делясь, постепенно формирует новый спорофит – зародыш. Первое время он связан с заростком и питается за его счет, внедряясь в ткань заростка особым органом зародыша – ножкой. Лишь постепенно; образовав корень, спорофит укрепляется в почве и переходит к самостоятельной жизни. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. Охарактеризуйте семейство Капустные. Зарисуйте  цветок и приведите его формулу. Приведите рисунки, отражающие разнообразие плодов у разных видов капустных. Запишите названия культурных, сорных и произрастающих в естественных растительных сообществах видов из этого семейства.

   Капустные — семейство двудольных растений, включающее в себя однолетние и многолетние травы, изредка полукустарники или кустарники. Ранее семейство называлось Крестоцветные (Cruciferae).

   Объём семейства — более трёх тысяч видов. Отличительной особенностью семейства является обилие двулетних монокарпичных трав.