12 февраля, 2015 22:48
ӨСІМДІКТЕР КЛЕТКАСЫНЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ МЕН ФУНКЦИЯСЫ
Жұмыс мақсаты: Өсімдіктер клеткасы және оның бөлімдерінің құрылысын оқып- үйрену.
1- тапсырма
Басты пияз (Allium cepa) клеткасының цитоплазма, ядро, пластидтер, вакуоль және клетка қабықшасын қарау.
Тапсырмаға түсініктеме.
Клетка өсімдіктер мен жануарлар денесінің негізгі құрылымдық және функциональды бірлігі. Клетка жалпы құрылысы бойынша ұқсас: химиялық құрамы, құрылымы және клетка элементтерінің функциясы. Биологиялық табиғаты бойынша жаңа клетка түзілу қабілеттілігі – барлық клеткалы организмдерде бөліну арқылы аналық клеткадан пайда болады.
Өсімдіктер клеткасы бөлінуі тура, ядрода хромосома түзілмейді (амитоз), тура емес, ядроның кариокинезді (митоз) немесе редукциялық (мейоз) бөлінуі арқылы жүреді.
Өсімдіктер клеткасы клетка қабықшасы, протопласт және вакуольден тұрады. Клеткалар формасы әртүрлі. Олар шар тәріздес, көпқырлы, жұлдызша тәріздес, тікбұрышты және т.б. болуы мүмкін. Кең тараған екі формасы: 1) паренхималық клеткалар, барлық бағытта ұзындығы мен ені шамамен бірдей- шартәріздес, кубтәріздес, көпқырлы. 2) прозенхималық клеткалар, ұзындығы енінен бірнеше есе артық.
Клетка қабықшасы
Клетка қабықшасының атқаратын қызметі клеткаға су, газ және еріген заттардың таңдамалы келіп түсуін және олардың өсімдік бойында жылжуын, қор ретінде жиналуын анықтайды және өсімдіктер мүшелеріне беріктік және мықтылық қасиет береді.
Протопласт. Протопласт- клетка сұйықтығы, негізгі бөлігі тіршілік қабілеттілігін жүзеге асырады. Онда метазаттар тасымалдануы мен айналымы жүреді. Осы процестің күрделі құрылымы протопластының құрылымдық элементтерге-оргоноидтарға бөлінуіне байланысты.
Протопластың негізгі құрылым түзуші материал болып белокты –липидті мембрана саналады. Мембрана беріктік, созылмалы және таңдамалы өткізгіштік қасиеттерімен ерекшеленеді.
Ядро. Ядро ядро қабықшасы, кариолимфа, ядрошықтан тұрады. Кариолимфада ДНК және белок молекуласынан тұратын хроматинді жіпше және РНК-дан тұратын ядрошық болады. Осы заттардың молекуласында клетканың интерфазалы кезіндегі зат алмасуды анықтайтын және бөліну кезінде жаңа клеткаға тұқымқуалаушылық белгілерін беретін информация сақталады.
Цитоплазма күрделі коллоидты және құрылымдық жүйе. Онда протопластың ірі органоидтары (жарық микроскопы арқылы көрінетін )-митохондрия және пластидтер орналасқан.
Пластидтер-өсімдіктердің клеткасына ғана тән қос мембраналы органоид. Пластидтер туралы алғашқы мәліметтер Д.Левенгуктың (1676) еңбектерінде келтіріледі.
Пластидтерді зерттеумен А.Шимпер (1882) айналысып, оны 3 типке бөлді:1) түссіз (мөлдір) лейкопластар, 2) реңі жасыл хлоропластар және 3) реңі қызыл-сары, сары хромопластар. Бұл жүйелеу осы уақытқа дейін пайдаланылып келеді.
Пластидтерді зерттеуде К.А.Тимирязев, В.В.Сапожников, М.С Цвет, В.Н Любименко, Т.Н Годнев т.б.ғалымдар зор үлес қосты. Пластидтерді зерттеуші ғалымдардың пікірі бойынша олар ұрық пен түзуші ұлпалардың клеткаларында болатын түссіз пропластидтерден пайда болды.
Пропластидтер пішіні жағынан митохондрияға ұқсас, бірақ көлемі одан ірі. Бір қарағанда пропластидтер сырты қос мембранамен жабылған, іш жағында тығыз матриксі орналасқан сияқты көрінеді. Матриксте алғашқы кезде ретсіз орналасқан бірнеше ғана көпіршіктер санының артуына қарай пропластидтің көлемі де ұлғаяды. Қос мембрананың ішкі қабаты жиыры- лып, қабаттар түзіп, сыртқысынан біртіндеп алыстай бастайды. Матрикстегі қөпіршіктер бір-бірімен қосылып ламеллалар, ал олардың белгілі бір рет-ретпен орналасуынан грандар түзіледі.
Сол сияқты пластидтердің бір түрі екінші түріне айналып отырады. Мысалы, хлоропластар уақыт өте келе олардың пигменттерінің бұзылуынан хромопластар пайда болды. Оны күзде ағаш жапырақтарының реңінің қызыл-күрең, сары, қызғылт, сарғыш болып өзгеруінен байқаймыз.
Хлоропластар. Балдырлардың талломдары, жоғарысатыдағы өсімдіктердің жапырағы, жас сабағы, піспеген (шикі) жемістерінің клеткаларында болатын жасыл түсті пластидтер.
Жоғары сатыдағы өсімдіктерде хлоропласт пішіні дөңгелек немесе сопақша, линза тәрізді көбінсе дәнге ұқсас болып келеді. Сондықтан олар- дың клеткаларындағы хлоропласты хлорофилл дәндері деп, ал балдырлар клеткасында хроматофор деп атайды. Жоғары сатыдағы өсімдіктердің бір клеткасында хлоропластың саны 1-2-ден 50-ге дейін жетеді. Мысалы, алма жапырағының клеткасында орта есеппен 50 шамасында. Хлоропластың көлемі жоғары сатыдағы өсімдіктерде 2-7 мкм, қалындығы 1-2 мкм. Тірі хлоропласт құрамында белок –50%, липидтер- 33%, хлорофиллдер 5-10%, каротиниодтар-1-2% және аз мөлшерде РНК мен ДНК бар.
Хроматографиялық әдіс бойынша М.Цвет хлорофиллдің 2 түрін тапты. Оның бірі хлорофилл “а” С/55 Н/72 О/5 N/4 Mg көкшіл-жасыл пигмент, екіншісі хлорофилл “в” С/55 Н/70 О/6 N/4 Mg сарғыш жасыл пигмент.
Хлоропласт құрамында тағы да қызғылт пигмент каротин –С/40 Н/56 және сары түсті пигмент ксантофилл- С/40 Н/56 О/2 бар. Қазіргі кезде хлорофиллде “с” және “d” пигменттерінің барлығы белгілі.
Хлорофилл – көміртегі, сутегі, оттегі және азот атомдары мен Mg атомдарынан тұратын күрделі органикалық қосылыс.
Хлоропластың пигменттік құрамы өсімдіктердің жүйелілік топтарына байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, көк жасыл, жасыл, қызыл қоңыр
балдырлар мен жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің хлоропластарында хлоро- филл “В”, диатомды, қоңыр балдырлар хлоропластарында хлорофилл “С” басым.
Хлоропластың құрғақ затының орта есеппен 35-55 проценті белоктан, 20-30 проценті липидтерден, 9-10 процент хлорофиллден, 5-4 проценті каротиноидтардан тұрады. Бұл химиялық құрам өсімдіктердің түріне, жасына, клетканың атқаратын қызметіне және орта жағдайларының әсеріне байланысты өзгеріп отырады. Сонымен қатар, хлоропласта дезок-сирибонуклеин (ДНК), рибонуклеин (РНК) қышқылдарының, Е.К витамин-дері мен А, Д провитаминдерінің барлығы белгілі болды.
Хлоропластың құрылымы электрондық микроскоптың шығуымен анықталған. Хлоропласты қосқабатты мембрана қаптап тұрады. Бұл мембрананың жартылай өткізгіштік, сұрыптаушылық қасиеті бар. Мембрана арқылы хлоропласт цитоплазмадан бөлінеді. Ал ондағы саңылаулар арқылы цитоплазма мен хлоропласт арасында үнемі зат алмасу процесі жүреді. Хлоропластың сыртқы және ішкі мембрана аралығындағы қуысының ені 10-20 нм.
Хлоропластың строма (грекше строма –дене) немесе матрикс деп аталатын денесі гидрофильді белокты-липоидты қосылыстан тұрады. Хлоропластың стромасында оған кесе көлденең орналасқан ламеллалар немесе тилакоидтар деп аталатын қос мембраналы тақталы құрылымдар бар. Ламеллалар бір-біріне параллель жанаса келіп, топтасып аса ұсақ денелер – грандар түзеді. Грандардағы ламеллалардың ұштары бір-бірімен жалғасып, тұйықталуынан диск пайда болады. Стромадағы грандар гранаралық тилокоидтар арқылы байланысады. Хлоропластың пигменттері стромада шашырамай ламеллаларда жинақталған, сондықтан олардың топтасуынан пайда болған грандардың жасыл реңі түссіз стромада айқын байқалады. Хлоропласың стромасындағы тилакоидтар жүйесінен басқа рибосомалар, крахмал дәндері, ДНК жіпшелері және пластоглобулдар (липид құрылым) бар.
Хлоропластар жай бөліну арқылы көбейеді. Оның басты қызметі-фотосинтез, яғни күн сәулесінің жарық қуатын пайдаланып, органикалық емес заттардан органикалық қосылыстар түзуі. Фотосинтез кезінде алғашқы түзілетін қарапайым моносахаридтер (қанттар) полимерленіп, крахмалға тағы басқа да полисахаридтерге айналады. Сөйтіп хлоропластарда алғашқы крахмал ұсақ дәндер түрінде, ал қор заттары жиналатын мүшелердің лейкопласталарында (амилопластарда) соңғы крахмал түрінде жиналады. Фотосинтездің нәтижесінде органикалық заттардың қоры түзіледі, атмосфера үнемі оттегімен толықтырылып, көмір қышқыл газынан тазартылады. Демек, хлорофилл жер бетіндегі тіршіліктің қайнар көзі болып саналады.
Хромопластар. Хромопластардың пішіні дөңгелек, таяқша, ұршық, үшбұрыш тәріздес. Мұндай сан түрлі пішінді болуы каротин және ксантофилл пигментерінің кристалданып, пластид стромасында жинақталуына байланысты. Хромопластардың стромасында мембраналы жүйе болмайды нәмесе нашар жетіледі.
Хромопластардың қызметі әлі де толық анықтала қойған жоқ. Олардың пигментік құрамында хлорофилл болмайтындықтан фотосинтезге қа-тыспайды.
Лейкопластар. Реңі мөлдір (түссіз), пішіні дөңгелек, ультрақұрамы жағынан пропластидтерге жақын, бірақ олардан көлемдірек, ірірек. Лейкопластар пластидтердің ішіндегі ең ұсағы. Клетка ішінде ядроны айнала топтасып орналасады. Лейкопластар өсімдіктердің күн сәулесі түспейтін мүше- лері:тамыр,тамыр-сабақ, түйнектер мен тұқымдарының клеткаларында кез-деседі.
Лейкопластардың негізгі физиологиялық міндеті-органикалық заттардың қорын жиынақтау. Крахмал қоры жиналатын лейкопластар аминопластар деп аталады. Мұндай лейкопластарда фотосинтез кезінде пайда болатын қанттардың полимерленуінен соңғы крахмал жиналады. Кристалдар немесе аморфты туынды зат ретінде белок қорға жиналатын лейкопластар протеинпластар деп, ал май тамшылары жиналатын лейкопластар алоепластар (элайопластар) деп аталады.
Өсімдіктер клеткасының негізгі ерекшеліктері:
- Әрбір клеткада өзіндік сыртқы қаңқа- клетка қабықшасының болуы;
- тұрақты вакуольді жүйенің болуы;
- өсімдіктердің жоғары синтездік қабілеттілігіне байланысты протопласта арнайы органелла – пластидтердің болуы;
- эргастикалық қосындылардың жиналуы: әртүрлі қоректік қор заттары (клетканың барлық бөлімдерінде) және зат алмасудың зиянды өнімдері (вакуольде);
- кариокинезде центриольдің болмауы және фрагмопластың цитокинезде пайда болуы.
Басты пияз (Allium cepa) шырынды қабыршақтары – эпидерманың тірі клеткалары микроскоп арқылы ядро және цитоплазма, сонымен қатар, клетка қабықшасы, вакуольді оқып- үйренуде жақсы обьект болып саналады.
Ядро сыртынан ядро қабықшасымен қапталған, іші ядро шырынынан тұрады. Онда хромосомалы- ядрошықты комплекс орналасқан. Алайда бөлінбеген клеткада хромосомалар көрінбейді. Оларды клетканың бөлінуі кезінде, яғни қысқарып, жуандағанда байқалады ( ядроның бөлінуі 2 тақырыпта оқытылады). Ядрошықтар (саны 2) бөлінбеген клеткада анық көрінеді.
Клетка қабықшасы микроскоп арқылы линиялар түрінде байқалады.
Жұмыстың орындалу барысы.
- Басты пиязды екіге бөліп, оның сыртқы жағынан шырынды қабыршақтың эпидермасын пинцетпен алады.
- Заттық шынының ортасына тамшы су тамызып, оған эпидерманы салады және обьектіні жабындық әйнекпен жабады.
- Эпидерма клеткаларын алдымен микроскоптың кіші, одан соң үлкен ұлғайтқышы арқылы қарайды. Клеткалар созылыңқы формада және бір- біріне тығыз орналасқан, клетка қабықшасында поралар көрінеді. Ядро цитоплазмамен қоршалған. Онда ядрошықтар анық көрінеді. Бір клеткада бір немесе бірнеше ядрошықтар бар. Клеткада бір немесе бірнеше клетка вакуолі бар. Егер қызыл түсті пияз қолданылса, онда клетка шырыны қызғылт түсті, ол еріген антоциан пигментіне байланысты. Цитоплазма және ядрошықты анық көру үшін конденсорды төмен түсіріп, диафрагма саңылауын азайту керек.
- Эпидерма клеткаларын калий иодидіндегі иод ерітіндісінде бояу реакциясын жүргізу. Ерітінді тамшысын таяқша арқылы жабындық әйнек шетіне әкеліп, ал екінші жағынан фильтр қағазымен суды сорып алу керек. Жабындық әйнек арқылы енген ерітінді цитоплазманы сары, ядроны ашық- қоңыр түске бояйды. Осы реакция ядрода және цитоплазмада белокты заттардың болуын дәлелдейді.
- Эпидерманың бір немесе екі клеткасының суретін салу және белгілеу жасау.
ҚАЙТАЛАУ СҰРАҚТАРЫ
- Өсімдіктер клеткасы қандай екі бөлікке (протопласт және қалған бөлігі) бөліп қарастырамыз? Бұлардың бір-бірінен негізгі айырмасы неде?
- Қандай органеллалар цитоплазманың субмикроскопиялық құрылымын құрайды?
- Ядроны құрылымдық элементтері, химиялық құрамы және атқаратын қызметі қандай?
- Мацерацияланған клеткалар деп қандай клеткаларды атаймыз? Оның себебі неде?
Жарық микроскопымен қарағанда клетка құрылысының қандай бөліктерін көреміз?
Автор публикации
