Способы питания и обмен веществ растений

Открытый урок по теме: "Обмен веществ и энергии у растений"

Цель урока. Показать сущность обмена веществ у растений.

Образовательная: дать представление о процессе обмена веществ и энергии у растений, знать способы получения и превращение энергии, сравнивать процессы газообмена при дыхании с процессом при питании.

Развивающие: развитие логического мышления, умений сравнивать и обсуждать проблему, навыков работы с учебником, другими источниками информации, демонстрационным материалом.

Воспитательные: развитие навыков и умений необходимых для групповой работы, познавательного интереса к предмету.

Оборудование: комнатное растение, электрическая лампа, стаканы с водой, спиртом, известковой водой, настойка йода, чашки Петри, штатив, пипетка, пинцет, ножницы, скрепки, фотографическая бумага, колба, стеклянный колпак, вазелин, спиртовка. Таблица “Клеточное растение листа”, набор карточек для самостоятельной работы, колосья пшеницы, мешочки с мукой, зерном, результат опыта по фотосинтезу.

Основные понятия и термины: обмен веществ, превращение энергии, фотосинтез, дыхание, энергия, вода, кислород, углекислый газ, органические и неорганические вещества, пластиды, хлоропласты, хлорофилл, свет, устьица, корневые волоски, минеральные соли, орган, вещества. Личная значимость изучаемого для школьника. Живой организм – открытая система.

Методы обучения. Частично поисковый, проблемный.

Форма организации учебной деятельности. Комбинированный урок.

Приемы решения познавательной задачи. Эвристическая беседа с опорой на таблицу “Клеточное строение листа”, демонстрация опыта, составление схемы, таблицы, самостоятельная работа, самоконтроль, групповая работа, работа в паре, использование личного опыта, наблюдения, решение логических задач, задания творческого характера, постановка проблемы, работа со смысловым диктантом, понятийным аппаратом.

На классной доске записан текст смыслового диктанта: “Все эти превращения, связанные с образованием сложных веществ из простых и, наоборот, распадом сложных соединений на простые с выделением энергии называются обменом веществ”. Слова “образованием”, “распадом”, “выделением” пропущены. Записана учебная проблема: “Что называется обменом веществ и способы получения и превращения энергии у растений”. Помещены красочные рисунки, имеющие вид листьев клена, березы. На рисунках изображено строение устьиц, хлоропластов. Начерчена таблица “Сравнительная характеристика питания и дыхания у растений”, схема “Питание растений”.

Постановка учебной проблемы.
Актуализация знаний по изученному материалу.
Решение познавательной задачи.
Фотосинтез и его значение в обмене веществ и превращении энергии.
Роль почвенного питания в этих процессах.
Дыхание и его значение в обмене веществ и превращение энергии.
Взаимосвязь процессов в организме.

Постановка учебной проблемы.

Учитель. В живых клетках постоянно происходит непрерывное движение веществ – из внешней среды в клетку и из клетки во внешнюю среду. Живые системы пропускают через себя потоки вещества и энергии, сохраняя постоянство внутренней среды, поэтому организмы называют открытыми системами. Прекращение обмена веществ свидетельствует о прекращении жизни.

Актуализация знаний. Проверка домашнего задания.

Подведение итогов домашней работы о значении листопада.
Используя цветные иллюстрации выбранных растений и животных, укажите органы выделения.
Подберите дополнительные примеры животных, обсудите в паре с товарищем, сделайте записи в тетради.

Решение познавательной задачи.

Учитель. Под обменом веществ и энергии в живой материи понимают последовательное потребление, превращение, использование, накопление, потерю веществ и энергии в живых организмах в процессе жизни. Обмен веществ лежит в основе самосохранения, роста, развития и самовоспроизведения организмов. Обмен веществ способствует и помогает растениям и животным приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Побуждающий к теме вопрос.

  1. Назовите признаки живого организма.
  2. Отметьте те признаки, которые изучили.
  3. Выскажите свои суждения о признаках живого наиболее важных для организма.

Учитель. Обмен веществ и энергии одно из важных свойств живого организма. Чтобы жить, организму необходимо получать из окружающей среды простые и сложные вещества: углекислый газ, кислород, воду, минеральные вещества, белки, жиры, углеводы.

Информация с мотивирующим примером.

Послушайте и выскажите свое мнение.

Учитель. Многие птицы в зимнюю бескормицу обитают возле жилья человека. В снегопад, гололедицу и в мороз, например, синицы питаются только теми кормами, которые находят в специально оборудованных кормушках… Как вы думаете, что страшнее для домового воробья голод или холод?

Учащиеся делают вывод, что опаснее для птиц голод; они делятся наблюдениями, личным опытом подкармливания птиц, изготовление кормушек.

Решить биологическую задачу.

Учитель. Рассмотрите колосья пшеницы. Известно, что из одной зерновки пшеницы вырастает, примерно, десять колосьев. В каждом колосе созревает около шестидесяти зерен. Сколько даст зерен в будущем одна зерновка?

Задание к рассуждению.

  1. Какие вещества использовал зародыш пшеницы для прорастания?
  2. Где запасаются органические питательные вещества в семени однодольных и двудольных растений?
  3. Какими исследованиями определяли химические свойства белков, жиров, углеводов?
  4. Назовите процесс образования органических веществ в растениях.
  5. Перечислите условия, необходимые для осуществления фотосинтеза.
  6. Продемонстрируйте опыт, доказывающий, что для процесса фотосинтеза необходим солнечный свет.
  7. Проанализируйте результаты опыта, покажите на карточках стрелками условия фотосинтеза и конечный продукт.
  8. По опорной схеме расскажите о питании растений. Схема № 1.

Учитель. Без пищи человек может обходиться более месяца, без воды – около недели, а без воздуха – всего несколько минут.

Обсудите в группах и решите три задачи:

  1. Объясните причину взрывов и самовозгораний на элеваторе при закладке на хранение влажных семян подсолнечника.
  2. Почему дыхательные корни образуются у растений заболоченных мест?
  3. Сообщение ученика об опыте Пристли. Почему мышь, помещенная под стеклянный колпак вместе с растением, не погибла?

Выскажите свое мнение, что происходит в процессе дыхания с энергией, которая накапливается при фотосинтезе?

Задания для индивидуальной работы.

На карточке укажите стрелками поступление и выделение веществ, при процессе дыхания.

Индивидуальная работа с цветными иллюстрированными карточками.

Задания. Указать, что дыхание и фотосинтез – два противоположных процесса обмена веществ у растений. Два ученика, из имеющихся названий, с помощью магнитов прикрепляют вещества на зеленый и красный фоны листа.

  1. Сравнить самостоятельную работу.
  2. Оценить свою работу отметкой.

Учащиеся в личных карточках ручкой отмечают правильность выполненного задания с образцом на доске. Учитель при оценивании работы выставляет в журнале две оценки дробью. В числителе ставится оценка, выставленная учащимися при самоконтроле, в знаменателе будет стоять оценка учителя при проверке задания.

Закрепление и обобщение знаний.

Организация работы с текстом, записанным на доске.

Прослушайте текст смыслового диктанта.
Подумайте, какие слова в тексте пропущены?
Восстановите текст процесса обмена веществ.
Сравните восстановленный вами текст с определением обмена веществ в учебнике.
Заполните сравнительную характеристику питания и дыхания у растений. Таблица № 1.
Проверьте правильность заполнения таблицы, вашим товарищем, на доске.
Сделайте вывод о значении обмена веществ и превращение энергии у растений.

Реализация полученных знаний.

Задание. Определите по проблемным ситуациям процессы, используя сигнальные карточки: зеленый цвет карточки – фотосинтез, красный – дыхание.

Вопросы для контроля знаний по теме “Обмен веществ в растениях”.

  1. Поглощение углекислого газа, выделение кислорода, образование органических веществ.
  2. Поглощение кислорода и выделение углекислого газа.
  3. Процесс осуществляется клетками мякоти листа с хлорофилловыми зернами.
  4. Процесс осуществляется через устьица.
  5. Процесс протекает в течение суток.
  6. Процесс идет на свету.
  7. Органические вещества образуются.
  8. Органические вещества расходуются.

Подведение итогов урока.

Отслеживание планируемого результата об обмене веществ и превращение энергии у растений проходило по индивидуальным и сигнальным карточкам, заполнению таблицы, ответам на проблемные вопросы, решению биологических задач, знаниям демонстративного оборудования. Оцениваются и поощряются выводы, сделанные учащимися, суждения, высказывания, умение работать в паре, группе.

  1. Изучить текст раздела 14, с. 86.
  2. Проблемный текст. Проанализировать материал об известном в истории разговоре между Стефенсоном (изобретатель паровоза) и Бугландом (геолог), когда они смотрели на быстро пробегающий поезд.

— Ну, Бугланд, – обратился Стефенсон к своему приятелю, – ответьте мне на вопрос, может быть не особенно легкий. Можете ли вы сказать, какая сила двигает поезд?

— Я полагаю, – ответил Бугланд, – сила одной из ваших больших машин.

— Да, но что приводит в действие машину?

— О весьма возможно, что один из ваших машинистов?

Приведите возможные варианты ваших суждений, что приводит в действие машину?

Источник

Обмен веществ у растений

Обмен веществ — это различные химические реакции, которые протекают в живом организме и необходимы для поддержания жизни. Благодаря обмену веществ организм может жить, расти и развиваться.

Живые организмы постоянно получают из окружающей среды необходимые вещества, которые в дальнейшем преобразуются и превращаются в вещества тела самого организма. Это происходит в процессе питания. Организмам необходима энергия, чтобы осуществлять процессы жизнедеятельности. Живые организмы получают энергию в процессе дыхания. Поглощая кислород они окисляют сложные органические соединения до более простых. При этом высвобождается энергия.

Растения — это автотрофные организмы, они могут синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. Таким образом, у растений можно выделить два питания — почвенное и воздушное. Из почвы с помощью корней растения получают минеральные вещества и воду, которые используются при синтезе органических веществ. На свету в воздушной среде происходит процесс фотосинтеза, и образуются органические вещества.

Как и все другие живые организмы растение дышит. При этом происходит высвобождение энергии, которая идет на все процессы жизнедеятельности клеток, в том числе на синтез других, необходимых растению для построения своего тела, органических веществ. Так из сахаров, образованных в процессе фотосинтеза, растения получают путем различных химических реакций крахмал, клетчатку, белки, жиры и витамины. Также, расщепляя ряд органических соединений до углекислого газа и воды, растения получают энергию.

Таким образом, фотосинтез, минеральное питание и дыхание обеспечивают растению обмен веществ, который представляет собой множество химических реакций, превращающих одни вещества в другие.

Источник



Как происходит обмен веществ у растений

Обмен веществ у современных растений, как и у их далеких предков, представляет собой процесс производства питательных веществ и их окисления для получения энергии. Научным языком эти процессы называются фотосинтезом и дыханием.

Вам понадобится

Инструкция

  1. Растения — это уникальные живые существа, которые первые колонизировали землю и сделали ее обитаемой. Главной причиной успешности растений, позволяющей им доминировать на протяжении всей истории Земли, является их способов питания, ведь это единственные живые существа, которые используют энергию солнца для получения питательных веществ. Именно способ питания растений сделал их столь успешными. Процессы, происходящие в листьях растений, долгое время были загадкой для ученых. Только с появлением сильных микроскопов стало понятно, как происходитобмен веществ в клетках растений. Процесс обмена веществ у растений имеет две составляющие — фотосинтез и дыхание. Оба эти процесса взаимосвязаны и обеспечивают жизнедеятельность всех тканей организма растения.
  2. Фотосинтез — это пластический обмен веществ у растений. Растения уникальны тем, что способны сами вырабатывать себе пищу в процессе фотосинтеза. Этот процесс еще не до конца разгадан наукой, но многое уже известно. Растение берет из почвы воду и ряд простых элементов, которые содержатся в ней. Для фотосинтеза используется вода, которая по специальным каналам доставляется на верхушку дерева, где листья находятся под палящим солнцем. В листьях располагаются миллионы хлоропластов, содержащих зеленое вещество — хлорофилл. Кроме того, на листьях располагаются множество стомат, втягивающих углекислый газ, необходимый для фотосинтеза.
  3. Процесс фотосинтеза проходит в хлоропластах, когда в них скапливается достаточное количество воды и углекислого газа, но лишь при условии попадания на поверхность листа солнечного света. Солнечный свет несет в себе частички энергии — фотоны, которые используются в зеленых клетках растений для расщепления воды на кислород и водород. Кислород выводится из растения как продукт распада, а оставшийся водород сочетается с углекислотой, образуя сахарозу или глюкозу.
  4. Дыхание – это энергетический обмен веществ у растений. Процесс дыхания с потребление кислорода – это отличительная черта всех живых существ. Кислород нужен растению для окисления сахарозы и получения энергии в чистом виде. Полученная энергия используется для роста и питания всего организма растения. Именно процесс дыхания позволяет использовать накопившуюся в растении энергию для использования простых элементов, полученных из почвы, при строительстве новых частей растения, в том числе для отращивания новых веток или, к примеру, для активного цветения.

Видео по теме

Обратите внимание

Именно дыхание позволяет растениям создавать высококалорийные нектары и пыльцу, необходимые для привлечения насекомых и размножения. Без дыхания растение не сможет использовать питательные вещества, которые получается в процессе фотосинтеза.

Полезный совет

Благодаря фотосинтезу, растения выделяют огромное количество кислорода в процессе своей жизнедеятельности. Для дыхания растение использует меньше кислорода, чем вырабатывает в процесс фотосинтеза.

Источник

Способы питания и обмен веществ растений

Процесс поглощения и усвоения растениями из окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизни; заключается в перемещении веществ из среды в цитоплазму растительных клеток и их химическом превращении в соединения, свойственные данному виду растений. Поглощение и усвоение питательных веществ (анаболизм) вместе с их распадом и выделением (катаболизм) составляют Обмен веществ (метаболизм) — основу жизнедеятельности организма.

В составе растений обнаружены почти все существующие на Земле химические элементы. Однако для П. р. необходимы лишь следующие: углерод (С), кислород (О), водород (Н), азот (N), фосфор (Р), сера (S), калий (К), кальций (Ca), магний (Mg), железо (Fe) и Микроэлементы: бор (В), марганец (Mn), цинк (Pb), медь (Cu), молибден (Mo) и др. Элементы питания поглощаются из воздуха — в форме углекислого газа (CO2) и из почвы — в форме воды (H2O) и ионов минеральных солей. У высших наземных растений различают воздушное, или листовое, питание (см. Фотосинтез) и почвенное, или корневое, питание (см. Минеральное питание растений). Низшие растения (бактерии, грибы, водоросли) поглощают CO2, H2O и соли всей поверхностью тела.

Потребность растительного организма в различных элементах неодинакова; наибольшая — в кислороде и водороде. Это объясняется тем, что живое растение на 80—90% состоит из воды, т. е. из кислорода и водорода в отношении 8: 1. Кроме того, растение расходует за свою жизнь в процессе транспирации (См. Транспирация) в сотни раз больше воды, чем его собственная масса (для предотвращения перегрева). Основу сухого вещества растения наряду с углеродом (45%) составляют также кислород (42%) и водород (6—7%). На долю элементов минерального питания, среди которых преобладают азот и калий, приходится всего 5—7% сухого вещества растения. Ни один элемент питания не может быть заменен другим (так называемый принцип незаменимости питательных элементов). Отсутствие или большой недостаток любого из них неизбежно приводит к прекращению роста и к гибели растения. Каждый из элементов выполняет в растительных тканях свою уникальную функцию, неразрывно связанную со всеми др. отправлениями организма. Так, углерод вместе с водородом и кислородом составляет основу всех молекул органических соединений (см. Биогенные элементы). Вещества, состоящие только из этих трёх элементов (углеводы),— главный субстрат дыхания (См. Дыхание). Из полимерных углеводов состоят также оболочки растительных клеток. Каждый вид и даже сорт растений поглощает преимущественно те элементы, которые в наибольших количествах нужны для свойственного ему обмена веществ. Поэтому, например, содержание калия в растениях обычно в десятки раз превышает содержание натрия, хотя в почвах отношение между этими элементами обратное. Некоторые виды растений способны накапливать в своих тканях редкие элементы (например, лантан), чем пользуются при геологической разведке (см. Индикаторные растения).

Типы питания. В зависимости от источника поглощаемого углерода различают несколько типов П. р. Часть низших растений (все грибы и большая часть бактерий) может использовать углерод только из органических соединений, в которых он содержится в восстановленной форме. При окислении таких соединений в процессе дыхания освобождается запасённая в них химическая энергия, которая затем может расходоваться на различные эндергонические (т. е. требующие затрат энергии) процессы: синтез более сложных соединений, передвижение веществ в растении и др. Питание этого типа называется гетеротрофным, а растения, потребляющие органические источники углерода,— гетеротрофными (см. Гетеротрофные организмы); питание за счёт мёртвых органических остатков называется сапрофитным, а растения, питающиеся мёртвыми органическими остатками,— сапрофитами (См. Сапрофиты). Этот тип питания свойствен всем гнилостным грибам и бактериям. Гетеротрофы, живущие за счёт органических соединений др. живых организмов, называются паразитами (См. Паразиты). К ним относятся все грибы и бактерии — возбудители болезней животных и растений, а также некоторые высшие растения, например заразиха, высасывающая с помощью специальных присосок соки др. растений. Паразитическое П. р. отличается от Симбиоза, при котором происходит постоянный обмен продуктами жизнедеятельности, полезный для обоих партнёров. Симбиотический П. р. наблюдается, например, у азотфиксирующих бактерий, поселяющихся в клубеньках на корнях бобовых растений (см. Азотфиксация), у шляпочных грибов, гифы которых проникают в корневые ткани древесных растений (см. Микориза), а также у лишайников, представляющих собой группу грибов, находящихся в постоянном сожительстве с водорослями. Большая часть растений способна усваивать углерод из углекислого газа, восстанавливая его до органических соединений. Этот тип питания называется автотрофным (см. Автотрофные организмы). Он свойствен всем высшим зелёным растениям, а также водорослям, некоторым бактериям. Восстановление CO2 до органических соединений требует затрат энергии либо за счёт поглощаемого солнечного света (фотосинтетики), либо за счёт окисления восстановленных соединений, поглощаемых из внешней среды (хемосинтетики).

Благодаря П. р. осуществляется большой биогеохимический Круговорот веществ в природе (рис. 1). Автотрофные (главным образом зелёные, или фотосинтезирующие) растения дают начало этому круговороту, удаляя из атмосферы CO2 и создавая богатые химической энергией органические вещества. Гетеротрофные растения (главным образом сапрофиты) замыкают этот круговорот, разлагая мёртвые органические остатки до исходных минеральных веществ.

В процессе фотосинтеза растения не только поглощают вещества, но и накапливают энергию. Один из первичных продуктов фотосинтеза — сахара. При соединении 6 грамм-молекул CO2 и такого же количества H2O образуется 1 грамм-молекула глюкозы (180 г). Этот процесс происходит с поглощением 674 ккал (1 ккал = 4,19 кдж) энергии солнечного света, которая и запасается в химических связях сахара. Вместе с молекулами сахара эта запасённая химическая энергия может затем переместиться в другие, нефотосинтезирующие части растений, например в корень. Здесь в процессе дыхания она может освобождаться для синтеза более сложных соединений и для др. процессов жизнедеятельности растительных клеток. Хотя в фотосинтезе непосредственно участвуют только CO2 и H2O, для его осуществления и в особенности для последующих превращений его первичных продуктов необходимы все др. элементы П. р., в каких бы ничтожных количествах они не содержались в растении.

Превращения питательных веществ происходят в различных органах и тканях и связаны друг с другом в непрерывный круговорот веществ в растительном организме (рис. 2). В листьях в процессе фотосинтеза из CO2 воздуха и поступающей из корня H2O образуются первичные органические продукты (ассимиляты). Один из них — сахароза — универсальная форма транспортировки углевода. Из фотосинтезирующих клеток листа сахароза поступает в специальную транспортную систему — ситовидные трубки флоэмы (См. Флоэма), обеспечивающие нисходящее перемещение веществ сначала по листовым жилкам, а затем по проводящим пучкам стебля в корень. Здесь ассимиляты покидают ситовидные трубки и распространяются по тканям корня. Навстречу притекающим из листьев ассимилятам движутся вода и ионы минеральных солей, которые сначала связываются поверхностью корневых клеток, а затем через клеточную мембрану проникают внутрь клеток. При этом одни элементы (калий, натрий, в значительной степени кальций, магний и др.) поступают в пасоку (См. Пасока) и подаются в надземные органы в неизменном состоянии. Другие (например, азот), встречаясь с центробежным потоком ассимилятов, вступают с ним во взаимодействие, включаясь в состав органических соединений (аминокислот и амидов), и в таком измененном виде поступают в пасоку. Наконец, третьи (такие, как фосфор), проходя через ткани корня, также включаются в органические соединения (нуклеотиды, фосфорные эфиры сахаров), но затем, снова отщепляясь, поступают в пасоку главным образом в виде свободных ионов. Так или иначе элементы корневого П. р. вместе с водой поступают в сосуды ксилемы (См. Ксилема) вторую транспортную систему растения, обеспечивающую восходящее перемещение веществ в надземные органы. Движение воды и растворённых в ней веществ по сосудам происходит за счёт корневого давления и транспирации. В листе эти вещества из сосудов проникают в фотосинтезирующие клетки, где происходит их вторичное взаимодействие с ассимилятами. При этом образуются разнообразнейшие органические и органо-минеральные соединения, из которых после ряда усложнений развиваются новые органы растения.

Роль питания. П. р. обеспечивает веществами и энергией следующие процессы: поддержание жизнедеятельности (возмещение убыли питательных веществ при дыхании и выделении в наружную среду), рост органов, отложение веществ в запас и, наконец, воспроизведение потомства (образование плодов и семян). При недостаточном П. р. питательными веществами обеспечиваются в первую очередь процессы, связанные с жизнедеятельностью и воспроизведением потомства. При умеренном недостатке П. р. рост молодых частей растения (верхних листьев, корневых окончаний) ещё продолжается за счёт реутилизации, т. е. повторного использования питательных элементов путём их оттока из более старых листьев. При резком недостатке П. р. рост прекращается, и все питательные ресурсы направляются на главную функцию растительного организма — воспроизведение потомства. В этих условиях ячмень, например, имеет высоту всего 4—5 см, но образует 2—3 вполне нормальные зерновки. Избыток тех или иных элементов П. р. так же вреден, как и их недостаток.

Создание наилучших условий почвенного П. р. путём орошения и внесения удобрений — наиболее эффективное средство управления урожаем с.-х. растений. В закрытом грунте (парники, теплицы) можно регулировать также воздушное П. р.— путём изменения содержания CO2 в воздухе и дополнительного освещения (см. Светокультура растений). Создание оптимального комплекса условий для П. р.— главная задача растениеводства. На решение этой задачи направлены мероприятия по мелиорации засоленных почв (удаление вредного для П. р. избытка солей), агротехнические приёмы обработки почвы (создание условий плотности и аэрации, облегчающих П. р.), борьба с сорняками (конкурирующими с культурными растениями за элементы П. р.) и др.

Лит.: Тимирязев К. А., Жизнь растений, Избр. соч., т. 3, М., 1949; Сабинин Д. А.. Физиологические основы питания растений, М., 1965; Максимов Н. А., Как живёт растение, 4 изд., [М., 1966].

Источник

Жизнедеятельность растительной клетки

Урок 3: Жизнь растительной клетки

Это основное свойство живых организмов. Обмен веществ и энергии, или метаболизм (греч. «изменение», «превращение») включает в себя такие основные процессы клеточного уровня, как производство (биосинтез) белков и липидов, фотосинтез и дыхание. Он делится на два противоположных, но взаимозависимых процесса: катаболизм, в результате которого сложные вещества разлагаются на простые с выделением энергии и анаболизм – производство сложных, свойственных данному организму веществ, сопровождающееся затратой энергии. Рассмотрим подробнее, какие процессы обеспечивают обмен веществ и превращение энергии в клетке растений.

1 obmen energii i veshchestv u rastenii
Обмен энергии и веществ у растений

Катаболизм у растений

Дыхание клетки – общее свойство всех организмов. Только дышат они разными веществами. Растения дышат кислородом, такие организмы называют аэробами. В цитоплазме и органеллах («органах дыхания» клетки) митохондриях происходит последовательное расщепление глюкозы. В митохондриях у многих организмов, в том числе и у растений, этот процесс происходит при участии кислорода и называется он окислением, или дыханием клетки. При этом чаще глюкоза, реже белки и липиды, разлагается до минимальных продуктов: воды и углекислого газа, при этом происходит накопление и запасание энергии химических связей.

Процесс дыхания клетки растений происходит и ночью и днём. Значит, они тоже поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Универсальным источником энергии у всех живых организмов являются молекулы АТФ. Они легко расстаются с остатками фосфорной кислоты и при этом вырабатывают много энергии. А она необходима для большинства жизненных процессов клетки.

2 dyhanie na urovne kletki
Дыхание клетки

Световая фаза фотосинтеза тоже относится к катаболизму. Она проходит только на свету. В это время в хлоропластах листьев происходит разложение воды, запасание энергии солнца в виде энергии химических связей и некоторые другие процессы. А запасённые продукты участвуют во второй (темновой) фазе фотосинтеза, которая уже относится к анаболизму.

В клетке также разбираются ненужные, вредные (попавшие через плазмолемму бактерии), ошибочные, нерабочие или лишние макромолекулы и элементы самой клетки, которые неспособны делать свою работу. Переваривание больших сложных молекул происходит в лизосомах – пузырьках, наполненных ферментами.

3 apparat goldgy
Аппарат Гольджи помогает удалять избыточные вещества из клетки

Анаболизм у растительной клетки

Другие названия этой части обмена веществ – биосинтез, пластический обмен, ассимиляция. В растительной клетке собираются все органические вещества. Синтез белков происходит в рибосомах, большая часть которых расположена на эндоплазматической сети. Помните строение клетки, мы изучали его на прошлом уроке. Производство нужных клетке и всему организму белков проходит одинаково в клетках всех царств живой природы. Сахара производятся в хлоропластах в процессе фотосинтеза. Поэтому по типу питания клетки растений являются автотрофами. Кроме первичных метаболитов (производимых веществ), непосредственно нужных для жизни, клетки производят много вторичных веществ, которые есть не во всех тканях.

Вторичные метаболиты

Учёные открыли 45 000 веществ, синтезируемых специально предназначенными для этого клетками. Они нужны растению для общения со средой и защиты. Например, для самозащиты от вызывающих болезни бактерий и вирусов, травоядных животных они выделяют отпугивающие и ядовитые секреты, для привлечения животных – ароматные летучие вещества. Вот несколько примеров таких веществ:

  • эфирные масла обладают свойством убивать бактерий и отпугивать фитофагов. Они появляются в железистых волосках листьев перечной мяты, лимона. Главная часть эфирных масел – это терпены. Хлопчатнику, кукурузе и другим растениям они нужны для привлечения хищных насекомых, которые поедают напавших на растения членистоногих;
  • липкие пищеварительные секреты, содержащие ферменты, у хищных растений;

4 zhelezistye voloski rastenia
Железистые волоски росянки

  • яды. Всем известны ядовитые растения: анчар, клещевина, ландыш, вороний глаз. Но мало кто знает, что яд есть в семенах яблони, вишни, персика, миндаля и многих других растений. Есть животные, которые в результате эволюции приспособились поедать и токсичные растения. И после этого они сами становятся ядовитыми. Например, бабочка монарх питается растениями семейства молочайных и накапливает в своём теле их токсины, поэтому птицы её не едят. Монотерпены хвойных находятся в смоле, они ядовиты для насекомых, в том числе и для злейших врагов деревьев короедов;
  • клетки молочайных производят форболовый эфир, который не только очень ядовит, если попадает в пищеварительную систему млекопитающих, но и вызывает раздражение кожи при проникновении на её поверхность.

5 sok molochaya
Сок молочая

  • каучук есть у многих растений, но наибольшее его количество находится в млечниках бразильской гевеи, манихота и фикуса.
  • фенолы (ароматические вещества) нужны растениям для привлечения опылителей и животных, распространяющих их семена.
  • для этой же цели служат и красящие вещества – антоцианы, находящиеся в лепестках цветов и частях побегов.

Темновая фаза фотосинтеза – питание клетки растений

Фотосинтез ещё называют воздушным питанием растения. Хотя во многих школьных определениях говорится, что он проходит только на свету, это не совсем точно. Первая фаза фотосинтеза действительно запасает энергию Солнца, она не может проходить в темноте. Вторая фаза может проходить в отсутствии света, в ней используются уже запасённые в первый этап вещества. В результате множества химических реакций в хлоропластах синтезируются углеводы с использованием тех продуктов, которые были запасены во время световой фазы и поступили из внешней среды: энергии АТФ, атомов водорода и молекул углекислого газа.

Кроме воздушного, у растений есть и другой способ питания клетки – минеральный. У высших растений корни всасывают воду с растворёнными минеральными солями и клетки ксилемы доставляют её ко всем частям растения. У низших растений – водорослей, питание клеток организма минералами и водой осуществляется всей поверхностью тела. Они участвуют во всех жизненных процессах растений, например, вода, магний и марганец нужны для фотосинтеза. Магний входит в состав хлорофилла и участвует в реакциях его образования. При недостатке этого элемента, листья растения желтеют, потому что в них разрушается хлорофилл. Марганец путём активации ферментов регулирует белково-углеводный обмен, дыхание и фотосинтез.

6 shema fotosinteza
Схема фотосинтеза

Как вещества проходят из клетки и внутрь неё?

Для жизни клетке нужны многие вещества: вода, минералы, газы, органические вещества и их «строительные частички». Они проходят в неё через плазмолемму, которая не является полностью непроницаемой. Проходимость веществ зависит от химических и физических свойств мембраны и самих молекул и ионов, проходящих через неё. Из клетки выходят произведённые в ней гормоны, ферменты и другие вещества белкового и липидного происхождения, а также ненужные и вредные молекулы и ионы.

Как проходит через плазмолемму молекула воды?

Вода в клетке участвует во многих процессах. Она разлагается в ходе фотосинтеза с образованием иона водорода, который участвует в производстве сахаров. В воде протекают все химические реакции, необходимые для жизни организма. Она наполняет вакуоль и цитозоль, тем самым поддерживая форму клетки при помощи тургорного давления.

Вода через плазмолемму проходит легко, прямым объёмным потоком и по законам физики: от места с большей концентрацией молекул к стороне с меньшей их концентрацией (по градиенту). Такой процесс называется диффузией, при этом вода проходит через мембранные поры. Распространённый пример: разбрызгивание духов в одной части комнаты и заполнение их запахом всей комнаты даже при неподвижности воздуха в ней. Или вспомните, как вы обмакивали грязную кисточку в стакан с водой. В одном месте опустили, а краска «расползлась» по всей жидкости. Молекулы поступают с той стороны, на которой их концентрация выше.

7 transport veshchestv cherez membranu
Транспорт веществ через плазмолемму

Другой способ прохождения воды называется осмосом. Он заключается в том, что жидкость проходит в ту сторону, на которой расположена вода с большей концентрацией каких-либо ионов, или солей. Это явление приносит немало проблем многим одноклеточным, особенно обитающим в воде. У эвглены, живущей в пресных водоёмах, внутри клетки водный раствор более «солёный», чем вода снаружи. Поэтому вода стремится внутрь клетки. Если её будет слишком много, она разбавит содержимое цитоплазмы или приведёт к разрыву плазмолеммы. Чтобы спастись, эвглена постоянно удаляет избыток воды при помощи сократительной вакуоли.

Прохождение кислорода и углекислого газа через мембрану

Кислород как остаточный продукт удаляется из клетки в результате фотосинтеза. Он нужен клетке для дыхания, поэтому он постоянно проходит как внутрь, так и наружу. Так же движется и углекислый газ. Клетке он нужен для фотосинтеза, а образуется при дыхании и удаляется.

Кислород и углекислый газ – незаряженные и очень мелкие молекулы, они растворяются в липидах, а плазмалемма из них и состоит, поэтому эти газы проходит сквозь неё легко, способом простой диффузии и при помощи белков-переносчиков. На скорость их прохождения влияет только степень концентрации такого же газа на противоположной стороне мембраны.

Заряженные полярные молекулы проходят через плазмолемму против градиента, при помощи погружённых в мембрану транспортных белков с затратой энергии.

Выделение веществ из клетки

Клетки растений секретируют и выделяют вещества, нужные им для привлечения опылителей, отпугивания животных или защиты от испарения воды (вторичные метаболиты). Такие секреторные клетки расположены в железистых волосках, нектарниках, млечниках, гидатодах. Они выделяются через устьица на покровной кожице растения.

Избыточные или ненужные продукты клетка растений накапливает в вакуолях или собирает в везикулы (секреторные пузырьки) и удаляет за пределы протопласта через плазмолемму. Они проходят через неё путём фагоцитоза и пиноцитоза.

8 fagocitoz i pinocitoz
Фагоцитоз и пиноцитоз

Циркуляция цитоплазмы

Её научное название: циклоз. Значение движения цитоплазмы очень велико. В растительных клетках он помогает передвижению всех нужных веществ к её частям. Под микроскопом это можно наблюдать по перемещению органелл, но внутренняя структура клетки при этом сохраняется. Движение цитоплазмы в клетке обеспечивают микротрубочки и микрофиламенты цитоскелета, затрачивая энергию АТФ.

Хлоропласты используют это движение, чтобы найти наиболее подходящее место по отношению к свету, а пузырьки с веществами, чтобы передвинуться поближе к плазмолемме и выйти за пределы клетки. Скорость циклоза зависит от освещения, температуры, количества необходимого кислорода.

9 sposoby peredvizhenia citoplazmy v kletkah
Способы передвижения цитоплазмы в клетках

Рост и развитие клетки растений

Клетка растений родятся в образовательной ткани. Там они все внешне одинаковые. Различаются химическим составом, особенностями строения ядер и органелл. В маленьких клетках все части мелкие, недоразвитые. В митохондриях не развиты кристы, ядро мелкое с крупным ядрышком, много небольших вакуолей, рибосомы не прикреплены к эндоплазматической сети.

С возрастом клетка растений растёт – увеличивается в размере за счёт растяжения и увеличения центральной вакуоли при слиянии мелких пузырьков. И развивается. Процесс развития клетки сопровождается изменением, превращением в часть какой-либо ткани растения. Она становится либо одной из покровных клеток, либо проводящих с толстыми стенками и без ядра и т.д. В ней дозревают хлоропласты и митохондрии, большинство рибосом прикрепляются к ЭПС, утолщается клеточная оболочка, клетка теряет способность к делению и становится частью ткани организма.

10 razvitir i rost kletki rastenii
Развитие и рост клетки растений

Клеточное деление

У растений, как и у всех эукариот, существует 2 типа непрямого (с образованием веретена) деления клеток: неполовых (митоз) и половых (мейоз). Размножение неполовых клеток у растений происходит только в определённых местах, в образовательной ткани, расположенной в верхушках побегов, в основании листьев, в узлах злаков, в верхушке корня и под корой – в камбии. Деление половых клеток бывает в пестиках и тычинках или в других специальных образованиях растений.

При митозе из одной клетки получается две. Они такие же, как и та, из которой они образовались. Митоз у растений отличается от такого же деления у других организмов.

  1. Интерфаза – период между делениями. В ней происходят процессы обмена веществ и энергии, т. е. жизнедеятельность клетки. А также подготовка к делению – удвоение ДНК, накопление веществ и энергии.
  2. Митоз – само деление.
    1. Препрофаза – этап деления, характерный только для растительной клетки. В него происходит образование под плазмолеммой кольца из микротрубочек. Оно называется препрофазной лентой. Так как в клетках растений нет клеточного центра с центриолями, то их заменяет препрофазная лента. Она будет участвовать в образовании веретена деления и растягивании хромосом.
    2. Профаза. В процессе этого этапа деления клетки белки и хроматин скручиваются в хромосомы и становятся заметными под микроскопом. Оболочка ядрышка разрушается, начинает образовываться веретено деления.
    3. Прометафаза. В её начале растворяются мембраны ядра, хромосомы движутся к экватору клетки.
    4. Метафаза. В ней хромосомы становятся примерно на одинаковом расстоянии от полюсов, нити присоединяются к пояскам хромосом.
    5. Анафаза характеризуется растягиванием частей хромосом – хроматид к верхнему и нижнему краям клетки.
    6. Телофаза. В ней происходит растворение хроматина и становятся невидимыми под микроскопом, образуются ядра у каждого из полюсов клетки, заканчивается формирование клеточной перегородки, или пластинки (фрагмопласта у высших растений и некоторых водорослей и фикопласта у других водорослей), разделяющей материнскую клетку на две дочерние. Недостающие органоиды достраиваются.

    11 mitoz v kletke rastenii
    Митоз в клетке растений

    Как клетки реагируют на окружающую среду и общаются?

    Растения реагируют на свет и звуки, общаются между собой при помощи химических веществ, передавая их через воздух и почву. Если в клетки проникают патогенные бактерии, то в них начинает выделяться биохимическое оружие, клетки корня растения «договариваются» с грибными гифами о совместной взаимовыгодной жизни – симбиозе. За общение клеток отвечает белок MICU, который настраивает ионы кальция, выполняющие основную работу по передаче сигналов. Клетки растений соединены тяжами цитоплазмы (плазмодесмами), по ним вещества и поступают из клетки в клетку. То есть происходит обмен веществ между клетками.

    Источник

Adblock
detector