Среди растений наиболее высоко организованы цветковые, или покрытосеменные. Эти растения изучают на разных уровнях их биологической организации: клетки, ткани, органа. Орган — это часть тела организма, выполняющая определенную функцию (функции). У растения есть вегетативные органы (от лат. «веге-тативус» — растительный) — побег и корень и генеративные (от лат. «генераре» — производить, рождать) — цветок, плод, семя.

КЛЕТКА — СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ОРГАНИЗМА

Клетка — это мельчайшая единица любого организма, в том числе и растительного. Как функциональная единица, она обладает всеми свойствами живого: дышит, питается, ей свойствен обмен веществ; клетка выделяет конечные продукты обмена, обладает раздражимостью и отвечает на внешние раздражения, способна к делению и самовоспроизведению себе подобных.

Строение клетки. Живой частью клетки, активно участвующей в обмене веществ, является протопласт (цитоплазма, ядро, пластиды). Протопласт окружен оболочкой.

Цитоплазма — бесцветное вязкое образование, которое находится в постоянном движении. Ток цитоплазмы тем энергичнее, чем активнее функционирует клетка.

Важная роль в жизненных отправлениях клетки принадлежит ее форменным элементам. Форменные элементы цитоплазмы обладают специфическими (определенными для каждого элемента) функциями: одни из них ответственны за дыхание, другие — за синтез органических веществ, третьи — за выделение веществ (конечных продуктов обмена) и т. д. Форменные элементы цитоплазмы называют органеллами.

Существенной составной частью многих органелл является мембрана.

Мембрана — это тончайшая пленка, в построении которой участвуют белки и жироподобные вещества. Большинство мембранных белков — ферменты, физиологически активные вещества, которые влияют на ход биохимических процессов, протекающих в клетке. При непосредственном участии ферментов в цитоплазме всегда что-то образуется, что-то разрушается, так как для цитоплазмы характерно постоянное самообновление, которое осуществляется в процессе обмена веществ.

Значительное место в цитоплазме занимает вакуоль (или вакуоли). На них приходится 70— 90% общего объема взрослой клетки. Вакуоль окружена мембраной — тонопластом и заполнена клеточным соком — раствором различных органических веществ (глюкоза, сахароза, ферменты, пигменты и др.) и неорганических (вода, минеральные соли).

Поверхностную цитоплазматическую мембрану, прилегающую к оболочке, называют плазмалеммой.

Важную роль в клетке играет ядро — носитель признаков и свойств клетки и всего организма. Через эту органеллу осуществляется передача наследственной информации от клетки к клетке, от материнского организма к дочернему. Кроме того, ядро — центр управления жизненными процессами, протекающими в клетке.

Ядро погружено в цитоплазму и на поверхности имеет оболочку из двух мембран: наружной и внутренней. Ядерная оболочка пронизана отверстиями — порами. Наружная мембрана непосредственно переходит в систему мембран цитоплазмы. В ядре находятся хромосомы (от греч. «хромое» — цвет и «сома» — тело) и более плотные образования — ядрышки. Число хромосом для вида постоянно (например, 20 — у кукурузы, 108 — у хвоща полевого). В них записаны наследственные качества организма. Хромосомы и ядрышки погружены в ядерный сок.

Двумембранными органеллами клетки кроме ядра являются пластиды. Они разные по цвету и функциям. Зеленые пластиды называют хлоропластами (от греч. «хлорос» — зеленый и «пластос» — вылепленный), желто-оранжевые или красные — хромопластами (от греч. «хрома» — краска), бесцветные — лейкопластами (от греч. «лейкос» — белый). Окраска хлоропла-стов обусловлена наличием зеленого пигмента хлорофилла. Кроме него в хлоропластах есть каротин и ксантофилл — пигменты желто-оранжевого цвета. Каротин и ксантофилл присутствуют и в хромопластах, определяя свойственный им цвет. Лейкопласты лишены красящих веществ.

В состав растительной клетки входят органические и неорганические вещества. Среди органических веществ наиболее важны белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты (от лат. «нуклеус» — ядро; дословно ядерные кислоты). Из неорганических веществ в живой активно функционирующей клетке содержится много воды (70—95%) и обязательно присутствуют минеральные соли.

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ

В отдельных частях тела растительного организма находятся группы клеток, которые способны делиться. Благодаря этому увеличивается число клеток, они растут, вследствие чего растет весь организм. Рост в течение всей жизни — отличительная особенность растения.

Перед делением клетки в ядре количество наследственного материала удваивается. В результате этого процесса каждая хромосома оказывается состоящей из двух одинаковых частей (их называют хроматидами). Деление клетки сопровождается делением ядра. При этом ядерная оболочка распадается на мельчайшие пузырьки, «исчезают» ядрышки, уплотняются и становятся компактными хромосомы. В последующем в каждой из них нарушается связь между двумя хроматидами, и они отходят друг от друга как самостоятельные дочерние хромосомы. Последние перемещаются к полюсам делящейся клетки.

Две новые клетки получают по одинаковому набору хромосом. Такой же набор хромосом был и у материнской клетки. Таким образом, при делении клетки обеспечивается не только равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками, но и сохранение у последних тех же качеств, которые были и у материнской клетки.

Деление клетки завершается восстановлением ядра во вновь образовавшихся клетках (хромосомы вытягиваются в длинные нити, восстанавливается ядерная оболочка, образуются ядрышки) и возникновением на месте раздела оболочек.

Новая дочерняя клетка переходит к делению, после того как достигнет размера материнской, а в ядре произойдет самоудвоение каждой отдельной хромосомы, и тогда она будет состоять из двух хроматид.

РАСТИТЕЛЬНЫЕ ТКАНИ

Тело высшего растения образовано клетками, которые отличаются друг от друга строением и функцией. Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие свойственную им функцию (или функции), образуют ткань. Растительные ткани делят на образовательные, или меристемы (клетки способны делиться, благодаря этому органы растут), и постоянные (клетки утратили способность к делению и выполняют иные функции).

Рост побега в длину, заложение и разрастание листьев, заложение пазушных почек осуществляются благодаря делению клеток верхушечной образовательной ткани (находится на верхушке побега) и вставочной (заключена между клетками постоянных тканей).

Рост корня в длину обеспечивается делением клеток на его верхушке (верхушечная меристема корня).

Верхушечную и вставочную меристемы называют первичными (по происхождению), так как они первыми появляются при заложении нового вегетативного органа. Благодаря делению их клеток идет первичный рост побега и корня. Клетки, утратившие способность к делению, превращаются в клетки постоянных первичных тканей: покровные, проводящие, основные (среди последних запасающие, механические, ассимиляционные, или хлорофиллоносные, и др.).