Онтогенез растительной клетки

Общие закономерности роста

Рост – это необратимое увеличение размеров и массы клетки, органа и всего растения. Рост – это процесс образования новых элементов структуры на разных уровнях – молекулярном, клеточном, тканевом, органном и организменном. Растения в отличие от животных растут в течение всей жизни с перерывами на периоды покоя. Основой роста растений является рост клеток меристемы. Скорость роста измеряют по зменению высоты растения, изменению сухой или сырой массы. Рост растения происходит неравномерно. Во второй половине 19 века был установлен «закон большого периода роста»: скорость роста увеличивается сначала медленно, потом все быстрее и быстрее, достигает максимального значения, а затем постепенно уменьшается. Графически это выражается S-образной кривой. На ней выделяют 4 фазы: 1) лаг-фаза или фаза очень медленного роста; 2) лог-фаза (фаза ускоренного роста или логарифмическая фаза); 3) фаза замедления роста; 4) стационарная фаза. Вторая фаза является периодом большого роста. Закон большого периода роста универсален. Он подтверждается наблюдениями за ростом клеток, тканей. Органов, организма растений и животных. Число бактерий и число особей в популяции также подчиняется этому закону.

Рост характеризуется ритмичностью. Максимум роста приходится на ночные часы, а минимум – на дневные. Существует также сезонная ритмичность роста. В условиях засухи и зимы растения замедляют рост.

Онтогенез – это индивидуальное развитие от момента образования до естественной смерти. Онтогенез растительной клетки может идти двумя путями: либо от деления до деления, либо от деления до смерти. Онтогенез от деления до деления характерен для клеток меристем и для каллуса (травматической ткани). В этом случае клетки проходят митотический (клеточный) цикл, то есть период от митоза до митоза. Продолжительность клеточного цикла зависит от вида растения и типа клеток, в среднем она около суток.

Онтогенез многих растительных клеток проходит от деления до смерти. Он состоит из 4 фаз.

Деление (эмбриональная фаза)

Все клетки происходят из клеток меристемы. Клетки меристемы делятся с помощью митоза. После 3-5 делений клетки переходят в следующую фазу.

Растяжение

В этой фазе клетки быстро увеличиваются в размерах за счет увеличения вакуоли. Одновременно растягиваются клеточные стенки. Растяжение существует только у растительных клеток. Клетки в фазе растяжения имеют максимальную интенсивность дыхания и поглощения воды и минеральных веществ и минимальную устойчивость к неблагоприятным факторам.

Дифференциация и активное функционирование

В этой фазе формируются различия между клетками, то есть происходит их специализация. Специализация клетки определяется положением клетки и работой разных генов у разных клеток. У многих типов клеток дифференциация связана с формированием вторичной клеточной стенки. После дифференциации клетка выполняет функции, заложенные в ее организации.

Особенностью растительной клетки является возможность ее дедифференциации, то есть переход от специализированной клетки обратно к делящейся. Это происходит при образовании каллуса и при получении культур тканей. К дедифференциации способна любая живая растительная клетка. У животных клеток подобные свойства сохраняют немногие стволовые клетки.

Старение и смерть

Эта фаза завершает развитие клеток. Процессы распада преобладают над процессами синтеза веществ. Гибель клеток подразделяется на некроз (внезапная смерть) и апоптоз (програмируемая смерть).

При некрозе объем клетки значительно увеличивается. Мембраны становятся более проницаемыми. Органеллы набухают и разрушаются. Мембраны разрываются, и содержимое клетки попадает в межклеточное пространство.

При апоптозе клетка резко уменьшается в объеме, плазмолемма становится складчатой. Ядерная ДНК разрывается на фрагменты по 180 пар оснований, и тельца, содержащие ДНК, перемещаются из центра клетки к периферии. Митохондрии под действием сигналов клеточной гибели разрываются, и их содержимое выходит в цитозоль. Апоптоз происходит, например, при образовании ксилемы, созревании плодов, опадании листьев. Существует механизм уничтожения клетки, но есть механизмы, защищающие от случайного уничтожения клетки.

Рост и развитие растений осуществляется под управлением гормонов. Гормоны – это вещества, образующиеся в очень малых количествах в одном органе и ткани растения, перемещающиеся к другому органу или ткани и влияющие на процессы роста и развития. В настоящее время выделяют следующие классы растительных гормонов: ауксины, цитокинины, гиббереллины, абсцизины, этилен, жасмонаты и брассины.

Основную роль в гормональной системе играют ауксины и цитокинины. Ауксины вырабатываются в верхушке побега, а цитокинины в кончике корня. Ауксины вызывают закладку новых корней, что приводит к увеличению синтеза цитокининов корневой системой. Цитокинины вызывают рост побега, а это вызывает закладку в побеге новых верхушек, вырабатывающих ауксины. Эти два гормона, взаимодействуя по принципу обратных положительных связей, обеспечивают развитие растительного организма.

Дата добавления: 2015-06-04