Епідерма листка аспідістри.

Роблять зріз верхньої епідерми листка аспідістри, паралельний поверхні, кладуть його на предметне скло в краплину хлор-цинк-йоду і накривають покривним склом. Від дії реактиву целюлозні стінки клітин стають синьо-фіолетовими і пори будуть помітні краще (рис. 5).

 

Рис. 5. Клітини епідерми листка аспідістри (Aspidistra elatior):

1 – серединна пластинка; 2 – вторинна оболонка; 3 – проста пора (вигляд зверху); 4 – проста пора (вигляд збоку)

 

2. При малому збільшенні знаходять на краю зрізу найбільш тонке місце, де клітини розміщені в один шар. При великому збільшенні спочатку уважно вивчають бокові стінки. На місці сполучення двох клітин видно суцільну тонку темну лінію. Це міжклітинна речовина (серединна пластинка) і первинні стінки сусідніх клітин. В бік від цієї лінії розміщується товста вторинна стінка, в якій видно порові канали з паралельними стінками. Так виглядають прості пори в розрізі (вигляд збоку). Звертають увагу на те, що пори в сусідніх клітинах співпадають, утворюється пара пор, розділена тонкою мембраною - замикаючою плівкою, яка складається з двох первинних стінок і серединної пластинки. Потім, користуючись мікрометричним гвинтом розглядають нижню і верхню стінки клітини. На них розсіяні світлові кружечки. Це прості пори в плані (вигляд зверху).

Позначають: первинну і вторинну стінки, просту пору при спостереженні збоку, замикаючу плівку пори.

Деревина сосни.

Для прискорення роботи можна користуватися постійними препаратами. Спочатку вивчають тангентальний зріз. При малому збільшенні знаходять тонке місце, де добре помітні клітини. При великому збільшенні на стінці клітини знаходять облямовані пори в розрізі (вигляд збоку). На відміну від простої пори, яка має на всьому протязі канал однакового діаметру, канал облямованої пори у замикаючої плівки має більший діаметр, ніж при виході у порожнину клітини. Вторинна стінка начебто піднімається над замикаючою плівкою пори, внаслідок чого пара облямованих пор має обрис двоопуклої лінзи. Звертають увагу на те, що середня частина замикаючої плівки пори потовщена. Це потовщення називають торусом. Завдяки еластичності замикаючої плівки торус може притискатися до одного з отворів пори і закривати його (рис. 6).

Роблять позначення: первинна стінка, вторинна стінка, облямована пора (вигляд збоку), замикаюча плівка, торус.

Потім розглядають при великому збільшенні радіальний зріз. На ньому облямовані пори видно в плані (вигляд зверху) у вигляді двох концентричних кругів з діаметрами, відповідними до найбільшого і найменшого діаметрів порового каналу.

4. Готують препарат поперечного зрізу стебла дерев'янистої рослини в краплині води. При малому збільшенні знаходять тонке місце на зрізі і розглядають його при великому збільшенні.

Відмічають, що стінки всіх клітин мають однаковий сіруватий відтінок. Після цього знімають покривне скло, видаляють фільтрувальним папером воду і діють на препарат флороглюцином і хлорводневою кислотою, дотримуючись при цьому послідовністі операцій і необхідних правил техніки безпеки.

 

Г

В

 

Рис. 6. Трахеїди і облямовані пори сосни (Pinus sylvestris):

А – в радіальному розрізі; Б – в тангентальному розрізі; В – окрема пора в радіальному розрізі; Г – в тангентальному розрізі

 

У результаті реакції стінки клітин, які містять багато лігніну, тобто сильно здерев'янілі, набувають вишнево-червоного забарвлення, слабко здерев'янілі - рожевого, а нездерев'янілі - не змінюють його. Відповідно, флороглюцин із сильною хлорводневою кислотою служить реактивом на лігнін.

Інший реактив на лігнін - розчин сульфату аніліна, під дією якого здерев'янілі стінки стають лимонно-жовтими.

5. Капнувши реактивами хлор-цинк-йодом і флороглюцином із хлорводневою кислотою на шматочки фільтрувального і газетного паперу, роблять висновок про їх хімічний склад.

6. На внутрішній поверхні стінок клітин покривної тканини корку відкладається суберин, внаслідок чого відбувається скорковіння. Для визначення присутності в клітинах суберину готують препарати корку в краплині води і краплині барвника судан III. При великому збільшенні видно, що скорковілі стінки клітин забарвлюються суданом III в оранжево-червоний колір.

7. Із мінералізацією клітинноі стінки можна ознайомитися на листках і стеблах гербарних або живих зразків осок і хвощів. Стінки зовнішніх клітин цих рослин інкрустовані сполуками кремнію.

Це встановлюють, проводячи пальцями по їх листках і стеблах. При цьому можна відчути, що мінералізовані стінки клітин набули ріжучих властивостей.

Питання для самоконтролю і розвитку мислення:

1. Які структури клітин приймають участь в утворенні стінки?

2. У чому полягає відмінність клітинної стінки від мембрани цитоплазми (плазмолеми)?

3. Як за структурою і хімічним складом розрізняють первинну і вторинну стінки клітини?

4. У чому полягає відмінність простих пор від облямованих?

Матеріали та обладнання:

Листок аспідістри (Aspidistra elatior); шматочки деревини сосни (Pinus sylvestris), за декілька днів прокип'ячені у воді 4-6 год і залиті сумішшю однакових об'ємів гліцерину і спирту; хлор-цинк-йод, флороглюцин, сильна соляна або сульфатна кислота, гліцерин, гербарні зразки осок і хвощів. Шматочки фільтрувального і газетного паперу, шматочки корку - покривної тканини дубу коркового, сульфат аніліну, судан III.

Література:

1. Васильев А.В., Воронин Н.С., Еленевский А.Т. и др. Ботаника: Морфология и анатомия растений. - 2-е изд. - М.: Просвещение, 1988. - С. 78-93.

2. Проценко Д.Ф., Брайон А.В. Анатомія рослин. - К.: Вища школа, 1981. - С.69-97.

3. Стеблянко М.І., Гончарова К.О., Закорко Н.Г. Ботаніка: Анатомія і морфологія рослин. -К.: Вища школа, 1995. - С. 60-65.

4. Хржановский В.Г., Пономаренко С.Ф. Практикум по курсу общей боганики. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Агропромиздат, 1989. - С. 5-16.

Лабораторна робота №3

Тема: Внутрішня структура рослинної клітини.

Мета: Ознайомитись з анатомічною будовою клітини, структурою та функцією органелл.

Теоретичні питання:

1. Клітина – елементарна ланка рослинного організму.

2. Структура та функції протопласту.

3. Хімічний склад цитоплазми.

4. Пластиди, їх будова, функції та взаємоперетворення.

5. Ендоплазматичний ретикулум, як комунікаційна структура клітини.

6. Будова та функції комплексу Гольджі, мітохондрій, рибосом, лізосом.

7. Клітинна оболонка, її будова і функції.

8. Мітохондрії, як енергетичні центри клітини.

9. Структура та функції вакуолі.

Завдання:

1. Замалювати схематичний план будови рослинної клітини, описати структуру та функції органелл.

2. Розглянути та замалювати будову лейкопластів у листку традесканції (Tradescncia zebrina).

3. Розглянути та замалювати хлоропласти у листку елодеї (Elodea canadensis).

4. Розглянути та замалювати хромопласти в плодах шипшини (Rosa canina), горобини (Sorbus aucuparia), червоного перцю (Capsicum annum).

Основні відомості

(за Гришко-Богменко Б.К., 1991 р.)

Клітина — це основна структурна і функціональна одиниця, що лежить в основі будови і розвитку рослинних організмів. Вона є складною саморегулюючою системою, в якій одночасно і в певній послідовності відбуваються сотні хімічних реакцій, спрямованих на підтримання її життєдіяльності, ріст і розвиток. Форма та розміри клітин дуже різноманітні і залежать від місця розташування їх та функції, яку вони виконують. Найчастіше клітини мають форму багатокутників, що визначається їхнім взаємним тиском. Форма клітин, які вільно ростуть, може б ти кулеподібною, зірчастою, циліндричною тощо. Витягнуті клітини (довжина переважає ширину більш як у 2 рази), що набувають веретеноподібної або циліндричної форми із загостреними Кінцями, називаються прозенхімними (гр. рros — у напрямі до і enchyma — налите, виповнене). Клітини, що ростуть в усіх напрямках приблизно однаково, називають паренхімними (гр. раr — рівний і enchyma).

Із 107 елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва у клітинах знайдено понад 70. До хімічного складу цитоплазми клітин входить близько 70% кисню, 18 — вуглецю, 10% водню, десяті і соті частки припадають на азот, кальцій, калій, натрій, фосфор, залізо тощо.

У клітині важливу роль відіграє вода. Кількість води у клітині залежить від її віку та спеціалізації, але в середньому дорівнює 75 - 80 %. Вода у вільному стані разом з білками становить основу цитоплазми і органел клітини. Вона є основним середовищем, де відбуваються біохімічні та хімічні реакції. Найважливіші органічні сполуки в цитоплазмі — білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, жири та близькі до жирів речовини.

Білки — складні, високомолекулярні сполуки, за рахунок яких створюються всі основні структури як на клітинному рівні, так і на рівні цілого багатоклітинного організму. В хімічному відношенні білки поділяють на прості (протеїни) і складні (протеїди), їх структурною одиницею є амінокислоти. Білки проявляють велику активність і здатність утворювати комплекси з іншими речовинами. З вуглеводами вони утворюють глікопротеїди, з ліпоїдами (жироподібними речовинами)—ліпопротеїди, з нуклеїновими кислотами— нуклеопротеїди, з пігментами — хромопротеїди тощо. Білкові молекули з процесі життєдіяльності клітини можуть мати до 2,5 секстильйона різних перестановок і сполучень. Це свідчить про величезну кількість біохімічних систем, які можуть утворюватись у кожній клітині.

Нуклеїнові кислоти - ДНК і РНК є також важливими компонентами клітини. Подібно до того як амінокислоти є мономерами білків, нуклеотиди виконують роль будівельних блоків при побудові нуклеїнових кислот, є їх структурними одиницями. До кожного мононуклеотиду входять азотиста основа, моносахарид, залишок фосфорної кислоти. Найважливішою біологічною функцією нуклеїнових кислот є їх участь у процесі біосинтезу білка, що, в свою чергу, лежить в основі механізмів нормального росту і розвитку, передачі та відтворення спадкових ознак організму.

Обов'язковими компонентами клітини є жири. Вони входять до складу ліпоїдно-білкових мембран, містяться в цитоплазмі рослинних клітин у вигляді ліпідних крапель. Жири і жироподібні речовини, окислюючись у процесі дихання, дають великий вихід енергії. Як запасні речовини жири характерні для насіння і спор, рідше накопичуються у вегетативних органах.

Вуглеводи є складовими компонентами ряду життєво важливих сполук клітини: нуклеїнових кислот, складних білків — глікопротеїдів тощо. Вони беруть участь у побудові клітинної оболонки. У цитоплазмі вуглеводи є головним чином джерелом енергії для біохімічних реакцій. Вуглеводи рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот. У клітині вуглеводи відклададаються у вигляді складних цукрів, або полісахаридів (крохмаль, клітковина тощо), дисахаридів (сахароза) і моносахаридів (глюкоза, фруктоза та ін.).

Для дослідження будови клітини, її органел та складових частин успішно продовжують застосовувати традиційні мікроскопічні методи. Проте внаслідок природи самого світла можливості оптичного мікроскопа обмежені: часточки, менші за 0,2 мкм, розглянути під таким мікроскопом неможливо. Зручніше використовувати електронний мікроскоп, який дає збільшення в десятки й сотні тисяч разів. В електронному мікроскопі замість світла використовується швидкий потік електронів, а скляні лінзи світлооптичного мікроскопа замінено електромагнітними полями. Електрони, що летять з великою швидкістю, спочатку концентруються на досліджуваному об'єкті, а потім потрапляють на екран, подібний до екрана телевізора, і на ньому можна або спостерігати зображення об'єкта, або фотографувати його. За допомогою електронного мікроскопа можна розглянути структуру розміром 3,5 нм. Так було виявлено, що цитоплазма — це структурна система, яка складається із багатьох органел і має мембранну будову (рис. 7).

 

Рис. 7. Фрагмент рослинної клітини під електронним мікроскопом:

1 – ядро; 2 – ядерце; 3 – ядерна оболонка; 4 – пори в ядерній оболонці; 5 – цистерни ендоплазматичного ретикулума;

6 – хлоропласт; 7 – мітохондрія; 8 – апарат Гольджі; 9 – ендоплазматичний ретикулум;

10 – рибосоми; 11 – оболонка; 12 – пора; 13 – плазмодесма; 14 - цитоплазма

 

Органели (органоїди) — це окремі диференційовані частини клітини, що виконують певні функції. Диференційована рослнна клітина складається з живого вмісту (протопласта) і продуктів його життєдіяльності. Протопласт (гр. protos — перший і plastos — виліплений) являє собою складне утворення, диференційоване на органели: ядро, пластиди, мітохондрії, рибосоми, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі тощо. Продуктами життєдіяльності клітини є клітинна оболонка, вакуолі з клітинним соком, запасні поживні і фізіологічно активні речовини. Органели знаходяться в гіалоплазмі, яка забезпечує їх взаємодію. Гіалоплазма бере участь в обміні та транспортуванні речовин.

Цитоплазма і ядро

Цитоплазма (гр. kytos— посудина і plasma— виліплена фігура) — це високоорганізована система субмікроскопічних структур, які перебувають у стані постійної взаємодії. Її структуру утворюють тонкі, досить щільні плівки з білків та фосфоліпідів — біологічні мембрани, які розмежовують її, оточують органели і беруть участь в утворенні їхньої внутрішньої структури. В процесі життя клітинні мембрани постійно оновлюються — старі розчиняються, нові виникають. У цитоплазмі виділяють три шари: зовнішній — плазмалему, середній — мезоплазму і внутрішній — тонопласт.

Плазмалема (гр. plasma і lemma — шкаралупа, шкірка) — зовнішня, поверхнева мембрана цитоплазми, яка щільно прилягає до клітинної оболонки. Вона регулює обмін речовин клітини з навколишнім середовищем, а також виконує синтетичну функцію — утворення целюлозних мікрофібрил клітинної оболонки.

Мезоплазма складається з оптично однорідної товщі цитоплазми, в якій розташовані всі органели клітини та ядро, і називається гіалоплазмою. Гіалоплазма (гр. hyalos — скло і ріазта) має напіврідку консистенцію і гомогенну або дрібнозернисту структуру. Її функції пов'язані з явищами росту, морфогенезу, цитоплазматичної спадковості, передачі подразнення тощо.

Тонопласт (гр. tonos — напруження іplastos)—це внутрішня біологічна мембрана цитоплазми, яка обмежовує вакуолю. В цитоплазмі весь час відбувається обмін речовин (метаболізм), тому вона безперервно рухається. Цитоплазма також характеризується вибірковою проникністю.

Ядро — одна з найважливіших органел живої клітини. Лише у бактерій і синьозелених водоростей клітини не мають оформленого ядра, проте в них є хроматинова речовина у вигляді тяжів або округлих тілець. Основними компонентами ядра є: ядерна оболонка, нуклеоплазма і хроматин, а також одно або кілька ядерець. Форма ядра у рослинних клітинах залежить в основному від конфігурації клітини. Так, в ізодіаметричних клітинах воно округле, у видовжених — від веретеноподібного до нитчастого. Розміри ядер варіюють від 0,5 до 50 мкм у діаметрі. Наприклад, у грибів — 0,5 - 1 мкм, у вищих рослин — 20 - 25 мкм. Хімічний склад ядра характеризується насамперед наявністю білків (70 - 90 % сухої речовини), нуклеїнових кислот, ліпоїдів, деяких електролітів типу іонів кальцію і магнію, ферментів тощо. Ядерна оболонка має два шари — зовнішній і внутрішній, між якими знаходиться порожнина. В оболонці є пори, через які ядро з'єднується з цитоплазмою. Зовнішній шар оболонки безпосередньо переходить у систему канальців ендоплазматичного ретикулуму.

Нуклеоплазма(гр. nucleos — ядро і plasma) складається з хроматину і ядерного соку. Під час поділу клітини з хроматину формуються хромосоми.

Ядерце має білкову природу і складається з фосфопротеїдів, простих і складних білків та інших сполук. Із нуклеїнових кислот у ядерці міститься РНК. Форма ядерець здебільшого сферична, іноді паличко- або стрічкоподібна.

Ядро виконує такі функції: збереження інформації, передача інформації від клітини до клітини (поділ ядра) шляхом синтезу ідентичної ДНК, в якій закодовано цю інформацію, передача інформації у цитоплазму шляхом синтезу інформаційної РНК.

Пластиди — це живі білково-нуклеїново-ліпідні тільця. Вони містяться лише в рослинних клітинах. У бактерій, грибів, слизовиrів, синьозелених водоростей, деяких паразитних квіткових рослин пластиди не утворюються. Пластиди формуються на ранніх етапах розвитку клітин у меристемі та розміщуються в цитоплазмі. Залежно від забарвлення пластиди поділяють на три групи: хлоропласти (містять зелений пігмент), хромопласти (з відтінками пігментів від жовтого до червоного), лейкопласти (безкольорові тільця).

Хлоропласти (гр.chloros — зелений іplastos) є тими спеціалізованими органелами клітини, де відбувається процес фотосинтезу. Основа хлоропластів — білкова. Білки становлять 50% загальної маси. З інших речовин у хлоропластах містяться: хлорофіл — 9 - 10%, каротиноїди — 1 - 2%, незначна частина ферментів та невеликий процент РНК і ДНК, а також ліпіди.

Хлоропласти складаються з безбарвної цитоплазматичної основи — строми (гр. stroma— ложе), в якій розміщені особливі зерноподібні утворення — грани (лат. granum — зерно). Грани і строма мають ламелярну (пластинчасту) будову. Грани утворені з тилакоїдів, у яких чергуються шари молекул білка і ліпоїдів; саме в цих шарах у певному порядку розміщені молекули пігментів: хлорофілу, каротину і ксантофілу, а також молекули ферментів, що беруть участь у фотосинтезі (рис. 8).

Хромопласти (гр. chroma— фарба, колір і plastos) утворюються з хлоропластів або з лейкопластів внаслідок накопичення в них пігментів-каротиноїдів. Форма хромопластів різноманітна — від округлої до багатогранної. Вони містяться у плодах, пожовклому листі, пелюстках деяких квіток. Функцію хромопластів остаточно не з'ясовано, вважають, що вони відіграють роль світлофільтрів для хлоропластів у процесі фотосинтезу. Забарвлюючи пелюстки і плоди в яскраві кольори, хромопласти сприяють запиленню квіток і поширенню плодів.

Лейкопласти (гр. leucos — білий і plastos) — безбарвні пластиди; мають здебільшого округлу або округло-видовжену форму. Зустрічаються в листках, бульбах, кореневищах, меристематичних клітинах, корі молодих стебел, епідермі листків. За будовою лейкопласти близькі до хлоропластів, але на відміну від останніх у них дуже слабо розвинута внутрішня мембранна система. Лейкопласти виконують функцію синтезу і накопичення запасних речовин і в першу чергу — крохмалю, іноді білків, рідше жирів. Ті лейкопласти, в яких відкладаються олії, називаються елайопластами (гр. elaios— оливкова олія), або олеопластами. Лейкопласти, які накопичують запасний крохмаль, називаються амілопластами (гр. amylon— крохмаль).

 

 

Рис. 8. Види пластид вищих рослин і водоростей:

1 - хлоропласти, 2 - хромопласти, 3 - лейкопласти, 4 - хроматофори (зелена водорость спірогіра)

 

Мітохондрії (гр. mitos— нитка і chondrion— зернятко) є обов'язковими структурними елементами цитоплазми в усіх живих клітинах рослин і тварин. Найчастіше вони мають форму округлих зерен, паличок, іноді — витягнутих ниток. Каркас мітохондрій складається з подвійної мембранної оболонки, внутрішня частина якої утворює гребенеподібні вирости, або кристи. Проміжки між кристами заповнені матриксом — гомогенною або тонко гранулярною речовиною. Основна функція мітохондрій полягає в тому, що в них відбувається окислення різних органічних речовин. Вивільнена при цьому хімічна енергія використовується на процеси фосфорилювання і акумулюється в молекулах АТФ.

Рибосоми (гр. soma — тіло) — субмікроскопічні кулясті тільця, які виявлено не лише в цитоплазмі, а й у ядрі, мітохондріях та хлоропластах. Найбільшу кількість рибосом виявлено там, де найінтенсивніше здійснюється синтез білка — в меристематичних клітинах: у клітинах зародків, у клітинах і органах, що регенерують. Функція рибосом — синтез білка. У рибосоми надходять інформація з ядра з інформаційною (матричною) РНК і потік «будівельних блоків» — амінокислот з гіалоплазми для будови білків. Рибосоми містять близько 50 % усієї клітинної РНК і високий процент білків.

Ендоплазматичний ретикулум (гр. endon — внутрішній; лат. reticulum— сіточка) —система субмікроскопічних канальців, обмежених мембранами, що пронизують усю гіалоплазму. Розрізняють гранулярний і агранулярний ретикулум. На зовнішньому боці мембрани гранулярного ретикулуму розміщуються рибосоми. Гранулярний ретикулум синтезує специфічні ферменти, в ньому утворюються і ростуть клітинні мембрани, здійснюється взаємодія органел клітини, по ньому рухаються макромолекули та іони. На мембранах агранулярного ретикулуму синтезуються ліпіди та вуглеводи.

Лізосоми — невеликі (0,5 - 3 мкм у діаметрі) органели, в яких зосереджені гідролітичні ферменти. Лізосоми розчиняють окремі ділянки цитоплазми власної клітини.

Апарат Гольджі складається з диктіосом (гр.  dictyon — сітка) і системи дрібних пухирців. Пухирці Гольджі розміщуються як поблизу диктіосом, так і по всій гіалоплазмі. Вони утворюються внаслідок відчленування диктіосомних цистерн або трубочок. Апарат Гольджі бере участь в обміні речовин, у формуванні клітинної оболонки.

Вакуолі (лат. vacuus — пустий) утворюються з локальних розширень ендоплазматичного ретикулума, в яких накопичується клітинний сік. Молоді клітини містять кілька дрібних вакуолей, у старіших — вони з'єднуються і утворюють одну велику центральну вакуолю. Вакуолі заповнені клітинним соком, який утворюється в процесі життєдіяльності рослинної клітини. Він являє собою водний розчин різноманітних за складом органічних і неорганічних речовин, які виділяє протопласт. У різних видів рослин, і навіть у різних органах однієї рослини хімічний склад клітинного соку неоднаковий. Концентрація вакуолярного соку є важливим регулятором осмотичного тиску в рослинних клітинах.

Клітинна оболонка утворюється в процесі життєдіяльності протопласта. До складу клітинної оболонки входять целюлоза, геміцелюлози і пектинові речовини. Оболонка складається з трьох шарів: міжклітинної речовини, або серединної пластинки, первинної і вторинної оболонок. Серединна пластинка побудована з пектину, пентози та деяких інших пектинових речовин, розміщується між первинними оболонками суміжних клітин. Первинна клітинна оболонка формується в новоутворених клітинах. Вона складається із целюлози, протопектину, геміцелюлози та деяких інших речовин. Характерна для меристематичних клітин. Вторинна оболонка утворюється накладанням шарів целюлози на первинну оболонку.

Обмін речовин між клітинами здійснюється плазмодесмами через пори, що є в оболонці. Оболонка виконує також механічні функції; бере участь у поділі клітин. У зв'язку з особливостями будови оболонку рослинної клітини називають клітинною стінкою.

Усі органели клітини залежать одна від одної, не можуть тривалий час існувати й продуктивно функціонувати ізольовано. Ріст клітини, її функціонування можливі лише внаслідок взаємодії всіх її частин. Життєдіяльність клітини є її функцією як єдиного цілого.

Поділ клітини

Динамічний процес, одна з найважливіших форм розвитку та росту живого організму. Розрізняють три типи поділу: амітоз (або прямий поділ), мітоз (або каріокінез) і мейоз (або редукційний поділ). У природі найбільш поширеним способом поділу клітин є мітоз (гр. mitos — нитка).

Мітоз — це непрямий поділ соматичних клітин, при якому утворюються дві клітини з набором хромосом, ідентичних кількісно і якісно материнській клітині. Мітоз забезпечує ріст і розвиток рослин. У мітозі розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу, телофазу (рис. 9). Проміжок часу між двома послідовними поділами клітини називається інтерфазою. В інтерфазі (гр. inter— між і phasis— виявлення) починається підготовка клітин до мітозу: проходить синтез білка, подвоєння ДНК хромосом, синтез АТФ, збільшення кількості органел цитоплазми. Як тільки ця підготовка закінчується, наступає профаза. У профазі (гр. pro — до і phasis) в ядрі починають виявлятися хромосоми. Кожна з них складається з двох тонких ниток — хроматид, які безладно переплетені між собою. У цей час ядерце зменшується і згодом зникає разом з ядерною мембраною, нуклеоплазма змішується з гіалоплазмою. У метафазі (гр. meta — після і phasis) закладається ахроматинове веретено, хромосоми максимально спіралізуються і розміщуються в екваторіальній площині клітини. Паралельно з цим з полюсів клітини виростають назустріч один одному конуси ахроматинової фігури, утворюючи суцільне веретено. У кінці метафази хроматиди починають розходитись. На стадії анафази (гр. ana нагору і phasis) хроматиди розходяться до протилежних полюсів веретена, і кожна хроматида стає хромосомою. У телофазі (гр. telos— кінець і phasis) хромосоми деспіралізуютьcя, мітотичне веретено руйнується, утворюється ядерна оболонка й ядерця, на екваторі формується від центру до периферії клітинна оболонка. Закінчується поділ клітини утворенням клітинної оболонки між двома новоутвореними клітинами. Цей процес називають цитокінезом.

Мейоз (гр. meios — менше) — поділ ядра, який відбувається перед статевим процесом. При мейозі ядро ділиться в два етапи: гетеротипний (гр. heteros — різний і typos — образ) і гомеотипний (гр. homoios — подібний і typos). У кожному з цих поділів виділяють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу. У профазі першого поділу гомологічні хромосоми можуть обмінюватися між собою своїми окремими частинами. У кінці профази вкорочені й потовщені хромосоми відходять до периферії, зникають ядерця й ядерна оболонка, утворюється ахроматинове веретено. Настає друга фаза поділу — метафаза. Хромосоми лише розділяються двома взаємоперпендикулярними щілинами. Одна щілина відділяє гомологічні хромосоми і називається редукційною, а друга — екваційна (лат. aequalis — рівний) ділить кожну хромосому на дві хроматиди. Біваленти концентруються в екваторіальній площині. Анафаза наступає тоді, коли біваленти починають роз'єднуватися по редукційній щілині і відходити до полюсів клітини. Причому одна гомологічна хромосома кожної пари відходить до одного полюса, друга — до другого, тобто відбувається зменшення кількості хромосом наполовину. Телофаза І дуже короткочасна. Вона практично зливається з профазою II. Другий поділ мейозу фактично починається з метафази II, коли моновалентні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, розміщуються з екваторіальній площині, утворюючи метафазну пластинку. Кожна хромосома ділиться на хроматиди, і вони в анафазі розходяться до полюсів клітини. У телофазі утворюється чотири ядра з гаплоїдним набором хромосом. Клітинні оболонки формуються після закінчення мейозу. Так, з однієї диплоїдної клітини в процесі редукційного поділу утворюється тетрада (чотири) клітин, які містять у ядрі гаплоїдний набір хромосом, при цьому виникає значна різноманітність клітин, оскільки «батьківські» і «материнські» хромосоми можуть потрапити в різні клітини і комбінації.

Мітоз і мейоз мають важливе біологічне значення. Вони забезпечують постійність видів у природі. Відхилення в нормальному проходженні поділу клітин може вести до видоутворення.

Рис. 9. Мітоз:

1 – інтерфаза; 2 - 5 – профаза; 6 – метафаза; 7 – анафаза; 8,9 – телофаза; 10 – цитокінез

 

Хід роботи:

1. Замалювати схематичний план будови рослинної клітини, описати структуру та функції органел (рис. 10).

Рис. 10. Схематичний план будови рослинної клітини