Lekcja „Struktura komórkowa liścia”

Cel: pokazać związek pomiędzy budową liścia a jego funkcjami; opracować koncepcję budowy komórkowej roślin; dalsze rozwijanie umiejętności samodzielnej pracy z instrumentami, umiejętności samodzielnej obserwacji, porównywania, zestawiania i wyciągania wniosków; rozwijać miłość i szacunek do natury.

Sprzęt: tablice „Różnorodność liści”, „Struktura komórkowa liści”; zielnik – żyłkowanie liści, liście proste i złożone; rośliny doniczkowe; preparaty na skórę Tradescantia i liści geranium.

PODCZAS ZAJĘĆ

Każdej wiosny i lata, na ulicach, placach, na podwórku szkolnym i w domu – przez cały rok na parapetach otaczają nas eleganckie zielone rośliny. Jesteśmy do nich przyzwyczajeni. Jesteśmy do tego tak przyzwyczajeni, że często nie zauważamy różnicy między nimi.

Wcześniej wiele osób myślało, że wszystkie liście są takie same, ale ostatnia lekcja pokazała różnorodność ich niesamowitych form i piękna. Pamiętajmy o omawianym materiale.

Rośliny dzieli się na dwie grupy w zależności od liczby liścieni. Który? Zgadza się, rośliny jednoliścienne i dwuliścienne! A teraz spójrz: okazuje się, że każdy liść wie, do której klasy należy jego roślina, a koronka ułożenia liści pomaga liściom lepiej wykorzystywać światło.

Więc weź pierwszą kopertę. Zawiera liście różnych roślin. Podziel je na dwie grupy ze względu na rodzaj żyłkowania. Dobrze zrobiony! Teraz podziel kartki z drugiej koperty na dwie grupy, ale według własnego uznania. Kto może powiedzieć, jaką zasadą kierowałeś się przy porządkowaniu spraw? Zgadza się, podzieliłeś liście na złożone i proste.

Teraz spójrz - na tabelach są zadania. Proszę je uzupełnić.

1. Liść jest częścią... . Liście składają się z... i... .

2. Na zdjęciu liście z różnymi rodzajami żyłkowania. Oznacz, który liść ma jakie żyłkowanie.

Od opisu zewnętrznego przechodzimy do badania budowy wewnętrznej liścia. Na jednej z lekcji dowiedzieliśmy się, że liść jest niezbędny roślinie do odżywiania się w powietrzu, ale jak to działa? Liść składa się z komórek, ale komórki te nie są identyczne i pełnią różne funkcje. Jaki materiał pokrywa prześcieradło? Zakrywające lub ochronne!

W zielonej rezydencji
Powierzchnie nie są mierzone,
Pokoje nie są liczone
Ściany są jak szkło
Wszystko jest widoczne na wskroś!
A w ścianach są okna,
Otwierają się same
Zamykają się!

Przyjrzyjmy się tej tajemnicy. Zielona wieża to liść, pokoje to cele. Przezroczyste, niczym szkło, ściany stanowią tkaninę przykrywającą. Właśnie temu przyjrzymy się dzisiaj. Aby to zrobić, musisz przygotować lek. Dowiedzieliśmy się, jak to zrobić poprawnie, badając skórkę liścia.

Jeden uczeń wykonuje preparat skórki z górnej strony liścia, drugi z dolnej strony. Przygotowaliśmy i ustawiliśmy mikroskop. Przyjrzyjmy się najpierw górnej skórze. Dlaczego ona jest jak szkło? Ponieważ jest przezroczysty i dlatego przepuszcza promienie światła.

Co oznaczają „okna w ścianach”? Spróbuj je znaleźć! Aby to zrobić, lepiej zbadać skórę spodniej strony liścia. Czym niektóre komórki różnią się od innych?

Komórki szparkowe tworzą „okno”: są komórkami ochronnymi i w przeciwieństwie do innych komórek tkanki powłokowej mają zielony kolor, ponieważ zawierają chloroplasty. Szczelina między nimi nazywa się szparkową.

Jak myślisz, dlaczego szparki są potrzebne? Aby zapewnić parowanie i przenikanie powietrza do arkusza. Otwierają się i zamykają, regulując przenikanie powietrza i wody. Rozważ różnice w budowie górnej i dolnej skóry. Na spodniej stronie znajduje się więcej aparatów szparkowych. Różne rośliny mają liście z różną liczbą aparatów szparkowych.

Teraz musimy sformalizować nasze obserwacje w formie raportu laboratoryjnego. Aby to zrobić, wykonaj poniższe zadania.

Praca laboratoryjna „Struktura skórki liścia”

1. Znajdź na mikroszkiełku bezbarwne komórki tkanki powłokowej i zbadaj je. Opisz, jaki mają kształt? Jaka jest ich struktura? Jaką rolę odgrywają w życiu liścia?

2. Znajdź aparaty szparkowe. Narysuj kształt komórek ochronnych. Zwróć uwagę, czym komórki ochronne różnią się od komórek tkanki powłokowej. Znajdź szczelinę szparkową pomiędzy komórkami ochronnymi.

3. Narysuj skórę w zeszycie, podpisz rysunek: komórki główne skóry, komórki ochronne, aparaty szparkowe, szczelina szparkowa.

Szparki, ich budowa i mechanizm działania

Komórki naskórka są prawie nieprzepuszczalne dla wody i gazów ze względu na szczególną strukturę ich zewnętrznej ściany. Jak przebiega wymiana gazowa pomiędzy instalacją a środowiskiem zewnętrznym i parowanie wody – procesy niezbędne do prawidłowego funkcjonowania instalacji? Wśród komórek naskórka znajdują się charakterystyczne formacje zwane aparatami szparkowymi.

Szparki to otwór przypominający szczelinę, otoczony po obu stronach dwiema komórkami ochronnymi, przeważnie w kształcie półksiężyca.

Aparaty szparkowe to pory w naskórku, przez które zachodzi wymiana gazowa. Występują głównie w liściach, ale także na łodydze. Każda szparka jest otoczona z obu stron komórkami ochronnymi, które w przeciwieństwie do innych komórek naskórka zawierają chloroplasty. Komórki ochronne kontrolują wielkość otworu szparkowego, zmieniając jego turgor.

Komórki te są żywe i zawierają ziarna chlorofilu i skrobi, których nie ma w innych komórkach naskórka. Szczególnie dużo szparek znajduje się na liściu. Na przekroju widać, że bezpośrednio pod aparatami szparkowymi w tkance liścia znajduje się jama zwana jamą oddechową. W obrębie szczeliny cele wartownicze są bliżej siebie w środkowej części celów, a powyżej i poniżej są dalej od siebie, tworząc przestrzenie zwane dziedzińcami przednim i tylnym.

Komórki ochronne są w stanie zwiększać i kurczyć swój rozmiar, przez co szczelina szparkowa czasami otwiera się szeroko, czasami zwęża się, a nawet zostaje całkowicie zamknięta.

Zatem komórki ochronne są aparatem regulującym proces otwierania i zamykania aparatów szparkowych.

Jak przebiega ten proces?

Ściany komórek ochronnych zwrócone w stronę szczeliny są znacznie grubsze niż ściany zwrócone w stronę sąsiadujących komórek naskórka. Gdy roślina jest oświetlona i ma nadmiar wilgoci, w ziarnach chlorofilu komórek ochronnych gromadzi się skrobia, której część przekształca się w cukier. Cukier rozpuszczony w soku komórkowym przyciąga wodę z sąsiednich komórek naskórka, w wyniku czego wzrasta turgor w komórkach ochronnych. Silny ucisk powoduje wysunięcie ścian komórek sąsiadujących z naskórkiem, a wręcz przeciwnie, znacznie pogrubione ścianki ulegają wyprostowi. W rezultacie otwiera się szczelina szparkowa, zwiększa się wymiana gazowa i parowanie wody. W ciemności lub przy braku wilgoci spada ciśnienie turgorowe, komórki ochronne wracają do poprzedniego położenia, a pogrubione ściany zamykają się. Szczelina szparkowa zamyka się.

Szparki znajdują się na wszystkich młodych, niezdrewniałych narządach naziemnych rośliny. Jest ich szczególnie dużo na liściach, a tutaj znajdują się głównie na dolnej powierzchni. Jeśli liść jest ustawiony pionowo, po obu stronach rozwijają się aparaty szparkowe. W liściach niektórych roślin wodnych unoszących się na powierzchni wody (na przykład lilii wodnych, torebek jajowych) aparaty szparkowe znajdują się tylko na górnej stronie liścia.

Liczba aparatów szparkowych na 1 m2. mm powierzchni liścia wynosi średnio 300, ale czasami osiąga 600 lub więcej. Ożypałka (Typha) ma ponad 1300 aparatów szparkowych na 1 metr kwadratowy. mm. Liście zanurzone w wodzie nie mają aparatów szparkowych. Szparki najczęściej rozmieszczone są równomiernie na całej powierzchni skóry, ale u niektórych roślin zbierają się w grupach. U roślin jednoliściennych, a także na igłach wielu drzew iglastych, są one ułożone w podłużnych rzędach. U roślin żyjących w suchych regionach aparaty szparkowe są często zanurzone w tkance liści. Rozwój szparki zwykle przebiega w następujący sposób. W poszczególnych komórkach naskórka tworzą się łukowate ściany, dzielące komórkę na kilka mniejszych, tak że środkowa staje się przodkiem aparatów szparkowych. Komórka ta jest przedzielona podłużną (wzdłuż osi komórki) przegrodą. Następnie ta przegroda rozdziela się i tworzy się szczelina. Komórki, które je ograniczają, stają się komórkami ochronnymi aparatów szparkowych. Niektóre mchy wątrobowe mają osobliwe aparaty szparkowe, pozbawione komórek ochronnych.

Na ryc. przedstawia wygląd aparatów szparkowych i komórek ochronnych na mikrofotografii uzyskanej za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.

Można tu zauważyć, że ściany komórkowe komórek ochronnych mają niejednorodną grubość: ściana znajdująca się bliżej otworu aparatów szparkowych jest wyraźnie grubsza niż ściana przeciwna. Ponadto mikrofibryle celulozy tworzące ścianę komórkową są ułożone w taki sposób, że ściana zwrócona do otworu jest mniej elastyczna, a niektóre włókna tworzą wokół komórek ochronnych coś w rodzaju obręczy, podobnie jak kiełbaski. Gdy komórka wchłania wodę i staje się napięta, obręcze uniemożliwiają jej dalsze rozszerzanie się, pozwalając jedynie na rozciąganie. Ponieważ komórki ochronne są połączone na końcach, a cieńsze ścianki oddalone od szczeliny szparkowej łatwiej się rozciągają, komórki uzyskują półkolisty kształt. Dlatego między komórkami ochronnymi pojawia się dziura. (Ten sam efekt uzyskamy, jeśli napompujemy balon w kształcie kiełbasy, do którego po jednej stronie przykleimy taśmę klejącą.)

I odwrotnie, gdy woda opuszcza komórki ochronne, pory zamykają się. Nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób następuje zmiana turgorowości komórek.

Jedna z tradycyjnych hipotez, hipoteza „cukier-skrobia”, sugeruje, że w ciągu dnia wzrasta stężenie cukru w ​​komórkach ochronnych, a co za tym idzie, wzrasta ciśnienie osmotyczne w komórkach i napływ do nich wody. Jednak nikomu nie udało się dotychczas wykazać, że w komórkach ochronnych gromadzi się wystarczająca ilość cukru, aby spowodować obserwowane zmiany ciśnienia osmotycznego. Niedawno odkryto, że w ciągu dnia, pod wpływem światła, w komórkach ochronnych gromadzą się jony potasu i towarzyszące im aniony; To nagromadzenie jonów jest wystarczające, aby spowodować zaobserwowane zmiany. W ciemności jony potasu (K+) opuszczają komórki ochronne do sąsiednich komórek naskórka. Nadal nie jest jasne, który anion równoważy dodatni ładunek jonu potasu. Niektóre (ale nie wszystkie) badane rośliny wykazały akumulację dużych ilości anionów kwasów organicznych, takich jak jabłczan. Jednocześnie ziarna skrobi, które pojawiają się w ciemności w chloroplastach komórek ochronnych, zmniejszają się. Sugeruje to, że pod wpływem światła skrobia przekształca się w jabłczan.

Niektóre rośliny, takie jak Allium cepa (cebula), nie mają skrobi w komórkach ochronnych. Dlatego też, gdy aparaty szparkowe są otwarte, jabłczan nie gromadzi się, a kationy są najwyraźniej wchłaniane wraz z anionami nieorganicznymi, takimi jak chlorek (Cl-).

Niektóre pytania pozostają nierozwiązane. Na przykład, dlaczego potrzebujesz światła, aby otworzyć aparaty szparkowe? Jaką rolę odgrywają chloroplasty poza magazynowaniem skrobi? Czy jabłczan w ciemności zamienia się z powrotem w skrobię? W 1979 roku wykazano, że chloroplastom komórek ochronnych Vicia faba (fabany bobowej) brakuje enzymów cyklu Calvina, a układ tylakoidów jest słabo rozwinięty, chociaż obecny jest chlorofil. W rezultacie zwykła ścieżka fotosyntezy C3 nie działa i nie tworzy się skrobia. Może to pomóc wyjaśnić, dlaczego skrobia powstaje nie w ciągu dnia, jak w zwykłych komórkach fotosyntetycznych, ale w nocy. Kolejnym ciekawym faktem jest brak plazmodesm w komórkach ochronnych, tj. porównawcza izolacja tych komórek z innych komórek naskórka.

Szczególne znaczenie w życiu rośliny mają aparaty szparkowe, należące do układu tkanki naskórka. Budowa aparatów szparkowych jest na tyle wyjątkowa, a ich znaczenie tak duże, że należy je rozpatrywać oddzielnie.

Fizjologiczne znaczenie tkanki naskórka jest podwójne i w dużej mierze sprzeczne. Z jednej strony naskórek jest strukturalnie przystosowany do ochrony rośliny przed wysychaniem, co ułatwia szczelne zamknięcie komórek naskórka, utworzenie kutikuli i stosunkowo długich włosków pokrywających. Z drugiej jednak strony naskórek musi przejść przez masy pary wodnej i różnych gazów pędzących we wzajemnie przeciwnych kierunkach. Wymiana gazowa i parowa w pewnych okolicznościach może być bardzo intensywna. W organizmie roślinnym tę sprzeczność skutecznie rozwiązuje się za pomocą aparatów szparkowych. Aparaty szparkowe składają się z dwóch osobliwie zmodyfikowanych komórek naskórka, połączonych ze sobą przeciwległymi (na całej długości) końcami i zwanych komórki obronne. Nazywa się przestrzeń międzykomórkową między nimi szczelina szparkowa.

Komórki ochronne są tak nazywane, ponieważ poprzez aktywne okresowe zmiany turgoru zmieniają swój kształt w taki sposób, że szczelina szparkowa otwiera się lub zamyka. Następujące dwie cechy mają ogromne znaczenie dla tych ruchów szparkowych. Po pierwsze, komórki ochronne, w przeciwieństwie do innych komórek naskórka, zawierają chloroplasty, w których pod wpływem światła zachodzi fotosynteza i powstaje cukier. Nagromadzenie cukru jako substancji czynnej osmotycznie powoduje zmianę ciśnienia turgorowego komórek ochronnych w porównaniu z innymi komórkami naskórka. Po drugie, błony komórek ochronnych pogrubiają się nierównomiernie, zatem zmiana ciśnienia turgorowego powoduje nierównomierną zmianę objętości tych komórek, a w konsekwencji zmianę ich kształtu. Zmiana kształtu komórek ochronnych powoduje zmianę szerokości szczeliny szparkowej. Zilustrujmy to następującym przykładem. Na rysunku przedstawiono jeden z rodzajów aparatów szparkowych roślin dwuliściennych. Najbardziej zewnętrzna część aparatów szparkowych składa się z błoniastych wypustek utworzonych przez naskórek, czasem nieistotnych, a czasem całkiem znaczących. Ograniczają od zewnętrznej powierzchni niewielką przestrzeń, której dolną granicę stanowi sama szczelina szparkowa, tzw szparki przed domem. Wewnątrz szczeliny szparkowej znajduje się kolejna niewielka przestrzeń, ograniczona małymi wewnętrznymi występami bocznych ścian komórek ochronnych, zwana szparki tarasowe. Patio otwiera się bezpośrednio na dużą przestrzeń międzykomórkową zwaną wnęka powietrzna.

Pod wpływem światła w komórkach ochronnych tworzy się cukier, pobiera wodę z sąsiednich komórek, wzrasta turgor komórek ochronnych, a cienkie części ich skorupy rozciągają się bardziej niż grube. Dlatego wypukłe występy wystające do szczeliny szparkowej stają się płaskie, a szparki otwierają się. Jeśli na przykład cukier w nocy zamienia się w skrobię, turgor w komórkach ochronnych spada, co powoduje osłabienie cienkich odcinków skorupy, wystają one ku sobie, a aparaty szparkowe zamykają się. W różnych roślinach mechanizm zamykania i otwierania szczeliny szparkowej może być inny. Na przykład u traw i turzyc komórki ochronne mają rozszerzone końce i zwężone w środkowej części. Błony w środkowych częściach komórek są pogrubione, natomiast ich rozciągnięte końce zatrzymują cienkie membrany celulozowe. Wzrost turgoru powoduje obrzęk zakończeń komórek, w efekcie czego proste części środkowe oddalają się od siebie. Prowadzi to do otwarcia aparatów szparkowych.

Cechy mechanizmu działania aparatu szparkowego wynikają zarówno z kształtu i budowy komórek ochronnych, jak i udziału w nim komórek naskórka sąsiadujących ze aparatami szparkowymi. Jeżeli komórki bezpośrednio przylegające do aparatów szparkowych różnią się wyglądem od innych komórek naskórka, nazywa się je towarzyszące komórki szparek.

Najczęściej komórki towarzyszące i końcowe mają wspólne pochodzenie.

Komórki ochronne aparatów szparkowych są albo lekko uniesione nad powierzchnię naskórka, albo odwrotnie, opuszczone do mniej lub bardziej głębokich dołów. W zależności od położenia komórek ochronnych w stosunku do ogólnego poziomu powierzchni naskórka, zmienia się nieco sam mechanizm regulacji szerokości szczeliny szparkowej. Czasami komórki ochronne stomii ulegają zdrewnieniu i wówczas regulacja otwarcia szczeliny szparkowej zależy od aktywności sąsiednich komórek naskórka. Rozszerzając się i kurcząc, czyli zmieniając swoją objętość, porywają sąsiadujące z nimi komórki ochronne. Często jednak aparaty szparkowe ze zdrewniałymi komórkami ochronnymi w ogóle się nie zamykają. W takich przypadkach regulacja intensywności wymiany gazowo-parowej odbywa się inaczej (poprzez tzw. suszenie początkowe). W aparatach szparkowych ze zdrewniałymi komórkami ochronnymi naskórek często pokrywa dość grubą warstwą nie tylko całą szczelinę szparkową, ale sięga nawet do jamy powietrznej, wyścielając jej dno.

Większość roślin ma aparaty szparkowe po obu stronach liścia lub tylko na spodniej stronie. Ale są też rośliny, u których aparaty szparkowe powstają tylko na górnej stronie liścia (na liściach unoszących się na powierzchni wody). Z reguły na liściach znajduje się więcej aparatów szparkowych niż na zielonych łodygach.

Liczba aparatów szparkowych na liściach różnych roślin jest bardzo zróżnicowana. Przykładowo liczba aparatów szparkowych na spodniej stronie bezostrego liścia bromu wynosi średnio 30 na 1 mm 2 , u słonecznika rosnącego w tych samych warunkach około 250. Niektóre rośliny mają nawet 1300 aparatów szparkowych na 1 mm 2 .

U okazów tego samego gatunku roślin gęstość i wielkość aparatów szparkowych silnie zależą od warunków środowiskowych. Przykładowo na liściach słonecznika uprawianego w pełnym świetle znajdowało się średnio 220 aparatów szparkowych na 1 mm 2 powierzchni liścia, a na okazie rosnącym obok pierwszego, ale z lekkim zacienieniem było ich około 140. Na jedna roślina uprawiana w pełnym świetle, gęstość aparatów szparkowych wzrasta od dolnych liści do górnych.

Liczba i wielkość aparatów szparkowych silnie zależy nie tylko od warunków wzrostu rośliny, ale także od wewnętrznych powiązań procesów życiowych w samej roślinie. Te wartości (współczynniki) są najbardziej czułymi odczynnikami dla każdej kombinacji czynników determinujących wzrost rośliny. Dlatego określenie gęstości i wielkości aparatów szparkowych liści roślin uprawianych w różnych warunkach daje pewne wyobrażenie o naturze związku każdej rośliny z jej środowiskiem. Wszystkie metody określania wielkości i liczby elementów anatomicznych w danym narządzie należą do kategorii ilościowych metod anatomicznych, które są czasami stosowane w badaniach środowiskowych, a także do charakteryzowania odmian roślin uprawnych, ponieważ każda odmiana dowolnej rośliny uprawnej jest charakteryzuje się pewnymi ograniczeniami wielkości i liczby elementów anatomicznych na jednostkę powierzchni. Metody anatomii ilościowej można stosować z wielkimi korzyściami zarówno w uprawie roślin, jak i ekologii.

Oprócz aparatów szparkowych przeznaczonych do wymiany gazowo-parowej istnieją również aparaty szparkowe, przez które woda uwalniana jest nie w postaci pary, ale w stanie kropli. Czasami takie aparaty szparkowe są dość podobne do zwykłych, tylko nieco większe, a ich komórkom ochronnym brakuje mobilności. Dość często w takich aparatach szparkowych w stanie w pełni dojrzałym nie ma komórek ochronnych i pozostaje jedynie dziura odprowadzająca wodę. Nazywa się aparaty szparkowe wydzielające kropelki ciekłej wody woda i wszystkie formacje biorące udział w uwalnianiu wody w postaci kropelek - hydatody.

Struktura hydatod jest zróżnicowana. Niektóre hydatody posiadają pod otworem odprowadzającym wodę miąższ, który bierze udział w przenoszeniu wody z układu przewodzącego wodę i jej uwalnianiu z narządu; w innych hydatodach system przewodzący wodę zbliża się bezpośrednio do wylotu. Hydatody szczególnie często tworzą się na pierwszych liściach sadzonek różnych roślin. Dlatego przy wilgotnej i ciepłej pogodzie młode liście zbóż, grochu i wielu traw łąkowych uwalniają wodę kropla po kropli. Zjawisko to można zaobserwować w pierwszej połowie lata wczesnym rankiem każdego pięknego dnia.

Najbardziej wyraźne hydatody znajdują się wzdłuż krawędzi liści. Często na każdym z ząbków, które zamykają krawędzie liści, znajduje się jeden lub więcej hydatod.

Wyróżnia się trzy rodzaje reakcji aparatu szparkowego na warunki środowiskowe:

1. Reakcja hydropasywna- jest to zamknięcie szczelin szparkowych, spowodowane tym, że otaczające je komórki miąższu wypełniają się wodą i mechanicznie ściskają komórki ochronne. W wyniku ucisku aparaty szparkowe nie mogą się otworzyć i nie tworzy się szczelina szparkowa. Ruchy hydropasywne występują zwykle po obfitym podlewaniu i mogą powodować zahamowanie procesu fotosyntezy.

2. Reakcja hydroaktywna otwieranie i zamykanie to ruchy spowodowane zmianami zawartości wody w komórkach ochronnych aparatów szparkowych. Mechanizm tych ruchów omówiono powyżej.

3. Reakcja fotoaktywna. Ruchy fotoaktywne objawiają się otwieraniem aparatów szparkowych w świetle i zamykaniem w ciemności. Szczególne znaczenie mają promienie czerwone i niebieskie, które są najskuteczniejsze w procesie fotosyntezy. Ma to ogromne znaczenie adaptacyjne, ponieważ dzięki otwarciu aparatów szparkowych na światło CO 2 niezbędny do fotosyntezy dyfunduje do chloroplastów.

Mechanizm fotoaktywnych ruchów aparatów szparkowych nie jest do końca jasny. Światło działa pośrednio poprzez zmianę stężenia CO 2 w komórkach ochronnych aparatów szparkowych. Jeśli stężenie CO 2 w przestrzeniach międzykomórkowych spadnie poniżej określonej wartości (wartość ta zależy od rodzaju rośliny), aparaty szparkowe otwierają się. Kiedy stężenie CO 2 wzrasta, aparaty szparkowe zamykają się. Komórki ochronne aparatów szparkowych zawsze zawierają chloroplasty i zachodzi fotosynteza. W świetle CO 2 jest asymilowany podczas fotosyntezy, jego zawartość maleje. Według hipotezy kanadyjskiego fizjologa W. Scarce’a CO 2 wpływa na stopień otwarcia aparatów szparkowych poprzez zmianę pH w komórkach ochronnych. Spadek zawartości CO 2 prowadzi do wzrostu wartości pH (przejście na stronę zasadową). Przeciwnie, ciemność powoduje wzrost zawartości CO 2 (ze względu na to, że CO 2 uwalnia się podczas oddychania i nie jest wykorzystywany w procesie fotosyntezy) oraz spadek wartości pH (przejście na stronę kwaśną). Zmiana wartości pH prowadzi do zmiany aktywności układów enzymatycznych. W szczególności przesunięcie pH w stronę zasadową zwiększa aktywność enzymów biorących udział w rozkładzie skrobi, natomiast przejście w stronę kwaśną zwiększa aktywność enzymów biorących udział w syntezie skrobi. Rozkład skrobi na cukry powoduje wzrost stężenia substancji rozpuszczonych, a co za tym idzie, potencjał osmotyczny, a w konsekwencji potencjał wody, staje się bardziej ujemny. Woda z otaczających komórek miąższu zaczyna intensywnie przedostawać się do komórek ochronnych. Szparki otwarte. Odwrotne zmiany zachodzą, gdy procesy przesuwają się w stronę syntezy skrobi. Jednak nie jest to jedyne wyjaśnienie. Wykazano, że komórki ochronne szparek zawierają znacznie więcej potasu w świetle w porównaniu do ciemności. Ustalono, że ilość potasu w komórkach ochronnych przy otwartych aparatach szparkowych wzrasta 4-20 razy, podczas gdy wskaźnik ten w komórkach towarzyszących maleje. Wydaje się, że następuje redystrybucja potasu. Kiedy aparaty szparkowe się otwierają, pomiędzy komórkami ochronnymi a komórkami towarzyszącymi powstaje znaczny gradient potencjału błonowego (I.I. Gunar, L.A. Panichkin). Dodatek ATP do naskórka unoszącego się na roztworze KS1 zwiększa szybkość otwierania aparatów szparkowych pod wpływem światła. Wykazano także wzrost zawartości ATP w komórkach ochronnych aparatów szparkowych w trakcie ich otwierania (S.A. Kubichik). Można przypuszczać, że ATP powstający podczas fotosyntetycznej fosforylacji w komórkach ochronnych służy do zwiększenia podaży potasu. Jest to spowodowane aktywnością H + -ATPazy. Aktywacja pompy H+ sprzyja uwalnianiu H+ z komórek ochronnych. Powoduje to transport K+ wzdłuż gradientu elektrycznego do cytoplazmy, a następnie do wakuoli. Z kolei zwiększona podaż K+ sprzyja transportowi C1 – wzdłuż gradientu elektrochemicznego. Zwiększa się stężenie osmotyczne. W innych przypadkach spożycie K + jest równoważone nie przez C1 -, ale przez sole kwasu jabłkowego (jabłczany), które powstają w komórce w odpowiedzi na spadek pH w wyniku uwolnienia H +. Nagromadzenie w wakuoli substancji czynnych osmotycznie (K+, C1 -, jabłczany) zmniejsza potencjał osmotyczny, a następnie potencjał wodny komórek ochronnych aparatów szparkowych. Woda dostaje się do wakuoli, a aparaty szparkowe otwierają się. W ciemności K+ jest transportowany w określonej ilości (wartość ta zależy od gatunku rośliny), aparaty szparkowe są otwarte. Kiedy stężenie CO 2 wzrasta, aparaty szparkowe zamykają się. Komórki ochronne aparatów szparkowych zawsze zawierają chloroplasty i zachodzi fotosynteza. W świetle CO 2 jest asymilowany podczas fotosyntezy, jego zawartość maleje. Według hipotezy kanadyjskiego fizjologa W. Scarce’a CO 2 wpływa na stopień otwarcia aparatów szparkowych poprzez zmianę pH w komórkach ochronnych. Spadek zawartości CO 2 prowadzi do wzrostu wartości pH (przejście na stronę zasadową). Przeciwnie, ciemność powoduje wzrost zawartości CO 2 (ze względu na to, że CO 2 uwalnia się podczas oddychania i nie jest wykorzystywany w procesie fotosyntezy) oraz spadek wartości pH (przejście na stronę kwaśną). Zmiana wartości pH prowadzi do zmiany aktywności układów enzymatycznych. W szczególności przesunięcie pH w stronę zasadową zwiększa aktywność enzymów biorących udział w rozkładzie skrobi, natomiast przejście w stronę kwaśną zwiększa aktywność enzymów biorących udział w syntezie skrobi. Rozkład skrobi na cukry powoduje wzrost stężenia substancji rozpuszczonych, a co za tym idzie, potencjał osmotyczny, a w konsekwencji potencjał wody, staje się bardziej ujemny. Woda z otaczających komórek miąższu zaczyna intensywnie przedostawać się do komórek ochronnych. Szparki otwarte. Odwrotne zmiany zachodzą, gdy procesy przesuwają się w stronę syntezy skrobi. Jednak nie jest to jedyne wyjaśnienie. Wykazano, że komórki ochronne szparek zawierają znacznie więcej potasu w świetle w porównaniu do ciemności. Ustalono, że ilość potasu w komórkach ochronnych przy otwartych aparatach szparkowych wzrasta 4-20 razy, podczas gdy wskaźnik ten w komórkach towarzyszących maleje. Wydaje się, że następuje redystrybucja potasu. Kiedy aparaty szparkowe się otwierają, pomiędzy komórkami ochronnymi a komórkami towarzyszącymi powstaje znaczny gradient potencjału błonowego (I.I. Gunar, L.A. Panichkin). Dodatek ATP do naskórka unoszącego się na roztworze KS1 zwiększa szybkość otwierania aparatów szparkowych pod wpływem światła. Wykazano także wzrost zawartości ATP w komórkach ochronnych aparatów szparkowych w trakcie ich otwierania (S.A. Kubichik). Można przypuszczać, że ATP powstający podczas fotosyntetycznej fosforylacji w komórkach ochronnych służy do zwiększenia podaży potasu. Jest to spowodowane aktywnością H + -ATPazy. Aktywacja pompy H+ sprzyja uwalnianiu H+ z komórek ochronnych. Powoduje to transport K+ wzdłuż gradientu elektrycznego do cytoplazmy, a następnie do wakuoli. Z kolei zwiększona podaż K+ sprzyja transportowi C1 – wzdłuż gradientu elektrochemicznego. Zwiększa się stężenie osmotyczne. W innych przypadkach spożycie K + jest równoważone nie przez C1 -, ale przez sole kwasu jabłkowego (jabłczany), które powstają w komórce w odpowiedzi na spadek pH w wyniku uwolnienia H +. Nagromadzenie w wakuoli substancji czynnych osmotycznie (K+, C1 -, jabłczany) zmniejsza potencjał osmotyczny, a następnie potencjał wodny komórek ochronnych aparatów szparkowych. Woda dostaje się do wakuoli, a aparaty szparkowe otwierają się. W ciemności K+ jest transportowany z komórek ochronnych do otaczających komórek, a aparaty szparkowe zamykają się. Procesy te przedstawiono w formie diagramu:

Ruchy szparek regulowane są przez hormony roślinne (fitohormony). Zapobiega otwieraniu się aparatów szparkowych, a ich zamykanie jest stymulowane przez fitohormon – kwas abscysynowy (ABA). Interesujące pod tym względem jest to, że ABA hamuje syntezę enzymów biorących udział w rozkładzie skrobi. Istnieją dowody na to, że pod wpływem kwasu abscysynowego zawartość ATP maleje. Jednocześnie ABA zmniejsza spożycie K +, prawdopodobnie z powodu zmniejszenia produkcji jonów H + (hamowanie pompy H +). Omówiono rolę innych fitohormonów – cytokinin – w regulacji otwarcia aparatów szparkowych poprzez zwiększenie transportu K+ do komórek ochronnych aparatów szparkowych i aktywację H+-ATPazy.

Ruch komórek szparkowych okazał się zależny od temperatury. Badania szeregu roślin wykazały, że w temperaturach poniżej 0°C aparaty szparkowe nie otwierają się. Wzrost temperatury powyżej 30°C powoduje zamknięcie aparatów szparkowych. Może to być spowodowane wzrostem stężenia CO 2 w wyniku wzrostu intensywności oddychania. Jednocześnie obserwuje się, że u różnych odmian pszenicy reakcja aparatów szparkowych na podwyższoną temperaturę jest odmienna. Długotrwałe narażenie na wysokie temperatury uszkadza aparaty szparkowe, w niektórych przypadkach tak bardzo, że tracą one zdolność otwierania i zamykania.

Obserwacje stopnia otwarcia aparatów szparkowych mają ogromne znaczenie w praktyce fizjologicznej i agronomicznej. Pomagają określić potrzebę zaopatrzenia rośliny w wodę. Zamknięcie aparatów szparkowych wskazuje już na niekorzystne zmiany w metabolizmie wody i w konsekwencji trudności w zasilaniu roślin dwutlenkiem węgla.

Pytanie 1. O jakim narządzie będziemy mówić? Mówimy o liściach.

Zaproponuj główne pytanie lekcji. Porównaj swoją wersję z wersją autora (s. 141). Który organ rośliny może odparowywać wodę i pochłaniać światło?

Pytanie 2. W jaki sposób glony absorbują tlen, wodę i minerały? (5. klasa)

Glony absorbują tlen, wodę i minerały na całej powierzchni plechy.

Jak rośliny korzystają ze światła? (5. klasa)

Zazwyczaj roślina wykorzystuje światło słoneczne do przetwarzania dwutlenku węgla niezbędnego do jej życia. Dzięki chlorofilowi, substancji zmieniającej kolor liści na zielony, są one w stanie przekształcić energię świetlną w energię chemiczną. Energia chemiczna pozwala nam pozyskać z powietrza dwutlenek węgla i wodę, z których syntetyzowane są węglowodany. Proces ten nazywa się fotosyntezą. W tym samym czasie rośliny uwalniają tlen. Węglowodany łączą się ze sobą tworząc kolejną substancję, która gromadzi się w korzeniach i w ten sposób powstają substancje niezbędne do życia i rozwoju rośliny.

Co to są aparaty szparkowe? (5. klasa)

Szparki to przypominające szczeliny otwory w skórze liścia, otoczone dwiema komórkami ochronnymi. Służy do wymiany gazowej i transpiracji.

Jakie liście roślin ludzie zbierają do wykorzystania w przyszłości i dlaczego?

Liście roślin leczniczych (na przykład babki, wierzby, podbiału itp.) Zbiera się w celu późniejszego przygotowania herbaty i wywarów. Liście porzeczki przygotowuje się również na herbatę, miętę na herbatę i do gotowania. Z liści wytwarza się również wiele suszonych przypraw.

Jaki gaz uwalniają komórki podczas oddychania? (5. klasa)

Podczas oddychania tlen jest wchłaniany, a wydalany dwutlenek węgla.

Pytanie 3. Wyjaśnij za pomocą tekstu i ilustracji, w jaki sposób budowa liścia jest powiązana z pełnionymi przez niego funkcjami.

Komórki liści bogate w chloroplasty nazywane są główną tkanką liścia i pełnią główną funkcję liści - fotosyntezę. Górna warstwa tkanki głównej składa się z komórek ściśle sprasowanych w formie kolumn - warstwa ta nazywana jest miąższem kolumnowym.

Dolna warstwa składa się z luźno ułożonych komórek, pomiędzy którymi znajdują się duże odstępy – nazywa się to miąższem gąbczastym.

Gazy swobodnie przepływają pomiędzy komórkami leżącej pod spodem tkanki. Zapas dwutlenku węgla uzupełniany jest zarówno z atmosfery, jak i z komórek.

Do wymiany gazowej i transpiracji liść ma aparaty szparkowe.

Pytanie 4. Rozważ budowę skrzydła na rysunku 11.1.

Liść składa się z blaszki liściowej, ogonka (może nie występować we wszystkich liściach, w takim przypadku liść taki nazywa się siedzącym), przylistków i podstawy blaszki liściowej.

Pytanie 5. Istnieje sprzeczność: komórki fotosyntetyczne liścia muszą być ściślej upakowane, ale nie można utrudniać ruchu gazów. Rozważ rysunek 11.2 i wyjaśnij, jak budowa liścia eliminuje tę sprzeczność.

W miąższu liści znajdują się puste przestrzenie powietrzne, które rozwiązują ten problem. Wnęki te są połączone ze środowiskiem zewnętrznym za pośrednictwem aparatów szparkowych i soczewicy. Łodygi i korzenie roślin wodnych, bagiennych i innych żyjących w warunkach braku powietrza i w konsekwencji utrudnionej wymiany gazowej są bogate w jamy powietrzno-nośne.

Wniosek: liście przeprowadzają fotosyntezę, odparowują wodę, pochłaniają dwutlenek węgla i uwalniają tlen, chronią nerki i magazynują składniki odżywcze.

Pytanie 6: Jakie są funkcje arkusza kalkulacyjnego?

Liście odparowują wodę, pochłaniają dwutlenek węgla i uwalniają tlen w procesie fotosyntezy, chronią pąki i przechowują składniki odżywcze.

Pytanie 7. Co dzieje się z tlenem i dwutlenkiem węgla w liściu?

Dwutlenek węgla + woda pochłonięte z atmosfery (już w liściach) pod wpływem światła słonecznego zamieniają się w substancje organiczne i tlen w liściach. Ten ostatni jest uwalniany przez roślinę do atmosfery.

Pytanie 8. Co dzieje się w liściu z wodą?

Część wody dostającej się do liści odparowuje, a część zostaje wykorzystana w procesie fotosyntezy.

Pytanie 9. Z jakich tkanin składa się prześcieradło?

Liść pokryty jest tkanką powłokową - naskórkiem. Komórki liści bogate w chloroplasty nazywane są główną tkanką liścia. Górna warstwa tkanki głównej składa się z komórek ściśle sprasowanych w formie kolumn - warstwa ta nazywana jest miąższem kolumnowym. Dolna warstwa składa się z luźno ułożonych komórek, pomiędzy którymi znajdują się duże odstępy – nazywa się to miąższem gąbczastym.

Gazy swobodnie przechodzą pomiędzy komórkami tkanki głównej dzięki miąższowi przenoszącemu powietrze. Do wymiany gazowej i transpiracji liść ma aparaty szparkowe.

Przez grubość głównej tkanki liścia penetrują tkanki przewodzące - wiązki naczyń składające się z ksylemu i łyka. Wiązki naczyń wzmocnione są długimi i grubościennymi komórkami tkanki podporowej – nadają one blasze dodatkową sztywność.

Pytanie 10. Jakie są funkcje żył liściowych?

Żyły stanowią szlaki transportowe w dwóch kierunkach. Wraz z włóknami mechanicznymi żyłki tworzą sztywną ramę skrzydła.

Pytanie 11. Jakie jest niebezpieczeństwo przegrzania i hipotermii prześcieradła?

Jeśli temperatura jest zbyt wysoka, jakby temperatura była zbyt niska, fotosynteza ustaje. Nie wytwarza się żadna materia organiczna ani tlen.

Pytanie 12. Jak liść oddziela się od gałęzi?

Składniki odżywcze opuszczają liście i odkładają się w korzeniach lub pędach jako rezerwy. W miejscu, w którym liść przyczepia się do łodygi, komórki obumierają (powstaje blizna), a mostek między liściem a łodygą staje się kruchy i może zostać zniszczony przez słaby wiatr.

Pytanie 13. Co powoduje różnorodność kształtów liści u roślin różnych gatunków?

Parowanie z niego zależy od kształtu liścia. Rośliny żyjące w klimacie gorącym i suchym mają mniejsze liście, czasami w postaci igieł i wąsów. Zmniejsza to powierzchnię, z której odparowuje woda. Sposobem na ograniczenie parowania z dużych liści jest wyhodowanie puchu lub pokrycie go grubą skórką lub woskowym nalotem.

Pytanie 14. Dlaczego kształt i wielkość liści tej samej rośliny mogą się różnić?

W zależności od środowiska, w którym znajdują się te liście. Na przykład w grocie strzały liście znajdujące się w wodzie różnią się od liści, które wypływają na powierzchnię wody. Jeśli jest to roślina lądowa, zależy to od oświetlenia rośliny przez słońce, stopnia bliskości liścia do korzenia i czasu kwitnienia liści.

Pytanie 15. Moje badania biologiczne

Werbalny portret liścia może zastąpić jego wizerunek.

Botanicy zgodzili się, jak nazwać liście tego czy innego kształtu. Dlatego potrafią rozpoznać liść z portretu słownego bez zaglądania do atlasu botanicznego. Jednak dla początkujących przydatne jest korzystanie z ich obrazów. Nas. 56 przedstawia diagramy przedstawiające różne kształty blaszek liściowych, wierzchołków i nasady blaszek liściowych oraz liście złożone (ryc. 11.7–11.11). Korzystając z tych diagramów, utwórz słowne portrety liści roślin ze zielnika, atlasu botanicznego lub podręcznika.

Na przykład strefowe liście geranium są długoogonkowe, słabo klapowane, zaokrąglone, w kształcie nerki, jasnozielone i owłosione. Krawędź blaszki liściowej jest cała. Wierzchołki blaszki liściowej są zaokrąglone, podstawa liścia ma kształt serca.

Szlachetny laur. W potocznym języku liść nazywa się liściem laurowym. Liście są naprzemienne, z krótkimi ogonkami, o całych krawędziach, nagie, proste, o długości 6-20 cm i szerokości 2-4 cm, o specyficznym korzennym zapachu; Blaszka liściowa jest podłużna, lancetowata lub eliptyczna, zwężona u nasady, z wierzchu ciemnozielona, ​​od spodu jaśniejsza.

Klon norweski. Kształt liścia jest prosty, całkowicie podzielony. Liście mają wyraźne, wyraźne żyłki, mają 5 płatków, zakończonych płatkami spiczastymi, 3 listki przednie są identyczne, 2 dolne są nieco mniejsze. Pomiędzy ostrzami znajdują się zaokrąglone rowki. Wierzchołki blaszki liściowej są cofnięte, podstawa liścia ma kształt serca. Krawędź blaszki liściowej jest cała. Liście są ciemnozielone powyżej, jasnozielone poniżej i są osadzone na długich ogonkach.

Akacja biała. Liść jest nieparzysto-pierzasty, złożony, składający się z solidnych listków o kształcie owalnym lub eliptycznym, u podstawy każdego liścia znajdują się przylistki przekształcone w kolce.

Brzozowy. Liście brzozy są naprzemienne, całe, ząbkowane na krawędziach, jajowato-rombowe lub trójkątno-jajowate, z szeroką podstawą w kształcie klina lub prawie ścięte, gładkie. Użyłkowanie blaszki liściowej jest doskonale pierzasto-nerwowe (pierzasto-brzeżne): żyłki boczne kończą się zębami.

Różany biodro. Układ liści jest naprzemienny (spiralny); żyłkowanie – pierzaste. Liście złożone, imparipinnate (wierzchołek liścia kończy się na jednym listku), z parą przylistków. Jest od pięciu do siedmiu listków, są eliptyczne, krawędzie są ząbkowane, wierzchołek ma kształt klina, a spód jest szarawy.