3465. ΒΟΤΑΝΙΚΗ (ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΦΥΤΩΝ) · ΤΟ ΦΥΤΙΚΟ...

3465. ΒΟΤΑΝΙΚΗ (ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ - ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΦΥΤΩΝ)

Εισαγωγή – Βασικές Έννοιες

https://mediasrv.aua.gr/eclass/courses/AFPGM135/

http://www2.aua.gr/

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

• Τι είναι φυτό;

Κάθε ευκαρυωτικός φωτοσυνθετικός οργανισμός...

• Τι είναι πράσινο φυτό;

Κάθε ευκαρυωτικός φωτοσυνθετικός οργανισμός με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τις φωτοσυνθετικές χρωστικές, τη δομή του χλωροπλάστη και τα αποταμιευτικά προϊόντα.Περιλαμβάνουν τα πράσινα φύκη και τα χερσαία φυτά (εμβρυόφυτα).

Κλαδόγραμμα των χερσαίων φυτών. Οι τελείεςσυμβολίζουν τις κυριότερες απομορφές.

Η σημασία των κυριότερων απομορφών των χερσαίων φυτών.

Κατάλληλος απομορφισμός

Ανάγκες Στο θαλάσσιο περιβάλλον Στο περιβάλλον της ξηράς

Στήριξης του οργανισμού Περιορισμένες

Η στήριξη παρέχεται από το νερό που τους

περιβάλλει. Χαρακτηρίζονται από ελαστικότητα, ώστε

να ανταπεξέρχονται στις δονήσεις των θαλάσσιων

ρευμάτων και κυμάτων

Έντονες

Δημιουργία οργάνων (βλαστός ρίζα) με ισχυρή παρουσία

στηρικτικών ιστών

Μόριο κλειδί: λιγνίνη

Ταχείας μεταφοράς θρεπτικών

συστατικών

Περιορισμένες

Η τροφοδοσία γίνεται απευθείας από το νερό που

τους περιβάλλει

Έντονες

Δημιουργία ιστών μεταφοράς

Μόριο κλειδί: λιγνίνη

Απορρόφησης θρεπτικών

συστατικών


Η απορρόφηση γίνεται απευθείας από το νερό που

τους περιβάλλει. Η «ρίζα», εάν υπάρχει χρησιμεύει για

την εδραίωση σε στερεό υπόστρωμα και όχι στην

απορρόφηση θρεπτικών συστατικών

Έντονες

Δημιουργία ρίζας η οποία απορροφά τα θρεπτικά συστατικά από το

έδαφος

Διατήρησης των αποθεμάτων

νερού σε ανεκτά επίπεδα

Δεν υπάρχει τέτοια ανάγκη Έντονες

Δημιουργία της εφυμενίδας με περιορισμένη υδατοπερατότητα

Μόριο κλειδί: υμενίνη

Προστασίας των γαμετών ώστε

να εξασφαλιστεί η εγγενής

αναπαραγωγή


Οι θηλυκοί και αρσενικοί γαμέτες απελευθερώνονται

απευθείας στο νερό

Έντονες

Οι κινητοί αρσενικοί γαμέτες απελευθερώνονται στο αέριο

περιβάλλον και προστατεύονται από την αφυδάτωση με το

περίβλημα του γυρεόκοκκου

Μόριο κλειδί: σποροπολλενίνη

Προστασίας από αφυδάτωση

κατά την ανταλλαγή αερίων με

το περιβάλλον

Δεν υπάρχει τέτοια ανάγκη

Γίνεται πρόσληψη αερίων τα οποία βρίσκονται εν

διαλύσει στο νερό που περιβάλλει τον οργανισμό

Έντονες

Δημιουργία στομάτων, ώστε η πρόσληψη των αερίων να ελέγχεται

Η σημασία των κυριότερων απομορφών των χερσαίων φυτών.

Ανάγκες Κατάλληλος απομορφισμός

σε επίπεδο κυττάρου

Αποτέλεσμα σε επίπεδο

ιστού

Αποτέλεσμα σε επίπεδο

οργάνου

Στήριξης του οργανισμού Βιοσύνθεση λιγνίνης Δημιουργία στηρικτικών

ιστών και ξύλου

Ενίσχυση ρίζας και βλαστού

Ταχείας μεταφοράς ουσιών Επιμήκη κύτταρα νεκρά ή

ζωντανά

Δημιουργία ιστών

μεταφοράς

Ταχεία τροφοδότηση

οργάνων

Διατήρησης των αποθεμάτων νερού σε

ανεκτά επίπεδα

Ύπαρξη χυμοτοπίου Δημιουργία στομάτων

Δημιουργία εξειδικευμένων

παρεγχυματικών ιστών

Δημιουργία φύλλων που

ελέγχουν τις απώλειες νερού

Δημιουργία βλαστού ο οποίος

αποθηκεύει νερό

Ανταλλαγής συστατικών και πληροφοριών

με το περιβάλλον αλλά και με άλλους

οργανισμούς

Ύπαρξη τεράστιων

αμυλοπλαστών μέσω της

πτώσης των οποίων το κύτταρο

αντιλαμβάνεται τη βαρύτητα

Δημιουργία στατεγχύματος Θετικός γεωτροπισμός ρίζας

Αντιμετώπισης βιοτικών (παθογόνα, εχθροί)

και αβιοτικών παραγόντων καταπόνησης

(αντίξοες συνθήκες περιβάλλοντος)

Συσσώρευση τοξικών ή

απωθητικών ουσιών

Δημιουργία αδένων που

εκκρίνουν τοξικές ή

απωθητικές ουσίες

Φύλλα με έντονη αμυντική

προστασία

Διαχείρισης της ηλιακής ενέργειας Κύτταρα τα οποία παίρνουν τη

μορφή οπτικών ινών ή φακών

Σκληρέγχυμα το οποίο

μεταφέρει φωτισμό

Φύλλα με πολλαπλές

στρώσεις φωτοσυνθετικών

κυττάρων

Μεταφοράς γαμετών ώστε να εξασφαλιστεί η

εγγενής αναπαραγωγή

Συσσώρευση ανθοκυανών Ύπαρξη έγχρωμης

επιδερμίδας

Άνθη τα οποία προσελκύουν

επικονιαστές

Ανεμπόδιστης ανταλλαγής αερίων Λύση κυττάρων Δημιουργία αερεγχύματος Ρίζες οι οποίες

τροφοδοτούνται με οξυγόνο

από το υπέργειο τμήμα

Διασποράς σπερμάτων Συσσώρευση εύγευστων ή και

έγχρωμων ουσιών στους

καρπούς

Δημιουργία ελκυστικής

όψης για τους

καταναλωτές

Διασπορά μέσω της

κατανάλωσης από ζώα

Η μικροσκοπία αποτελεί την κύρια τεχνική μελέτηςτης ανατομίας των φυτών.

Διαγραμματική παρουσίαση ενός τυπικούφωτοσυνθετικού κυττάρου.

Στοιχεία της ανατομίας του φυτικού κυττάρου.

Δύο ανωμερείς μορφές της γλυκόζης που απαντώνται στα φυτά.

Η σημασία του κυτταρικού τοιχώματος για τα φυτικά κύτταρα.

ΤΟ ΦΥΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

• Η ύπαρξη κυτταρικού τοιχώματος χαρακτηρίζειτα φυτικά κύτταρα

Το πάχος και η σύσταση του κυτταρικού τοιχώματος κυμαίνεται ανάλογα με τη θέση και λειτουργία του κυττάρου. Στα μεριστωματικά κύτταρα (βλ. επίσης Κεφάλαιο 4.4), το λεπτό κυτταρικό τους τοίχωμα αποτελείται κυρίως από πηκτίνες, ημικυτταρίνες και κυτταρίνη. Το κυτταρικό τοίχωμα των κυττάρων αυτών ονομάζεται πρωτογενές επειδή είναι το πρώτο που σχηματίζεται, ενώ το τμήμα των κυτταρικών τοιχωμάτων που εναποτίθεται μετά την παύση της διόγκωσης των κυττάρων, στα έμμονα πλέον κύτταρα, ονομάζεται δευτερογενές.


• Η ύπαρξη κυτταρικού τοιχώματος χαρακτηρίζειτα φυτικά κύτταρα

Το δευτερογενές καθορίζει την τελική μορφή του κυττάρου και σε πολλές περιπτώσεις παρατηρείται εναπόθεση συστατικών σε αυτό, όπως της λιγνίνης, της φελλίνης κ.ά. Επομένως το πρωτογενές κυτταρικό τοίχωμα είναι λεπτό και έχει τη δυνατότητα διάτασης, ενώ το δευτερογενές είναι παχύτερο και περισσότερο άκαμπτο και ο σχηματισμός του περιορίζει πλέον τη μεταβολή των διαστάσεων του κυττάρου. Το κυτταρικό τοίχωμα, και ιδιαίτερα το δευτερογενές, αποτελεί μια προστατευτική δομή η οποία παρέχει σταθερότητα στο κύτταρο και συμβάλλει στη διατήρηση του σχήματός του έστω και εάν ασκείται υψηλή πίεση σπαργής.

Στοιχεία της ανατομίας του φυτικού κυττάρου.


• Τα φυτικά κύτταρα έχουν κοινά χαρακτηριστικά

Κάθε τυπικό φυτικό κύτταρο περιβάλλεται από το κυτταρικό τοίχωμα. Εσωτερικά του κυτταρικού τοιχώματος εντοπίζεται η κυτταρική μεμβράνη, η οποία περιβάλλει το κυτταρόπλασμα. Μέσα στο κυτταρόπλασμα εντοπίζονται ευδιάκριτες λειτουργικές μονάδες, τα κυτταρικά οργανίδια, όπως ο πυρήνας, το ενδοπλασματικό δίκτυο, το δικτυόσωμα (ή σύμπλεγμα Golgi), τα μιτοχόνδρια, τα πλαστίδια, τα χυμοτόπια κ.ά., ανάλογα με τις λειτουργίες που επιτελούνται στο συγκεκριμένο κύτταρο.


• Το κυτταρόπλασμα είναι ο υποκυτταρικός χώρος μέσα στον οποίο επιτελούνται πολυάριθμες, ζωτικής σημασίας, βιοχημικές αντιδράσεις

Ο όρος κυτταρόπλασμα συνήθως περιγράφει το περιεχόμενο του κυττάρου, εκτός από τον πυρήνα, τα οργανίδια και τα χυμοτόπια. Το κυτταρόπλασμα από φυσικής άποψης είναι ένα παχύρρευστο διαφανές υγρό με ιδιότητες εναιωρήματος και γαλακτώματος, που αποτελείται κατά 85-90% από νερό. Στο υδατικό αυτό περιβάλλον εντοπίζονται διαλυμένα συστατικά, όπως ιόντα, ένζυμα και μεταβολίτες.


• Η δομή των μεμβρανών είναι απόλυτα εναρμονισμένη με τη λειτουργία τους

Οι βιολογικές μεμβράνες δεν είναι ακίνητα στερεά χωρίσματα, αλλά πολύπλοκες δυναμικές δομές αποτελούμενες από λιπίδια, πρωτεΐνες και άλλα συστατικά. Οι κύριες λειτουργίες που επιτελούν οι βιολογικές μεμβράνες είναι:η διαμερισματοποίηση του κυττάρου,η ρύθμιση του είδους αλλά και της ποσότητας των συστατικών που μεταφέρονται. Επομένως οι μεμβράνες παρουσιάζουν εκλεκτική περατότητα. η αντίληψη ερεθισμάτων και η μετάδοση μηνυμάτων και πληροφοριών μεταξύ του εσωτερικού των κυττάρων και του περιβάλλοντός τους και αντίστροφα.η διεξαγωγή πολυάριθμων βιοχημικών αντιδράσεων, όπως λ.χ. η μεταφορά των ηλεκτρονίων κατά τη φωτοσύνθεση και την αναπνοή.


• Το πρότυπο του ρευστού μωσαϊκού είναι η επι-κρατέστερη υπόθεση για την δομή των μεμβρανών

Σύμφωνα με το πρότυπο του ρευστού μωσαϊκού, η μεμβράνη αποτελείται από δύο κυρίως συστατικά, φωσφορολιπίδια και πρωτεΐνες. Τα φωσφορολιπίδιασυμμετέχουν στη διαμόρφωση της στοιχειώδους δομής της μεμβράνης, ενώ οι πρωτεΐνες αποτελούν το λειτουργικό της μέρος. Οι εικόνες που λαμβάνονται με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο διέλευσης επιβεβαιώνουν τη βασική δομή αλλά και τις φυσικές διαστάσεις που διατυπώνει το πρότυπο αυτό.

Το πρότυπο του ρευστού μωσαϊκού για τη δομήτων βιολογικών μεμβρανών.


• Οι χλωροπλάστες ανήκουν σε μια οικογένεια οργανιδίων τα οποία ονομάζονται πλαστίδια

Οι χλωροπλάστες ανήκουν σε μια οικογένεια οργανιδίων τα οποία είναι χαρακτηριστικά μόνο των φυτικών κυττάρων και των χλωροφυκών, τα πλαστίδια. Τα πλαστίδια εντοπίζονται σε όλα τα φυτικά κύτταρα και παίζουν σημαντικό ρόλο στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε χημική, αλλά και στη διαχείριση και αποθήκευση της ενέργειας.



Κατά την ανάπτυξη των φυτικών οργάνων, στα μεριστωματικά κύτταρα εμφανίζονται ελάχιστα διαφοροποιημένα πλαστίδια μικρού μεγέθους, τα προπλαστίδια. Αυτά, στη συνέχεια αποκτούν εξειδίκευση στη δομή και λειτουργία τους, ανάλογα με την πορεία διαφοροποίησης του κυττάρου που βρίσκονται. Τα προπλαστίδια λ.χ. των φυτών που βλάστησαν και αναπτύχθηκαν στο σκοτάδι μετατρέπονται σε ετιοπλάστες. Στα κύτταρα φωτοσυνθετικών ιστών, τα προπλαστίδια μετατρέπονται σε χλωροπλάστες ενώ στα πέταλα ορισμένων ανθέων σε χρωμοπλάστες, πλαστίδια τα οποία συνθέτουν και συσσωρεύουν χρωστικές.



Οι λευκοπλάστες είναι πλαστίδια τα οποία απαντώνται σε κύτταρα με περιορισμένη φωτοσυνθετική ικανότητα ή που δεν φωτοσυνθέτουν, όπως τα επιδερμικά. Μια μορφή λευκοπλαστών είναι οι αμυλοπλάστες, στους οποίους τα φυτικά κύτταρα συνθέτουν και αποθηκεύουν άμυλο, όπως στον κόνδυλο της πατάτας, και στις κοτυληδόνες των ψυχανθών. Οι στατόλιθοιαποτελούν μια ειδική κατηγορία αμυλοπλαστών που εντοπίζονται στα κύτταρα της καλύπτρας της ρίζας και σε ορισμένους βλαστούς και συμβάλλουν στην αντίληψη γεωτροπικών ερεθισμάτων.



Σε πολλές περιπτώσεις τα πλαστίδια αποκτούν υψηλή εξειδίκευση όσον αφορά τα προϊόντα τα οποία συνθέτουν και αποταμιεύουν. Τα έλαια συντίθενται και αποθηκεύονται σε ελαιοπλάστες και οι πρωτεΐνες σε πρωτεϊνοπλάστες, όπως σε πολλά σπέρματα. Ωστόσο στις περισσότερες περιπτώσεις τα πλαστίδια φωτοσυνθέτουν, ενώ παράλληλα αποθηκεύουν περισσότερες της μιας κατηγορίες αποθησαυριστικών ουσιών, συνεπώς η κατάταξή τους σε συγκεκριμένη κατηγορία είναι δύσκολη.



Όπως έχει γίνει ήδη αντιληπτό τα πλαστίδια έχουν τη δυνατότητα να μετατρέπονται. Η μετατροπή των χλωροπλαστών σε χρωμοπλάστες αποτελεί τη χαρακτηριστικότερη περίπτωση αλλά μπορούν να υπάρξουν και άλλες αλληλομετατροπές. Π.χ., σε περιπτώσεις τραυματισμών των ιστών τα πλαστίδια οιουδήποτε τύπου μετατρέπονται σε προπλαστίδια, από τα οποία στη συνέχεια προκύπτουν νέες μορφές πλαστιδίων, ανάλογα με τις ανάγκες των κυττάρων. Τα πλαστίδια έχουν την ικανότητα να διαιρούνται ή να συντήκονται, ενώ δεν είναι δυνατό να δημιουργηθούν de novo, παρά μόνο από προϋπάρχοντα οργανίδια.

Διαγραμματική παρουσίαση των διαφορετικών μορφών των πλαστιδίων και των κύριων αλληλομετατροπών τους.


• Οι χλωροπλάστες είναι τα υποκυτταρικά οργανίδια στα οποία επιτελείται η φωτοσύνθεση

Οι κύριες λειτουργίες που επιτελεί ο χλωροπλάστης είναι:Η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε χημική μέσω της φωτοσύνθεσης.Η διαχείριση και αποθήκευση της ενέργειας που παράγεται κατά τη φωτοσύνθεση.Η σύνθεση πρωτεϊνών είτε αυτόνομα είτε σε συνεργασία με το πυρήνα.Η βιοσύνθεση σημαντικών συστατικών του κυττάρου.

Διαγραμματική απεικόνιση των σχέσεων μεταξύ μιτοχονδρίου και χλωροπλάστη

Χλωροπλάστες σε κύτταρα του πασσαλώδουςπαρεγχύματος των φύλλων του φυτού ‘περδικάκι’.

Οι χλωροπλάστες έχουν χαρακτηριστική δομή που σχετίζεται με τη λειτουργία τους.


• Τα μιτοχόνδρια είναι τα οργανίδια στα οποία επιτελείται η κυτταρική αναπνοή

Οι κύριες λειτουργίες που επιτελεί το μιτοχόνδριο είναι:Η παραγωγή αξιοποιήσιμων μορφών ενέργειας (με τη μορφή κυρίως ΑΤΡ) μέσω της οξειδωτικής διάσπασης οργανικών μορίων (κυτταρική αναπνοή). Η βιοσύνθεση μεταβολιτών ζωτικής σημασίας για τη συντήρηση και μεταβολική δραστηριότητα των κυττάρων. Η σύνθεση πρωτεϊνών είτε αυτόνομα είτε σε συνεργασία με το πυρήνα.

Τα μιτοχόνδρια έχουν χαρακτηριστική δομή που σχετίζεται με τη λειτουργία τους.


• Θεωρία της ενδοσυμβίωσης

Θεωρία, σύμφωνα με την οποίαν οι χλωροπλάστεςκαι τα μιτοχόνδρια υπήρξαν κάποτε ανεξάρτητοι προκαρυωτικοί οργανισμοί οι οποίοι κατά το απώτερο εξελικτικό παρελθόν ανέπτυξαν συμβιωτικές σχέσεις με ευκαρυωτικά κύτταρα και ενσωματώθηκαν σε αυτά.


• Ο πυρήνας περιέχει το γενετικό υλικό και συντονίζει όλες τις λειτουργίες των κυττάρων

Οι κύριες λειτουργίες που επιτελεί ο πυρήνας είναι:Περιέχει όλες τις πληροφορίες για τη διαιώνιση του είδους.Καθορίζει την κυτταρική διαίρεση και εξειδίκευση.Ελέγχει όλες τις (μεταβολικές) λειτουργίες του κυττάρου.

Ο πυρήνας αποτελεί το πλέον ευδιάκριτο οργανίδιο των ευκαρυωτικών κυττάρων.

Ο πυρήνας περιέχει το γενετικό υλικό και συντονίζει όλες τις λειτουργίες των κυττάρων.



Το εσωτερικό του πυρήνα επικοινωνεί με το κυτταρόπλασμα μέσω των πυρηνικών πόρων.

Οι πυρηνικοί πόροι επιτρέπουν τη διέλευση ορισμένων μόνο μορίων. Σε πολλές περιπτώσεις η εξωτερική μεμβράνη του πυρήνα αποτελεί συνέχεια του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου.

Ο πυρήνας περιέχει το γενετικό υλικό και συντονίζει όλες τις λειτουργίες των κυττάρων.



Η ζωή διαιωνίζεται μέσω της αναπαραγωγής, δηλ. τη μεταφορά γενετικής πληροφορίας από γενιά σε γενιά.

Η αναπαραγωγή μπορεί να είναι αγενής ή εγγενής. Η αγενής αναπαραγωγή επιτελείται μέσω της μιτωτικής διαίρεσης και δεν απαιτεί τη συμμετοχή δυο γενετήσιων κυττάρων (γαμετών), επομένως έχει το πλεονέκτημα μιας απλής και αποδοτικής διαδικασίας. Ωστόσο δεν έχει τη δυνατότητα εμφανούς γενετικής ποικιλότητας.



Κατά τη διάρκεια του βιολογικού κύκλου των φυτών παρατηρείται αύξηση του αριθμού των κυττάρων τα οποία στη συνέχεια διαφοροποιούνται κατά ομάδες σε ιστούς. Η αύξηση του αριθμού των κυττάρων, που έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του μεγέθους του φυτικού σώματος, προϋποθέτει μεγάλο αριθμό κυτταροδιαιρέσεων.

Οι κυτταροδιαιρέσεις που παρατηρούνται στους μεριστωματικούς ιστούς είναι το αποτέλεσμα αλλεπάλληλων μιτωτικών διαιρέσεων. Με τη διαδικασία αυτή διαιρείται ο πυρήνας του κυττάρου και τελικώς παράγονται δυο κύτταρα με το ίδιο γενετικό περιεχόμενο με το αρχικό κύτταρο. Η μιτωτική διαίρεση λοιπόν αφορά τα σωματικά κύτταρα των οργανισμών.


• Η σειρά των γεγονότων, μεταξύ της δημιουργίας ενός νέου κυττάρου και της διαίρεσής του, αναφέρεται ως κυτταρικός κύκλος

O κυτταρικός κύκλος διαχωρίζεται σε τέσσερα διακριτά στάδια: Μ, το στάδιο της κυτταροδιαίρεσης, που περιλαμβάνει τη μιτωτική πυρηνοτομία και την κυτοκίνηση (διαίρεση του κυτταροπλάσματος). G1 (G=Gap), στάδιο αύξησης του μεγέθους του κυττάρου και πολλαπλασιασμού των οργανιδίων.S (S=Synthesis), το στάδιο του διπλασιασμού του DNA. G2, το στάδιο προετοιμασίας του κυττάρου για την είσοδό του σε επόμενη κυτταρική διαίρεση. Στο στάδιο αυτό πραγματοποιείται σύνθεση διαφόρων ενζύμων και άλλων πρωτεϊνών.

O κυτταρικός κύκλος διαχωρίζεται σε τέσσερα διακριτά στάδια.


• Η μίτωση, αποτελεί μια ενιαία και συνεχή διαδικασία με τέσσερα στάδια γνωστά ως πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση

Μεταξύ δύο διαδοχικών μιτώσεων μεσολαβεί το στάδιο της μεσόφασης, που περιλαμβάνει τις φάσεις του κυτταρικού κύκλου G1, S και G2.

Κατά τη διάρκεια της μιτωτικής διαίρεσης δημιουργείται μια δομή από μικροσωληνίσκους, η μιτωτική ή πυρηνική άτρακτος, η οποία εξασφαλίζει τη μετακίνηση και τη σωστή κατανομή των χρωμοσωμάτων στους θυγατρικούς πυρήνες.



Πριν από κάθε κυτταροδιαίρεση, το DNA κάθε χρωμοσώματος διπλασιάζεται, ώστε να σχηματιστούν δυο πανομοιότυπες πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες (κλώνοι DNA). Κάθε ένας από τους κλώνος του DNΑ αναφέρεται ως χρωματίδα. Οι δυο θυγατρικές χρωματίδες συγκρατούνται μεταξύ τους από το κεντρομερίδιο, περιοχή του χρωμοσώματος στην οποία στηρίζονται τα ινίδια της ατράκτου κατά την κυτταροδιαίρεση.

Το χρωμοσωμικό υλικό που απαρτίζει τις χρωματίδες αποκτά χρώμα μετά από επώαση σε εξειδικευμένες χρωστικές, γι’ αυτό το λόγο καλείται χρωματίνη, αλλά η δομή των χρωμοσωμάτων δεν διακρίνεται εύκολα στο οπτικό μικροσκόπιο.



Κατά την πρόφαση, που συνήθως είναι η μεγαλύτερη σε διάρκεια φάση της μιτωτικής πυρηνοτομίας, το κύτταρο εισέρχεται στη διαδικασία της μίτωσης. Οι χρωματίδες με περιέλιξη γύρω από τον άξονά τους, αυξάνουν το πάχος και ελαττώνουν το μήκος τους.Κατά το τέλος της πρόφασης ο πυρηνικός φάκελος τεμαχίζεται σε μικρού μεγέθους κυστίδια τα οποία διασπείρονται μέσα στο κύτταρο, ενώ παράλληλα σχηματίζεται η μιτωτική άτρακτος.



Στη μετάφαση, τα χρωμοσώματα (ζεύγη των χρωματίδων) προσαρτώνται στα ινίδια της ατράκτου στην περιοχή του κεντρομερούς. Τα χρωμοσώματα μετακινούνται προς το κέντρο του κυττάρου ώστε τα κεντρομερίδιά τους να είναι διαταγμένα στο επίπεδο του ισημερινού.



Η ανάφαση αποτελεί το πλέον σύντομο στάδιο. Τα κεντρομερίδια διαχωρίζονται σε δύο τμήματα και τα ινίδια της ατράκτου τα έλκουν προς τους αντίθετους πόλους του κυττάρου. Οι διαχωρισμένες πλέον χρωματίδεςαποτελούν πλέον τα χρωμοσώματα τα οποία σύρονται προς τους πόλους ακολουθώντας τα κεντρομερή.



Στην τελόφαση, τα χρωμοσώματα φτάνουν στους πόλους του κυττάρου, αποδιατάσσονται, επιμηκύνονται και δεν είναι πλέον ορατά με χρώση. Τα ινίδια της ατράκτου αποδιοργανώνονται, ο πυρηνικός φάκελος σε κάθε πόλο επανασχηματίζεται και περιβάλλει τα χρωμοσώματα. Η τελόφαση συνήθως ακολουθείται από την κυτοκίνηση.

Ο πυρήνας διχοτομείται μιτωτικά (σωματικά κύτταρα)πριν την διαίρεση του κυττάρου.

Ο πυρήνας διχοτομείται μειωτικά προκειμένου να προκύψουν τα γενετικά κύτταρα.

Το φυτικό κύτταρο ανάλογα με τη διαφοροποίησή του, περιέχει πολλά ακόμα οργανίδια και έμμορφα υλικά.

Οι διάφοροι ιστοί συντονίζονται για τη διεξαγωγήόλων των λειτουργιών του φυτικού σώματος.

ΟΙ ΦΥΤΙΚΟΙ ΙΣΤΟΙ

• Το φυτικό σώμα απαρτίζεται από μεριστωματικούς και μόνιμους ιστούς

Οι μεριστωματικοί ιστοί αποτελούνται από κύτταρα τα οποία διατηρούν την ικανότητα να διαιρούνται μιτωτικά και να παράγουν πολυάριθμα θυγατρικά κύτταρα. Τα θυγατρικά αυτά κύτταρα στη συνέχεια διαφοροποιούνται και συγκροτούν τους μόνιμους ιστούς. Επομένως οι μόνιμοι ιστοί απαρτίζονται από διαφοροποιημένα (έμμονα) κύτταρα τα οποία εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες και κατά κανόνα δεν έχουν την ικανότητα μιτωτικής διαίρεσης.

Η σταδιακή διαφοροποίηση ενός μεριστωματικού κυττάρου (Α)σε παρεγχυματικό (Γ).

Μεριστωματικά κύτταρα κορυφαίου μεριστώματος.


• Το φυτικό σώμα απαρτίζεται από μεριστωματικούς και μόνιμους ιστούς

Κύτταρα λιγότερο διαφοροποιημένα, όπως τα παρεγχυματικά, μπορούν να εισέλθουν σε διαδικασία αποδιαφοροποίησης κατά την οποία το αρχικό κύτταρο υπόκειται σε μιτωτικές κυτταροδιαιρέσεις αρχικά μέσα στα όρια του αρχικού κυτταρικού τοιχώματος. Τα προκύπτοντα θυγατρικά κύτταρα έχουν τη δομή και τις ιδιότητες μεριστωματικών κυττάρων τα οποία στη συνέχεια επαναδιαφοροποιούνται για να δώσουν νέους ιστούς και όργανα. Η ικανότητα αυτή των φυτικών κυττάρων αναφέρεται ως ολοδυναμία.

Ολοδυναμία φυτικών κυττάρων.

Διάκριση των μεριστωμάτων ανάλογα με τη θέση στην οποία εντοπίζονται και την περίοδο κατά την οποία ενεργοποιούνται.

Τύπος μεριστώ-

ματος

Θέση στο φυτό Περίοδος κατά την

οποία ενεργοποιείται

Επί μέρους μεριστώματα που

παράγει

Ρόλος Αποτέλεσμα

Κορυφαίο Κορυφή βλαστού ή

ακρορρίζιο

Κατά τη πρωτογενή

ανάπτυξη (μονοετή),

αλλά και κατά τη

διάρκεια έκπτυξης νέας

βλάστησης σε πολυετή

πρωτόδερμα Ανάπτυξη επιδερμικών και

απεκκριτικών ιστών

Διαμόρφωση

πρωτογενούς

σώματος του φυτού-

αύξηση σε ύψοςπροκάμβιο Ανάπτυξη ηθμαγγειωδών

δεσμίδων

θεμελιώδες μερίστωμα Υπεύθυνο για την πρωτογενή

ανάπτυξη παρεγχυματικών,

στηρικτικών και απεκκριτικών

ιστών

Εμβόλιμο Εντοπίζεται μόνο στα

μονοκότυλα φυτά,

μεταξύ μονίμων ιστών

στα γόνατα

Κατά τη πρωτογενή

ανάπτυξη

Επιτρέπει την ταχεία κατά μήκος

ανάπτυξη, εκτός εκείνης που

οφείλεται στο κορυφαίο

μερίστωμα


πρωτογενούς


αύξηση σε ύψος

Πλευρικό Τοποθετημένο

πλευρικά σε ήδη

ανεπτυγμένα μέρη

του φυτού,

παράλληλα με τον

επιμήκη άξονα των

οργάνων

Κατά τη δευτερογενή

ανάπτυξη

Κάμβιο (δεσμικό και

μεσοδέσμιο)

Επιτρέπει την ανάπτυξη κυρίως

δευτερογενών ηθμαγγειωδών

δεσμίδων


δευτερογενούς


αύξηση σε διάμετροΦελλοκάμβιο Επιτρέπει την ανάπτυξη του

περιδέρματος, το οποίο

αναπληρώνει την επιδερμίδα και

συμπεριλαμβάνει και το φελλό

Πρωτογενής και Δευτερογενής ανάπτυξη.


• Πρωτογενείς και δευτερογενείς ιστοί

Ανάλογα με τη περίοδο ανάπτυξης (πρωτογενή ή δευτερογενή) κατά την οποίαν ενεργοποιούνται, οι μεριστωματικοί ιστοί διακρίνονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς. Στους πρωτογενείς μεριστωματικούς ιστούς που παράγονται από το κορυφαίο μερίστωμα κατατάσσονται: το πρωτόδερμα, από το οποίο προκύπτει η επιδερμίδα,το προκάμβιο, από το οποίο προκύπτουν οι αγωγοί ιστοί, στους οποίους συμπεριλαμβάνονται το περικύκλιο, ο ηθμός, το αγγειώδες κάμβιο και το ξύλο, και το θεμελιώδες μερίστωμα, από το οποίο προκύπτει το θεμελιώδες παρέγχυμα.


• Η ενεργοποίηση των μεριστωματικών ιστών καθορίζει τον τύπο ανάπτυξης κάθε φυτικού είδους και επομένως και τη διάρκεια του βιολογικού του κύκλου

Η ανάπτυξη κάθε φυτικού είδους προϋποθέτει την ενεργοποίηση των μεριστωματικών ιστών ώστε να προκύψουν νέοι ιστοί και όργανα. Η περίοδος ωστόσο ενεργοποίησης των μεριστωματικών ιστών δεν ακολουθεί το ίδιο πρότυπο. Τα φυτικά είδη, όπως άλλωστε συμβαίνει και στα ζωικά, ακολουθούν κατά βάση δύο διαφορετικά πρότυπα ανάπτυξης, την κλειστή και την ανοιχτή.



Ως κλειστός τύπος ανάπτυξης αναφέρεται εκείνος κατά τον οποίο ο οργανισμός μετά από μια καθορισμένη περίοδο ενεργοποίησης των μεριστωματικών ιστών και ταχείας ανάπτυξης, ωριμάζει, δημιουργεί απογόνους και στη συνέχεια νεκρώνεται. Στους οργανισμούς αυτούς η διάρκεια του βιολογικού κύκλου είναι καθορισμένη. Το πρότυπο αυτό ακολουθούν τα ετήσια και τα διετή φυτικά είδη, και πολυάριθμα ζωικά με χαρακτηριστικό παράδειγμα τον άνθρωπο.



Ως ανοικτός τύπος ανάπτυξης αναφέρεται εκείνος κατά τον οποίο ο οργανισμός διατηρεί τους μεριστωματικούς ιστούς ενεργούς καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του και επομένως έχει τη δυνατότητα συνεχούς ανάπτυξης. Στους οργανισμούς αυτούς η διάρκεια του βιολογικού κύκλου δεν είναι καθορισμένη. Το πρότυπο αυτό ακολουθούν τα πολυετή φυτικά είδη, αλλά και ορισμένοι ζωικοί οργανισμοί, όπως ερπετά και ιχθύες.



Στον κλειστό τύπο ανάπτυξης η ενεργοποίηση των μεριστωματικών ιστών και η περαιτέρω ανάπτυξη σηματοδοτείται με τη βλάστηση του σπέρματος και ολοκληρώνεται όταν το φυτό παύει να αναπτύσσεται, λόγω της ολοκλήρωσης του βιολογικού κύκλου. Στις περισσότερες περιπτώσεις κλειστού τύπου ανάπτυξης οι μεριστωματικοί ιστοί που ενεργοποιούνται ονομάζονται πρωτογενείς και ευθύνονται για τη λεγόμενη πρωτογενή ανάπτυξη.



Οι πρωτογενείς μεριστωματικοί ιστοί είναι τα κορυφαία μεριστώματα του βλαστού και της ρίζας. Από τα δύο αυτά μεριστώματα παράγονται όλοι οι ιστοί και τα όργανα του φυτού. Η πρωτογενής ανάπτυξη παρατηρείται και στα φυτικά είδη που ακολουθούν τον ανοικτό τύπο ανάπτυξης, αλλά μόνο στην τρέχουσα βλάστηση. Τα περισσότερα μονοκότυλα και τα ποώδη ευδικότυλα φυτά, που ακολουθούν το κλειστό τύπο ανάπτυξης, συμπληρώνουν το βιολογικό τους κύκλο παρουσιάζοντας μόνον πρωτογενή ανάπτυξη.



Από την άλλη πλευρά, στον ανοικτό τύπο ανάπτυξης η συνεχής αύξηση όχι μόνο του ύψους, αλλά (κυρίως) και της διαμέτρου του φυτού δημιουργεί νέες ανάγκες που δεν μπορούν να καλυφθούν μόνο με τη δραστηριοποίηση των μεριστωματικών ιστών που συμμετέχουν στη πρωτογενή ανάπτυξη. Στη περίπτωση λοιπόν αυτή την πρωτογενή ανάπτυξη, που έχει ολοκληρωθεί κατά την πρώτη περίοδο, τη διαδέχεται η δευτερογενής που οφείλεται σε δραστηριοποίηση διαφορετικών (πλευρικών) μεριστωματικών ιστών.



Οι δευτερογενείς μεριστωματικοί ιστοί (πλευρικά μεριστώματα) είναι κυρίως το κάμβιο και το φελλοκάμβιο. Κατά τη δευτερογενή ανάπτυξη παράγονται κυρίως επιπρόσθετοι ιστοί μεταφοράς αλλά και στηρικτικοί και προστατευτικοί ιστοί ώστε να ενισχυθεί ο βλαστός και η ρίζα.



Ας σημειωθεί ότι στο ίδιο φυτό μπορεί να παρατηρούνται τόσο πρωτογενής, όσο και δευτερογενής ανάπτυξη σε επί μέρους όργανα. Π.χ. σε ένα πολυετές φυλλοβόλο δένδρο τα φύλλα που εκπτύσσονται κατά την εαρινή περίοδο παρουσιάζουν μόνο πρωτογενή ανάπτυξη, ενώ οι βλαστοί, ανάλογα με την ηλικία τους παρουσιάζουν πρωτογενή ή δευτερογενή ανάπτυξη. Από την άλλη πλευρά είναι δυνατό να παρατηρηθεί δευτερογενής ανάπτυξη και σε ετήσια φυτά (π.χ. στη κολοκυθιά).

Πρωτογενή μεριστώματα.


• Οι μόνιμοι ιστοί αποτελούνται από εξειδικευμένα (διαφοροποιημένα) κύτταρα που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες

Με βάση τη δομή τους και τη λειτουργία που προσφέρουν, οι μόνιμοι φυτικοί ιστοί διακρίνονται στις εξής κατηγορίες: Θεμελιώδες παρέγχυμα, στηρικτικοί ιστοί, αγωγοί ιστοί, προστατευτικοί ιστοί και εκκριτικοί ιστοί και αδένες.



Τα κύτταρα του παρεγχύματος είναι συνήθως λιγότερο διαφοροποιημένα έναντι των κυττάρων άλλων μόνιμων ιστών χωρίς ωστόσο να απουσιάζει η εξειδίκευση και ο καταμερισμός των λειτουργιών.

Αν και σχετικά αδιαφοροποίητα, τα κύτταρα αυτά είναι μεταβολικά ενεργά και σε αυτά επιτελούνται ζωτικές λειτουργίες (όπως η φωτοσύνθεση).

Έχουν εξαιρετική ποικιλία μορφής ανάλογα με τη λειτουργία και τη θέση τους στο φυτό, από σφαιρικά ισοδιαμετρικά, έως επιμηκυμένα ή λοβοειδή. Τα παρεγχυματικά κύτταρα συνήθως παρεμβάλλονται μεταξύ κυττάρων έντονα διαφοροποιημένων ιστών.

Αν και σχετικά αδιαφοροποίητα, τα κύτταρα αυτά συχνάεπιτελούν ζωτικές λειτουργίες όπως η φωτοσύνθεση.

Στα κύτταρα του αποταμιευτικού παρεγχύματοςεντοπίζονται αποθησαυριστικές ουσίες

Εγκάρσια τομή φύλλου λιγούστρου(Ligustrum japonicum).

Τομή φύλλου Toulbaghia violacea. Το χλωρέγχυμαπεριλαμβάνει ένα μόνο τύπο φωτοσυνθετικών κυττάρων.

Τομή νεαρής ρίζας ευδικότυλου φυτού (Ranunculus sp.). Η ηθμαγγειώδης δεσμίδα περιβάλλεται από ενδοδερμίδα.

Τομή βλαστού ρετσινολαδιάς. Διακρίνεται το δευτερογενές κυτταρικό τοίχωμα και βοθρία σε κάτοψη σε τομή.

Εγκάρσια τομή βλαστού του ευδικότυλου φυτού Helianthus annuus.

Στα υδρόφυτα όπως στο νούφαρο (Nymphaea sp.)η ρίζα είναι βυθισμένη στο νερό.

Τομή μίσχου φύλλου νούφαρου (Nymphaea sp.). Οι εκτεταμένες κενές περιοχές αποτελούν το αερέγχυμα.



Το κολλέγχυμα είναι ένας τροποποιημένος ιστός ο οποίος παρέχει στήριξη και μηχανική αντοχή σε νεαρά κυρίως όργανα. Το κολλέγχυμα χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερη πλαστικότητα και δυνατότητα περαιτέρω επιμήκυνσης, δεδομένου ότι αποτελείται από ζωντανά κύτταρα. Με βάση τη μορφή των παχύνσεων, όπως παρατηρούνται σε εγκάρσιες τομές, το κολλέγχυμα διακρίνεται σε γωνιώδες και πλακώδες. Τα τοιχώματα αποτελούνται κυρίως από πηκτίνες με ενδιάμεσες στρώσεις κυτταρίνης.

Εγκάρσια τομή μίσχου μάραθου (Foeniculum vulgare) στη περιοχή του πλακώδους κολλεγχύματος.

Εγκάρσια τομή μίσχου στη περιοχή του γωνιώδους κολλεγχύματος.



Το σκληρέγχυμα είναι στηρικτικός ιστός ο οποίος παρέχει μηχανική αντοχή, σκληρότητα και προστασία. Εμφανίζεται σε ωριμότερα όργανα από ότι το κολλέγχυμα. Τα κύτταρα που απαρτίζουν τον ιστό αυτό χαρακτηρίζονται από εξαιρετικά παχιά και λιγνινοποιημένα κυτταρικά τοιχώματα. Η εναπόθεση λιγνίνης τα καθιστά πολύ σκληρά και με μεγάλη μηχανική αντοχή. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα ώριμα κύτταρα του σκληρεγχύματος έχουν χάσει τους πρωτοπλάστες τους και επομένως είναι νεκρά.

Σκληρεγχυματικές ίνες σε φλοιώδες παρέγχυμα βλαστού ελιάς.Σκληρεγχυματικά κύτταρα του κολεού σε δεσμίδα αραβόσιτου.

Εγκάρσια τομή βελόνας πεύκου.

Εγκάρσιες τομές φύλλων θυμαριού.



Η επιδερμίδα των φύλλων των σπερματόφυτων δεν αποτελείται αποκλειστικά από έναν και μόνο τύπο κυττάρων. Κατά τη διάρκεια της οντογένεσης του φύλλου ορισμένα επιδερμικά κύτταρα διαφοροποιούνται και αποκτούν υψηλή εξειδίκευση. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται και τα στόματα. Τα στόματα αποτελούν πόρους οι οποίοι σχηματίζονται μεταξύ δύο εξειδικευμένων κυττάρων, των καταφρακτικών κυττάρων.

Στόματα.



Οι αγωγοί ιστοί αποτελούνται από επιμηκυσμένα κύτταρα και έχουν ως σκοπό τη μεταφορά ουσιών σε μεγάλες αποστάσεις στο φυτικό σώμα. Ο αγωγός ιστός των φυτών αποτελείται από το ξύλο και τον ηθμό τα οποία συγκροτούν τις ηθμαγγειώδεις δεσμίδες. Το σύνολο των ηθμαγγειωδών δεσμίδων ονομάζεται στήλη.

Ιστοί μεταφοράς: Το ξύλο μεταφέρει νερό και ανόργανα θρεπτικά συστατικά από τη ρίζα προς τα φύλλα.

Ο ηθμός μεταφέρει οργανικές ενώσεις από τα σημεία παραγωγής, στα σημεία κατανάλωσης.



Το ξύλο διακρίνεται σε πρωτογενές και δευτερογενές. Το πρωτογενές ξύλο αποτελεί προϊόν της μεριστωματικήςδραστηριότητας του προκαμβίου του κορυφαίου μεριστώματος κατά τη διάρκεια της πρωτογενούς ανάπτυξης. Στα υπό ανάπτυξη τμήματα του φυτού που επιμηκύνονται, διαφοροποιούνται αρχικά τα πρωτοξυλικά στοιχεία ενώ όταν ολοκληρωθεί η επιμήκυνση δημιουργούνται τα μεταξυλικά, τα οποία αποτελούν τα μόνιμα, περισσότερο λειτουργικά στοιχεία του πρωτογενούς ξύλου.



Το δευτερογενές ξύλο δημιουργείται κατά τη διάρκεια της δευτερογενούς ανάπτυξης και προκύπτει από τη μεριστωματική δραστηριότητα του καμβίου

Συνήθως όμως καταλαμβάνει μεγαλύτερη έκταση, από το πρωτογενές ξύλο και η μορφή του εξαρτάται από το είδος του φυτού και τις συνθήκες ανάπτυξης του.

Το ξύλο, πρωτογενές ή δευτερογενές, αποτελείται από τέσσερις τύπους κυττάρων: τις τραχεΐδες, τα αγγεία του ξύλου, το ξυλώδες παρέγχυμα και τις ξυλώδεις ίνες.

Ιστοί μεταφοράς: Το ξύλο μεταφέρει νερό και ανόργανα θρεπτικά συστατικά από τη ρίζα προς τα φύλλα.



Η κύρια λειτουργία του ηθμού είναι η μεταφορά υδατοδιαλυτών οργανικών ενώσεων από τα σημεία παραγωγής προς τα σημεία κατανάλωσης ή αποταμίευσης. Αντίθετα με τη μεταφορά των ουσιών μέσω του ξύλου, στο οποίο παρατηρείται μονόδρομη μεταφορά σε απονεκρωμένα κύτταρα, η μεταφορά μέσω του ηθμού είναι δυνατόν να ακολουθεί διαφορετικές κατευθύνσεις και πραγματοποιείται μέσω ζωντανών κυττάρων. Τα στοιχεία του ηθμού διακρίνονται σε πρωτογενή και δευτερογενή.



Ο πρωτογενής ηθμός δημιουργείται κατά τη διάρκεια της πρωτογενούς ανάπτυξης στα υπό ανάπτυξη τμήματα του φυτού που επιμηκύνονται. Προκύπτει από το προκάμβιο και εκτείνεται σε όλο το σώμα του φυτού. Ο δευτερογενής ηθμός προκύπτει από το κάμβιο και αποτελεί το εσώτερο στρώμα το φλοιού. Όπως και το ξύλο, έτσι και ο ηθμός αποτελείται από διαφορετικούς τύπους κυττάρων, στους οποίους συμπεριλαμβάνονται τα αγωγά στοιχεία (οι ηθμοσωλήνες στα αγγειόσπερμα, τα ηθμώδη κύτταρα στα γυμνόσπερμα), τα συνοδά κύτταρα, και σε ορισμένες περιπτώσεις σκληρεγχυματικές ίνες και κύτταρα του ηθμώδους παρεγχύματος.

Ιστοί μεταφοράς: Ο ηθμός μεταφέρει οργανικές ενώσεις από τα σημεία παραγωγής, στα σημεία κατανάλωσης.

3465. ΒΟΤΑΝΙΚΗ (ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΦΥΤΩΝ) · ΤΟ ΦΥΤΙΚΟ...

Documents

Transcript of 3465. ΒΟΤΑΝΙΚΗ (ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΦΥΤΩΝ) · ΤΟ ΦΥΤΙΚΟ...