Лист как орган фотосинтеза. Строение и хим. состав хлоропластов.

Прежде чем рассматривать физиологические особенности фото­синтеза, необходимо остановиться на структурах, которые осуще­ствляют этот процесс. Фотосинтез может проходить во всех зеленых частях растения, содержащих хлорофилл. Но количест­венно он преобладает в листе, поэтому его считают органом фотосинтеза. Чтобы понять сущность процесса, необходимо знать структуру органа, в данном случае листа. Сверху и снизу — лист покрыт покровной тканью — эпидермисом - ткань, состоящая из одного ряда бесцветных клеток паренхимного типа. С наружной стороны они покрыты кутикулой, которая является продуктом ж/д клеток. Кутикула пронизана мельчайшими порами. Она расположена либо только на верхней стороне (у раст. влажных местооб.), либо на обеих сторонах листа (у раст. сухих местооб.). Кроме кутикулы на поверхности листа могут быть волоски, желёзки. Средняя часть листа — мезофилл. Обычно он состоит из двух тканей. К верхней стороне листа примыкает столбчатая паренхима. Ее клетки содержат много хлоропластов и осуществляют фотосинтез. Губчатая паренхима находится в нижней стороне листа. Хлоропластов в ее кл. мало. В толще мезофилла расположены проводящие пучки. Они состоят из двух типов проводящих тканей: сосудов, расположенных ближе к нижней стороне листа, и флоэмы, прилегающей к верхней стороне. СО₂ проникает в лист через устьичные отверстия и по системе межклетников доходит непос­редственно до клеток столбчатой паренхимы, куда и диффундирует через мембраны этих клеток. Продукты фотосинтеза преодолевают более сложный путь. Из хлоропластов они выходят в цитоплазму клеток столбчатой паренхимы, далее переходят в губчатую парен­химу по апопласту (большая часть) и по симпласту (меньшая часть). Из губчатой паренхимы они таким же путем переходят в клетки обкладки проводящих пучков, из них — во флоэму, по которой передвигаются в другие органы растения.

Строение и химический состав хлоропластов Фотосинтез осуществляется в хлоропластах. Хлоропласты — округлые или овальные образования, довольно крупных размеров — около 5 мкм. Число их в клетке может быть различным — от 3 до 900, в осн. 10 - 30. Один хлоропласт содержит 2 — 90 млн. молекул хло­рофилла, на 1 см² площади листа. Хлропл. об­разуются из лейкопластов, митохондрий. Наконец, они возникают путем деления уже имеющихся хлоропластов. Снаружи они покрыты двойной оболочкой — мембраной, внутри находится жидкость — с т р о м а. Наиболее крупные образования хлоропластов — шаровидные граны, соединенные между собой пластинчатыми образованиями — ламеллами. Бывают хлоропласты, которые вообще не содержат гран, а только ламеллы, они назы­ваются ламеллярными. Граны состоят из дисков, имеющих мемб­ранное строение тилакоидов. Они расположены друг над другом в виде стопок. На поверхности тилакоидов находятся квантосомы, имеющие вид ворончатых углублений. Они представляют собой морфологические единицы фотосинтеза. Белки — 30 — 45 %, липиды — 20 — 40 %, хлорофиллы — 9 %, каротиноиды — 4,5 %, ДНК - 0,05 - 0,5 %, РНК - 0,5 - 3,5 %, золу — 20 %. Кроме того, в хлоропластах находятся многие витамины и их производные (группы В, D, Е, К) и ряд гидрологических и окис­лительных ферментов. Сопоставляя приведенные данные, можно заметить, что содер­жание воды в хлоропластах примерно такое же, как и в цито­плазме. Уровень белков несколько ниже, но зато много липидов, входящих в мембраны гран и тиланоидов. Присутствует ДНК, которая, кроме ядра, есть еще только в митохондриях. Высоко содержание РНК. Все это указывает на способность хлоропластов к автономному синтезу белка. Значительно содержание золы, что связано с концентрацией микроэлементов. Наконец, велико содер­жание различных физиологически активных веществ — ферментов и витаминов, что обусловливает высокую реакционную способность хлоропластов.