Клетка – основная структурная единица одноклеточных, колониальных и многоклеточных растений. Несмотря на огромное разнообразие, клетки растений характеризуются общностью строения – это клетки эукариотические, имеющие оформленное ядро.
Цитоплазма – обязательная часть живой клетки, где происходят все процессы клеточного обмена, кроме синтеза нуклеиновых кислот, совершающегося в ядре. Многообразие функций цитоплазмы выполняют специализированные обособленные органеллы. Их возможное число в одной клетке: 20 пластид, 700 митохондрий, 400 диктиосом, 500 тыс. рибосом.
Пластиды – это органеллы, характерные исключительно для растительных клеток. В них происходит первичный и вторичный синтез углеводов. Форма, размеры, строение и функции пластид различны. По окраске (наличию или отсутствию пигментов) различают три типа пластид: зеленые хлоропласты, желто-оранжевые и красные хромопласты, бесцветные лейкопласты.
Хлоропласты водорослей: А – лентовидный (спирогира), Б – сетчатый (эндогониум), В – звездчатый (зигнема), Г – кольчатый (драпарпальдия); 1 – хлоропласт, 2 – пирепоид, 3 – ядро.
Хлоропласты – это органеллы фотосинтеза. Хлоропласты высших растений имеют примерно одинаковую форму двояковыпуклой линзы. Размеры хлоропластов 5…10 мкм в длину при диаметре 2…4 мкм. Число хлоропластов в клетке высших растений 15…50. Хлоропласты водорослей, называемые хроматофорами, значительно разнообразнее по форме, структуре, набору пигментов. В клетке высших растений хлоропласты распложены в постенном слое цитоплазмы таким образом, что одна их плоских сторон обращена к освещенной стенке клетки. Положение хлоропластов меняется в зависимости от освещенности: при прямом солнечном свете они отходят к боковым стенкам.
Хлоропласт (схема): 1 – наружная мембрана, 2 – внутренняя мембрана, 3 – строма, 4 – тилакоид граны, 5 – тилакоид стромы.
Внутри хлоропластов находится однородное вещество – строма, пронизанная системой параллельно расположенных мембран. Мембраны имеют вид плоских мешков, их называют тилакоидами, или ламеллами. У большинства высших растений часть тилакоидов имеет дисковидную форму. Эти тилакоиды собраны в стопки, называемые гранами. Хлорофилл и каротиноиды находятся в каждой из двух мембран тилакоида граны. Граны связаны между собой тилакоидами стромы. Внутренняя мембрана оболочки хлоропласта иногда образует складки и переходит в тилакоиды стромы. В строме находятся молекулы ДНК, рибосомы, капли липидов, называемые пластоглобулами, крахмальные зерна и другие включения.
Хлоропласт содержит воды до 75%, белки, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты и пигменты: хлорофиллы (5…10% сухой массы) и каротиноиды (1…2%). Молекула хлорофилла состоит из головки - сложного углеродно-азотного кольца, в центре которого находится атом магния, и длинного хвоста – цепи их двадцатиатомного спирта фитола. Головки молекул хлорофилла способны связываться с белками, а их фитольные хвосты растворимы в жирах. Существует несколько видов хлорофилла. Наиболее распространены хлорофилл а (найден у всех зеленых растений и цианобактерий) и хлорофилл б, молекула которого содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше. В процессе фотосинтеза хлорофиллу принадлежит ведущая роль. Он может поглощать солнечную энергию, запасать ее или передавать другим молекулам.
Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные углеводороды: оранжевый каротин С40Н56 и желтый ксантофидд С40Н56О2. Каротиноиды хлоропластов, а также синие, красные, бурые пигменты хроматофоров водорослей называют дополнительными, вспомогательными пигментами, поскольку энергия, поглощенная ими, может передаваться на хлорофилл. Хлорофилл использует энергию красной части спектра, каротиноиды – синей. Максимум поглощения красного и синего пигментов водорослей приходится на зеленую и желтую части спектра.
Фотосинтез – сложный многостадийный процесс; естественно, что для его осуществления необходима дифференцированная структура, которая и выработалась в процессе эволюции.
Световая фаза фотосинтеза проходит на мембранах тилакоидов гран. Квантовая энергия света превращается в химическую энергию макроэргических связей АТФ, НАДФ · Н2; происходит фотолиз воды – расщепление на водород (переносится на НАДФ) и кислород, который освобождается:
свет
Н2О + НАДФ + АДФ + ФН ─────> НАДФ · Н2 + АТФ + ½ О2.
хлоропласт
Темновая фаза происходит в строме, где за счет энергии, накопленной в световой фазе в молекулах АТФ и НАДФ · Н2, происходит восстановление СО2, до глюкозы, а затем и ассимиляционного крахмала. В ходе фотосинтеза образуются также жиры, жирные и органические кислоты, аминокислоты.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему