Лист как орган фотосинтеза кратко

Обновлено: 19.05.2024

Лист является важным органом любого растения. Основные функции листа — фотосинтез и транспирация. Строение листа характеризуется наличием черешка и листовой пластинки. Внешне черешок похож на стебель, однако по происхождению он все же является частью листа.

Лист по строению предполагает наличие кожицы, которой покрыта поверхность любого листа. Кожица является защитой от различных повреждений, высыхания и попадания внутрь болезнетворных бактерий.

Строение кожицы листа характеризуется тем, что ее клетки плотно примыкают друг к другу: это объясняется тем, что они являются покрывной тканью. Почти все клетки в листах не имеют цвета и прозрачные, поэтому свет без проблем проникает через поверхность листка в клетку. Как видим, строение листьев и строение клетки листа напрямую связаны с функциями листьев и формируют их особенности.

Начинают изучать клеточное строение листа в 6 классе школы.Контент.

Характеристика эпидермиса

Эпидермис — это то, чем лист покрыт снаружи.

Эпидермис является живой тканью листа и может состоять из одного или нескольких слоев клеток.

Такие клетки листа обычно не отличаются хорошо дифференцированными хлоропластами. Клетки соединены между собой достаточно плотно, благодаря чему эпидермис защищает ткани листа от чрезмерной потери воды и играет важную роль в осуществлении листом функции механической опоры.

Эпидермис имеет особенность в виде различных выростов на внешней поверхности клеток: волосков, кутикул, шипиков.

Также стоит упомянуть устьица листа, которые находятся между клетками эпидермиса. Основная функция устьиц — осуществление водо- и газообмена растения с окружающей средой. Эта функция выполняется, в том числе, за счет особенностей строения устьица листа.

Характеристика мезофилла

Мезофилл — основная ткань, которая размещается между верхним и нижним эпидермисом.

Она представляет собой фотосинтезирующую ткань: в нее входят живые клетки с большим количеством хлоропластов.

Мезофилл делится на губчатую и палисадную паренхиму. Последняя включает клетки, расположенные перпендикулярно к поверхности эпидермиса — они напоминают ряд столбиков (столбчатая паренхима). У клеток палисадной паренхимы призматическая форма, эти клетки удлинены. Расположение палисадной паренхимы — под эпидермисом. При этом у одних растений она располагается только в верхней стороне листа, а у других — с обеих сторон.

Разделение или дифференциация мезофилла основана на виде растения и специфике его выращивания. При ярком освещении хорошее развитие получает палисадная паренхима.

Злаковые умеренной зоны не имеют деления на палисадную и губчатую паренхимы.

Эти две ткани устроены по-разному, так как они отвечают за разные функции. И здесь мы найдем ответ на вопрос, как строение листа обеспечивает его фотосинтезирующие функции.

Палисадная паренхима является высокоспециализированной тканью и выполняет функцию фотосинтеза. Это логично, ведь большинство хлоропластов располагаются именно в этой ткани и концентрируются около стенок клетки — так они лучше освещаются и снабжаются углекислым газом.

Губчатая паренхима помимо функции фотосинтеза (хоть и в меньшей степени) выполняет запасающую функцию: в клетках листа скапливается запасной крахмал.

Характеристика проводящей ткани

Проводящая ткань листа включает сосудисто-волокнистые пучки: они сконцентрированы в жилках. По этим пучкам в лист попадает вода, насыщенная питательными веществами, и отводятся продукты фотосинтеза.

Проводящая ткань пластинки и черешка листа и проводящая система стебля образуют единое целое. Строение жилки листа может характеризоваться как одним пучком, так и целой группой пучков, тесно между собою сомкнутых.

Сосудисто-волокнистые пучки основных жилок листа отличаются типичным строением. По мере раздробления пучков сосуды и ситовидные трубки уменьшаются. В едва заметных разветвлениях жилок нет флоэмы. Ксилема также упрощается: в ней отсутствует трахея, сокращается количество трахеид. На концах жилок — одиночные трахеиды.

То, насколько крепкая листовая пластинка, зависит от развития системы механических тканей. В нее входят:

склеренхимные обкладки пучков;
тяжи механической ткани. Они размещаются против проводящих пучков и смыкаются позади склеренхимных обкладок;
каменистые клетки;
опорные клетки и др.

Функции устьица и его строение

Устьице по форме напоминает щель, которая располагается между двумя клетками со специфическим строением.

Эти клетки серповидные, между собой они смыкаются противоположными концами (замыкающие клетки). Они существенно отличаются от других клеток эпидермиса: по форме и наличию хлоропластов.

Устьица располагаются с нижней части листовой пластинки. Однако есть растения, у которых оно расположено в верхней части (злаки, капуста).

Устьица водных растений располагаются только в верхней стороне пластинки.

Число устьиц на листьях растений варьируется от 40 до 600 (на один квадратный миллиметр).

Листья с параллельным жилкованием (такие есть у хвойных растений) размещаются параллельными рядами. У других растений какого-либо конкретного порядка нет.

Устьица открываются по разным причинам:

для осуществления газообмена;
для фотосинтеза и дыхания листа;
для контроля над водным балансом.

То, как осуществляется устьичное движение, определяется особенностями структуры замыкающих клеток, а также изменениями их тургорного давления. Неравномерное утолщение оболочек — отличительная характеристика строения замыкающих клеток устьиц. Это приводит к тому, что задняя стенка замыкающей клетки с увеличением тургора выпячивается в сторону щели, поскольку эта стенка отличается большей эластичностью и небольшой толщиной. При этом передняя стенка выпрямляется и становится вогнутой, а вся клетка изгибается в противоположную от щели сторону. Происходит открытие устьица.

Тургорное давление замыкающих клеток меняется в связи с большими затратами энергии. Регуляция осмотического давления замыкающих клеток осуществляется при помощи органических кислот, одновалентных катионов, в частности — калия.

Когда одновалентные катионы поступают в вакуоль замыкающих клеток, то осмотический потенциал последних увеличивается. В эти клетки поступает вода, и устьице открывается. Снижение осмотического давления происходит в результате выхода осмотических активных веществ из вакуолей в цитоплазму замыкающих клеток или из вообще из клетки. Устьице закрывается.

Поддержание электронейтральности замыкающих клеток при открытых устьицах обеспечивается образованием органических анионов.

Процесс поступления воды в клетку

Поступление воды в клетку — непростой процесс, который обусловлен множеством факторов.

Вся система коллоидов цитоплазмы принимает активное участие в поглощении воды.

Сосущая сила — сила насасывания клеткой воды.

Есть опыт, который помогает понять, как происходит поступление воды в живую клетку, а также показывает полупроницаемость и эластичность цитоплазмы.

К оборотной стороне покровного стекла, вплотную к нему, подносят фильтровальную бумагу: она оттягивает воду до того момента, пока раствор селитры полностью ее не заменит, входя под покровное стекло.

Спустя определенное время даже при небольшом увеличении микроскопа можно обнаружить отхождение протопласта от оболочки клетки. Такой процесс называется плазмолизом.

Далее протопласт округляется и размещается в середине клетки или возле одной из ее стенок. Происходит это после его отделения от всей внутренней поверхности оболочки. В результате происходит заполнение пространства между протопластом и оболочками клетки раствором плазмолитика.

Как клетка листа испаряет воду

Транспирация — испарение воды растениями.

Воду испаряет вся поверхность растения, но особенно интенсивно — лист.

Есть два вида транспирации:

Кутикулярная. В этом случае воду испаряет вся поверхность листа.
Устьичная. Испарение осуществляется через устьице листа.

Транспирация важна тем, что благодаря ей внутрь листа поступает углекислый газ, а это — основа углеродного питания растения. Кроме того, благодаря транспирации лист не перегревается.

В статье даются основополагающие сведения о фотосинтезе - базисе существования и жизнедеятельности высших растений. Рассматривается в общих чертах внутренняя организация и функции листа и его светосинтезирующих единиц - хлоропластов, в т.ч. свойства входящих в их состав светочувствительных пигментов - хлорофиллов и каротиноидов, кратко описываются биохимические процессы и конечные продукты различных этапов фотосинтеза, а также приводятся современные данные о влиянии на фотосинтез спектрального состава и энергии освещения. Проблематика фотосинтеза рассматривается с привязкой к революционным изменениям в области источников искусственного фитоосвещения.

Внимание! Статья настоятельно рекомендуется тем, кто собирается использовать фитолампы для выращивания рассады или для освещения теплиц и гроубоксов.

Категория: общеобразовательная повышенного уровня.

ВВЕДЕНИЕ

Из школьного курса ботаники известно, что фотосинтез является основой жизнедеятельности всех высших растений, и именно поэтому им нужно солнце. Благодаря фотосинтезу они производят из углекислого газа и воды необходимые вещества, являющиеся источниками энергии для всех биохимических процесов в их организме.

Особенно популярной тема фотосинтеза стала в последнее время в связи с появлением светодиодных ламп (фитоламп), позволяющих качественно улучшить параметры искусственного освещения растений. Объем соответствующих публикаций зашкаливает, однако они в своей массе являются однобокими и зачастую недостаточно корректными. Цель данной статьи - дать растениеводам минимум знаний, который помог бы им сориентироваться в этой информационной лавине.

ЛИСТ КАК ОРГАН ФОТОСИНТЕЗА

Органом фотосинтеза является лист, который одновременно выполняет и ряд других функций - дыхание, транспирацию (испарение) воды и синтез фитогормонов - гиббереллинов. Он имеет слоистую структуру: снаружи находится тонкий слой соединительной ткани - эпидермиса, защищенного слоем воскоподобного защитного вещества - кутикулой, а далее расположена основная ткань - мезофилл, которая обычно делится на плотную зону - столбчатый мезофилл, примыкающий к наружной светоприемной стороне листа, и рыхлую зону - губчатый мезофилл, в межклеточном пространстве которого циркулируют в процессе газообмена углекислый газ и кислород.

Структура листа как органа фотосинтеза

Ткани мезофилла пронизаны сосудитстыми тканями транспортной системы, по которым циркулирует вода с растворенными питательными веществами, гормонами, ферментами и пр. На нижней (теневой) поверхности листа расположены устьица, через которые происходит газобмен и испарение воды. Устьица образованы двумя устьичными клетками, которые изменяют свою форму под воздействием определенных фитогормонов, открывая или закрывая таким образом устьичные отверстия.

Клетки мезофилла содержат хлоропласты - автономные внутренние образования (органеллы), в которых и происходят все процессы, связанные с фотосинтезом. Их основу составляют молекулы фоточувствительных пигментов - хлорофилла A, хлорофилла B и каротиноидов. Основную массу данных пигментов составляют хлорофиллы, имеющие зеленые оттенки, именно они придают зеленый цвет листьям. Осенью хлорофиллы разрушаются и цвет листьев определяется цветом каротиноидов, имеющих желтые и оранжевые оттенки.

Примечание. Такая структура тканей листа свойственна растениям т.н. С₃ - типа, которые составляют большинство. Однако имеются еще и растения С₄ и CAM типов, более характерные для тропических засушливых климатических зон, у которых структура тканей листа несколько иная. Это различие не затрагивает структуру фотосинтезирующих клеток и хлоропластов.

Кроме хлорофиллов и каратиноидов в состав хлоропластов входят молекулы и других типов, участвующие в единой цепочке фотосинтеза, которая включает несколько стадий, выполняемых несколькими центрами.

Структурная схема главной цепи фотосинтеза

На первой стадии, именуемой фотофизической, энергия фотонов светового потока трансформируется в энергию орбитальных электронов молекул хлорофилла и каротиноидов, объединенных в светособирающие комплексы. На второй, фотохимической стадии накопленная энергия передается молекулам хлорофилла и белковых соединений фотохимических реакционных центров, стимулируя восстановление энергетического потенциала молекул НАДФ (носитель энергии для окислительно-восстановительных реакций) и синтез АТФ (носитель энергии для всех биохимических процессов). На третьей стадии - ферментативной, для которой свет не требуется, энергия НАДФ и АТФ используется во внутреннем пространстве хлоропластов (строме) для синтеза глюкозы из углекислого газа и воды в соответствии с уравнением:

Данная схема является весьма упрощенной, поскольку каждая из стадий имеет свою сложную внутреннюю организацию со множеством существенных параметров и зависящую от множества внешних факторов. Тем не менее, она дает верное представление о трансформации световой энергии и совокупности процессов фотосинтеза, что важно для понимания их принципиальной сути.

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ФОТОСИНТЕЗА

Спектр поглощения листа

Падающая на листья световая энергия, если пренебречь их светопропусканием, делится на отраженную и поглощенную. Отражается энергия в зеленой области спектра, в соответствии с цветом листьев. В этой области, в связи с почти полным отстутствием поглощения энергии, фотосинтез не идет. Основной же вклад в энергию фотосинтеза вносит поглощение световой энергии хлорофиллами A и B в красной области, при этом несколько бОльшую (в 1.2 -1.4 раза) часть вносит хлорофилл А, что обусловлено преобладанием его молекул в хлоропластах. Максимумы поглощения хлорофиллов сдвинуты относительно друг друга, что расширяет спектральный диапазон поглощения и в определенной степени выравнивает производительность фотосинтеза при суточном изменении спектра.

Особенности численных показателей спектра фотосинтеза

В популярных публикациях часто оперируют конкретными значениями длин волн спектра фотосинтеза. Для того, чтобы делать какие-то конкретные выводы из такого рода информации надо иметь в виду следующее:

точные значения длин волн поглощения тех или иных пигментов, участвующих в фотосинтезе, можно получить только для их растворов в органических растворителях;
хлорофиллы A и B имеют свои внутренние разновидности, отличающиеся длинами волн поглощения, то же самое относится и к каротиноидам;
в составе хлоропластов пигменты находятся в специфических связях с различными белками, поэтому их спектр поглощения отличается от измеренного в растворах и может размываться;
на спектральную характеристику пигментов могут влиять оптические свойства окружающих тканей;

Положение еще осложняется тем, что указанные особенности могут быть различными для разных растений.

При этом также следует учитывать, что пигменты выстраиваются в цепочки передачи энергии возбуждения, образуя две фотосистемы, у которых длины волн поглощения последних молекул в цепочках реакционных центров равны 700 нм (фотосистема 1) и 680 нм (фотосистема 2). Результатом является то, что избыточная энергия квантов более коротких длин волн при прохождении цепочки уходит в потери.

Как видно, математика спектра фотосинтеза весьма сложна и зависит от многих обстоятельств, поэтому ко всевозможным популистким выводам, основанным на манипуляции с какими-либо численными величинами спектров поглощения, что встречается достаточно часто, надо относиться с крайней осторожностью.

К вопросу о численных значениях спектров поглощения фотосистем

Влияние спектра на рост и развитие растений

Появление широких возможностей по регулированию спектра искусственного освещения породило желание использовать его для управления какими-либо параметрами выращиваемых культур аналогично тому, как это делатеся с помощью агропрепаратов - регуляторов роста. Однако современная теория фотосинтеза не допускает таких возможностей, поскольку, как было сказанно выше, ограничивает продукцию фотосинтеза только глюкозой и хлорофиллами

Тем не менее, соответствующие исследования ведутся в надежде открыть новые механизмы. В частности, в ряде публикаций утверждается об обнаружении влияния спектра освещения на рост и биомассу растений и их органов, на синтез аминокислот, полисахаридов и пр., на содержание нитратов и полезных веществ, на устойчивость к стрессам и иммунитет и т.д. Однако эти данные не носят закономерного характера и часто противоречивы, что напоминает результаты исследований, связанных с лунным фактором. При ближайшем рассмотрении видно, что часть их не имеет отношения к фотосинтезу, а может быть связана с сигнальной функцией света - фотоморфогенезом, а часть объясняется изменением суммарной энергии различных спектральных областей. Подробный анализ такого рода исследований не входит в задачи настоящей статьи и является предметом отдельных аналитических работ.

Исследования влияния спектра на рост и развитие растений

О ЕДИНИЦАХ ИЗМЕРЕНИЯ ФИТООСВЕЩЕНИЯ

В связи с описанными здесь особенностями поглощения и использования растениями световой энергии, а именно в связи с зависимостью от длины волны и квантовым характером процессов, стандартные световые физические единицы мало пригодны для оценки световых параметров фитоламп и величины создаваемой ими освещенности, в связи с чем для этих целей были введены специальные единицы:

ФАР - фотосинтетическая активная радиация, она же плотность фотосинтетического фотонного потока (PPFD - photosynthetic photon flux density), равная суммарному числу фотонов, излучаемых в секунду в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм, актуальном для фотосинтеза;
ИДО - интеграл дневного освещения, равный суммарному количеству ФАР, падающему на единицу площади в течение дня.

Однако эти величины также несовершенны, т.к. учитывают только крайние границы диапазона фотосинтеза и его квантовый механизм, но не учитывают неравномерности использования световой энергии растениями в различных участках спектра. В связи с этим для более точных оценок используется более совершенная единица - усваиваемый растением поток фотонов (YPF - yield photon flux), которая учитывает типовой спектр фотосинтеза. Оценка же эффективности фитоламп для конкретных культур требует знания полных спектральных характеристик как самих культур, так и фитоламп, что является нетривиальной задачей.

К вопросу о единицах измерения фитоосвещения

ВЛИЯНИЕ НА ФОТОСИНТЕЗ УРОВНЯ ОСВЕЩЕННОСТИ И ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ

Для нормального течения процесса фотосинтеза нужны, кроме требуемого спектра, требуемый уровень освещенности в заданном спектре, требуемая концентрация углекислого газа, оптимальный температурный диапазон и нормальный водный режим.

Зависимость скорости фотосинтеза от уровня освещенности носит логарифмический характер, т.е. на начальном участке она растет по закону, близкому к линейному, затем рост ее замедляется и, в конечном итоге, она достигает насыщения. Это связано с тем, что начиная с определенной величины интенсивности фотосинтеза лимитирующими становятся не световые реакции, а скорости газообмена и темновых реакций. Для разных растений порог насыщения по уровню освещенности различен и по его значению различают светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые культуры.

Влияние на фотосинтез уровня освещенности и параметров среды

Зависимость скорости фотосинтеза от содержания в воздухе углекислого газа имеет аналогичный характер. Насыщение наступает при концентрациях 0,06% - 0,15%, что превышает концентрацию углекислого газа в атмосфере, равную в среднем 0,04%. Данное свойство используют для ускорения тепличного оборота и повышения урожайности некоторых культур, в частности, огурцов, искусственно повышая концентрацию углекислого газа в теплицах.

А вот зависимость от температуры воздуха несколько иная - сначала вплоть до температуры 25°C - 30°C отмечается незначительный линейный рост, а затем начинается резкий спад. Соответственно в теплицах и парниках необходимо поддерживать не максимальную, а оптимальную температуру.

Водный режим косвенным образом воздействует на газообмен. При нормальном снабжениии растения водой устьица открыты полностью и поступление углекислого газа не ограничивается. При дефиците воды в целях ее экономии растение уменьшает объем транспирации, прикрывая устьица, соответственно ограничивается поступление углексилого газа, в результате чего снижается скорость фотосинтеза.

Все сказанное относится к растениям С₃ - типа. У растений C₄ - типа более высокая производительность фотосинтеза и, соответственно, более высокие пороги насыщения по уровню освещенности и температуре воздуха.

КРАТКОЕ РЕЗЮМЕ

Фотосинтез является сложным физико-химическим процессом, имеющим квантовую природу и зависящим от спектра и интенсивности освещения, а также от концентрации углекислого газа, температуры воздуха и водного режима. Оптимизация данных параметров способна повысить производительность фотосинтеза и, соответственно, сократить сроки плодоношения и повысить урожайность садово-огородных культур.

Появившиеся на рынке светодиодные источники позволяют повысить экономичность фитосветильников и формировать заданный спектр искусственного освещения растений. Однако возможность достижения регулированием спектра многих рекламируемые эффектов сомнительна, поскольку не имеет под собой ни общепризнанной теоретической базы, ни надежного экспериментального подтверждения. В такой ситуации применение дорогостоящих светодиодных фитоламп для достижения обещаемых их производителями преимуществ сопряжено с определенным риском и требует обдуманного выбора, основанного на знании основ фотосинтеза.

Лист сверху и снизу покрыт бесцветной кожицей — малопроницаемой для газов кутикулой. Углекислый газ, который усваивается в процессе фотосинтеза, поступает в лист через устьица.

На 1 см 2 поверхности листа на долю устьиц приходится лишь 1 мм 2 , остальная площадь — на непроницаемую кутикулу. Диффузия углекислого газа в лист происходит очень интенсивно. Например, 1 см 2 листовой поверхности катальпы поглощает 0,07 см 3 СО₂ за 1 ч, а такая же поверхность раствора щелочи — 0,12-0,15 см 3 , или в 2 раза больше. Сумма диаметров устьиц значительно больше диаметра листа.

Для осуществления процесса фотосинтеза имеют значение особенности строения листа. К верхней стороне листа прилегает палисадная ткань, клетки которой расположены перпендикулярно, плотно соприкасаются друг с другом и содержат много хлоропластов. Палисадная паренхима является преимущественно ассимиляционной тканью. К нижнему эпидермису прилегает губчатая паренхима с рыхлорасположенными клетками и межклетниками. Это приспособление у растений служит для лучшего проникновения газов в клетки (рис. 21).

Pис. 21. Поперечный разрез листа подсолнечника:
_{1 — эпидермис; 2 — столбчатая паренхима; 3 — губчатая паренхима; 4 - устьица; 5 — жилка}

Чтобы процесс фотосинтеза проходил непрерывно, клетки должны быть достаточно насыщены водой. В таких условиях устьица до определенной степени открыты. При этом будут происходить транспирация, газообмен, снабжение листьев в достаточной мере углекислым газом, т. е. процесс фотосинтеза пойдет нормально.

Лист пронизан проводящими пучками, которые обеспечивают отток из него продуктов ассимиляции, что очень важно для нормального течения фотосинтеза, поскольку в клетках, переполненных продуктами ассимиляции, в частности крахмалом, фотосинтез угнетается и может совсем прекратиться.

Фотосинтез- процесс образования органических вещ-в из CO₂ и H₂O на свету при участии фотосинтетических пигментов и энергии света- 6СО₂ + 6Н₂О + Q_света → С₆Н₁₂О₆ + 6О_2. Фотосинтез происходит в клетках зелёных растений с помощью пигментов, главным образом хлорофилла, находящегося в хлоропластах клетки. Его продуктами являются мономеры углеводов(моносахариды: глюкоза, фруктоза). Процесс фотосинтеза включает 2 стадии- фотолиз-получение водорода-кислород выделяется как побочный продукт реакции и получение глюкозы (восстановление). Хлорофиллы поглощают красный и сине-фиолетовый свет, отражают зеленый и поэтому придают растениям характерную зеленую окраску.

Бесхлорофильный фот-з-осуществляется археями(галобактерии);

Хлорофильный фот-з- оксигенный- с выделением кислорода;

Аноксигенный- не происх-т синтеза кислорода, использ-ся анаэробными фототрофными бактериями.

В системе процессов фотосинтеза различают два цикла реакций, две фазы, последовательно и непрерывно идущие друг за другом — световую и темновую.

Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами: 1) синтезом АТФ; 2) образованием НАДФ·Н₂; 3) образованием кислорода. Кислород диффундирует в атмосферу, АТФ и НАДФ·Н₂ транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

Темновая фаза- протекает в строме хлоропласта. Для ее реакций не нужна энергия света, поэтому они происходят не только на свету, но и в темноте. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа (поступает из воздуха), приводящую к образованию глюкозы и других органических веществ. В процессе световой фазы фотосинтеза накапливается достаточно высокий уровень АТФ и НАДФ•Н. Однако сами по себе эти высокоэнергетические соединения не способны синтезировать углеводы из CO₂. Поэтому становится очевидным, что и темновая фаза фотосинтеза — сложный процесс, включающий большое количество реакций. Углекислый газ связывается с пятиуглеродным сахаром рибулозобисфосфатом(РДФ), образуя две молекулы трёхуглеродной фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Последующий цикл реакций (цикл Кальвина) приводит к образованию из ФГК сахара (глюкозы).

Лист как орган фотосинтеза.

Лист сверху и снизу покрыт бесцветной кожицей-малопроницаемой для газов кутикулой. Углекислый газ, кот-ый усваивается в процессе фотосинтеза, поступает в лист ч/з устьица. Диффузия углекислого газа в лист происходит очень интенсивно. Для осуществления процесса фотосинтеза имеют значение особенности строения листа. К верхней стороне листа прилегает палисадная ткань, клетки кот-ой расположены перпендикулярно, плотно соприкасаются друг с другом и содержат много хлоропластов. К нижнему эпидермису прилегает губчатая паренхима с рыхлорасположенными клетками и межклетниками. Это приспособление служит для лучшего проникновения газов в клетки. Чтобы процесс фотосинтеза проходил непрерывно, клетки д.б. достаточно насыщены водой. При этом будут происходит транспирация, газообмен, процесс фотосинтеза пойдет нормально. Лист пронизан проводящими пучками, кот-ые обеспечивают отток из него продуктов ассимиляции.

Хлоропласты, их состав и строение. Пигменты.

Весь процесс фотосинтеза протекает в зеленых пластидах — хлоропластах. Оболочка хлоропласта, состоящая из двух мембран, окружает бесцветную строму, которая пронизана множеством плоских замкнутых мембранных карманов (цистерн) - тилакоидов, окрашенных в зеленый цвет. Поэтому клетки с хлоропластами бывают зелеными.Хлоропласты – это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент. Представляют собой тельца округлой формы размерами. Химический состав хлоропласта: примерно 50% белка, 35% жиров, 7% пигментов, малое количество ДНК и РНК. При рассматривании под световым микроскопом видна зернистая структура пластид – это граны. Под электронным микроскопом наблюдаются небольшие прозрачные уплощенные мешочки (цистерны, или граны), образованные белково-липидной мембраной и располагающиеся в непосредственно в строме. Причем некоторые из них сгруппированы в пачки, похожие на столбики монет (тилакоиды гран), другие, более крупные находятся между тилакоидами. Благодаря такому строению, увеличивается активная синтезирующая поверхность липидно-белково-пигментного комплекса гран, в котором на свету происходит фотосинтез.

Для того чтобы свет мог оказывать влияние на растительный организм и, в частности, быть использованным в процессе фотосинтеза, необходимо его поглощение фоторецепторами-пигментами. Пигменты — это окрашенные вещества. Пигменты поглощают свет определенной длины волны. Непоглощенные участки солнечного спектра отражаются, что и обусловливает окраску пигментов. Так, зеленый пигмент хлорофилл поглощает красные и синие лучи, тогда как зеленые лучи в основном отражаются. Пигменты, сконцентрированные в пластидах, можно разделить на три группы: хлорофиллы, каротиноиды, фикобилины. Каротиноиды — это желтые и оранжевые пигменты. Каротиноиды содержатся во всех высших растениях и у многих микроорганизмов. Это самые распространенные пигменты с разнообразными функциями. Каротиноиды, содержащие кислород, получили название ксантофиллы. Основными представителями каротиноидов у высших растений являются два пигмента — каротин (оранжевый) и ксантофилл (желтый).Фикобилины — красные и синие пигменты, содержащиеся у цианобактерий и некоторых водорослей.

Читайте также: