Функции тканей листа в процессе фотосинтеза

Н₂О + СО₂ --> Н₂СО₃

Н₂СО₃ --> Н⁺ + НСО₃^-;

ион НСО₃^- является резервом углекислого газа и обеспечивает его приток в клетки мезофилла листа.

Для ряда растений, осуществляющих процесс фиксации углекислого газа путем Хэтча-Слэка (С₄-путь), характерно особое анатомическое строение листа.

У С₄-растений проводящие пучки окружены двойным слоем клеток – ײкранц-анатомияײ (от немецкого - корона, венец). Первый слой - клетки обкладки сосудистого пучка содержат крупные (часто без гран) хлоропласты. В хлоропластах функционируют ферменты цикла Кальвина-Бенсона, этот слой обеспечивает накопление крахмала.

Второй слой - клетки мезофилла листа, содержат хлоропласты обычного вида. Этот вид хлоропластов активно осуществляет процесс световой фазы фотосинтеза и фиксацию углекислого газа с помощью ФЕП-карбоксилазы, создает высокое соотношение СО₂/О₂.

Основными ф/с элементами клеток растений являются хлоропласты. Хлоропласты имеют наиболее высокую степень организации внутренних мембранных структур по сравнению с другими органоидами клетки

Растительные организмы содержат несколько видов пигментов, каждый из которых выполняет определенные функции. Обычно в пластидах высш. раст. и водорослей встречаются пигменты трех основных классов – хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины. Хлорофиллы и каротиноиды нерастворимы в воде, а фикобиллины – растворимы. хлорофилл: хлорофилл А (сине-зеленый); хлорофилл В (желто-зеленый)
- хлорофилл С, D и E. Хлорофиллы имеют два максимума поглощения света – в синей (430-460 нм) и красной (650-700 нм) областях спектра. Каротиноиды: это желтые или оранжевые пигменты, найденные во всех ф/с клетках и являющиеся обязательным компонентом ф/с аппарата растений..К. подразделяются на: каротины – ненасыщенные углеводороды оранжевого или красного цвета ксантофиллы желтые К., содержащие кислород. Спектры поглощения К. 400-500 нм. Функции К: светосорбирующие пигменты в той части света, где слабо поглощается хлорофилл. фотопротекторы – защищают хлорофилл от фотоокисления на слишком ярком свету. Фикобиллины поглощают свет в желтой и зеленой областях спектра м-у двумя максимума поглощения света Х. Основные Ф: фикоэритрины – белки красного цвета с максимумом поглощения 498-598 нм.,фикоцианины – сине-голубые белки с максимумом поглощения 585-630 нм, аллофикоцианины – синие белки с м.п. 584-650 нм. Чем глубже обитают красные водоросли, тем больше они содержат фикоэритрина по сравнению с Х. Превращения световой энергии. Реакции световой фазы протекают в тилакоидах гран и стромы, а реакции фиксации углерода протекают в матриксе (строме) хлоропластов. Продуктами световых реакций ф/с являются АТФ и НАДФ. Реакционные центры. Фото-системы 1 и 2.Суммарную реакцию световой стадии, протекающей при фотоактивации фотосистем I и II, можно представить следующим образом:

Общий энергетический выход потока электронов при этом составляет 1 молекулу АТФ и 1 молекулу НАДФН на 2 электрона. Путем сравнения энергии этих соединений с энергией света, обеспечивающего их синтез, было вычислено, что в процессе фотосинтеза запасается примерно ¹/₃ энергии поглощенного света. В световых реакциях электроны переносятся по электрон-транспортной цепи от одной окислительно-восстановительной системы к другой. Возбуждение электронов для восстановления никотинадениндинуклеотидфосфата – сложный фотохимический процесс. Он происходит в реакционных центрах (фотосистемах), которые представляют собой белковые комплексы, содержащие множество молекул хлорофилла и других пигментов. Только около 1% молекул хлорофилла участвуют непосредственно в фотохимическом переносе электронов.

Интенсивность, или скорость процесса фотосинтеза в растении зависит от ряда внутренних и внешних факторов. Из внутренних факторов наиболее важное значение имеют структура листа и содержание в нем хлорофилла, скорость накопления продуктов фотосинтеза в хлоропластах, влияние ферментов, а также наличие малых концентраций необходимых неорганических веществ. Внешние параметры - это количество и качество света, попадающего на листья, температура окружающей среды, концентрация углекислоты и кислорода в атмосфере вблизи растения.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем сущность фотосинтеза?

2. Чем характеризуется световая фаза фотосинтеза?

3. Какое строение имеет хлорофилл, какова его роль?

4. Каково строение хлоропласта, его роль?

5. Каково суммарное уравнение фотосинтеза?

6. Какие лучи солнечного спектра больше всего поглощаются при фотосинтезе?