Структурная организация фотосинтетического аппарата. Строение листа как органа фотосинтеза. Хлоропласты. Основные элементы структуры хлоропластов

Фотосинтез может протекать в различных органах растений (стебли, плоды и др.), имеющих зеленую окраску, но основным специализированным органом фотосинтеза является лист. Лист – это орган растения, исходно специализированный для осуществления фотосинтеза, сформировался в ходе длительного эволюционного процесса. Анатомическое строение приспособлено к тому, чтобы обеспечить поступление СО2 к клеткам, содержащим зеленые пластиды, и достигнуть максимального поглощения энергии света:

Плоская структура листа обеспечивает более плотное захватывание света для фотосинтеза;

Наличие межклетников облегчает доступ СО2 ко всем клеткам;

Палисадная паренхима – это основная ассимиляционная ткань листа углеводов, богатая хлоропластами. Она примыкает к эпидермису, расположенному на верхней стороне листа;

Густая сеть жилок снабжает клетки паренхимы водой и способствует быстрому оттоку из листа углеводов, образующихся в процессе фотосинтеза.

Впервые специализированные органеллы – хлоропласты появились у криптофитов. У них – 2 хлоропласта на клетку с одним или несколькими тилакоидами. Наиболее развиты мембраны хлоропластов высших растений с многослойной упорядоченной системой гран. Фотосинтез растений осуществляется в хлоропластах: обособленных двумембранных зеленых органеллах клетки. Кроме этого, в растительной клетке имеются 2 вида пластид: лейкопласты (бесцветные), в них синтезируется и отлагается в запас крахмал; хромопласты (оранжевые), в них накапливаются каротиноиды.

Строение хлоропласта:

Внешняя оболочка – отграничивает хлоропласт от цитоплазмы. Это барьер, осуществляющий контроль обмена веществ между хлоропластом и цитоплазмой. Оболочка состоит из 2-х мембран:

Внешняя (наружная) мембрана, толщина 7 нм, проницаема для большинства органических и неорганических молекул. Она содержит специальные транслокаторы белков, через которые поступают пептиды из цитоплазмы в хлоропласт.

Внутренняя мембрана, толщина 10 нм, избирательно проницаема, осуществляет контроль над транспортом белков, липидов, органических кислот, углеводов между хлоропластом и цитоплазмой. Участвует в формировании внутренней мембранной системы хлоропластов.

Строма – гидрофильный, слабоструктурированный матрикс хлоропластов, содержащий водорастворимые органические соединения, а также неорганические ионы. В строме осуществляются реакции фотосинтетической ассимиляции углерода. В строме находятся: кольцевая ДНК, рибосомы, ферменты матричного синтеза.

Внутренняя мембранная система хлоропластов – здесь протекают световые реакции фотосинтеза. Мембраны образуют тилакоиды, которые либо тесно соприкасаются друг с другом и уложены в стопки, или граны (диаметр 0,5 мкм), либо пронизывают строму, соединяя граны между собой (тилакоиды стромы (фреты)). Собственно образующие их мембраны называют мембранами (ламеллами) гран и мембранами (ламеллами) стромы (диаметр 5-7 мкм). Пространство внутри тилакоидов называется внутритилакоидным пространством, или люменом.