Световая фаза фотосинтеза проходит на мембранах тилакоидов гран.

Темновая фаза проходит в строме.

Суммарное уравнение фотосинтеза записывается следующим образом:

6 CO₂ + 12 H₂O ^свет C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O

Лейкопласты

Строение: бесцветные округлые пластиды, в которых обычно накапливаются запасные питательные вещества, в основном крахмал. По строению лейкопласты мало отличаются от пропластид, из которых они образуются: двумембранная оболочка окружает бесструктурную строму. Внутренняя мембрана, врастая в строму, образует немногочисленные тилакоиды. В лейкопластах имеются ДНК, рибосомы, а также ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ, в первую очередь крахмала.

Функции: Лейкопласты, в которых синтезируется и накапливается:

запасной крахмал, называются амилопластами,

белки — протеинопластами,

масла — элайопластами.

В одном лейкопласте могут накапливаться разные вещества. Запасной белок может откладываться в форме кристаллов или аморфных включений, масла — в виде пластоглобул. Однако белки и масла встречаются в лейкопластах довольно редко.

Формирование: В амилопластах в связи с тилакоидами в строме возникают образовательные центры, вокруг которых в виде зерен откладывается вторичный запасной крахмал из растворимых углеводов, образовавшихся в хлоропластах в процессе фотосинтеза. Много амилопластов в клетках клубней картофеля, зерновок ржи, пшеницы и других органах растений, где откладываются запасные вещества. Лейкопласты могут и не накапливать запасные вещества. В секреторных клетках они в комплексе с агранулярным ЭР участвуют в синтезе эфирных масел.

Хромопласты

Формирование: пластиды оранжево-красного и желтого цвета, образующиеся из лейкопластов и хлоропластов в результате накопления и синтеза в их строме каротиноидов. Они встречаются в клетках лепестков (лютик, нарцисс, тюльпан, одуванчик), зрелых плодов (томат, тыква, арбуз, апельсин), редко — корнеплодов (морковь, кормовая свекла), а также в осенних листьях.

Развитие хромопластов не всегда не обратимый процесс. Было обнаружено, что хромопласты плодов цитрусовых и корней моркови способны к обратной дифференциации в хлоропласты; при этом они теряют каротиновый пигмент и образуют тилакоидную систему и хлорофилл.

Строение: По форме накопления каротиноидов различают следующие типы хромопластов:

1. глобулярный — пигменты растворены в липидных пластоглобулах;

2. фибриллярный — пигменты накапливаются в белковых нитях;

3. кристаллический — пигменты откладываются в виде кристаллов. Кристалл разрывает мембраны пластиды, и она принимает его форму: игловидную, ромбическую, многогранную и т. д.

Функции: Косвенное биологическое значение хромопластов в том, что ярко окрашенные плоды успешнее распространяются птицами и животными, а выделяющиеся яркой желто-красной окраской цветки привлекают насекомых-опылителей. Точная функция хромопластов пока не известна.

Пропластиды – мелкие бесцветные или бледно-зеленые недифференцированные пластиды, которые находятся в меристематических клетках корней и побегов. Они являются предшественниками других, более дефференцированных пластид – хлоропластов, хромопластов и лейкопластов. Однако в зрелых клетках большая часть пластид образуется в результате деления зрелых пластид.

ПРОПЛАСТИДЫ

ЛЕЙКОПЛАСТЫ ХЛОРОПЛАСТЫ

ХРОМОПЛАСТЫ

Превращение пластид сопровождается перестройкой их внутренней структуры.

Ядро — важнейшая клеточная структура, регулирующая всю жизнедеятельность клетки. Оно имеется во всех живых растительных клетках, за исключением зрелых члеников ситовидных трубок флоэмы. Как правило, в каждой клетке есть лишь одно ядро.

Функции: Ядро выполняет две важные функции:

1. контролирует жизнедеятельность клетки, определяя, какие белки и в какое время должны синтезироваться;

2. хранит генетическую информацию и предает ее дочерним клеткам в процессе клеточного деления.

Строение: Ядро всегда окружено цитоплазмой. Обычно оно имеет шаровидную форму, но может стать вытянутым или при высокой интенсивности взаимодействия с цитоплазмой — лопастным. Величина ядра различна. Его диаметр в среднем составляет 10...20 мкм (может быть 1...660 мкм). Для каждой группы одинаковых клеток существует определенное и постоянное ядерно-плазменное соотношение. В молодых делящихся клетках оно составляет 1/4, в сформировавшихся — 1/20... 1/200. Нарушение его ведет к делению или гибели клеток. Биологический смысл этого постоянства в том, что ядро определенного размера способно контролировать лишь соответствующую массу цитоплазмы.

Ядро, как и цитоплазма, представляет собой коллоидную систему, но более вязкой консистенции. По химическому составу ядро резко отличается от остальных органелл высоким (15...30 %) содержанием ДНК. В ядре сосредоточено 99 % ДНК клетки. ДНК образует с основными белками солеобразные соединения — дезоксинуклеопротеиды. В ядре содержатся в значительных количествах и-РНК и р-РНК.

Структура ядра одинакова у всех эукариотических клеток:

1. ядерная оболочка,

2. ядерный сок (нуклеоплазма или кариолимфа),

3. хромосомно-ядрышковый комплекс.

Ядерная оболочка. Состоит из двух мембран, разделенных пери-нуклеарным пространством, которое заполнено бесструктурным матриксом. Наружная ядерная мембрана, на которой часто располагаются рибосомы, непосредственно соединена с канальцами эндоплазматической сети, а матрикс перинуклеарного пространства переходит в их матрикс. Таким образом, ядро связано не только с цитоплазмой, но и с внеклеточной средой. Характерная особенность ядерной оболочки — наличие пор. Диаметр их колеблется от 60 до 100 нм. По окружности поры наружная и внутренняя ядерные мембраны смыкаются, прерывистая ядерная оболочка состоит как бы из уплощенных мешочков. Поры могут открываться и закрываться, регулируя, таким образом, ядерно-плазменный обмен. Прохождение через поры макромолекул белков, рибонуклеопротеидов, субъединиц рибосом и др. регулируется поровым комплексом. Он состоит из ободков по краям поры со стороны цитоплазмы и со стороны ядра (каждый из восьми гранул), центральной гранулы в поре и системы радиальных фибрилл между ней и гранулами ободков. Чем выше уровень синтетических процессов, тем больше открытых пор. Около тех участков хроматина, функции которых подавлены, поры закрыты. Число пор колеблется от единиц до 200 на 1 мкм² поверхности ядра. При делении ядерная оболочка распадается на фрагменты, неотличимые от цистерн ЭР. При формировании новых ядер цистерны ЭР объединяются, образуя новые оболочки, связанные с ЭР.

Ядерный сок. Это бесструктурный матрикс, где протекает деятельность остальных органелл ядра. В состав ядерного сока входят многие ферменты, он является активным компонентом ядра.

Хромосомно-ядрышковый комплекс. Хромосомы — важнейшая часть ядра. Хромосомы состоят из ДНК и основных белков — гистонов. В интерфазном ядре (между делениями) хромосомы максимально деспирализованы и обычно незаметны в световой микроскоп или видны в виде тонкой сети с отдельными глыбками и узлами (хроматиновая сеть). Эти глыбки представляют собой более плотно спирализованные участки — гетерохроматин, остальные — более рыхло спирализованные — эухроматин. В нем сосредоточена та ДНК, которая в интерфазе генетически активна. Во время деления хромосомы спирализуются, в результате чего утолщаются, укорачиваются и становятся хорошо заметными.

В конце интерфазы (перед делением) каждая хромосома состоит из двух половинок — хроматид. Хроматида содержит дезоксинуклеопротеидные нити. Они дифференцированы по длине, ведь молекулы ДНК состоят из разных генов. Каждая хромосома имеет суженную часть — первичную перетяжку, где помещается центромера. Первичная перетяжка может находиться посередине (равноплечие хромосомы) или ближе к одному из концов (неравноплечие хромосомы). У некоторых хромосом заметна вторичная перетяжка, отделяющая небольшой участок — спутник. Это спутничные хромосомы.

Число хромосом в ядре, так же как их размер и форма (хромосомный набор), постоянно для каждого вида организмов. В ядрах соматических (неполовых) клеток содержится диплоидный (двойной) набор хромосом — 2л. Он образуется в результате слияния двух половых клеток с гаплоидным (одиночным) набором хромосом — п. У твердой пшеницы в половых клетках по 14 хромосом, а в соматических — по 28. Диплоидный набор содержит пары гомологичных хромосом, одинаковых по размеру, форме и составу ДНК. Диплоидный набор хромосом мягкой пшеницы —42, значит, в ядре содержится 21 пара гомологичных хромосом. Совокупность признаков хромосомного набора, характерных для вида, получила название кариотип. Постоянство кариотипа каждого вида поддерживается в процессе деления. Иногда возникают ядра с набором хромосом, равным Зп, 4п и т. д. Их называют полиплоидными,

Ядрышко — плотное шаровидное тельце внутри интерфазного ядра. Его диаметр 1...3мкм. Ядрышек может быть несколько. Они обычно образуются в области вторичных перетяжек спутничных хромосом. В формировании одного ядрышка могут участвовать и несколько хромосом. Участки ДНК, пронизывающие ядрышко, — ядрышковые организаторы — состоят из большого числа генов, кодирующих рибосомную РНК. Они являются матрицей для интенсивного синтеза молекул р-РНК. Соединяясь с белками, поступающими из цитоплазмы, р-РНК образует субъединицы рибосом. Через поры в ядерной оболочке субъединицы поступают в цитоплазму, где на молекулах иРНК завершается сборка рибосом.

Ядрышко, по существу, состоит из видоизменного участка хромосомы и экстрахромосомной части: молекул рРНК, белков и субъединиц рибосом. Компоненты ядрышка объединены деспирализованной нитью ДНК ядрышкового организатора. При митозе, когда ДНК спирализуется и укорачивается, ядрышко распадается, после его окончания воссоздается вновь.

Основная функция ядрышка — синтез р-РНК и сборка субъединиц рибосом. Поэтому ядрышки играют важную роль в биосинтезе белков клетки.

Функции ядра. Ядро — центральная органелла клетки, носитель основных наследственных свойств, закодированных в хромосомах. Оно управляет жизнью клетки, определяя и регулируя синтез белков. Все клеточные процессы, обмен веществ, рост, развитие, деятельность остальных органелл — процессы ферментативные. От состава и количества ферментов зависят направление и скорость химических реакций в клетке. Ферменты имеют белковую природу, следовательно, через синтез белков ядро регулирует жизнедеятельность клетки. Поэтому, если ядро из клетки удалить, она, как правило, быстро погибает. Функции ядра различны в разные периоды жизни клетки.

«Клеточная стенка»