Органеллы клетки. Синтез первичного органического вещества автотрофами. Строение органелл клетки

Существуют два типа автотрофных организмов - фототрофы (фотосинтезирующие) и хемотрофы (хемосинтезирующие). Большую часть автотрофных организмов доставляют фототрофы, роль которых в биосфере трудно переоценить. Достаточно сказать, что процесс фотосинтеза - это основной путь, по которому энергия Солнца аккумулируется в биосфере. При этом каждый год в процессе фотосинтеза на земном шаре образуется более 150 млрд т сахаров, необходимых для всех гетеротрофных организмов. Вклад хемотрофов в синтез питательных веществ на Земле ничтожен, поскольку имеющиеся в их распоряжении ресурсы химической энергии крайне малы по сравнению с огромным потоком солнечной энергии на Землю. Важнейший для всего живого процесс преобразования энергии поглощенного света в химическую энергию органических веществ, синтезируемых из CO2 и H2O (фотосинтез), осуществляется в зеленых пластидах - хлоропластах.

Хлоропласты являются характерными органеллами растительных клеток. Их форма и размеры очень разнообразны, но чаще всего это овальные тельца длиной 5-10 мкм и диаметром 2-3 мкм. В одной клетке листа может находиться 15-20 и более хлоропластов, а у некоторых водорослей - лишь 1-2 гигантских хлоропласта различной формы. Хлоропласты образуются из пропластид - мельчайших бесцветных недифференцированных телец, обнаруживаемых в спорах, яйцеклетках, эмбриональных клетках. Они имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием фотосинтезирующего пигмента хлорофилла. Кроме того, в состав хлоропластов входят оранжевые пигменты - каротиноиды.

Хлоропласты покрыты оболочкой, состоящей из наружной и внутренней мембран. Внутренняя мембрана отграничивает внутреннюю гомогенную среду хлоропласта - строму (матрикс). В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула), РНК, рибосомы, запасные вещества (липидные капли, крахмальные и белковые зерна) и, кроме того, ферменты, участвующие в фиксации диоксида углерода. Внутренняя мембрана в период формирования хлоропласта образует утолщенные замкнутые впячивания - тилакоиды, которые отделяются от мембраны. Они располагаются в строме и имеют форму дисков. Несколько таких тилакоидов, лежащих друг над другом, образуют грану, и в этом случае они называются тилакоидами гран. Другие тилакоиды, связывающие между собой граны и (или) не контактирующие с ними, называются тилакоидами стромы. В мембранах тилакоидов локализованы светочувствительные пигменты (хлорофиллы и каротиноиды), а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света. Биохимические системы синтеза и превращения углеводов функционируют в строме хлоропластов. В ней же откладывается крахмал.

В зависимости от степени освещенности хлоропласта способны перемещаться в толще цитоплазмы таким образом, чтобы слабый свет воздействовал на возможно большую фотосинтезирующую поверхность (усилие фотосинтеза), а сильный – на минимальную (защита от разрушительного действия прямых солнечных лучей). В последнем случае хлоропласта располагаются вдоль клеточных стенок, параллельных световому потоку.

Читать далее