Frunza de plantă este principalul organ al plantei, unde are loc procesul de fotosinteză. Deoarece în principiu foaia este acoperită cu o cuticulă care este impermeabilă la gaze, absorbția de CO2 în țesut trece prin stomate și în țesuturi - prin rețeaua de canale intercalare a căilor aeriene foarte ramificate.
Pentru partea superioară a foaie celulelor palisadă parenchimatoase adiacente care sunt aranjate perpendicular vină în contact etanș unul cu celălalt și conțin multe cloroplaste. Acest parenchim palisadic este țesutul principal de asimilare. Epidermul inferior este aderent la parenchimul spongios cu celule și spații intercelulare. În plus, întreaga frunză este pătrată de vene, care transporta Veda, ioni minerali și asimilați.
În parenchimul palisade nu există o singură celulă care să fie mai îndepărtată de cea mai apropiată venă decât mai multe diametre ale celulelor.
După trecerea prin bariera stomatelor CO2 atmosferic se dizolvă în apă, este hidratat si transformat in acid carbonic, și apoi se disociază ionilor de bicarbonat (HCO3- +), care furnizează potențial și servește ca rezervă pentru utilizare în fotosinteză CO2.
Deoarece materialul măcinat, care absoarbe energia de la soare este palisadă parenchimului, care cuprinde numărul maxim de cloroplaste, cunoscând raportul dintre aria foii și suprafața cloroplastelor poate fi aproximată prin capacitatea de absorbție și de culturi. Astfel, pe 1 ha însămânțarea o medie de 5 hectare de suprafață foaie, adică suprafața 1000 cloroplastelor ha, ca 1 cm2 de suprafață de frunze este de 200 cm2 suprafață cloroplaste. În același timp, aria de suprafață a spațiilor intercelulare care se evaporă este de 50 de hectare. Aceasta se manifestă printr-o lege generală biologică - crearea unor suprafețe de lucru interne cu suprafețe exterioare externe relativ mici datorită costului unor cantități mici de material.
În funcție de condițiile de habitat de plante (climat uscat sau excesiv de umed, climat tropical cu o intensitate excesivă radiației solare) din structura frunzei pot fi observate anumite caracteristici morfologice sau biochimice, dar principiile generale ale structurii foii sunt menținute.
Cloroplastele sunt plastide verzi care apar în celulele eucariotelor fotosintetice. Cu ajutorul lor, fotosinteza are loc. Cloroplastele conțin clorofilă.
Cloroplastele au o culoare verde, datorită prezenței principalului pigment - clorofilă. Cloroplastele conțin, de asemenea, pigmenți auxiliari - carotenoide (portocaliu). Sub formă de cloroplaste, ele sunt corpuri lenticulare ovale de mărime (5-10) x (2-4) μm. Într-o celulă a frunzei pot exista 15-20 sau mai multe cloroplaste, iar în unele alge - doar 1 -2 cloroplast gigantic (cromatofor) de diferite forme.
Cloroplastele sunt limitate de două membrane - externe și interne. Membrana exterioară delimitează mediul intern lichid omogen al cloroplastiei - stratul (matricea). Stromul conține proteine, lipide, ADN (molecula inelară). ARN, ribozomi și substanțe de rezervă (lipide, amidon și proteine) și enzime implicate în fixarea dioxidului de carbon.
Membrana internă a cloroplastei formează invaginări în interiorul stratoidelor sau lamelelor stromale, care au forma unor plicuri aplatizate (cisterne). Mai multe astfel de tilacoide, situate una deasupra celeilalte, formează o granulă și, în acest caz, se numesc granule de thylakoid. În membranele tilacoidelor sunt localizați pigmenții fotosensibili, precum și purtătorii de electroni și protoni, care participă la absorbția și transformarea energiei luminoase.
Cloroplastele din celulă efectuează procesul de fotosinteză.
29. Clorofila. structura moleculei, proprietățile fizice optice și chimice
Molecula de clorofilă prezentă în cloroplaste celulei vegetale verzi conține patru inele de pirol (I-IV), dintre care unul (IV) este sub formă redusă. Există, de asemenea, un inel ne-pirolitic V. Lanț lung lateral isoprenoid molecula este clorofila într-un rest de alcool fitol C20 H39 OH - derivat izopren al unei hidrocarburi nesaturate care este atașat printr-o legătură ester la un substituent grupare carboxil pe inelul IV. Patru atom central de azot în moleculă clorofilă ion coordinativ legat la doi Mg 2+ principale induse și două valențe suplimentare.
În natura sa chimică, clorofila este un ester al acidului dibazic și doi alcooli - metil și fitol. Reziduul de fitol conferă moleculelor de clorofilă proprietăți lipidice și asigură fixarea și orientarea acestuia în membrana tirocoidă naturală a cloroplastei.
Clorofila în timpul hidrolizei este saponificată prin formarea de săruri alcaline de clorofil și alcooli. Sub acțiunea acizilor slabi, ionul de magneziu este deplasat din centrul miezului porfirinei și înlocuit cu hidrogen. Ca rezultat, se formează un compus brun, care se numește fenoftin.
Celulele fotosintetice de plante superioare sunt întotdeauna prezente clorofilelor de mai multe tipuri, dintre care cele mai importante clorofila a (C55 N72 O5 N4 Mg) și b (C55 H70 O6 N4 Mg), care diferă numai în faptul că clorofila b în loc de metil în inelul II conține grupa formil ( O = C-H). Deși clorofilele a și b sunt colorate în verde, spectrele lor de absorbție diferă oarecum. În majoritatea plantelor verzi, cantitatea de clorofilă depășește de două ori cantitatea de clorofil b.
Pigmenti biologici (biochromi) sunt substante colorate care fac parte din tesuturile organismelor. Culoarea pigmenților este determinată de prezența în moleculele lor a grupurilor de cromofori care absorb în mod selectiv lumina într-o anumită parte a spectrului vizibil al luminii solare. Sistemul pigmentar al ființelor vii este o legătură care leagă condițiile luminoase ale mediului și metabolismul organismului. Pigmentii biologici joaca un rol important in activitatea vitala a fiintelor vii.
Grupuri de pigmenți biologici: Carotenoidele conțin în plante rezistente la temperaturi scăzute. Când clorofila este epuizată în sezonul rece, frunzele obțin o culoare galbenă sau portocalie vizibilă datorită acțiunii prelungite a pigmentului carotenoid. Carotenoizii protejează plantele de efectele dăunătoare ale luminii solare, luând radiațiile ultraviolete de la soare, transformându-le în energie și transferându-le în clorofilă.
Carotenoizii includ pigmenți precum: - caroten - pigment galben-portocaliu; - hematocrom - pigment roșu;
- xantofil - pigment galben-licopen - roșu, pigment roșu-portocaliu, - luteină - pigment galben,
și altele. Porfirine Acest grup include pigmenți biologici care conțin un complex porfirin. Acest grup include și pigmenții de plante - clorofila (pigment verde). feofitina, etc. De regulă, pigmenții din această clasă participă la procesele fotochimice și, de asemenea, sunt enzimele implicate în metabolism. Rolul lor ca coloranți este secundar. Antocianinele - dau plantelor o culoare variind de la roz, roșu, liliac, până la albastru și purpuriu închis. Antocianinele se formează în procesele de hidroliză a amidonului. Formarea îmbunătățită a antociani în celulele plantelor are loc la temperatura mediului ambiant scade când oprirea sintezei clorofilei sub o iluminare intensă a razelor UV, cu un deficit de fosfor necesar pentru legarea zaharurilor de amidon hidrolizat. In aceasta pictura frunze de plante variază de la verde la tsvetov.Fitohrom roșu și albastru - structura albastru de proteine pigment de plante, controlează procesele de înflorire și germinare a semințelor. Unele plante accelerează înflorirea, altele - întârziind. Fitochromul joacă rolul unui "ceas biologic" al unei plante, mecanismul de acțiune nu a fost încă studiat. Se știe că structura pigmentului variază în funcție de timpul de lumină și de întuneric al zilei, semnând aceasta la plantă. Phytochromul este asociat cu membranele celulare și se găsește în aproape toate organele plantei. Melanina este un pigment găsit atât în celulele plantelor cât și în animale. În special, conferă părului o culoare negru și maro. Absența melaninei în celule face animale și oameni albinoși. Structura moleculelor de melanină este cristal lichid. Pigmentul este un antioxidant puternic. melanina sintetică produsă este în soluție apoasă, cu o instalație de proprietăți surprinzătoare - accelerează creșterea și maturizarea, reduce activitatea Cambium, accelerează semyanAntohlor germinare - pigment galben. Aceasta are loc în celulele petale coaja primula (berbeci, primula), toadflax, mac galben, dalie, lamaie fructe si alte rasteniyah.Antofein - rareori apar pigment de culoare închisă. Aceasta provoacă pete pete pe aripile corola în boabe rusești (Faba vulgaris) .Hlorofill - pigment verde plantelor condiționat colorat cloroplaste verde. Cu participarea sa, procesul de fotosinteză se desfășoară. Conform structurii chimice a complexelor de clorofil-magneziu ale diferitelor tetrapirolii. Clorofilele au o structură porfirină și sunt asemănătoare din punct de vedere structural cu hema. clorofilelor vedere chimic - esteri ai acizilor dicarboxilici organici - și cele două resturi Chlorophyllin alcooli - fitol și metil. Formula empirică este C55H7205N4Mg. Clorofilina este un compus organometalic care conține azot, legat de porfirine de magneziu.
Clorofila conține patru resturi de pirol interconectate, care formează un nucleu de porfirină. Miezul porfirinei este conectat prin două valențe de bază și două valențe suplimentare cu un atom de magneziu.
Cu toate acestea, clorofila o formulă structurală indică faptul că clorofila este un ester al acidului dibazic și doi alcooli - alcool metilic și greutate fitol nesaturate moleculară mare, care este un derivat al izoprenului. Este prezența reziduului de fitol in clorofila ofera ultimele proprietăți lipidice, manifestate prin solubilitatea sa în solvenți de grăsime. Când insistați asupra frunzelor verzi în alcoolul etilic, puteți observa formarea de cristale verzi în celule. Aceste cristale sunt clorofilida de etil, produsul înlocuirii restului de fitol în clorofil cu un reziduu de etanol. Scindarea legăturii esterice între gruparea carboxil a moleculei de clorofilă și fitol fragmentul, urmată de înlocuirea acestui ultim reziduu de etanol se produce sub acțiunea unei anumite enzime - Clorofilaza.
Proprietăți fizice. Greutatea moleculară a clorofilei a 893,52. În stare izolată, clorofila formează microcristale negre și albastre care topesc pentru a forma un lichid la 117-120 ° C. Clorofila se dizolvă ușor în eter dietilic, etanol, acetonă, cloroform, benzen, piridină. Soluțiile de clorofilă a au o culoare albastru-verde și au o fluorescență roșie puternică. Principalele maxime ale spectrului de absorbție al soluțiilor diluate de clorofilă în eter dietilic sunt 429 și 660 nm.
Un sistem de cinci inele, care formează un inel de dimensiuni mari în jurul atomului de Mg2 +. conferă moleculei capacitatea de a absorbi lumina. Atomul de magneziu colectează moleculele de clorofil în asociere, ceea ce facilitează capturarea mai ușoară a luminii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: