Вивчення пластид

В рослинній клітині знаходяться протоплазматичне утворення - пластиди або хроматофори, які поділяються на лейкопласти (безбарвні), хлоропласти (зелені) і хромопласти (жовті чи червоні). Безбарвні пластиди - лейкопласти - були відкриті і правильно зображені у 1854 р. Крюгером, але його спостереження не привернуло уваги ботаніків, поки Шимпер в 1880 р. не опублікував свої дослідженя з цього ж питання, вказавши на широке поширення лейкопласів в клітинах рослин. Ще раніше були відкриті фарбувальні пігменти хромопластов. У 1837 р. Берцеліус виділив пігмент з жолтого осіннього листя і назвав його ксантофіллом. Вакенродер відкрив у коренях моркви каротин (1831). Краус вперше спектроскопічно досліджував (1872) пігменти хромопластів і встановив три групи пігментів, що відрізняються один від одного спектрами поглинання. Одночасно з Краусом пігменти хромопластов вивчав Сорбі (1871-1873), який на основі спектроскопічного дослідження також виявило безліч цих пігментів.

Структуру хромопластів вивчали Шимпер (1885) і Курше (1888). Шимпер виявив генетичний зв'язок хромопластів з іншими пластидами, встановив виникнення їх із лейкопластів або хлоропластів, в останньому випадку - внаслідок втрати хлорофілу і появи пігментів-каротиноїдів.

Вивчення зелених пластид - хлоропластів - найбільше привало увагу ботаніків. Хлоропласти були відкриті в 1791 р. Андреа Компаретті. Самий термін належить Страсбургеру.

Здатність хлоропластів до самостійного пересування вперше спостерігав Сакс (1859). Пізніше це явище було детально вивчено А. С. Фамінцином і І. П. Бородіним, пояснити зв'язок зазначеного явища з дією світла. Його здатність розчинятися в спирті була з'ясована вже в першій половині XVIII ст. Пельтьє і Каванту назвали зелений пігмент хлорофілом (1817). Протягом XIX ст. в численних дослідженнях вивчали властивості хлорофілу, в тому числі оптичні. З'ясовувалися питання його утворення і руйнування, ставлення до зовнішніх впливів. У 30-ті роки минулого сторіччя були відкриті і жовті пігменти, які супроводжують хлорофіл в хлоропластах. Однак недосконалі методи в той час не дозволяли розділити пігменти і отримати їх в чистому вигляді. Тільки в першому десятилітті XX ст. М. С. Колір розробив адсорбційний хроматографічний метод, який дозволив отримати пігменти в чистому вигляді й вивчити його властивості.

Фізіологія і біохімія рослин Фотосинтез

Значний внесок у вивчення процесу засвоєння вуглекислоти - процесу фотосинтезу - вніс відомий німецький фізіолог рослин Сакс, вперше широко застосував експериментальний метод у фізіології рослин. Використавши, як раніше Соссюр, водні культури без вуглецю, він показав, що рослини отримують його з повітря, таким чином, одним із джерел утворення органічних речовин. Цей процес, що протікає під дією сонячного світла і приводить до утворення крохмалю, Сакс назвав асиміляцією. Він показав (1862 і наступні роки), що світло необхідне не тільки для асиміляції, але і для утворення хлорофілу.

Особливо багато зробив для вивчення процесу фотосинтезу К. А. Тімірязєв. Він розробив широку біологічну концепцію, яка дала можливість значно глибше зрозуміти процес фотосинтезу.

До Тімірязєва хлорофіл вивчали багато дослідників. Особливо грунтовними були роботи Берцеліуса (1838), Стокса (1852, 1864) і Фремо (1860). Однак Тімірязєв ​​у своїй магістерській дисертації підняв ряд нових питань і успішно вирішив їх.

Тімірязєв ​​вивчав також питання про залежність засвоєння вуглецю від інтенсивності освітлення (до нього цим питанням займалися A. Н. Волков, 1866, 1876; А. С. Фаміндін, 1880; та ін.) Він встановив (1889), що при слабкому освітленні всяке збільшення інтенсивності світла призводить до різкого збільшення інтенсивності фотосинтезу. Починаючи приблизно з половини нормального денного освітлення, інтенсивність фотосинтезу залишається майже незмінною.

Цю залежність фотосинтезу від інтенсивності освітлення Тімірязєв ​​висловив у вигляді наочного широко відомого нині графіка.

Значну цінність представляють блискучі дослідження А. Н. Баха, який запропонував розглядати процес асиміляції вуглекислоти не як результат розкислення її шляхом відщеплення молекули кисню, а як зв'язаний окислювально-відновний процес, що відбувається за рахунок елементів води. Отже, кисень, що утворюється в процесі фотосинтезу, відбувається не з вуглекислоти, а з води. Цей погляд експериментально було підтверджено вже у наш час.

В результаті досліджень Броуна, Ескомба (1902) і Пантанеллі (1904) було встановлено, що при підвищенні вмісту вуглекислоти фотосинтез спочатку зростає пропорційно концентрації вуглекислоти, а потім сповільнюється і може змінитися падінням.

Вивчаючи процес фотосинтезу у світлолюбних і тіньовитривалих рослин, В. Н. Любименко показав (1905, 1910), що ці групи рослин починають фотосинтез або мають так званий світловий поріг при різній інтенсивності освітлення (більш високою у перших).