2. Класифікація пластид, їх функції. Фотосинтез.

Пластиди — цитоплазматичні структури рослинних клітин, які мають певну форму, специфічну внутрішню будову і є носіями пігментного світлопоглинального комплексу. Пластиди є най­крупнішими (після ядра) цитоплазматичними органелами спеціаль­ного призначення. Вони властиві тільки клітинам рослинних організ­мів. У рослинних клітинах різного призначення пластиди бувають трьох типів: 1) хлоропласти (зелені пластиди); 2) безбарвні лейко­пласти, 3) забарвлені в оранжево-жовтий або червоний колір хромо­пласт (каротиноїдопласти). Чітко відмежовані від цитоплазми подвій­ною або одинарною мембранною оболонкою, більшість їх має добре розвинену і впорядковану систему внутрішніх мембран (типакоїдів). Одні з них формують в тілі пластиди (стромі) групи дископодібних пухирців, скупчення яких називаються гранами, а інша частина з'єднує грани в єдину взаємозв'язану систему.

Лейкопласти найчастіше зустрічаються в молодих меристематич-них клітинах конусів наростання, клітинах бульб, кореневищ, епідермі листків.

У лейкопластах утворюються запасні поживні речовини, і назва їх визначається функцією: якщо у лейкопластах нагромаджується крох­маль, вони називаються амілопластами, якщо білок — протеопластами і якщо синтезується жир — олеопластами. Лейкопласти знайдено в усіх вищих рослинах, причому в однодольних вони більшого розміру, ніж у дводольних.

Хлоропласти розміщуються переважно в клітинах асиміляційної паренхіми листків — основних органів фотосинтезу. Значна кількість зелених пластид міститься в поверхневих шарах клітин молодих паго­нів, недозрілих плодів, корі стебел, деревині, серцевинних променях та інших глибоко розташованих клітинах деревних і чагарникових рослин. Хлоропласти зустрічаються також у сім'ядолях насіння (клен,

гарбуз), ендоспермі насінин (хвойні), додаткових коренях (кукурудза бальзамін тощо).

Хромоппасти (каротиноїдопласти) є похідними хлоропластів зрідка — лейкопластів. Дозрівання плодів деяких рослин (шипшини перцю, помідорів, конвалії, горобини, глоду) супроводжується пере­творенням хлоро- або лейкопластів у каротиноїдопласти. Хромо-пласти містять переважно жовті пластидні пігменти — каротин, ксан­тофіли (лікопін), які при дозріванні інтенсивно синтезуються з одно­часним руйнуванням хлорофілу. У різних рослин і навіть в одній клітині форма та розміри каротиноїдопластів надзвичайно варіа­бельні.

Фотоси́нтез — процес синтезу органічних сполук з вуглекислого газу та води з використанням енергії світла й за участю фотосинтетичних пігментів: (хлорофіл у рослин, хлорофіл, бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій), часто з виділенням кисню як побічного продукту. Це надзвичайно складний процес, що включає довгу послідовність координованих біохімічних реакцій. Він відбувається у вищих рослинах, водоростях, багатьох бактеріях, деяких археях і найпростіших — організмах, відомих разом як фототрофи. Сам процес відіграє важливу роль у кругообігу Вуглецю у природі.

Узагальнене рівняння фотосинтезу (брутто-формула) має вигляд:

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

Розрізняють оксигенний і аноксигенний типи фотосинтезу. Оксигенний найбільш поширений, його здійснюють рослини, ціанобактерії і прохлорофіти. Аноксигенний фотосинтез проходить у пурпурних, деких зелених бактеріях та геліобактеріях.

Виділяють три етапи фотосинтезу: фотофізичний, фотохімічний та хімічний. На першому етапі відбувається поглинання фотонів світла пігментами, їх перехід в збуджений стан і передача енергії до інших молекул фотосистеми. На другому етапі відбувається розділення зарядів в реакційному центрі, перенесення електронів по фотосинтетичному електронотранспортному ланцюзі, що закінчується синтезом АТФ і НАДФН. Перші два етапи разом називають світлозалежною стадією фотосинтезу. Третій етап відбувається вже без обов'язкової участі світла і включає біохімічні реакції синтезу органічних речовин з використанням енергії, накопиченої на світлозалежній стадії. Найчастіше в якості таких реакцій розглядається цикл Кальвіна і глюконеогенез, утворення цукрів і крохмалю з вуглекислого газу повітря.

В ході світлової стадії фотосинтезу утворюються високоенергетичні продукти: АТФ, що служить в клітині джерелом енергії, і НАДФН, що використовується як відновник. Як побічний продукт виділяється кисень. У темновій стадії за участю АТФ і НАДФН відбувається відновлення CO₂ до глюкози. Хоча світло не потрібне для здійснення даного процесу, воно бере участь у його регуляції.