В каких органеллах клетки осуществляется синтез первичного органического вещества автотрофами и каково их строение - Клетка - структурная и функциональная единица жизни - ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Существуют два типа автотрофных организмов — фототрофы (фотосинтезирующие) и хемотрофы (хемосинтезирующие). Большую часть автотрофных организмов составляют 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, падающей на Землю. Важнейший для всего живого процесс преобразования энергии поглощенного света в химическую энергию органических веществ, синтезируемых из С0₂ и Н₂0 (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. Хлоропласты 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 (рис. 11). 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.

Рисунок 11. Схема строения хлоропласта: 1 — наружная мембрана; 2 — рибосомы; 3 — запасные вещества; 4 — граны; 5 — тилакоиды; 6 — матрикс; 7 — ДНК; 8 — внутренняя мембрана; 9 — межмембранное пространство

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