Архитектоника растений

Печать

ПЛАСТИДЫ

. Posted in АРХИТЕКТОНИКА РАСТЕНИЙ

Протопласт включает в себя пластиды — живые тельца, находящиеся в цитоплазме и близкие к ней по физическим и химическим свойствам.

Пластиды способны расти, размножаться делением, образовывать в своем теле (строме) определенные пигменты и формировать внутри стромы крахмальные зерна. Существуют пластиды: 1) зеленые (хлоропласты), 2) красные и желтые, иногда оранжевые или почти бурые (хромопласты) и 3) бесцветные (лейкопласты). Весьма важную роль в жизни растения и в существовании всего органического мира1 играют хлоропласты. У высших растений они имеют форму округленнолинзовидных зерен. Отсюда их название—хлорофилловые зерна. Диаметр их представляет чаще всего величину порядка 4-9µ. Форма и размеры изменяются в зависимости от условий освещения. В клетке находится несколько или много хлорофилловых зерен.

Хлорофилловые зерна, или хлоропласты, содержат в строме четыре пигмента. Два из них — зеленые: хлорофилл а (C65H72O6N4Mg)—синевато-зеленый, и хлорофилл b (С55Н70O6N4Mg— желтовато-зеленый. Из двух пигментов, сопровождающих хлорофиллы, один оранжево-красный —каротин (С40Р56), а другой желтый—ксантофилл (С40Н66О2.). В хлоропластах совершается на свету фотосинтез: образование из углекислого газа и воды2 при поглощении солнечного света углеводов.


Процесс протекает по такой схеме:


6molС02+ 6mol Н2O+674.000cal-> 1 molC6H12Ob+6mol02.

Иначе говоря, из 264 г углекиелою газа и 108 г воды синтезируется с пеглещением 674000 малых калорий солнечной энергии 180 г углевода, с выделением 192 г кислорода. Образовавшийся сахар полимеризуется обычно в крахмал.


1 См. К. А. Тимирязев., Космическая роль растения (К. А. Тимирязев, собрание сочинений, т. 1, стр. 291 — 445; К. А. Тимирязев, т. IV. стр. 11 - 330).
2 Фотосинтезирующий орган (зеленый лист, зеленый стебель) и его зеленые клетки получают С02 обычно вместе с Еоздухом, через устьнчные щели и кожице органа (см. гижс). Еода доставляется корнями из почвы или из иного субстрата.

Коль скоро из неорганических веществ образованы углеводы, богатые потенциальной энергией, представляющей, по выражению К. А. Тимирязева, «консервы солнечных лучей» уже «не трудной» задачей является образование, при содействии энзимов, других органических веществ — целлюлозы, жиров, аминокислот, белков, протеидов и т. д. Вновь требуется вклад энергии солнечных лучей, быть может, при образовании аминокислот.

Растение, как известно, снабжает веществом и энергией весь животный мир и человека. Человек растет и развивается за счет вещества растений: непосредственно или косвенно, пользуясь веществом тела животных, которое образуется косвенно (у плотоядных) или непосредственно (у травоядных) из веществ тела растений, работа—физическая и психическая—совершается нами за счет солнечной энергии, накопляемой растениями и поступающей в наше тело с-пищей в форме потенциальной химической энергии.

К выяснению вопросов о роли хлорофилла в процессе фотосинтеза и значения в этом процессе лучей различных областей солнечного спектра верный путь был проложен великим русским ученым Климентом Аркадьевичем Тимирязевым. Тимирязев изучал хлорофилл как «связующее звено между солнцем и жизнью», а хлорофилловое зерно —как тот фокус, ту точку в мировом пространстве, где солнечный луч, превращаясь в химическую энергию, становится источником всей жизни на земле».

Тимирязев нашел, что зеленым листом наиболее интенсивно поглощаются красные лучи (с длиною волны от 730 до 680 тр) и, в несколько меньшей мере, лучи синефиолетовой части солнечного спектра.

Опыты, произведенные ближайшим учеником Тимирязева Ф. Н. Крашенниковым и другими физиологами, показали, что в прямой зависимости от меры поглощения хлорофиллом света различных спектральных участков находится накопление энергии листом, определяемое путем сжигания в калориметрической бомбе по приращению калорийности сухого вещества листа. Таким образом, Тимирязевым и его учениками было доказано впервые, что «живая сила (энергия) исчезающих при поглощении листом солнечных лучей соответствует накопляющемуся запасу химических сил растения»1.


1 Подробности о космической роли растения, осуществляемой им в фотосинтезе, читатель найдет в цитированных выше трудах Тимирязева и в новейших курсах физиологии растений и в цитируемой в них литературе (например, Н. Л. Максимов, Физиология растгний, Сельхозгиз, 1948).

 

Хромопласты —пластиды, содержащие пигменты из числа каротиноидов, обычно каротин и ксантофилл. По форме хромопласты очень разнообразны (рис. 8). Обычно округлые или овальные, у ряда растений они нередко принимают игловидные или многоугольные очертания, в силу того, что каротин выкристаллизовывается в виде сравнительно крупных кристаллов, а строма представляет лишь тонкую пленку. Во многих случаях в хромопластах содержатся: крахмал, кристаллиды белковых веществ,

Рис. 8. Хромопласты в клетках. А — в мякоти зеленого плода рябины (хромопласты с многочисленными тонкоигольчатыми кристаллами каротина); Б—в листочке околоцветника лилейника рыжеватого (Hemerocallis filva; В — из лепестков дрока красильного (Genista tinctoria)

капли масла. Встречаются хромопласты преимущественно в лепестках (у подсолнечника, лютиков, настурций), в плодах (у ши-повников, рябин, ландышей) и изредка в клетках вегетативных органов (в «корнеплодах» моркови, в надземных органах заразихи и других растений-паразитоз).

Хромопласты в цветках способствуют опылению растений насекомыми, делая цветки и соцветия видимыми на далекое расстояние. Яркая окраска плодов, обусловливаемая наличием хромопластов, служит одним из приспособлений к распространению семян при посредстр.е птиц и млекопитающих: она делает растения со зрелыми плодами заметными уже издали.

Пластиды, не содержащие в строме пигментов и называемые лейкопластами, имеются ео многих клетках большинства растений. По форме они бывают шаровидны, дисковидны, палочковидны (рис. 9). В лейкопластах некоторых растений (например, в низовых листьях у канн) белок, выкристоллизовываясь, образует иглы, выступающие по концам пластид.

Из притекающей из зеленых частей растения глюкозы лейкопласты могут, образовывать крахмал, отлагающийся в их строме и виде зерен. Во многих случаях в лейкопластах крахмал (в семенах, корневищах, клубнях) накопляется в большом количестве в виде запасного крахмала, и тогда строма пластиды оттесняется на периферию, принимая вид очень тонкой, едва различимой пленки.

Рис. 9. Лейкопласты в клетках верхней кожицы листа безвременника (Colchlcum sp.)

Резкой границы между пластидами различных категорий нет: пластиды могут метаморфизирозаться. Так, хлоропласты, теряя хлорофиллы и обогащаясь каротинсидами, как например в созревающих плодах рябины, становятся хромопластами.