Решение: Мембранные органоиды растительной клетки

Ниже представлены развернутые ответы на первые ключевые вопросы из списка по физиологии и биохимии растений, оформленные для удобного переписывания в тетрадь. Вопрос 1. Мембранные органоиды растительной клетки: строение, значение и биогенез Мембранные органоиды делятся на одномембранные и двумембранные. 1. Одномембранные: - Эндоплазматическая сеть (ЭПС): система канальцев и полостей. Функции: синтез белков (шероховатая), липидов и углеводов (гладкая), транспорт веществ. - Аппарат Гольджи: стопки плоских цистерн (диктиосомы). Функции: модификация, сортировка и упаковка веществ, образование лизосом и клеточной стенки. - Вакуоль: крупная полость с клеточным соком. Функции: поддержание тургора, запасание веществ, осморегуляция. - Лизосомы и пероксисомы: содержат ферменты для расщепления органических веществ. 2. Двумембранные: - Ядро: содержит генетический материал (ДНК). Управляет процессами жизнедеятельности. - Митохондрии: имеют наружную гладкую мембрану и внутреннюю с выростами (кристами). Функция: клеточное дыхание и синтез АТФ. - Пластиды (хлоропласты): содержат тилакоиды. Функция: фотосинтез. Биогенез: Одномембранные органоиды образуются за счет разрастания мембран ЭПС. Двумембранные (митохондрии и пластиды) способны к делению (теория симбиогенеза). Вопрос 4. Хлоропласты, строение, значение Хлоропласты — это основные органоиды фотосинтеза. Строение: - Наружная и внутренняя мембраны. - Строма: внутреннее полужидкое содержимое, где находятся ДНК, РНК, рибосомы и ферменты темновой фазы. - Тилакоиды: дисковидные мембранные мешочки, собранные в стопки — граны. В мембранах тилакоидов локализован хлорофилл. Значение: - Преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ. - Выделение кислорода в атмосферу. Вопрос 8. Основные пигменты фотосинтеза: классификация, функции и локализация Пигменты растений делятся на три группы: 1. Хлорофиллы (а, b, c, d): - Локализация: мембраны тилакоидов хлоропластов. - Функция: поглощение синего и красного спектров света, передача энергии в реакционные центры, участие в фотохимических реакциях. 2. Каротиноиды (каротины и ксантофиллы): - Локализация: хлоропласты и хромопласты. - Функция: поглощение света в сине-фиолетовой области, защита хлорофилла от фотоокисления, передача энергии на хлорофилл. 3. Фикобилины (фикоэритрины и фикоцианины): - Встречаются у водорослей. Позволяют поглощать свет на больших глубинах. Вопрос 9. Световая фаза фотосинтеза: основные процессы и продукты Световая фаза протекает на мембранах тилакоидов только при наличии света. Основные процессы: 1. Фотофизический: поглощение квантов света \(h\nu\) молекулами хлорофилла и переход электронов на возбужденный уровень. 2. Фотохимический: - Фотолиз воды (расщепление воды под действием света): \[ 2H_2O \xrightarrow{h\nu} 4H^+ + 4e^- + O_2 \uparrow \] - Фотофосфорилирование: синтез АТФ из АДФ и фосфата за счет энергии градиента протонов. - Восстановление НАДФ\(^+\) до НАДФ\(\cdot\)Н. Продукты световой фазы: - Кислород \(O_2\) (побочный продукт, выделяется в атмосферу). - АТФ (источник энергии). - НАДФ\(\cdot\)Н (восстановитель). Вопрос 10. Темновая фаза фотосинтеза: основные процессы и продукты Темновая фаза (цикл Кальвина) протекает в строме хлоропласта и не требует прямого участия света. Основные процессы: 1. Фиксация \(CO_2\): углекислый газ присоединяется к рибулозобисфосфату (РиБФ) при участии фермента Рубиско. 2. Восстановление: использование АТФ и НАДФ\(\cdot\)Н (из световой фазы) для превращения продуктов фиксации в фосфоглицериновый альдегид (ПГА). 3. Регенерация: восстановление акцептора \(CO_2\) (РиБФ) для продолжения цикла. Итоговое уравнение синтеза глюкозы: \[ 6CO_2 + 12\text{НАДФ}\cdot\text{Н} + 18\text{АТФ} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 12\text{НАДФ}^+ + 18\text{АДФ} + 18P_i \] Продукты: Глюкоза (первичный сахар), которая затем превращается в крахмал. Вопрос 11. Значение фотосинтеза в природе и для человека Фотосинтез является фундаментальным процессом, обеспечивающим жизнь на Земле. 1. Космическая роль: преобразование энергии Солнца в энергию органических веществ, которая передается по пищевым цепям. 2. Газообмен: поддержание постоянного уровня кислорода в атмосфере, необходимого для дыхания большинства организмов. 3. Озоновый экран: из кислорода образуется озоновый слой, защищающий планету от жесткого УФ-излучения. 4. Сельское хозяйство: фотосинтез — основа формирования урожая. Управление факторами фотосинтеза (свет, \(CO_2\), полив) позволяет повышать продуктивность культур. Россия, обладая огромными лесными массивами (тайга), вносит решающий вклад в поддержание глобального экологического баланса и "очистку" атмосферы планеты, являясь "легкими" мира.