Клетки мезофилла

Лист

Клетки мезофилла

Лист – вегетативный орган растения, располагающийся на побеге. Место расположения листа на побеге называется узел. Узел (лат. nodus) — участок побега (стебля) растения, от которого отходят боковые органы (ветви, листья, почки, придаточные корни и другие.)

Строение и функции листа

Основная ткань пластинки листа – мезофилл. Выделяют столбчатый и губчатый мезофилл, функции которых различны.

  • Фотосинтез
  • Благодаря наличию хлоропластов в клетках столбчатой ткани мякоти листа происходит процесс фотосинтеза, в результате которого образуется большое количество органических веществ, доставляемых флоэмой в разные части растения. Вообразите следующую информацию в виде 3D-модели: проводящая система листа является продолжением проводящей системы стебля, в месте узла происходит отхождение сосудисто-волокнистого пучка в направлении листа.

  • Газообмен
  • В губчатой ткани листа расположены межклетники, вход в которые открывают устьица. Здесь происходит газообмен между организмом растения и внешней средой, заключающийся в процессах дыхания и фотосинтеза. Крайне важно разделить два понятия: фотосинтез и дыхание.Не удивляйтесь тому, что растения поглощают кислород в процессе дыхания. Все живые клетки аэробных организмов находятся в процессе дыхания постоянно, днем и ночью. Запомните, что дыхание это поглощение кислорода и выделение углекислого газа. В ходе светозависимой фазы фотосинтеза напротив, кислород выделяется как ненужный побочный продукт, а углекислый газ поглощается клетками.

  • Транспирация – испарение воды с поверхности листа
  • Осуществляется через устьица в эпидермисе (кожице).

Самые первые листья растения – зародышевые листья (семядоли или семенодоли), которые развиваются у зародыша ещё в семени. В дальнейшем листья формируются из примордиев – нерасчленённых зачатков листьев в виде бугорков или валиков на конусе нарастания побега.

Основные части листа

  • Основание листа
  • Это расширенная нижняя часть листа. У некоторых растений оно, разрастаясь, преобразуется в незамкнутую или замкнутую трубку, которую называют листовое влагалище.

  • Листовая пластинка
  • Выполняет главные функции листа – газообмен и фотосинтез, в основании пластинка сужается и переходит в стеблевидный черешок.

  • Черешок
  • Это тонкая стеблевидная часть листа, идущая от листовой пластинки к узлу побега.Меняя свою форму, черешок смещает листовую пластинку. Таким образом, основная функция черешка – обеспечить как можно большую освещенность листовой пластинки, вынести листья к свету. Именно так и создается листовая мозаика – расположение листьев на растении, при котором они не затеняют друг друга. Листья с черешками называются черешковыми, без черешка – сидячими.

  • Прилистники
  • Выросты листообразной формы, расположенные у основания листа. Они могут срастаться со стеблем или быть свободно расположенными. У многих растений прилистники отсутствуют в принципе, или образуются, но рано отмирают.

Лист называют полным, если в составе его элементов имеется пластинка, основание, прилистники и черешок. Полные листья характерны для многих широко известных растений: рябина, дуб, черемуха, роза.

Лист называют неполным, если у него отсутствует черешок (сидячий лист), прилистники или пластинка. Сидячие листы, лишенные прилистников, имеют лен, гвоздика, алоэ. Отсутствуют прилистники также на листьях картофеля, сирени, капусты. В редких случаях лист может не иметь листовой пластинки, тогда ее функции перенимают черешок – у акации, прилистники – у чины безлисточковой.

Жилкование листьев

Это обозначение системы жилок с проводящими пучками в листовой пластинке. Жилкование листьев бывает:

  • Вильчатое (дихотомическое) жилкование
  • Встречается у многих папоротниковидных растений и примитивных семенных, при вильчатом жилковании жилки делятся дихотомически (одна жилка разделяется на две жилки).

  • Параллельное жилкование
  • При таком типе жилкования крупные жилки проходят вдоль листовой пластинки параллельно друг другу. Характерно для злаковых растений.

  • Дуговидное жилкование
  • Отличается наличием крупных жилок, которые подобно дуге изогнуты вдоль листовой пластинки. Характерно для однодольных.

  • Перистое (перисто-сетчатое) жилкование
  • Для этого типа характерна выраженная центральная (главная) жилка, от которой в стороны отходят более тонкие боковые ветви. Имеется у дуба черешчатого, черемухи обыкновенной.

  • Пальчатое (пальчато-сетчатое жилкование)
  • Такой тип жилкования отличается наличием нескольких примерно одинаковых по размеру крупных жилок, расходящихся веером по пластинке, при этом сходящихся в одной точке у ее основания. Имеется у манжетки обыкновенной, клена платановидного.

Форма листа

Листья подразделяются на простые и сложные. Лист называют сложным, если несколько листовых пластинок, прикрепленных собственными короткими черешочками, располагаются на одном общем черешке (рахисе). Каждую листовую пластинку сложного листа называют листочком или пластиночкой.

Сложные листья (названия которых говорят сами за себя) бывают:

  • Однолисточковые – у мандарина, лимона.
  • Тройчатосложные – у земляники, клевера.
  • Пальчатосложные, состоящие из множества листовых пластинок, у люпина, каштана конского.
  • Необходимо особо отметить, что есть сложные листья, у которых листочки расположены по всей длине рахиса – пункты 4 и 5.

  • Непарноперистые – только боковые листочки располагаются парами на общем черешке, единичный верхний листочек (ясень, рябина, малина)
  • Парноперистый – все листочки на рахисе распложены парами, занимают боковое положение. На верхушке заканчиваются не одним, а парой листочков (горох)

Простым листом называется лист, состоящий из одной листовой пластинки. Простые листья подразделяются на несколько типов, в зависимости от структуры листовой пластинки. Простые листья могут быть:

  • С цельной листовой пластинкой – сирень, береза, тополь, яблоня.
  • С рассеченной (расчлененной) листовой пластинкой. Каждую отдельную часть простой пластинки называют сегментом. Здесь также имеется еще одно деление, по степени расчлененности листовых пластинок различают:
    • Пальчтолопастную (перилопастную) – в случае если расчленение не превышает 1/3 всей поверхности листовой пластинки.
    • Перистолопастную (перистораздельную) – расчленение не превышает половины (до 1/2) листовой пластинки.
    • Пальчаторассеченную (перисторассеченную) – расчленение достигает главной жилки листа или основания листовой пластинки.

Листорасположение

Представляет собой порядок расположения листьев на стебле. Выделяют следующие типы листорасположения:

  • Очередное – от узла отходит только один лист. Имеется у березы, липы, дуба.
  • Супротивное – на узле располагаются два листа, супротив (напротив) друг друга. Встречается у бузины, клена, калины.
  • Мутовчатое – на узле стебля 3 и более листьев. Есть у вороньего глаза, ветренницы, элодеи.

Видоизменения листьев

Это интереснейшие приспособления, которые возникли в процессе приспособления растений к различным средам обитания. Они выполняют дополнительные функции, но главная их задача – это адаптация растения к условия среды.

  • Ловчие аппараты
  • Не все растения питаются автотрофно, для некоторых из них свойственен гетеротрофный тип питания. Известный пример росянка капская – насекомоядное растение. Ее лист покрыт липкой вязкой массой, которая выделяется волосками листа. Если насекомое садится на лист, то приклеивается к нему, волоски начинают сворачиваться, и насекомое оказывается в образовавшейся полости. После чего начинается выделение ферментов в полость и переваривание насекомого.

  • Усики
  • Образования, которые выполняют опорную функцию. Цепляясь усиками за опору, растение занимает в пространстве вертикальное положение, растут вверх. Имеются у чины, гороха.

  • Чешуи
  • Выполняют различные функции. К примеру, чешуи почки защищают ее от механических повреждений, а листья у лука в луковице превращены в сочные чешуи, которые запасают питательные вещества.

  • Колючки
  • Ограждают растение от поедания его животными. Подобную защитную функцию выполняют колючки барбариса, кактуса.

  • Сочные и толстые образования, запасающие воду
  • Эти видоизменения листьев не утратили свою основную функцию, и приобрели дополнительную – запасание воды. Особенно актуальна эта функция для растений суккулентов, произрастающих в местах с засушливым климатом – алоэ, молодил, очиток.

  • Хвоя
  • Хвоя – это видоизмененные листья голосеменных (хвойных) растений. Таким листьям, в отличие от неизмененных, нужно меньше питательных веществ и воды. Они способны противостоять холоду и засухе, при этом выполняя свою основную роль – обеспечение процесса фотосинтеза.Вечнозелеными растениями является подавляющее большинство голосеменных, которые сохраняют хвою в течение 12 месяцев, не сбрасывая ее перед зимой. У отдельных видов, сосны долговечной, хвоя сохраняется до 45 лет.

Источник: https://studarium.ru/article/8

Строение листа. Фотосинтез листьев

Клетки мезофилла

В процессе эволюции  у растений сформировались специфические структуры, которые обеспечивают процесс фотосинтеза. Основным органом фотосинтеза у высших растений является лист.

Особенности строения этого органа позволяют осуществлять процесс поглощения солнечной энергии,  преобразовывать ее в энергию органических соединений и обеспечивать автотрофный тип питания, который характерен для растительного организма.

В зависимости от способа фиксации углекислого газа существуют определенные различия в структурной организации листовой пластинки.

Большинство культурных растений средних широт имеют анатомическое строение, позволяющее осуществлять фиксацию углекислого газа   за счет химических реакций цикла Кальвина (С3-путь).

Функции тканей листа в процессе фотосинтеза

Эпидермис состоит из живых клеток различной формы, не способных к ассимиляции углекислого газа (кроме клеток устьиц), имеет особенности в строении клеточных стенок (наличие кутикулы, состоящей главным образом из кутина, часто кутиновый слой покрыт сверху сложной смесью восков, волосками). Защищает лист от неблагоприятных факторов внешней среды, регулирует поток квантов света (способствуют различные структурные компоненты эпидермиса – восковой налет, волоски, выросты), за счет расположенных в эпидермисе  устьиц  обеспечивается  поглощение СО2 и выделение О2 .

Мезофилл листа состоит из клеток двух типов, которые образуют столбчатую (полисадную) и губчатую паренхиму.

Столбчатая паренхима находится под эпидермисом, обращена к свету, содержит большую часть хлоропластов листа, выполняет основную работу в процессе поглощения квантов света и ассимиляции СО2.

Губчатая паренхима обладает обширной системой межклетников и большой поверхностью  влажных клеточных стенок, способствует накоплению СО2 в мезофилле листа за счет  химических реакций, которые идут в межклеточном пространстве:

Н2О + СО2 –> Н2СО3

Н2СО3 –> Н+ + НСО3- ;

ион  НСО3- является резервом углекислого газа и обеспечивает его  приток в клетки мезофилла листа.

Проводящие пучки состоят из ксилемы, флоэмы и механической ткани (склеренхима, колленхима), образуют сложную разветвленную систему в мезофилле листа.

Ксилема состоит из мертвых вытянутых клеток с утолщенными клеточными стенками.Главными клетками являются элементы сосудов.

Зрелые элементы имеют сильно лигнифицированные боковые стенки, на их внутренней стороне имеются вторичные утолщения.

Лигнин образует обширную плотную трехмерную сетку.

[attention type=yellow]

Торцевые участки стенок почти полностью исчезают, что приводит к объединению элементов, расположенных последовательно, в длинные  трубки-сосуды

[/attention]

Ксилема обеспечивает приток воды и минеральных солей, необходимых для метаболических процессов тканей листа, за счет боковых стенок  она выполняет также опорную и механическую функции.

Флоэма состоит из ситовидных трубок и паренхимных клеток

Зрелые структурные элементы ситовидных трубок являются живыми клетками, которые сообщаются между собой через отверстия в торцевых участках их стенок  (через ситовидные пластинки)

В процессе образования ситовидные трубки утрачивают ядро и большую часть цитоплазмы, функцию их жизнеобеспечения берут на себя клетки-спутники, которые прилегают к ситовидным трубкам и сообщаются с ними через поры ситовидных полей – перфорированные участки на боковой поверхности клеточной стенки. Флоэма обеспечивает отток ассимилянтов (продуктов фотосинтеза) из листа в другие органы растений.

Механическая ткань (представлена в виде  склеренхимы и колленхимы – главным образом в больших жилках )

Колленхима образована живыми клетками, которые имеют вытянутую форму и неравномерно утолщенную клеточную стенку

Склеренхима состоит из мертвых клеток с лигнифицированной толстой вторичной клеточной стенкой. В  листьях клетки склеренхимы имеют вытянутую форму в виде волокон  и образуют пучки

Колленхима и склеренхима придают листьям прочность и выполняют опорную функцию.

Строения листа у растений, имеющих С4-путь фиксации углекислого газа

Для ряда растений, осуществляющих процесс фиксации углекислого газа путем Хэтча-Слэка (С4-путь), характерно особое анатомическое строение листа. У С4-растений проводящие пучки окружены двойным слоем клеток – ײкранц-анатомияײ (от немецкого – корона, венец).

Первый слой -  клетки обкладки сосудистого пучка содержат крупные (часто без гран) хлоропласты . В хлоропластах функционируют ферменты цикла Кальвина-Бенсона,  этот слой обеспечивает накопление крахмала.

Второй слой -  клетки мезофилла листа, содержат хлоропласты обычного вид .

Этот вид хлоропластов активно осуществляет  процесс световой фазы фотосинтеза и фиксацию углекислого газа с помощью ФЕП-карбоксилазы, создает высокое соотношение СО2/О2.

Хлоропласты – органеллы фотосинтеза

Одним из основных этапов в эволюции автотрофных организмов  было возникновение особых клеточных органелл – хлоропластов.

Основываясь на биохимических данных, полагают, что хлоропласты – это потомки цианобактерий, которые захватились некоторыми эукариотичными  клетками путем эндоцитоза и перешли к симбиозу с ними.

Хлоропласты – овальные тельца (длина 5-10 мкм, ширина 2-3 мкм ограничены  двумя мембранами.

Наружная мембрана придает хлоропластам  оптимальную для поглощения света форму  (в виде линзы), регулирует транспорт веществ из органеллы в цитоплазму и из цитоплазмы  в органеллу, участвует в образовании особого компартмента – межмембранного пространства 

Внутренняя мембрана – ограничивает внутренний компартмент органеллы, участвует в транспорте веществ.

Тилакоидная мембрана – образуется из внутренней мембраны, увеличивает внутреннюю поверхность, формирует тилакоиды (тилакоиды собраны  в стопки, которые называются гранами) и внутритилакоидный компартмент органеллы , содержит пигменты  и ферменты, обеспечивающие световую фазу фотосинтеза.

Строма –  бесцветная гомогенная среда, содержит ферменты темновой фазы фотосинтеза, зерна крахмала, кольцеобразную молекулу ДНК, рибосомы и все ферменты, обеспечивающие биосинтез белков и полуавтономность хлоропластов.

Хлоропласты с помощью мембран разделены на различные компартменты, в которых содержатся специфические ферменты и создается определенная среда. Такое строение позволяет осуществлять сложный процесс фотосинтеза, состоящий из двух фаз – световой и темновой.

 

[attention type=red]

Автор: Татьяна Самойленко ( Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript )
Опубликовано – 30 декабря 2010 г.

[/attention]

Источник: http://fizrast.ru/fotosintez/stroenie-lista-i-fotosintez.html

Медик
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: