Что такое граны в биологии
Источник: www.chem21.info
Строение хлоропласта
В строении хлоропластов выделяют внешнюю и внутреннюю мембраны, межмембранное пространство, строму, тилакоиды, граны, ламеллы, люмен.
Тилакоид представляет собой ограниченное мембраной пространство в форме приплюснутого диска. Тилакоиды в хлоропластах объединяются в стопки, которые называют гранами. Граны связаны между собой удлиненными тилакоидами — ламеллами.
Полужидкое содержимое хлоропласта называется стромой. В ней находятся его ДНК и РНК, рибосомы, обеспечивающие полуавтономность органоида (см. Симбиогенез).
Также в строме находятся зерна крахмала. Они образуются при избытке углеводов, образовавшихся при фотосинтетической активности. Жировые капли обычно формируются из мембран разрушающихся тилакоидов.
Функции хлоропластов
Основная функция хлоропластов — это фотосинтез — синтез глюкозы из углекислого газа и воды за счет солнечной энергии, которая улавливается хлорофиллом. В качестве побочного продукта фотосинтеза выделяется кислород. Однако процесс этот сложный и многоступенчатый, при котором синтезируются и побочные продукты, использующиеся как в самом хлоропласте, так и в остальных частях клетки.
Основным фотосинтетическим пигментом является хлорофилл. Он существует в нескольких разных формах. Кроме хлорофилла в фотосинтезе принимают участие пигменты каротиноиды.
Пигменты локализованы в мембранах тилакоидов, здесь протекают световые реакции фотосинтеза. Кроме пигментов здесь присутствуют ферменты и переносчики электронов. Хлоропласты стараются расположиться в клетке так, чтобы их тилакоидные мембраны находились под прямым углом к солнечному свету.
Хлорофилл состоит из длинного углеводного кольца и порфириновой головки. Хвост гидрофобен и погружен в липидный слой мембран тилакоидов. Головка гидрофильна и обращена к строме. Энергия света поглощается именно головкой, что приводит к возбуждению электронов.
Электрон отделяется от молекулы хлорофилла, который после этого становится электроположительным, т. е. оказывается в окисленной форме. Электрон принимается переносчиком, которые передает его на другое вещество.
Разные виды хлорофилла отличаются между собой несколько различным спектром поглощения солнечного света. Больше всего в растениях хлорофилла А.
В строме хлоропласта происходят темновые реакции фотосинтеза. Здесь находятся ферменты цикла Кальвина и другие.
Источник: biology.su
Где протекает фотосинтез
В клетках растений и зеленых водорослей есть постоянно существующие структуры (органоиды) с четко определенными функциями – хлоропласты, в которых протекает фотосинтез. В каждой клеточке растения может быть 10 – 30 таких структур. И в каждом из них находятся еще более мелкие образования (тилакоиды), соединенные в стопки (граны), отвечающие за производство кислорода.
Термин «тилакоид» произошел от греческого слова «мешок». Это такие отдельные области внутри хлоропластов, окруженные оболочкой и соединенные в стопки (граны).
В состав хлоропластов входят:
- наружная мембрана;
- межмембранное пространство;
- внутренняя мембрана;
- строма (жидкость);
- тилакоиды;
- стопки тилакоидов (гран);
- связующее звено (ламелла или единичные тилакоиды);
- зерна крахмала;
- рибосомы;
- ДНК;
- капли жира (пластоглобула).
Хлоропласт, как и митохондрия (энергетическая станция), состоит из двух мембран – внутренней и внешней. Внутренняя выпячивается внутрь и образует целую систему поверхностей, ограничивающих своеобразные плоские «мешочки» – тилакоиды или ламеллы.
Представьте себе стопку пухлых зеленых блинчиков. Такой столбик называется гран (от лат. «стопка монет»). В хлоропластах может быть от 10 до 100 гран. Пространство между оболочкой и гранами называется стромой. Граны соединены между собой в единое пространство. Эти соединительные звенья называют ламеллы стромы или тилакоиды стромы. Обычно они располагаются параллельно друг другу, никак не связаны между собой и не образуют граны.
ДНК хлоропластов сильно отличаются от ДНК ядра и больше похожи на ДНК прокариотических (безъядерных) клеток. Функциональные особенности этих пластид и их строение делают их похожими на цианобактерии. В то же время, несмотря на автономный синтез белка и наличие ДНК, отдельно от клетки они существовать не могут. Эта особенность роднит их с митохондриями, тоже имеющими собственный синтез белка и митохондриальную ДНК, но не способными существовать как отдельный организм.
Где происходит «рождение» энергии и кислорода
Мембрана тилакоида является той перерабатывающей фабрикой, на которой происходит фотосинтез. Эта реакция идет при помощи пигмента. Зеленый пигмент хлорофилл поглощает в основном синий и немного красного цвета из солнечного спектра, что в результате дает зеленую окраску отраженному свету, т. е. образует тот самый зеленый цвет, который мы видим.
Как и митохондрия, хлоропласт перекачивает протоны через мембрану. Но если митохондрии выводят протоны наружу, то в пластидах протоны накапливаются внутри гранов. Таким образом, мембраны гранов похожи на «вывернутые наизнанку» оболочки митохондрий. При этом и те, и другие имеют одинаковую функцию – преобразование одной энергии (света) в другую – энергию для синтеза АТФ (кислота, доставляющая энергию для химических реакций, протекающих в клетке).
Итак, функции мембран:
- Реакция фотосинтеза. Светозависимое расщепление воды с выделением кислорода.
- Перенос протонов – транспортировка энергии.
- Синтез АТФ (аденозинтрифосфат) – универсального источника энергии для биохимических процессов. Этот процесс очень похож на синтез АТФ в митохондрии.
Бактерии, способные производить кислород
Тилакоиды (ламеллы) есть не только у растений, но и в отдельных микроорганизмах – цианобактериях. Цианобактерии не имеют ядра и отдельных клеточных структур (органелл), т. е. они являются бактериями-прокариотами. Однако цианобактерии имеют в своем составе образования, благодаря которым они могут осуществлять процесс фотосинтеза.
Ученые считают, что хлоропласты образовались в процессе эволюции из цианобактерий. Это подтверждается тем, что они имеют две оболочки, ДНК и РНК, систему производства белка (правда, под контролем ядра клетки), размножаются с помощью деления, а тилакоиды похожи на соответствующие органеллы (структуры) у цианобактерий.
Таким образом, эти бактерии как бы самостоятельные хлоропласты. В отличие от пластид растений ламеллы бактерий не соединяются в граны, но это совершенно не мешает им выполнять свои функции.
Цианобактерии считают самыми древними на нашей планете. Именно благодаря способности этих бактерий использовать углекислый газ и вырабатывать кислород появилась возможность зарождения жизни на Земле.
Как утверждают ученые, три миллиарда лет назад на нашей планете произошло эпохальное событие – под действием кванта солнечного света бактерия расщепила молекулу воды на водород и кислород. С тех пор небольшая желтая звездочка под названием Солнце стала главным источником жизненной энергии на Земле.
Источник: probakterii.ru
ГРАНЫ — основные элементы внутренней структуры хлоропласта. Представляют собой локальные, упорядоченно сгруппированные пачки тилакоидов — уплощенных, ограниченных мембранами пузырьков. В хлоропласте может находиться 10—50 Г., однако все они соединены между собой в единую систему межгранными тилакоидами, имеющими вид округлых или уплощенных трубочек — анастомозов (так называемые фреты).
Источник: "Словарь ботанических терминов"
И.А.Дудки, Киев, Наукова Думка, 1984
Николай Августович Монтеверде (1856-1929) — ботаник, окончил курс в Санкт-Петербургском университете, специалист вобласти физиологии растений, состоял главным ботаником Императорского С.-Петербургского ботанического сада.Книга Н. А. Монтеверде стала атласом русской флоры. В нее вошли растения, типичные как для европейской частиРоссийской империи, так и для ее окраин, например, Кавказа, Сибири или Туркмении. Книга также дополнена удобнымсправочно-библиографическим разделом. Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1916 года (издательство "Петроград. Издание А. Ф. Девриена").
В «Ботаническом атласе» читатель найдёт описание около 800 видов сх культурных, и дикорастущих растений, включающих главнейшие сх культуры, древесные породы, лекарственные, эфироносные, сорные и другие растения, имеющие то или иное народнохозяйственное значение также широко распространенные на территории СССР.таблицамиАтлас иллюстрирован 149 многокрасочными таблицами и 57 рисунками. Цветные изображения растений передают не только форму и относительные размеры, но и их естественную окраску.Материал в атласе расположен в систематическом порядке, в соответствии с современными представлениями об эволюции органического мира.Для агрономов, зоотехников, лесоводов, педагогов, краеведов, студентов, учащихся средней школы и многих лиц, соприкасающихся в своей деятельности с растениями интересующихся ими, «Ботанический атлас» будет интересным и полезным иллюстрированным пособием в познании растений нашей страны. Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1963 года (издательство "Сельхозиздат").
«Ботанический атлас» Н.П. Животовского (1846–1888) – одна из знаменитых книг по естественным наукам в дореволюционной России. Почти двадцать лет ее автор отдал Педагогическому музею Петербурга, издавал разнообразные труды по ботанике и естественным наукам. Животовский учился на естественном отделении физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета, который окончил в 1868 г. и вскоре поступил на службу в главное управление военно-учебных заведений. В 1871 году была учреждена постоянная Комиссия Педагогического музея
Ботанический атлас. Карл фон Гофман. Растительный мир Земли настолько разнообразен, что его полное описание потребовало бы целой библиотеки. Иллюстрации для открыток подобраны из атласа, автором которого является немецкий ботаник Карл фон Гофман.
Источник: www.educationspb.ru