Основной орган биосинтеза растения — лист. Он является полуфункциональным органом. В нем осуществляются многочисленные и разнообразные метаболические процессы, связанные с формообразовательными процессами роста и развития растения. Характерная физиолого-биохимическая особенность листа — сочетание фото- и биосинтезов. В листе происходят трансформация энергии, метаболизм углеводов, аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, липидов, органических кислот, витаминов, веществ вторичного происхождения (фенольные соединения, дубильные вещества, антоцианы, алкалоиды) и зольных элементов.
Наблюдаемые различия между отдельными типами метаболизма в листьях разных видов растений обусловлены филогенетическими особенностями и признаками. Метаболические процессы в листе взаимосвязаны с обменом веществ, происходящим в корневой системе, и метаболизмом в других органах и тканях растения.
Закономерность, взаимосвязь процессов обмена веществ определяются прежде всего химическими и физическими свойствами веществ, входящих в состав растительного организма. Ведущая роль в этом принадлежит белкам. Они входят в состав ткани и участвуют как биокатализаторы-ферменты во всех превращениях веществ. В основе различных метаболических процессов и создании обменных и запасных фондов органических веществ в растении лежат фотосинтез и дыхание.
В растительном организме можно определить пять основных направлений обмена веществ — углеводов, липидов, аминокислот, пуринов и пиримидинов и обмен органических кислот, которые являются основой метаболизма высокомолекулярных соединений. Между этими видами обмена и в каждом из них в постоянной взаимосвязи происходят процессы синтеза и распада, между которыми поддерживается равновесие. Это равновесие регулируется ферментными системами с активаторами и ингибиторами и контролируется генетически.
Основой взаимопревращений углеводов, аминокислот, липидов и органических кислот являются пировиноградная кислота, реакции цикла трикарбоновых и дикарбоновых кислот (рис. 66).
Решающее значение в определении направленности и интенсивности обмена веществ в растительном организме имеет сложная система катализаторов: ферменты и физиологически активные вещества. Направленность ферментативных реакций в живой клетке зависит в значительной мере от пространственного разъединения ферментов протоплазмы, а также от субстратов.
Цитоплазма — многофазная система с широкоразвитыми и разнообразными структурными образованиями, с которыми связаны определенные функции, а именно: фотосинтез с хлоропластами, дыхание с митохондриями, биосинтез белков с полирибосомами. Ритмичность ферментативных процессов как приспособительная функция растительного организма к внешним условиям обусловлена специфичностью ферментов и различными физиологическими признаками (засухоустойчивость, скороспелость и др.).
Все превращения в растении тесно связаны с минеральными веществами, соединениями фосфорной кислоты, азотными» макроэлементами (магний, кальций и др.) и микроэлементами.