Modifikacije plastidov so navaden pojav v rastlinskem svetu. Plastidi: struktura, funkcije

Ena od glavnih razlik med rastlino in živalsko celico je prisotnost v citoplazmi prvih takih organelov kot plastidov. V tem članku bomo obravnavali strukturo, značilnosti procesov njihove vitalne aktivnosti, pa tudi pomen kloroplastov, kromoplastov in levkoplastov.

Struktura kloroplasta

Zeleni plastidi, katerih struktura zdaj študiramo, se nanašajo na obvezne organele celic višjih spornih in semenskih rastlin. So dvo-membranski celični organeli in imajo ovalno obliko. Njihovo število v citoplazmi je lahko drugačno. Na primer, celice kolonialne parenhimme listnega lista tobaka vsebujejo do tisoč kloroplast v steblu rastlin iz žitne družine od 30 do 50.

Obe membrani, ki sestavljajo organoid, imajo različne strukture: zunanja membrana je gladka, troslojna, podobna membrani same rastlinske celice. Notranjost vsebuje veliko gub, ki se imenujejo lamele. Povezani so z ravnimi vrečki - tilakoidi. Lamele tvorijo mrežo, sestavljeno iz vzporednih tubul. Med lameli so tele-tilakoidi. Zbirajo se v skladih - zrnc, ki jih je mogoče povezati skupaj. Njihova količina v enem kloroplastu je 60-150. Celotna notranja votlina kloroplasta je napolnjena z matriko.

Organelle ima znake avtonomije: lasten dedni material je obročka DNK, skozi katero se lahko kloroplasti pomnožijo. Obstaja tudi zaprta zunanja membrana, ki omejuje organelle od postopkov, ki potekajo v citoplazmi celice. Kloroplasti imajo svoje ribosome, molekule in RNA ter t-RNA, zato so sposobni sinteze beljakovin.

Funkcije tiakakoidov

Kot je bilo že rečeno, plastidi rastlinske celice - kloroplasti v svoji sestavi vsebujejo posebne sploščene vrečke, imenovane tilakoidi. Ugotovili so pigmente - klorofile (sodelujejo pri fotosintezi) in karotenoidi (opravljajo podpore in trofične funkcije). Obstaja tudi encimski sistem, ki zagotavlja reakcijo svetlobnih in temnih faz fotosinteze. Tilakoidi delujejo kot antene: usmerijo svetlobno kvanto in jih usmerjajo v molekule klorofila.

Fotosinteza je glavni proces kloroplastov

Avtotrofne celice lahko samostojno sintetizirajo organske snovi, zlasti glukozo, z uporabo ogljikovega dioksida in svetlobne energije. Zeleni plastidi, katerih funkcije sedaj študiramo, so sestavni del fototrofov - večceličnih organizmov, kot so:

• Višje rastline s sporami (mahovi, natečaji, mahovi, praproti);
• Seme (gimnospermi - gingovye, iglavci, ephedra in angiospermi ali cvetoče rastline).

Fotosinteza je sistem oksidacijsko redukcijskih reakcij, ki temelji na procesu prenosa elektronov iz snovi donatorjev v spojine, ki jih "zaznavajo", tako imenovane akceptorje.

Te reakcije povzročajo sintezo organskih snovi, zlasti glukoze, in sproščanje molekularnega kisika. Lahka faza fotosinteze poteka na membranah tilakoidov pod vplivom svetlobne energije. Absorbirane kvantne svetlobe vzbujajo elektrone atomov magnezija, ki tvorijo zeleni pigment - klorofil.

Energija elektronov se uporablja za sintezo energetsko intenzivnih snovi: ATP in NADP-H2. Celice jih cepi za reakcije temne faze, ki se pojavljajo v matriki kloroplastov. Kombinacija teh sintetičnih reakcij vodi v nastanek molekul glukoze, aminokislin, glicerola in maščobnih kislin, ki služijo kot gradbeni in trofični material celice.

Vrste plastidov

Zeleni plastidi, struktura in funkcije, ki smo jih obravnavali prej, so v listih, zelenih steblih in niso edina vrsta. Torej, v koži sadežev, v cvetnih listih cvetočih rastlin, v zunanjih pokrovih podzemnih poganjkov - gomoljev in čebulic, obstajajo tudi drugi plastidi. Imenujejo se kromoplastiki ali levkoplasti.

Brezbarvni organeli (levkoplasti) imajo drugačno obliko in se razlikujeta od kloroplastov, ker njihova notranja votlina nima tanke lamele in število tilakoidov, potopljenih v matriko, je majhno. Matrika sama vsebuje dezoksiribonukleinsko kislino, protein-sintetiziranje organelov-ribosomov in proteolitičnih encimov, ki razgrajujejo beljakovine in ogljikove hidrate.

Leukoplasti imajo tudi encime - sintetaze, ki sodelujejo pri nastajanju škrobnih molekul iz glukoze. Zato brezbarvna plastida rastlinskih celic nabira rezervna hranila: beljakovinske granule in škrobna zrna. Te plastide, katerih funkcije so sestavljene iz kopičenja organskih snovi, se lahko spremenijo v kromoplaste, na primer med zorenjem paradižnika v fazi mlečne zrelosti.

Pod optičnim mikroskopom z visoko ločljivo močjo so razlike v strukturi vseh treh vrst plastidov jasno vidne. To se najprej nanaša na kloroplaste, ki imajo najbolj zapleteno strukturo, povezano s funkcijo fotosinteze.

Kromirane plastidne barve

Poleg zelenih in brezbarvnih rastlinskih celic je tudi tretja vrsta organelov, imenovana kromoplastov. Imajo različne barve: rumena, vijolična, rdeča. Njihova struktura je podobna levkoplastom: notranja membrana ima majhno količino lamel in neznatno število tiakakoidov. Kromoplasti vsebujejo različne pigmente: ksantofile, karotene, karotenoide, ki so pomožne fotosintetične snovi. Te plastide, ki zagotavljajo barvanje korenovk pesa, korenje, sadje sadnega drevja in jagodičja.

Kako se pojavijo plastide in medsebojno

Leukoplasti, kromoplasti, kloroplasti - plastidi (struktura in funkcije, ki jih preučujemo), ki imajo en sam izvor. Izhajajo iz meristematičnih (vzgojnih) tkiv, iz katerih nastajajo protoplastidi - dve membranski vrečki v obliki organelov do velikosti 1 μm. Na svetlobo otežijo njihovo strukturo: nastane notranja membrana, ki vsebuje lamele, in sintetizira zeleni pigmentni klorofil. Protoplastidi postanejo kloroplasti. Leukoplasti se lahko pod vplivom svetlobne energije tudi pretvorijo v zelene plastike in nato v kromoplastike. Modifikacije plastidov so razširjeni pojav v rastlinskem svetu.

Kromatofori kot predhodniki kloroplastov

Prokariotski fototrofni organizmi - zelene in vijolične bakterije, izvajajo postopek fotosinteze s pomočjo bakterioklorofila A, katerih molekule so na notranjih izrastkih citoplazemske membrane. Mikrobiologi menijo, da so kromatofori bakterij kot predhodniki plastidov.

To potrjuje njihova struktura, podobna kloroplastom, in sicer prisotnost reakcijskih centrov in sistemov za zajetje svetlobe ter splošne rezultate fotosinteze, ki vodijo k nastajanju organskih spojin. Treba je opozoriti, da nižje rastline - zelene alge, kot so prokarioti, nimajo plastidov. To se razlaga z dejstvom, da so formacije, ki vsebujejo klorofil - kromatofore, prevzele svojo funkcijo - fotosintezo.

Kako so nastali kloroplasti?

Med mnogimi hipotezami o poreklu plastidov, nas obdržimo na simbiogenezi. V skladu s svojimi idejami so plastidi celice (kloroplasti), ki so nastale v arheanski dobi zaradi prodora fototrofnih bakterij v primarno heterotrofno celico. Kasneje so privedli do nastanka zelenih plastidov.

V tem članku smo preučevali strukturo in funkcije dvomembranskih organel rastlinskih celic: levkoplastov, kloroplastov in kromoplastov. Ugotovili so tudi njihov pomen v celičnem življenju.