Видозміни пластид - це поширене явище в світі рослин. Пластида: будова, функції
Одне з головних відмінностей між рослинної і тваринної клітиною полягає в присутності в цитоплазмі першої таких органел, як пластиди. Будова, особливості процесів їх життєдіяльності, а також значення хлоропластів, хромопластов і лейкопластов будуть розглянуті в даній статті.
будова хлоропласта
Зелені пластиди, будова яких ми зараз вивчимо, відносяться до обов`язкових органел клітин вищих спорових і насінних рослин. Вони є двухмембранной клітинними органоидами і мають овальну форму. Їх кількість в цитоплазмі може бути різним. Наприклад, клітини столбчатой паренхіми листової пластинки тютюну містять до тисячі хлоропластів, в стеблах рослин родини злакових від 30 до 50.
Обидві мембрани, що входять до складу органоида, мають різну будову: зовнішня - гладка, тришарова, аналогічна мембрані самої рослинної клітини. Внутрішня містить безліч складок, званих ламелами. До них приєднуються плоскі мішечки - тилакоїди. Ламелли утворюють мережу, що складається з паралельно розташованих канальців. Між ламелами знаходяться тільця-тилакоїди. Вони зібрані в стопки - грани, які можуть з`єднуватися між собою. Їх кількість в одному хлоропласті - 60-150. Вся внутрішня порожнину хлоропласта заповнена матриксом.
Органела має ознаки автономності: власний спадковий матеріал - кільцеву ДНК, завдяки якій хлоропласти можуть розмножуватися. Також присутній замкнута зовнішня мембрана, що обмежує органеллу від процесів, що протікають в цитоплазмі клітини. Хлоропласти мають власні рибосоми, молекули і-РНК і т-РНК, а значить, здатні до синтезу білків.
функції тилакоїдів
Як було сказано раніше, пластиди рослинної клітини - хлоропласти, містять в своєму складі особливі сплющені мішечки, звані тилакоїди. У них виявлені пігменти - хлорофіли (які беруть участь у фотосинтезі) і каротиноїди (виконують опорні і трофічні функції). Є також ферментативна система, що забезпечує реакції світлової та темновой фаз фотосинтезу. Тилакоїди виконують функцію антен: вони фокусують світлові кванти і направляють їх на молекули хлорофілу.
Фотосинтез - головний процес хлоропластів
Автотрофні клітини здатні самостійно синтезувати органічні речовини, зокрема глюкозу, використовуючи вуглекислий газ і світлову енергію. зелені пластиди, функції яких ми зараз вивчаємо, є невід`ємною частиною фототрофов - багатоклітинних організмів, таких як:
- вищі спорові рослини (мохи, хвощі, плавуни, папороті);
- насіннєві (голонасінні - гінговие, хвойні, ефедрових і покритонасінні або квіткові рослини).
Фотосинтез - це система окислювально-відновних реакцій, в основі яких лежить процес перенесення електронів від речовин-донорів до з`єднань, «сприймає» їх, так званим акцепторам.
Ці реакції приводять до синтезу органічних речовин, зокрема глюкози, і виділенню молекулярного кисню. Світлова фаза фотосинтезу відбувається на мембранах тилакоїдів під дією світлової енергії. Заклопотані кванти світла збуджують електрони атомів магнію, що входять до складу зеленого пігменту - хлорофілу.
Енергія електронів використовується для синтезу енергоємних речовин: АТФ і НАДФ-H2. Вони розщеплюються кліткою для реакцій темнової фази, що відбуваються в матриксі хлоропластів. Сукупність цих синтетичних реакцій призводить до утворення молекул глюкози, амінокислот, гліцерину і жирних кислот, які служать будівельним і трофічних матеріалом клітини.
види пластид
Зелені пластиди, будова і функції яких ми розглянули раніше, знаходяться в листі, зелених стеблах і не є єдиним видом. Так, в шкірці плодів, в пелюстках квіткових рослин, у зовнішніх покривах підземних пагонів - бульб і цибулин, присутні інші пластиди. Вони називаються Хромопласти або лейкопластов.
Безбарвні органели (лейкопласти) мають різну форму і відрізняються від хлоропластів тим, що їх внутрішня порожнина не має тонких пластин - ламелл, а кількість тилакоидов, занурених в матрикс, невелика. Сам матрикс містить дезоксирибонуклеїнової кислоти, белоксинтезірующие органели - рибосоми і протеолітичні ферменти, що розщеплюють білки і вуглеводи.
Лейкопласти мають також ферменти - синтетази, які беруть участь в утворенні молекул крохмалю з глюкози. Внаслідок цього безбарвні пластиди рослинної клітини накопичують запасні поживні речовини: гранули білка і крохмальні зерна. Ці пластиди, функції яких полягають у акумуляції органічних речовин, можуть перетворюватися в хромопласти, наприклад, в процесі дозрівання томатів, які перебувають в стадії молочної стиглості.
Під растрових мікроскопом, що має високу роздільну здатність, добре видно різницю в будові всіх трьох видів пластид. Це, перш за все, стосується хлоропластів, що мають найбільш складну будову, пов`язане з функцією фотосинтезу.
Хромопласти - кольорові пластиди
Поряд із зеленими і безбарвними в клітинах рослин присутній третій вид органел, званих Хромопласти. Вони мають різноманітну забарвлення: жовту, фіолетове, червону. Їх будова схоже з лейкопластов: внутрішня мембрана має невелику кількість ламелл і незначне число тилакоидов. Хромопласти містять різні пігменти: ксантофилл, каротини, каротиноїди, які є допоміжними фотосинтезирующими речовинами. Саме ці пластиди забезпечують забарвлення коренеплодів буряка, моркви, плодів фруктових дерев і ягід.
Як виникають і взаємно перетворюються пластиди
Лейкопласти, хромопласти, хлоропласти - пластиди (будова і функції яких ми вивчаємо), що мають спільне походження. Вони є похідними меристематических (Освітніх) тканин, з яких формуються протопластіди - двухмембранной мішковидні органели величиною до 1 мкм. На світлі вони ускладнюють своє будова: формується внутрішня мембрана, яка містить ламелли, і синтезується зелений пігмент хлорофіл. Протопластіди стають хлоропластами. Лейкопласти також можуть перетворюватися під дією світлової енергії в зелені пластиди, а потім в хромопласти. Видозміни пластид - це широко розповсюджене явище в світі рослин.
Хроматофори як попередники хлоропластів
Прокаріотичні фототрофні організми - зелені і пурпурні бактерії, здійснюють процес фотосинтезу за допомогою бактериохлорофилла А, молекули якого розташовуються на внутрішніх виростах цитоплазматичної мембрани. Мікробіологи вважають хроматофори бактерій попередниками пластид.
Це підтверджується їх подібним з хлоропластами будовою, а саме наявністю реакційних центрів та светоулавлівающіх систем, а також загальними результатами фотосинтезу, що призводять до утворення органічних сполук. Потрібно відзначити, що нижчі рослини - зелені водорості, як і прокаріоти, не мають пластид. Це пояснюється тим, що хлорофіллосодержащіе освіти - хроматофори, взяли на себе їхню функцію - фотосинтез.
Як виникли хлоропласти
Серед безлічі гіпотез походження пластид зупинимося на симбиогенеза. Згідно з його уявленням, пластиди - клітини (хлоропласти), які виникли в архейськую еру внаслідок проникнення в первинну гетеротрофну клітку фототрофних бактерій. Саме вони в подальшому привели до утворення зелених пластид.
У даній статті ми вивчили будову і функції двухмембранной органел рослинної клітини: лейкопластов, мітохондрій та хромопластов. А також з`ясували їх значення в клітинної життєдіяльності.
