En av huvudskillnaderna mellan växt- och djurceller är närvaron i cytoplasman av de första organellerna som plastider. Strukturen, egenskaperna hos deras vitala processer, såväl som betydelsen av kloroplaster, kromoplaster och leukoplaster kommer att diskuteras i den här artikeln.
Klorplaststruktur
Gröna plastider, vars struktur vi nu ska studera, tillhör de obligatoriska organellerna i celler från högre spor- och fröväxter. De är cellulära organeller med dubbla membran och har en oval form. Deras antal i cytoplasman kan vara olika. Till exempel innehåller cellerna i det kolumnära parenkymet i ett tobaksblad upp till tusen kloroplaster, i stjälkarna från växter av spannmålsfamiljen från 30 till 50.
Båda membranen som utgör organoiden har olika struktur: den yttre är slät, treskiktad, liknande membranet i själva växtcellen. Den inre innehåller många veck som kallas lameller. Intill dem finns platta säckar - thylakoider. Lamellerna bildar ett nätverk avparallella tubuli. Mellan lamellerna finns tylakoidkroppar. De samlas i staplar - korn som kan kopplas till varandra. Deras antal i en kloroplast är 60–150. Hela kloroplastens inre hålighet är fylld med matris.
Organella har tecken på autonomi: sitt eget ärftliga material - cirkulärt DNA, tack vare vilket kloroplaster kan föröka sig. Det finns också ett slutet yttre membran som begränsar organellen från de processer som sker i cellens cytoplasma. Kloroplaster har sina egna ribosomer, i-RNA- och t-RNA-molekyler, vilket betyder att de är kapabla till proteinsyntes.
Thylakoidfunktioner
Som tidigare nämnts innehåller växtcellplastider - kloroplaster - speciella tillplattade säckar som kallas tylakoider. Pigment hittades i dem - klorofyller (som deltar i fotosyntesen) och karotenoider (utför stödjande och trofiska funktioner). Det finns också ett enzymsystem som ger reaktionerna från fotosyntesens ljusa och mörka faser. Tylakoider fungerar som antenner: de fokuserar ljuskvanter och riktar dem till klorofyllmolekyler.
Fotosyntes är huvudprocessen för kloroplaster
Autotrofa celler kan självständigt syntetisera organiska ämnen, särskilt glukos, med hjälp av koldioxid och ljusenergi. Gröna plastider, vars funktioner vi för närvarande studerar, är en integrerad del av fototrofer - flercelliga organismer som:
- högre sporväxter (mossor, åkerfräken, klubbmossor,ormbunkar);
- frön (gymnospermer - ginga, barrträd, efedra och angiospermer eller blommande växter).
Fotosyntes är ett system av redoxreaktioner, som bygger på processen för elektronöverföring från donatorämnen till föreningar som "tar emot" dem, de så kallade acceptorerna.
Dessa reaktioner leder till syntes av organiska ämnen, särskilt glukos, och frigörande av molekylärt syre. Den ljusa fasen av fotosyntesen inträffar på tylakoidmembran under inverkan av ljusenergi. De absorberade ljuskvantorna exciterar elektronerna i magnesiumatomerna som utgör det gröna pigmentet - klorofyll.
Elektroners energi används för syntes av energikrävande ämnen: ATP och NADP-H2. De klyvs av cellen för mörkfasreaktioner som inträffar i kloroplastmatrisen. Kombinationen av dessa syntetiska reaktioner leder till bildandet av molekyler av glukos, aminosyror, glycerol och fettsyror, som fungerar som cellens byggande och trofiska material.
Plastid-typer
Gröna plastider, vars struktur och funktioner vi diskuterade tidigare, finns i löv, gröna stjälkar och är inte de enda arterna. Så i fruktskalet, i kronbladen på blommande växter, i de yttre höljena av underjordiska skott - knölar och lökar, finns det andra plastider. De kallas kromoplaster eller leukoplaster.
Färglösa organeller (leukoplaster) har en annan form och skiljer sig från kloroplaster genom att dedet inre hålrummet har inte tunna plattor - lameller, och antalet tylakoider nedsänkta i matrisen är litet. Själva matrisen innehåller deoxiribonukleinsyra, proteinsyntetiserande organeller - ribosomer och proteolytiska enzymer som bryter ner proteiner och kolhydrater.
Leukoplaster har också enzymer - syntetaser som är involverade i bildandet av stärkelsemolekyler från glukos. Som ett resultat ackumulerar färglösa växtcellplastider reservnäringsämnen: proteingranulat och stärkelsekorn. Dessa plastider, vars funktion är att ackumulera organiska ämnen, kan förvandlas till kromoplaster, till exempel under mognad av tomater som befinner sig i mjölkmognadsstadiet.
Under ett högupplöst skanningsmikroskop är skillnader i strukturen för alla tre typerna av plastider tydligt synliga. Detta gäller först och främst kloroplaster, som har den mest komplexa strukturen förknippad med fotosyntesens funktion.
Kromoplaster - färgade plastider
Tillsammans med gröna och färglösa växtceller finns det en tredje typ av organeller som kallas kromoplaster. De har en mängd olika färger: gul, lila, röd. Deras struktur liknar leukoplaster: det inre membranet har ett litet antal lameller och ett litet antal tylakoider. Kromoplaster innehåller olika pigment: xantofyller, karotener, karotenoider, som är fotosyntetiska hjälpämnen. Det är dessa plastider som ger färgen på rötterna på betor, morötter, frukter från fruktträd och bär.
Hur uppstår deoch ömsesidigt transformera plastider
Leukoplaster, kromoplaster, kloroplaster är plastider (vars struktur och funktioner vi studerar) som har ett gemensamt ursprung. De är derivat av meristematiska (pedagogiska) vävnader, från vilka protoplastider bildas - tvåmembranssäckliknande organeller upp till 1 mikron i storlek. I ljuset komplicerar de sin struktur: ett inre membran som innehåller lameller bildas och det gröna pigmentet klorofyll syntetiseras. Protoplastider blir kloroplaster. Leukoplaster kan också omvandlas av ljusenergi till gröna plastider och sedan till kromoplaster. Plastidmodifiering är ett utbrett fenomen i växtvärlden.
Kromatoforer som prekursorer till kloroplaster
Prokaryota fototrofa organismer - gröna och lila bakterier, utför fotosyntesprocessen med hjälp av bakterioklorofyll A, vars molekyler är belägna på de inre utväxterna av det cytoplasmatiska membranet. Mikrobiologer anser att bakteriella kromatoforer är prekursorer till plastider.
Detta bekräftas av deras struktur som liknar kloroplaster, nämligen närvaron av reaktionscentra och ljusfångande system, såväl som de allmänna resultaten av fotosyntes, vilket leder till bildandet av organiska föreningar. Det bör noteras att lägre växter - gröna alger, som prokaryoter, inte har plastider. Detta beror på att klorofyllh altiga formationer - kromatoforer, har tagit över deras funktion - fotosyntes.
Hur kloroplaster uppstod
Bland många hypoteserursprunget till plastider, låt oss uppehålla oss vid symbiogenes. Enligt hans idéer är plastider celler (kloroplaster) som uppstod under den arkeiska eran som ett resultat av penetrationen av fototrofa bakterier i den primära heterotrofa cellen. Det var de som senare ledde till bildandet av gröna plastider.
I den här artikeln studerade vi strukturen och funktionerna hos tvåmembranorganeller i en växtcell: leukoplaster, kloroplaster och kromoplaster. Och fick också reda på deras betydelse i cellulärt liv.
