En af de vigtigste forskelle mellem plante- og dyreceller er tilstedeværelsen i cytoplasmaet af de første organeller såsom plastider. Strukturen, træk ved deres vitale processer samt betydningen af kloroplaster, kromoplaster og leukoplaster vil blive diskuteret i denne artikel.
Kloroplaststruktur
Grønne plastider, hvis struktur vi nu vil studere, tilhører de obligatoriske organeller i celler fra højere spore- og frøplanter. De er dobbeltmembrane cellulære organeller og har en oval form. Deres antal i cytoplasmaet kan være anderledes. For eksempel indeholder cellerne i det søjleformede parenkym af et blad af tobak op til tusinde kloroplaster, i stænglerne af planter af kornfamilien fra 30 til 50.
Begge membraner, der udgør organoiden, har en forskellig struktur: den ydre er glat, tre-lags, svarende til membranen i selve plantecellen. Den inderste indeholder mange folder kaldet lameller. Ved siden af dem er flade sække - thylakoider. Lamellerne danner et netværk afparallelle rør. Mellem lamellerne er thylakoidlegemer. De er samlet i stakke - korn, der kan forbindes med hinanden. Deres antal i en kloroplast er 60-150. Hele kloroplastens indre hulrum er fyldt med matrix.
Organella har tegn på autonomi: sit eget arvemateriale - cirkulært DNA, takket være hvilket kloroplaster kan formere sig. Der er også en lukket ydre membran, der begrænser organellen fra de processer, der sker i cellens cytoplasma. Kloroplaster har deres egne ribosomer, i-RNA- og t-RNA-molekyler, hvilket betyder, at de er i stand til proteinsyntese.
Thylakoid-funktioner
Som tidligere nævnt indeholder plantecelleplastider - kloroplaster - specielle fladtrykte sække kaldet thylakoider. Pigmenter blev fundet i dem - klorofyler (deltager i fotosyntesen) og carotenoider (der udfører støttende og trofiske funktioner). Der er også et enzymatisk system, der giver reaktionerne i de lyse og mørke faser af fotosyntesen. Thylakoider fungerer som antenner: de fokuserer lyskvanter og dirigerer dem til klorofylmolekyler.
Fotosyntese er kloroplasternes hovedproces
Autotrofe celler er i stand til uafhængigt at syntetisere organiske stoffer, især glucose, ved hjælp af kuldioxid og lysenergi. Grønne plastider, hvis funktioner vi i øjeblikket studerer, er en integreret del af fototrofer - flercellede organismer som:
- højere sporeplanter (mosser, padderok, køllemoser,bregner);
- frø (gymnospermer - ginga, nåletræer, ephedra og angiospermer eller blomstrende planter).
Fotosyntese er et system af redoxreaktioner, som er baseret på processen med elektronoverførsel fra donorstoffer til forbindelser, der "modtager" dem, de såkaldte acceptorer.
Disse reaktioner fører til syntese af organiske stoffer, især glucose, og frigivelse af molekylært oxygen. Lysfasen af fotosyntesen forekommer på thylakoidmembraner under påvirkning af lysenergi. De absorberede lyskvanter exciterer elektronerne i magnesiumatomerne, der udgør det grønne pigment - klorofyl.
Elektroners energi bruges til syntese af energikrævende stoffer: ATP og NADP-H2. De sp altes af cellen for mørkefasereaktioner, der forekommer i kloroplastmatrixen. Kombinationen af disse syntetiske reaktioner fører til dannelsen af molekyler af glucose, aminosyrer, glycerol og fedtsyrer, som tjener som cellens opbygning og trofiske materiale.
Plastid-typer
Grønne plastider, hvis struktur og funktioner vi diskuterede tidligere, findes i blade, grønne stængler og er ikke de eneste arter. Så i huden af frugter, i kronbladene af blomstrende planter, i de ydre dæksler af underjordiske skud - knolde og løg, er der andre plastider. De kaldes kromoplaster eller leukoplaster.
Farveløse organeller (leucoplaster) har en anden form og adskiller sig fra kloroplaster ved, at dedet indre hulrum har ikke tynde plader - lameller, og antallet af thylakoider nedsænket i matrixen er lille. Selve matrixen indeholder deoxyribonukleinsyre, proteinsyntetiserende organeller - ribosomer og proteolytiske enzymer, der nedbryder proteiner og kulhydrater.
Leukoplaster har også enzymer - syntetaser involveret i dannelsen af stivelsesmolekyler fra glukose. Som et resultat akkumulerer farveløse plantecelleplastider reservenæringsstoffer: proteingranulat og stivelseskorn. Disse plastider, hvis funktion er at akkumulere organiske stoffer, kan for eksempel blive til kromoplaster under modningen af tomater, der er i mælkemodningsstadiet.
Under et højopløsnings scanningsmikroskop er forskelle i strukturen af alle tre typer plastider tydeligt synlige. Det drejer sig først og fremmest om kloroplaster, som har den mest komplekse struktur forbundet med fotosyntesens funktion.
Kromoplaster - farvede plastider
Sammen med grønne og farveløse planteceller er der en tredje type organeller kaldet kromoplaster. De har en række farver: gul, lilla, rød. Deres struktur ligner leukoplaster: den indre membran har et lille antal lameller og et lille antal thylakoider. Kromoplaster indeholder forskellige pigmenter: xanthophyller, carotener, carotenoider, som er fotosyntetiske hjælpestoffer. Det er disse plastider, der giver farven på rødderne af roer, gulerødder, frugter fra frugttræer og bær.
Hvordan opstår deog gensidigt transformere plastider
Leukoplaster, kromoplaster, kloroplaster er plastider (hvor strukturen og funktionerne vi studerer), som har en fælles oprindelse. De er derivater af meristematiske (pædagogiske) væv, hvorfra protoplastider dannes - to-membran sæklignende organeller op til 1 mikron i størrelse. I lyset komplicerer de deres struktur: der dannes en indre membran indeholdende lameller, og det grønne pigment klorofyl syntetiseres. Protoplastider bliver til kloroplaster. Leukoplaster kan også omdannes af lysenergi til grønne plastider og derefter til kromoplaster. Plastidmodifikation er et udbredt fænomen i planteverdenen.
Kromatoforer som forstadier til kloroplaster
Prokaryote fototrofiske organismer - grønne og lilla bakterier, udfører fotosynteseprocessen ved hjælp af bakteriochlorophyll A, hvis molekyler er placeret på de indre udvækster af den cytoplasmatiske membran. Mikrobiologer betragter bakterielle kromatoforer som forløbere for plastider.
Dette bekræftes af deres lignende struktur som kloroplaster, nemlig tilstedeværelsen af reaktionscentre og lysfangende systemer, såvel som de generelle resultater af fotosyntese, der fører til dannelsen af organiske forbindelser. Det skal bemærkes, at lavere planter - grønne alger, ligesom prokaryoter, ikke har plastider. Det skyldes, at klorofylholdige formationer - kromatoforer, har overtaget deres funktion - fotosyntese.
Hvordan kloroplaster opstod
Blandt mange hypoteseroprindelse af plastider, lad os dvæle ved symbiogenese. Ifølge hans ideer er plastider celler (chloroplaster), der opstod i den arkæiske æra som et resultat af indtrængning af fototrofe bakterier i den primære heterotrofe celle. Det var dem, der senere førte til dannelsen af grønne plastider.
I denne artikel undersøgte vi strukturen og funktionerne af to-membranorganeller i en plantecelle: leukoplaster, kloroplaster og kromoplaster. Og fandt også ud af deres betydning i cellelivet.
