Една от основните разлики между зеленчука иживотинска клетка се състои в присъствието в цитоплазмата на първите органели като пластиди. Структурата, особеностите на процесите на тяхната жизненоважна дейност, както и значението на хлоропластите, хромопластите и левкопластите ще бъдат разгледани в тази статия.
Структурата на хлоропласта
Зелени пластиди, чиято структура сме сегаНека да проучим дали принадлежат към задължителните клетъчни органели на по-високите спорни и семенни растения. Те са двумембранни клетъчни органели и имат овална форма. Техният брой в цитоплазмата може да варира. Например клетките на колонния паренхим на острието на тютюневите листа съдържат до хиляда хлоропласти, в стъблата на растенията от семейството на зърнените култури от 30 до 50.
И двете мембрани, съставляващи органоида, иматразлична структура: външна - гладка, трислойна, подобна на мембраната на самата растителна клетка. Вътрешната съдържа много гънки, наречени ламели. Те са съседни от плоски чували - тилакоиди. Ламелите образуват мрежа от паралелни канали. Между ламелите има тилакоидни тела. Те се събират на купчини - зърна, които могат да бъдат свързани помежду си. Техният брой в един хлоропласт е 60-150. Цялата вътрешна кухина на хлоропласта е запълнена с матрица.
Органелата има признаци на самостоятелност: свой собствен наследствен материал - кръгова ДНК, благодарение на която хлоропластите могат да се възпроизвеждат. Има и затворена външна мембрана, която ограничава органелата от процесите, протичащи в цитоплазмата на клетката. Хлоропластите имат свои собствени рибозоми, i-RNA и t-RNA молекули, което означава, че са способни да синтезират протеини.
Тилакоидни функции
Както бе споменато по-рано, растителни пластидиклетки - хлоропласти, съдържат специални сплескани торбички, наречени тилакоиди. Те съдържат пигменти - хлорофили (участват във фотосинтезата) и каротеноиди (изпълняващи поддържащи и трофични функции). Съществува и ензимна система, която осигурява реакциите на светлата и тъмната фази на фотосинтезата. Тилакоидите функционират като антени: фокусират леки кванти и ги насочват към молекулите на хлорофила.
Фотосинтезата е основният процес на хлоропластите
Автотрофните клетки са способни самостоятелнода синтезира органични вещества, по-специално глюкоза, използвайки въглероден диоксид и светлинна енергия. Зелените пластиди, чиито функции сега изучаваме, са неразделна част от фототрофите - многоклетъчни организми като:
- висши спорови растения (мъхове, хвощ, луга, папрат);
- семена (голосеменни растения - гинг, иглолистни растения, ефедра и покритосеменни растения или цъфтящи растения).
Фотосинтезата е система от окислително-възстановителни реакции, които се основават на прехвърлянето на електрони от донорните вещества към съединенията, които ги „възприемат“, така наречените акцептори.
Тези реакции водят до синтеза на органичнивещества, по-специално глюкоза и освобождаването на молекулярен кислород. Светлинната фаза на фотосинтезата настъпва върху тилакоидните мембрани под действието на светлинна енергия. Квантите на абсорбираната светлина възбуждат електроните на магнезиевите атоми, които изграждат зеления пигмент, хлорофила.
Електронната енергия се използва за синтезенергоемки вещества: ATP и NADP-H2. Те се разцепват от клетката за реакции на тъмна фаза, протичащи в матрицата на хлоропласта. Комбинацията от тези синтетични реакции води до образуването на молекули глюкоза, аминокиселини, глицерол и мастни киселини, които служат като изграждащ и трофичен материал на клетката.
Видове пластиди
Зелени пластиди, структурата и функциите на които ниеразгледани по-рано, се намират в листа, зелени стъбла и не са единствените видове. И така, в кожата на плодовете, в венчелистчетата на цъфтящите растения, във външните капаци на подземните издънки - грудки и луковици, има други пластиди. Те се наричат хромопласти или левкопласти.
Безцветни органели (левкопласти) иматразлична форма и се различават от хлоропластите по това, че вътрешната им кухина няма тънки пластинки - ламели, а броят на тилакоидите, потопени в матрицата, е малък. Самата матрица съдържа дезоксирибонуклеинова киселина, синтезиращи протеини органели - рибозоми и протеолитични ензими, които разграждат протеините и въглехидратите.
Левкопластите също имат ензими - синтетази,участващи в образуването на нишестени молекули от глюкоза. В резултат на това безцветните пластиди на растителните клетки натрупват резервни хранителни вещества: протеинови гранули и нишестени зърна. Тези пластиди, чиито функции са да натрупват органични вещества, могат да се трансформират в хромопласти, например по време на узряването на доматите на етапа на млечна зрялост.
Под сканиращ микроскоп с високразделителна способност, разликите в структурата и на трите вида пластиди са ясно видими. Това се отнася преди всичко за хлоропластите, които имат най-сложната структура, свързана с функцията на фотосинтезата.
Хромопласти - цветни пластиди
Заедно със зелено и безцветно в клеткитеПри растенията има трети тип органели, наречени хромопласти. Те имат разнообразие от цветове: жълто, лилаво, червено. Тяхната структура е подобна на левкопластите: вътрешната мембрана има малък брой ламели и малък брой тилакоиди. Хромопластите съдържат различни пигменти: ксантофили, каротини, каротеноиди, които са спомагателни фотосинтетични вещества. Именно тези пластиди осигуряват цвета на кореноплодните цвекло, моркови, плодове на овощни дървета и горски плодове.
Как пластидите възникват и взаимно се трансформират
Левкопласти, хромопласти, хлоропласти - пластиди(структурата и функциите, които изучаваме), имащи един произход. Те са производни на меристематични (образователни) тъкани, от които се образуват протопластиди - двумембранни сакуларни органели с размер до 1 μm. На светлина те усложняват структурата си: образува се вътрешна мембрана, съдържаща ламели, и се синтезира зеленият пигмент хлорофил. Протопластидите стават хлоропласти. Левкопластите също могат да се преобразуват чрез светлинна енергия в зелени пластиди и след това в хромопласти. Модифицирането на пластидите е широко разпространено явление в растителния свят.
Хроматофорите като предшественици на хлоропластите
Прокариотни фототрофни организми - зеленои лилави бактерии, осъществяват процеса на фотосинтеза с помощта на бактериохлорофил А, молекулите на който са разположени върху вътрешните израстъци на цитоплазматичната мембрана. Микробиолозите смятат, че бактериалните хроматофори са предшественици на пластидите.
Това се потвърждава от сходството им с хлоропластите.структура, а именно наличието на реакционни центрове и системи за улавяне на светлина, както и общите резултати от фотосинтезата, водещи до образуването на органични съединения. Трябва да се отбележи, че долните растения - зелените водорасли, подобно на прокариотите, нямат пластиди. Това се дължи на факта, че съдържащите хлорофил образувания - хроматофори, поеха своята функция - фотосинтеза.
Как са възникнали хлоропластите
Сред многото хипотези за произхода на пластидитенека се спрем на симбиогенезата. Според него пластидите са клетки (хлоропласти), възникнали през архейската ера в резултат на проникването на фототрофни бактерии в първичната хетеротрофна клетка. Именно те по-късно доведоха до образуването на зелени пластиди.
В тази статия сме изследвали структурата и функцията на двумембранните органели на растителните клетки: левкопласти, хлоропласти и хромопласти. И също така установи тяхното значение в клетъчния живот.
