Vienas iš pagrindinių skirtumų tarp daržovių irgyvūno ląstelė susideda iš pirmųjų organelių, tokių kaip plastidai, citoplazmoje. Šiame straipsnyje bus aptarta jų gyvybinės veiklos struktūra, ypatumai, taip pat chloroplastų, chromoplastų ir leukoplastų svarba.
Chloroplastų struktūra
Žaliosios plastidės, kurių struktūra mes esame dabartirsime, nurodysime privalomus aukštesnių sporų ir sėklinių augalų ląstelių organelius. Jie yra dviejų membranų koriniai organeliai ir yra ovalo formos. Jų skaičius citoplazmoje gali skirtis. Pavyzdžiui, tabako lapo mentės koloninės parenchimos ląstelėse yra iki tūkstančio chloroplastų, javų šeimos augalų stiebuose nuo 30 iki 50.
Abi membranos, sudarančios organoidą, turiskirtinga struktūra: išorinė - lygi, trijų sluoksnių, panaši į pačios augalo ląstelės membraną. Vidiniame yra daugybė klosčių, vadinamų lamelėmis. Juos riboja plokšti maišeliai - tilakoidai. Lamelės sudaro lygiagrečių kanalų tinklą. Tarp lamelių yra tilakoidiniai kūnai. Jie surenkami į krūvas - grūdus, kuriuos galima sujungti vienas su kitu. Jų skaičius viename chloroplaste yra 60–150. Visa vidinė chloroplasto ertmė užpildyta matrica.
Organelė turi autonomijos požymių:savo paveldimą medžiagą - žiedinę DNR, kurios dėka chloroplastai gali daugintis. Taip pat yra uždara išorinė membrana, ribojanti organelę nuo procesų, vykstančių ląstelės citoplazmoje. Chloroplastai turi savo ribosomas, i-RNR ir t-RNR molekules, o tai reiškia, kad jie sugeba sintetinti baltymus.
Tilakoidinės funkcijos
Kaip minėta anksčiau, augalų plastidailąstelėse - chloroplastuose, yra specialių suplotų maišelių, vadinamų tilakoidais. Juose yra pigmentų - chlorofilų (dalyvaujančių fotosintezėje) ir karotinoidų (atliekančių palaikomąsias ir trofines funkcijas). Taip pat yra fermentinė sistema, suteikianti šviesos ir tamsių fotosintezės fazių reakcijas. Tilakoidai veikia kaip antenos: jie sutelkia šviesos kvantus ir nukreipia juos į chlorofilo molekules.
Fotosintezė yra pagrindinis chloroplastų procesas
Autotrofinės ląstelės gali savarankiškaisintetinti organines medžiagas, ypač gliukozę, naudojant anglies dioksidą ir šviesos energiją. Žaliosios plastidės, kurių funkcijas dabar tiriame, yra neatsiejama fototrofų - daugialąsčių organizmų, tokių kaip:
- aukštesnių sporų augalai (samanos, asiūkliai, šarmai, paparčiai);
- sėkla (gymnosperms - ging, spygliuočiai, efedros ir angiospermai arba žydintys augalai).
Fotosintezė yra redoksinių reakcijų sistema, kurios pagrindas yra elektronų perkėlimas iš donorinių medžiagų į junginius, kurie juos „suvokia“, vadinamuosius akceptorius.
Šios reakcijos veda į organinių sintezęmedžiagų, ypač gliukozės, ir molekulinio deguonies išsiskyrimo. Šviesos fotosintezės fazė, veikiant šviesos energijai, atsiranda ant tilakoidinių membranų. Sugertos šviesos kvantai sužadina magnio atomų, sudarančių žalią pigmentą, chlorofilą, elektronus.
Sintezei naudojama elektronų energijaenergiją vartojančių medžiagų: ATP ir NADP-H2. Juos ląstelė skaido tamsios fazės reakcijoms, vykstančioms chloroplasto matricoje. Šių sintetinių reakcijų derinys lemia gliukozės, aminorūgščių, glicerolio ir riebalų rūgščių molekulių susidarymą, kurios yra ląstelės statybinė ir trofinė medžiaga.
Plastidų rūšys
Žaliosios plastidės, kurių sandarą ir funkcijas meslaikomi anksčiau, yra lapuose, žaliuose stiebuose ir nėra vienintelės rūšys. Taigi vaisių odoje, žydinčių augalų žiedlapiuose, požeminių ūglių - gumbų ir svogūnėlių - išoriniuose dangaluose yra kitų plastidų. Jie vadinami chromoplastais arba leukoplastais.
Bespalviai organeliai (leukoplastai) turiskirtingos formos ir skiriasi nuo chloroplastų tuo, kad jų vidinėje ertmėje nėra plonų plokščių - lamelių, o į matricą panardintų tilakoidų skaičius yra nedidelis. Pačioje matricoje yra dezoksiribonukleino rūgšties, baltymus sintetinančių organelių - ribosomų ir proteolitinių fermentų, skaidančių baltymus ir angliavandenius.
Leukoplastai taip pat turi fermentų - sintetazių,dalyvaujantis formuojant krakmolo molekules iš gliukozės. Todėl bespalvės augalų ląstelių plastidės kaupia atsargines maistines medžiagas: baltymų granules ir krakmolo grūdus. Šios plastidės, kurių funkcija yra kaupti organines medžiagas, gali būti paverstos chromoplastais, pavyzdžiui, brandinant pomidorus pieno brandos stadijoje.
Po nuskaitymo mikroskopu su aukštuskiriamoji geba, visų trijų rūšių plastidžių struktūros skirtumai yra aiškiai matomi. Tai pirmiausia susiję su chloroplastais, kurių struktūra yra pati sudėtingiausia, susijusi su fotosintezės funkcija.
Chromoplastai - spalvoti plastidai
Kartu su žalia ir bespalvė ląstelėseAugaluose yra trečioji organelių rūšis, vadinama chromoplastais. Jie turi įvairių spalvų: geltoną, violetinę, raudoną. Jų struktūra panaši į leukoplastų: vidinėje membranoje yra nedaug lamelių ir nedaug tilakoidų. Chromoplastuose yra įvairių pigmentų: ksantofilai, karotinai, karotinoidai, kurie yra pagalbinės fotosintetinės medžiagos. Būtent šios plastidės suteikia burokėlių, morkų, vaismedžių vaisių ir uogų šakniavaisių spalvą.
Kaip atsiranda ir keičiasi plastidai
Leukoplastai, chromoplastai, chloroplastai - plastidai(struktūra ir funkcijos, kurias tiriame), turinčios vieną kilmę. Jie yra meristematinių (edukacinių) audinių dariniai, iš kurių susidaro protoplastidai - iki 2 μm dydžio dviejų membranų sakuliariniai organeliai. Šviesoje jie apsunkina jų struktūrą: susidaro vidinė membrana, kurioje yra lamelės, ir sintetinamas žalias pigmentas chlorofilas. Protoplastidai tampa chloroplastais. Leukoplastai šviesos energija taip pat gali būti paversti žaliaisiais plastidais, o paskui - chromoplastais. Plastidų modifikacija yra plačiai paplitęs reiškinys augalų pasaulyje.
Chromatoforai kaip chloroplastų pirmtakai
Prokariotiniai fototrofiniai organizmai - žaliir purpurinės bakterijos, vykdo fotosintezės procesą naudodami bakteriochlorofilą A, kurio molekulės yra ant vidinių citoplazminės membranos ataugų. Mikrobiologai bakterijų chromatoforus laiko plastidžių pirmtakais.
Tai patvirtina jų panašumas į chloroplastus.reakcijos centrų ir šviesos sulaikymo sistemų buvimas, taip pat bendrieji fotosintezės rezultatai, lemiantys organinių junginių susidarymą. Reikėtų pažymėti, kad žemesni augalai - žali dumbliai, kaip ir prokariotai, neturi plastidų. Taip yra dėl to, kad chlorofilo turinčios formacijos - chromatoforai perėmė jų funkciją - fotosintezę.
Kaip atsirado chloroplastai
Tarp daugybės plastidų kilmės hipoteziųapsistokime ties simbiogeneze. Pasak jo, plastidės yra ląstelės (chloroplastai), atsiradusios Archeano epochoje dėl fototrofinių bakterijų prasiskverbimo į pirminę heterotrofinę ląstelę. Būtent jie vėliau paskatino žaliųjų plastidų susidarymą.
Šiame straipsnyje mes ištyrėme dviejų membranų augalų ląstelių organelių struktūrą ir funkciją: leukoplastų, chloroplastų ir chromoplastų. Taip pat išsiaiškino jų svarbą ląstelių gyvenime.
