کلروپلاست ها کجا یافت می شوند؟ کلروپلاست چیست؟ کلروپلاست ها: ساختار و عملکرد

پوسته آن از دو غشا - خارجی و داخلی تشکیل شده است که بین آنها یک فضای بین غشایی وجود دارد. در داخل کلروپلاست با جدا شدن از غشای داخلی، یک ساختار پیچیده تیلاکوئیدی تشکیل می شود. محتویات ژل مانند کلروپلاست استروما نامیده می شود.

هر تیلاکوئید توسط یک غشاء از استروما جدا می شود. فضای داخلی تیلاکوئید را لومن می نامند. تیلاکوئیدهادر کلروپلاست آنها به صورت پشته ترکیب می شوند - دانه ها. تعداد دانه ها متفاوت است. آنها توسط تیلاکوئیدهای کشیده خاص به یکدیگر متصل می شوند - لاملا. یک تیلاکوئید معمولی شبیه یک دیسک گرد است.

استروما حاوی DNA خود کلروپلاست به شکل یک مولکول دایره ای، RNA و ریبوزوم های پروکاریوتی است. بنابراین، اندامک نیمه مستقلی است که قادر است به طور مستقل برخی از پروتئین های خود را سنتز کند. اعتقاد بر این است که در فرآیند تکامل، کلروپلاست ها از سیانوباکتری هایی سرچشمه می گیرند که در داخل سلول دیگری شروع به زندگی می کنند.

ساختار کلروپلاست توسط عملکرد فتوسنتز تعیین می شود. واکنش های مرتبط با آن در استروما و روی غشاهای تیلاکوئید رخ می دهد. در استروما - واکنش های فاز تاریک فتوسنتز، روی غشاها - فاز نور. بنابراین، آنها حاوی سیستم های آنزیمی مختلف هستند. استروما حاوی آنزیم های محلول است که در چرخه کالوین نقش دارند.

غشاهای تیلاکوئید حاوی رنگدانه هستند کلروفیل هاو کاروتنوئیدها همه آنها در جذب تشعشعات خورشیدی نقش دارند. با این حال، آنها طیف های مختلفی را می گیرند. غلبه یک یا نوع دیگری از کلروفیل در گروه خاصی از گیاهان سایه آنها را تعیین می کند - از سبز تا قهوه ای و قرمز (در تعدادی از جلبک ها). اکثر گیاهان حاوی کلروفیل a هستند.

ساختار مولکول کلروفیل از یک سر و یک دم تشکیل شده است. دم کربوهیدرات در غشای تیلاکوئید غوطه ور است و سر رو به استروما است و در آن قرار دارد. انرژی نور خورشید توسط سر جذب می شود و منجر به تحریک الکترون می شود که توسط حامل ها گرفته می شود. زنجیره ای از واکنش های ردوکس شروع می شود که در نهایت منجر به سنتز یک مولکول گلوکز می شود. بنابراین انرژی تابش نور به انرژی پیوندهای شیمیایی ترکیبات آلی تبدیل می شود.

مواد آلی سنتز شده می توانند در کلروپلاست ها به شکل دانه های نشاسته تجمع کنند و همچنین از طریق غشاء از آن خارج می شوند. همچنین قطرات چربی در استروما وجود دارد. با این حال، آنها از لیپیدهای غشاهای تیلاکوئید تخریب شده تشکیل می شوند.

در سلول های برگ های پاییزی، کلروپلاست ها ساختار معمولی خود را از دست می دهند و به کروموپلاست تبدیل می شوند که در آن سیستم غشای داخلی ساده تر است. علاوه بر این، کلروفیل از بین می رود و باعث می شود که کاروتنوئیدها قابل توجه باشند و رنگ های زرد مایل به قرمز به شاخ و برگ می دهند.

سلول های سبز اکثر گیاهان معمولاً حاوی کلروپلاست های زیادی هستند که به شکل توپی اندکی در یک جهت کشیده شده اند (بیضی حجمی). با این حال، تعدادی از سلول های جلبک ممکن است حاوی یک کلروپلاست بزرگ با شکل عجیب و غریب باشند: نواری شکل، ستاره ای شکل و غیره.

گیاهان یکی از ثروت های اصلی سیاره ما هستند. به لطف گیاهان روی زمین است که اکسیژن وجود دارد، که همه ما تنفس می کنیم، و یک پایه غذایی عظیم وجود دارد که همه موجودات زنده به آن وابسته هستند. گیاهان از این نظر منحصر به فرد هستند که می توانند ترکیبات شیمیایی معدنی را به مواد آلی تبدیل کنند.

آنها این کار را از طریق فتوسنتز انجام می دهند. این فرآیند مهم در اندامک‌های گیاهی خاص اتفاق می‌افتد؛ کوچک‌ترین عنصر در واقع وجود تمام حیات روی این سیاره را تضمین می‌کند. به هر حال، کلروپلاست چیست؟

تعریف پایه

این نامی است که به ساختارهای خاصی داده می شود که در آن فرآیندهای فتوسنتز اتفاق می افتد، که هدف آنها اتصال دی اکسید کربن و تشکیل کربوهیدرات های خاص است. محصول جانبی آن اکسیژن است. این اندامک های دراز هستند که عرض آنها به 2-4 میکرون می رسد و طول آنها به 5-10 میکرون می رسد. در برخی از گونه ها، گاهی اوقات کلروپلاست های غول پیکر یافت می شوند که 50 میکرون کشیده شده اند!

همین جلبک ها ممکن است ویژگی دیگری داشته باشند: آنها فقط یک اندامک از این گونه برای کل سلول دارند. سلول ها اغلب حاوی 10 تا 30 کلروپلاست هستند. با این حال، در مورد آنها ممکن است استثناهای قابل توجهی وجود داشته باشد. بنابراین، در بافت پالیزید یک شگ معمولی 1000 کلروپلاست در هر سلول وجود دارد. این کلروپلاست ها برای چیست؟ فتوسنتز نقش اصلی آنها است، اما به دور از تنها نقش است. برای درک واضح اهمیت آنها در زندگی یک گیاه، دانستن بسیاری از جنبه های منشأ و رشد آنها مهم است. همه اینها در قسمت بعدی مقاله توضیح داده شده است.

منشا کلروپلاست

بنابراین، ما متوجه شدیم که کلروپلاست چیست. این اندامک ها از کجا آمده اند؟ چگونه اتفاق افتاد که گیاهان چنین دستگاه منحصر به فردی را ایجاد کردند که دی اکسید کربن و آب را به پیچیده تبدیل می کند

در حال حاضر، دیدگاه غالب در میان دانشمندان این است که این اندامک ها منشأ درون همزیستی دارند، زیرا وقوع مستقل آنها در سلول های گیاهی کاملاً مشکوک است. به خوبی شناخته شده است که گلسنگ همزیستی جلبک و قارچ است. اکنون دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که در دوران باستان، سیانوباکتری‌های فتوسنتزی به داخل نفوذ کرده و سپس تا حدی «استقلال» خود را از دست داده و بیشتر ژنوم را به هسته منتقل می‌کنند.

اما ارگانوئید جدید به طور کامل ویژگی اصلی خود را حفظ کرد. ما در مورد فرآیند فتوسنتز صحبت می کنیم. با این حال، خود دستگاه لازم برای انجام این فرآیند تحت کنترل هر دو هسته سلول و خود کلروپلاست تشکیل می شود. بنابراین، تقسیم این اندامک ها و سایر فرآیندهای مرتبط با اجرای اطلاعات ژنتیکی روی DNA توسط هسته کنترل می شود.

اثبات

اخیراً، فرضیه منشا پروکاریوتی این عناصر در جامعه علمی چندان رایج نبود؛ بسیاری آن را «ساخت آماتورها» می‌دانستند. اما پس از تجزیه و تحلیل عمیق توالی های نوکلئوتیدی در DNA کلروپلاست ها، این فرض تایید درخشانی دریافت کرد. مشخص شد که این ساختارها بسیار شبیه به DNA سلول های باکتریایی هستند. بنابراین، توالی مشابهی در سیانوباکتری‌های آزاد یافت شد. به طور خاص، ژن های مجتمع سنتز ATP، و همچنین در "دستگاه های" رونویسی و ترجمه، بسیار مشابه بودند.

پروموترها که شروع خواندن اطلاعات ژنتیکی از DNA و همچنین توالی های نوکلئوتیدی پایانی را که مسئول خاتمه آن هستند تعیین می کنند، نیز به همان شیوه های باکتریایی سازماندهی می شوند. البته، میلیاردها سال دگرگونی تکاملی توانست تغییرات زیادی را در کلروپلاست ایجاد کند، اما توالی ژن‌های کلروپلاست کاملاً یکسان باقی ماندند. و این اثبات انکارناپذیر و کامل است که کلروپلاست ها در واقع زمانی یک اجداد پروکاریوتی داشته اند. ممکن است این ارگانیسمی بوده باشد که سیانوباکترهای مدرن نیز از آن تکامل یافته اند.

توسعه کلروپلاست از پروپلاستید

اندامک "بالغ" از پروپلاستید ایجاد می شود. این اندامک کوچک و کاملاً بی رنگ است که فقط چند میکرون قطر دارد. توسط یک غشای دولایه متراکم احاطه شده است که حاوی DNA حلقوی مخصوص کلروپلاست است. این "اجداد" اندامک ها سیستم غشایی داخلی ندارند. به دلیل اندازه بسیار کوچک آنها، مطالعه آنها بسیار دشوار است و بنابراین اطلاعات بسیار کمی در مورد توسعه آنها وجود دارد.

مشخص است که چندین پروتوپلاستید از این دست در هسته هر سلول تخم حیوانات و گیاهان وجود دارد. در طول رشد جنین، آنها تقسیم شده و به سلول های دیگر منتقل می شوند. بررسی این موضوع آسان است: صفات ژنتیکی که به نوعی با پلاستیدها مرتبط هستند فقط از طریق خط مادر منتقل می شوند.

غشای داخلی پروتوپلاستید در طول تکامل به درون اندامک بیرون زده است. از این ساختارها غشاهای تیلاکوئیدی رشد می کنند که مسئول تشکیل گرانا و لاملا استرومای ارگانوئید هستند. در تاریکی کامل، پروتوپاستید شروع به تبدیل شدن به یک پیش ساز کلروپلاست (اتیوپلاست) می کند. این اندامک اولیه با این واقعیت مشخص می شود که یک ساختار کریستالی نسبتاً پیچیده در داخل آن قرار دارد. به محض اینکه نور به برگ گیاه برخورد می کند، به طور کامل از بین می رود. پس از این، ساختار داخلی "سنتی" کلروپلاست تشکیل می شود که دقیقاً توسط تیلاکوئیدها و لاملاها تشکیل شده است.

تفاوت بین گیاهانی که نشاسته را ذخیره می کنند

هر سلول مریستم حاوی چندین مورد از این پروپلاستیدها است (تعداد آنها بسته به نوع گیاه و عوامل دیگر متفاوت است). هنگامی که این بافت اولیه شروع به تبدیل به برگ می کند، پیش سازهای اندامک به کلروپلاست تبدیل می شوند. بدین ترتیب برگهای جوان گندم که رشد خود را کامل کرده اند دارای کلروپلاست به میزان 100-150 قطعه می باشند. در مورد گیاهانی که قادر به جمع آوری نشاسته هستند، اوضاع کمی پیچیده تر است.

آنها منبعی از این کربوهیدرات را در پلاستیدها جمع می کنند که به آنها آمیلوپلاست می گویند. اما این اندامک ها چه ربطی به موضوع مقاله ما دارند؟ از این گذشته ، غده های سیب زمینی در فتوسنتز شرکت نمی کنند! بگذارید این موضوع را با جزئیات بیشتری توضیح دهم.

ما متوجه شدیم که کلروپلاست چیست و به طور همزمان ارتباط این اندامک را با ساختار موجودات پروکاریوتی آشکار کرد. در اینجا نیز وضعیت مشابه است: دانشمندان مدت‌هاست دریافته‌اند که آمیلوپلاست‌ها، مانند کلروپلاست‌ها، دقیقاً حاوی DNA هستند و دقیقاً از همان پروتوپلاستیدها تشکیل می‌شوند. بنابراین باید آنها را از یک جنبه مورد توجه قرار داد. در واقع آمیلوپلاست ها را باید نوع خاصی از کلروپلاست دانست.

آمیلوپلاست ها چگونه تشکیل می شوند؟

می توان یک قیاس بین پروتوپلاستیدها و سلول های بنیادی ترسیم کرد. به عبارت ساده تر، آمیلوپلاست ها در نقطه ای در مسیر کمی متفاوت شروع به رشد می کنند. با این حال، دانشمندان چیز جالبی یاد گرفتند: آنها موفق به تبدیل متقابل کلروپلاست ها از برگ سیب زمینی به آمیلوپلاست (و بالعکس) شدند. یک نمونه متعارف شناخته شده برای هر دانش آموز - غده های سیب زمینی در نور سبز می شوند.

اطلاعات دیگر در مورد راه های تمایز این اندامک ها

می دانیم که در طول رسیدن میوه های گوجه فرنگی، سیب و برخی گیاهان دیگر (و در برگ های درختان، علف ها و درختچه ها در پاییز)، زمانی که کلروپلاست ها در یک سلول گیاهی به کروموپلاست تبدیل می شوند، فرآیند "تجزیه" رخ می دهد. این اندامک ها حاوی رنگدانه های رنگی و کاروتنوئیدها هستند.

این دگرگونی به این دلیل است که تحت شرایط خاص تیلاکوئیدها به طور کامل از بین می روند و پس از آن اندامک سازمان داخلی متفاوتی به دست می آورد. اینجاست که ما دوباره به موضوعی که در همان ابتدای مقاله شروع به بحث کردیم باز می گردیم: تأثیر هسته بر توسعه کلروپلاست. این است که از طریق پروتئین های خاصی که در سیتوپلاسم سلول ها سنتز می شوند، روند بازسازی اندامک را آغاز می کند.

ساختار کلروپلاست

پس از صحبت در مورد منشاء و توسعه کلروپلاست ها، باید جزئیات بیشتری در مورد ساختار آنها بپردازیم. علاوه بر این، بسیار جالب است و جای بحث جداگانه ای دارد.

ساختار اصلی کلروپلاست ها از دو غشای لیپوپروتئینی داخلی و خارجی تشکیل شده است. ضخامت هر کدام حدود 7 نانومتر، فاصله بین آنها 20-30 نانومتر است. همانطور که در مورد دیگر پلاستیدها، لایه داخلی ساختارهای خاصی را تشکیل می دهد که به درون اندامک بیرون زده است. در کلروپلاست های بالغ، دو نوع از این غشاهای "پیچ پیچ" وجود دارد. اولی لاملاهای استرومایی را تشکیل می دهد، دومی - غشای تیلاکوئید.

لاملا و تیلاکوئید

لازم به ذکر است که ارتباط واضحی که غشای کلروپلاست با سازندهای مشابه در داخل اندامک دارد وجود دارد. واقعیت این است که برخی از چین های آن می توانند از یک دیوار به دیوار دیگر گسترش یابند (مانند میتوکندری). بنابراین لاملاها می توانند نوعی "کیسه" یا یک شبکه شاخه ای تشکیل دهند. با این حال، اغلب این سازه ها به موازات یکدیگر قرار دارند و به هیچ وجه با یکدیگر مرتبط نیستند.

فراموش نکنید که در داخل کلروپلاست تیلاکوئیدهای غشایی نیز وجود دارد. اینها "کیسه های" بسته ای هستند که در یک پشته چیده شده اند. مانند حالت قبلی، بین دو دیواره حفره 20-30 نانومتر فاصله وجود دارد. به ستون‌های این کیسه‌ها گرانا می‌گویند. هر ستون می تواند تا 50 تیلاکوئید داشته باشد و در برخی موارد حتی بیشتر نیز وجود دارد. از آنجایی که "ابعاد" کلی چنین پشته هایی می تواند به 0.5 میکرون برسد، گاهی اوقات می توان آنها را با استفاده از یک میکروسکوپ نوری معمولی تشخیص داد.

تعداد کل دانه های موجود در کلروپلاست گیاهان عالی می تواند به 40-60 برسد. هر تیلاکوئید آنقدر محکم روی دیگری قرار می گیرد که غشاهای بیرونی آنها یک صفحه واحد را تشکیل می دهند. ضخامت لایه در محل اتصال می تواند تا 2 نانومتر برسد. توجه داشته باشید که چنین ساختارهایی که توسط تیلاکوئیدها و لاملاهای مجاور یکدیگر تشکیل می شوند، غیر معمول نیستند.

در مکان های تماس آنها نیز یک لایه وجود دارد که گاهی اوقات به همان 2 نانومتر می رسد. بنابراین، کلروپلاست ها (ساختار و عملکرد آنها بسیار پیچیده است) یک ساختار یکپارچه واحد نیستند، بلکه نوعی "حالت در یک حالت" هستند. از برخی جنبه ها، ساختار این اندامک ها کمتر از کل ساختار سلولی نیست!

دانه ها دقیقاً با کمک لاملا به یکدیگر متصل می شوند. اما حفره های تیلاکوئید که پشته ها را تشکیل می دهند همیشه بسته هستند و به هیچ وجه با فضای بین غشایی ارتباط برقرار نمی کنند. همانطور که می بینید، ساختار کلروپلاست ها بسیار پیچیده است.

چه رنگدانه هایی در کلروپلاست ها وجود دارد؟

چه چیزی می تواند در استرومای هر کلروپلاست باشد؟ مولکول های DNA مجزا و تعداد کمی ریبوزوم وجود دارد. در آمیلوپلاست ها، دانه های نشاسته در استروما رسوب می کنند. بر این اساس، کروموپلاست ها دارای رنگدانه های رنگی هستند. البته رنگدانه های کلروپلاست مختلفی وجود دارد، اما رایج ترین آنها کلروفیل است. به چند نوع تقسیم می شود:

• گروه A (آبی-سبز). در 70 درصد موارد یافت می شود و در کلروپلاست تمام گیاهان عالی و جلبک ها یافت می شود.
• گروه B (زرد-سبز). 30 درصد باقی مانده نیز در گیاهان و جلبک های گونه های بالاتر یافت می شود.
• گروه های C، D و E بسیار کمتر رایج هستند. در کلروپلاست برخی از گونه های جلبک های پایین و گیاهان یافت می شود.

غیرمعمول نیست که جلبک های دریایی قرمز و قهوه ای دارای انواع رنگ های آلی کاملا متفاوت در کلروپلاست خود باشند. برخی از جلبک ها معمولاً حاوی تقریباً تمام رنگدانه های کلروپلاست موجود هستند.

عملکرد کلروپلاست ها

البته وظیفه اصلی آنها تبدیل انرژی نور به اجزای آلی است. خود فتوسنتز در گرانا با مشارکت مستقیم کلروفیل اتفاق می افتد. انرژی نور خورشید را جذب می کند و آن را به انرژی الکترون های برانگیخته تبدیل می کند. دومی، با داشتن منبع اضافی از آن، انرژی اضافی را که برای تجزیه آب و سنتز ATP استفاده می شود، رها می کند. هنگامی که آب تجزیه می شود، اکسیژن و هیدروژن تشکیل می شود. اولین، همانطور که در بالا نوشتیم، یک محصول جانبی است و در فضای اطراف آزاد می شود و هیدروژن به پروتئین خاصی به نام فرودوکسین متصل می شود.

دوباره اکسید می شود و هیدروژن را به یک عامل کاهنده منتقل می کند که در بیوشیمی به اختصار NADP نامیده می شود. بر این اساس، شکل کاهش یافته آن NADP-H2 است. به بیان ساده، فرآیند فتوسنتز مواد زیر را آزاد می کند: ATP، NADP-H2 و یک محصول جانبی به شکل اکسیژن.

نقش پرانرژی ATP

ATP حاصل بسیار مهم است، زیرا "انباشت کننده" اصلی انرژی است که به نیازهای مختلف سلول می رود. NADP-H2 حاوی یک عامل کاهنده هیدروژن است و این ترکیب در صورت لزوم می تواند به راحتی آن را دفع کند. به عبارت ساده، یک عامل کاهش دهنده شیمیایی موثر است: در طول فرآیند فتوسنتز، واکنش های زیادی رخ می دهد که بدون آن به سادگی نمی توان رخ داد.

سپس، آنزیم های کلروپلاست وارد بازی می شوند که در تاریکی و خارج از گرانا عمل می کنند: هیدروژن از عامل کاهنده و انرژی ATP توسط کلروپلاست برای شروع سنتز تعدادی از مواد آلی استفاده می شود. از آنجایی که فتوسنتز در شرایط نور خوب اتفاق می افتد، ترکیبات انباشته شده در تاریکی برای نیازهای خود گیاهان استفاده می شود.

ممکن است به درستی توجه داشته باشید که این فرآیند از برخی جهات به طرز مشکوکی شبیه به تنفس است. فتوسنتز چه تفاوتی با آن دارد؟ جدول به شما در درک این موضوع کمک می کند.

نقاط مقایسه	فتوسنتز	نفس
وقتی اتفاق می افتد	فقط در طول روز، در نور خورشید	هر زمان
کجا نشتی داره		تمام سلول های زنده
اکسیژن	انتخاب	جذب
	جذب	انتخاب
مواد آلی	سنتز، شکاف جزئی	فقط تقسیم کردن
انرژی	جذب شده است	برجسته می شود

این تفاوت فتوسنتز با تنفس است. جدول به وضوح تفاوت های اصلی آنها را نشان می دهد.

برخی "پارادوکس ها"

بیشتر واکنش‌های بعدی درست در همان استرومای کلروپلاست اتفاق می‌افتد. مسیر بعدی مواد سنتز شده متفاوت است. بنابراین، قندهای ساده بلافاصله اندامک را ترک می کنند و در قسمت های دیگر سلول به شکل پلی ساکاریدها، در درجه اول نشاسته، تجمع می یابند. در کلروپلاست ها، هم رسوب چربی ها و هم تجمع اولیه پیش سازهای آنها اتفاق می افتد، که سپس به مناطق دیگر سلول منتقل می شوند.

باید به وضوح درک کرد که همه واکنش های همجوشی به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارند. تنها منبع آن همین فتوسنتز است. این فرآیندی است که اغلب به انرژی زیادی نیاز دارد که باید با از بین بردن مواد تشکیل شده در نتیجه سنتز قبلی به دست آید! بنابراین، بیشتر انرژی که در طول دوره به دست می آید صرف انجام بسیاری از واکنش های شیمیایی در داخل خود سلول گیاهی می شود.

فقط نسبت معینی از آن برای به دست آوردن مستقیم آن مواد آلی که گیاه برای رشد و نمو خود می گیرد یا به شکل چربی یا کربوهیدرات رسوب می کند استفاده می شود.

آیا کلروپلاست ها ساکن هستند؟

به طور کلی پذیرفته شده است که اندامک های سلولی، از جمله کلروپلاست ها (ساختار و عملکرد آن ها را به تفصیل توضیح دادیم)، دقیقاً در یک مکان قرار دارند. این اشتباه است. کلروپلاست ها می توانند در اطراف سلول حرکت کنند. بنابراین، در نور کم، آنها تمایل دارند نزدیک ترین سمت سلول قرار بگیرند؛ در شرایط روشنایی متوسط ​​و کم، آنها می توانند موقعیت های میانی را انتخاب کنند که در آنها موفق می شوند بیشترین نور خورشید را "گرفتن" کنند. این پدیده "فتوتاکسی" نامیده می شود.

برای گیاهان واضح است - این سنتز انرژی و موادی است که توسط سلول های گیاهی استفاده می شود. اما فتوسنتز فرآیندی است که تجمع مداوم مواد آلی را در مقیاس سیاره ای تضمین می کند. از دی اکسید کربن، آب و نور خورشید، کلروپلاست ها می توانند تعداد زیادی از ترکیبات پیچیده با مولکولی بالا را سنتز کنند. این توانایی تنها مشخصه آنهاست و انسانها هنوز از تکرار این فرآیند در شرایط مصنوعی فاصله دارند.

تمام زیست توده روی سطح سیاره ما وجود خود را مدیون این اندامک های کوچک است که در اعماق سلول های گیاهی قرار دارند. بدون آنها، بدون فرآیند فتوسنتز که آنها انجام می دهند، هیچ حیاتی بر روی زمین در مظاهر مدرن آن وجود نخواهد داشت.

امیدواریم از این مقاله در مورد اینکه کلروپلاست چیست و چه نقشی در بدن گیاه دارد آموخته باشید.

کلروپلاست ها به دلیل رنگدانه غالب کلروفیل دارای رنگ سبز هستند. وظیفه اصلی آنها فتوسنتز است.

تعداد این اندامک ها در یک سلول متفاوت است. برخی از سلول های جلبک فقط حاوی یک کلروپلاست بزرگ هستند که اغلب شکل عجیبی دارد. در گیاهان عالی تعداد زیادی از آنها وجود دارد، به ویژه در بافت مزوفیل برگها، جایی که تعداد آنها می تواند به صدها در هر سلول برسد.

در گیاهان عالی اندازه اندامک حدود 5 میکرون، شکل گرد و در یک جهت کمی کشیده است.

کلروپلاست‌ها در سلول‌ها از پروپلاستیدها یا با تقسیم کلروپلاست‌های موجود به دو تشکیل می‌شوند.

ساختار کلروپلاست ها شامل غشاهای بیرونی و داخلی، فضای بین غشایی، استروما، تیلاکوئیدها، گرانا، لاملا و لومن است.

تیلاکوئیدفضایی است که توسط یک غشاء به شکل یک دیسک مسطح محدود شده است. تیلاکوئیدها در کلروپلاست ها به صورت پشته هایی به نام ترکیب می شوند دانه ها. گرانا توسط تیلاکوئیدهای دراز به هم پیوسته است - لاملا.

محتویات نیمه مایع کلروپلاست نامیده می شود استروما. حاوی DNA و RNA خود، ریبوزوم است که نیمه خودمختاری اندامک را تضمین می کند (نگاه کنید به).

همچنین در استروما دانه های نشاسته وجود دارد. آنها زمانی تشکیل می شوند که کربوهیدرات اضافی در طول فعالیت فتوسنتزی تشکیل شود. قطرات چربی معمولا از غشای تیلاکوئیدهای در حال فروپاشی تشکیل می شوند.

عملکرد کلروپلاست ها

اصلی عملکرد کلروپلاست ها فتوسنتز است- سنتز گلوکز از دی اکسید کربن و آب به دلیل انرژی خورشیدی که توسط کلروفیل جذب می شود. اکسیژن به عنوان محصول جانبی فتوسنتز آزاد می شود. با این حال، این فرآیند پیچیده و چند مرحله‌ای است که طی آن محصولات فرعی نیز سنتز می‌شوند که هم در خود کلروپلاست و هم در سایر قسمت‌های سلول استفاده می‌شوند.

رنگدانه اصلی فتوسنتزی کلروفیل است. در چندین شکل مختلف وجود دارد. علاوه بر کلروفیل، رنگدانه های کاروتنوئیدی در فتوسنتز شرکت می کنند.

رنگدانه ها در غشاهای تیلاکوئید، جایی که واکنش های نوری فتوسنتز انجام می شود، قرار دارند. علاوه بر رنگدانه ها، آنزیم ها و حامل های الکترون در اینجا وجود دارند. کلروپلاست ها سعی می کنند خود را در سلول طوری قرار دهند که غشای تیلاکوئید آنها در زاویه قائمه نسبت به نور خورشید باشد.

کلروفیل از یک حلقه کربوهیدرات بلند و یک سر پورفیرین تشکیل شده است. دم آبگریز است و در لایه لیپیدی غشاهای تیلاکوئید جاسازی شده است. سر آبدوست و رو به استروما است. انرژی نور توسط سر جذب می شود که منجر به تحریک الکترون ها می شود.

الکترون از مولکول کلروفیل جدا می شود، که سپس الکترومثبت می شود، یعنی به شکل اکسید شده ظاهر می شود. الکترون توسط یک حامل پذیرفته می شود که آن را به ماده دیگری منتقل می کند.

انواع مختلف کلروفیل در طیف جذب کمی متفاوت از نور خورشید با یکدیگر تفاوت دارند. بیشتر کلروفیل A در گیاهان یافت می شود.

واکنش های تاریک فتوسنتز در استرومای کلروپلاست رخ می دهد. آنزیم های چرخه کالوین و سایرین در اینجا یافت می شوند.

CHLOROPLASTS CHLOROPLASTS

(از یونانی chloros - سبز و plastos - مد شده)، اندامکهای درون سلولی (پلاستید) گیاهان، که در آنها فتوسنتز رخ می دهد. به لطف کلروفیل، آنها به رنگ سبز هستند. در سلول های مختلف یافت می شود. بافت‌های اندام‌های گیاهی روی زمین، به‌ویژه فراوان و در برگ‌ها و میوه‌های سبز رشد کرده‌اند. DL 5-10 میکرون، عرض. 2-4 میکرون در سلول های گیاهان عالی، X. (معمولاً 15-50 عدد از آنها وجود دارد) به شکل عدسی، گرد یا بیضی شکل است. بسیار متنوع تر از X.، نامیده می شود. کروماتوفورها در جلبک ها، اما تعداد آنها معمولا کم است (از یک تا چند). X. توسط یک غشای دوگانه با گزینش پذیری از سیتوپلاسم جدا می شوند. نفوذپذیری؛ درونی؛ داخلی بخش آن، رشد به ماتریس (استروما)، یک سیستم اساسی را تشکیل می دهد. X. واحدهای ساختاری به شکل کیسه های مسطح - تیلاکوئیدها که در آنها رنگدانه ها موضعی هستند: اصلی ترین آنها کلروفیل ها و کمکی ها کاروتنوئیدها هستند. گروه‌هایی از تیلاکوئیدهای دیسک‌شکل که به‌گونه‌ای به یکدیگر متصل شده‌اند که حفره‌های آنها پیوسته باشد، (مانند یک پشته سکه) گرانا را تشکیل می‌دهند. تعداد دانه ها در گیاهان عالی X. می تواند به 40-60 (گاهی تا 150) برسد. تیلاکوئیدهای استروما (به اصطلاح فرت) گرانا را به یکدیگر متصل می کند. X. حاوی ریبوزوم ها، DNA، آنزیم ها است و علاوه بر فتوسنتز، سنتز ATP از ADP (فسفوریلاسیون)، سنتز و هیدرولیز لیپیدها، نشاسته جذب کننده و پروتئین های رسوب شده در استروما را انجام می دهد. X. همچنین آنزیم هایی را که واکنش نور را انجام می دهند و پروتئین های غشای تیلاکوئید را سنتز می کند. خود ژنتیکی دستگاه و خاص سیستم سنتز پروتئین، استقلال X. را از سایر ساختارهای سلولی تعیین می کند. اعتقاد بر این است که هر X از یک پروپلاستید ایجاد می شود که قادر به تکثیر با تقسیم است (به این ترتیب تعداد آنها در سلول افزایش می یابد). X بالغ گاهی اوقات نیز قادر به تکثیر هستند. با پیر شدن برگ ها و ساقه ها و رسیدن میوه ها، X. در اثر از بین رفتن کلروفیل، رنگ سبز خود را از دست داده و به کروموپلاست تبدیل می شود. اعتقاد بر این است که X. از طریق همزیستی سیانوباکتری ها با جلبک ها یا تک یاخته های هتروتروف هسته ای باستانی رخ داده است.

.(منبع: "فرهنگ دایره المعارف زیستی." سردبیر M. S. Gilyarov؛ هیئت تحریریه: A. A. Babaev، G. G. Vinberg، G. A. Zavarzin و دیگران - ویرایش دوم، تصحیح - M.: Sov. Encyclopedia، 1986.)

کلروپلاست ها

اندامک های سلول های گیاهی حاوی رنگدانه سبز کلروفیل؛ چشم انداز پلاستید. آنها دستگاه ژنتیکی و سیستم سنتز پروتئین خود را دارند که به آنها "استقلال" نسبی از هسته سلول و سایر اندامک ها می دهد. فرآیند فیزیولوژیکی اصلی گیاهان سبز در کلروپلاست انجام می شود - فتوسنتز. علاوه بر این، آنها ترکیب غنی از انرژی ATP، پروتئین ها و نشاسته را سنتز می کنند. کلروپلاست ها عمدتاً در برگ ها و میوه های سبز رنگ یافت می شوند. با پیر شدن برگ ها و رسیدن میوه ها، کلروفیل از بین می رود و کلروپلاست ها به کروموپلاست ها.

.(منبع: "زیست شناسی. دایره المعارف مصور مدرن." سردبیر ارشد A. P. Gorkin؛ M.: Rosman، 2006.)

ببینید "کلروپلاست ها" در فرهنگ های دیگر چیست:

در سلول های خزه کلروپلاست پلاژیومنیوم آفین (از یونانی ... ویکی پدیا

- (از یونانی chloros green و plastos sculpted تشکیل شده است)، اندامک های درون سلولی یک سلول گیاهی که در آن فتوسنتز رخ می دهد. سبز رنگ (حاوی کلروفیل). داشتن دستگاه ژنتیکی و...... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

اجسام موجود در سلول های گیاهی به رنگ سبز و حاوی کلروفیل هستند. در گیاهان عالی، کلروفیل ها شکل بسیار مشخصی دارند و به آنها دانه های کلروفیل می گویند. جلبک ها شکل متنوعی دارند و به آنها کروماتوفور یا... دایره المعارف بروکهاوس و افرون

کلروپلاست ها- (از یونانی chloros green و plastos شکل گرفته، تشکیل شده)، ساختارهای درون سلولی یک سلول گیاهی که در آن فتوسنتز رخ می دهد. آنها حاوی رنگدانه کلروفیل هستند که آنها را سبز می کند. در سلول گیاهان عالی از 10 تا ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

- (gr. chloros green + lasts forming) پلاستیدهای سبز یک سلول گیاهی حاوی کلروفیل، کاروتن، زانتوفیل و درگیر در فرآیند فتوسنتز ر.ک. کروموپلاست). فرهنگ لغت جدید کلمات خارجی. توسط EdwART، 2009. کلروپلاست [gr.... ... فرهنگ لغت کلمات خارجی زبان روسی

- (از یونانی chlorós green و plastós fashioned, formed) اندامک های درون سلولی یک سلول گیاهی Plastids که در آن فتوسنتز اتفاق می افتد. آنها به دلیل وجود رنگدانه اصلی فتوسنتز به رنگ سبز ... دایره المعارف بزرگ شوروی

Ov pl. (کلروپلاست واحد، a; m.). [از یونانی chlōros سبز کم رنگ و پلاستوس حجاری شده] بوتان. اجسام در پروتوپلاسم سلول های گیاهی حاوی کلروفیل و شرکت کننده در فرآیند فتوسنتز. غلظت کلروفیل در کلروپلاست * * *…… فرهنگ لغت دایره المعارفی

اجسام موجود در سلول های گیاهی به رنگ سبز و حاوی کلروفیل هستند. در گیاهان عالی، X. شکل بسیار مشخصی دارند و دانه های کلروفیل نامیده می شوند. جلبک ها اشکال مختلفی دارند و به آنها... ... فرهنگ لغت دایره المعارف F.A. بروکهاوس و I.A. افرون

منگنز پلاستیدهای سبز یک سلول گیاهی حاوی کلروفیل، کاروتن و شرکت کننده در فرآیند فتوسنتز. فرهنگ توضیحی افرایم. T. F. Efremova. 2000... فرهنگ لغت توضیحی مدرن زبان روسی توسط Efremova

- (از یونانی chloros green و plastоs مجسمه سازی شده، تشکیل شده است)، اندامک های درون سلولی رشد می کند. سلول هایی که در آنها فتوسنتز اتفاق می افتد. سبز رنگ (حاوی کلروفیل). صاحب ژنتیکی دستگاه و سنتز پروتئین...... علوم طبیعی. فرهنگ لغت دایره المعارفی

فتوسنتز در اندامک های سلولی تخصصی - کلروپلاست ها اتفاق می افتد. کلروپلاست گیاهان عالی شکلی دو محدب دارد لنزها(دیسک) که برای جذب نور خورشید راحت ترین است. اندازه، کمیت و مکان آنها کاملاً با هدف آنها مطابقت دارد: جذب انرژی خورشیدی تا حد امکان کارآمد و جذب کربن تا حد امکان. مشخص شده است که تعداد کلروپلاست ها در یک سلول به ده ها اندازه گیری می شود. این امر محتوای بالای این اندامک ها را در واحد سطح برگ تضمین می کند. بله، روشن است 1 میلی متر 2 برگ لوبیا به حساب می آید 283 هزارکلروپلاست، در آفتابگردان - 465 هزار. قطرکلروپلاست به طور متوسط 0.5-2 میکرون.

ساختار کلروپلاستبسیار پیچیده. کلروپلاست نیز مانند هسته و میتوکندری توسط پوسته ای متشکل از دو غشای لیپوپروتئینی احاطه شده است. محیط داخلی با یک ماده نسبتا همگن - ماتریس یا استروما که توسط غشاها نفوذ می کند - لاملا (برنج.). لاملاهای متصل به یکدیگر حباب هایی تشکیل می دهند - تیلاکوئیدها . تیلاکوئیدها در مجاورت یکدیگر قرار می گیرند دانه ها که حتی در زیر میکروسکوپ نوری نیز قابل تشخیص است. به نوبه خود، گرانا در یک یا چند مکان با استفاده از رشته های بین دانه ای - تیلاکوئیدهای استرومایی با یکدیگر متحد می شوند.

خواص کلروپلاست ها: قادر به تغییر جهت و به اطراف حرکت کنید. به عنوان مثال، کلروپلاست ها تحت تأثیر نور روشن، سمت باریک دیسک را به سمت پرتوهای فرودی می چرخانند و به سمت دیواره های جانبی سلول ها حرکت می کنند. کلروپلاست ها به سمت غلظت های بالاتر CO 2 در سلول حرکت می کنند. در طول روز معمولاً در امتداد دیوارها صف می کشند و شب ها تا انتهای قفس فرو می روند.

ترکیب شیمیاییکلروپلاست ها: اب - 75٪؛ 75-80 درصد کل ماده خشک را تشکیل می دهد. ترکیبات، 20-25٪ معدنی.

اساس ساختاری کلروپلاست ها است سنجاب ها (50-55 % توده خشک)،  نیمی از آنها پروتئین های محلول در آب هستند. چنین محتوای پروتئین بالایی با عملکردهای متنوع آنها در کلروپلاست ها (پروتئین های غشای ساختاری، پروتئین های آنزیمی، پروتئین های حمل و نقل، پروتئین های انقباضی، پروتئین های گیرنده) توضیح داده می شود.

مهمترین اجزای کلروپلاست عبارتند از لیپیدها , (30-40% خشک متر). لیپیدهای کلروپلاست توسط سه گروه از ترکیبات نشان داده می شوند.

اجزای ساختاری غشاها که توسط لیپوئیدهای آمفی پاتیک نشان داده می شوند و با محتوای بالای (بیش از 50٪) گالاکتولیپیدها و سولفولیپیدها مشخص می شوند. ترکیب فسفولیپید مشخص می شود عدم وجود فسفاتیدیل اتانولامینو محتوای بالا فسفاتیدیل گلیسرول(بیش از 20 درصد). بر فراز 60 % ترکیب کریستال های مایع را تشکیل می دهد لینولئیکاسید.

رنگدانه های فتوسنتزیکلروپلاست - مواد آبگریز مربوط به لیپوئیدها(رنگدانه های محلول در آب در شیره سلولی). گیاهان عالی دارای 2 شکل هستند سبزرنگدانه ها: کلروفیل aو کلروفیلبو 2 شکل رنگدانه زرد: کاروتن هاو زانتوفیل ها(کاروتنوئیدها). کلروفیل نقش دارد حساس کننده های نوررنگدانه های دیگر به دلیل جذب کاملتر PAR طیف فتوسنتز را گسترش می دهند. کاروتنوئیدها از کلروفیل محافظت می کنند اکسیداسیون عکس، شرکت در انتقال هیدروژن، در طول فتولیز آب تشکیل می شود.

ویتامین های محلول در چربی - ارگوسترول(پرویتامین D)، ویتامین ها E, به- تقریباً به طور کامل در کلروپلاست ها متمرکز شده است، جایی که آنها در تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی شرکت می کنند. سیتوزول سلول های برگ عمدتا حاوی ویتامین های محلول در آب است. بنابراین، در اسفناج، محتوای اسید اسکوربیک در کلروپلاست 4-5 برابر کمتر از برگ است.

کلروپلاست های برگ حاوی مقدار قابل توجهی هستند RNA و DNA . NC ها تقریباً 1٪ از وزن خشک کلروپلاست ها را تشکیل می دهند (RNA - 0.75٪، DNA - 0.01-0.02٪). ژنوم کلروپلاست توسط یک مولکول DNA دایره ای به طول 40 میکرومتر با وزن مولکولی 108 نشان داده می شود که 100-150 پروتئین با اندازه متوسط ​​را کد می کند. ریبوزوم های کلروپلاست 20 تا 50 درصد از کل جمعیت ریبوزوم های سلول را تشکیل می دهند. بنابراین، کلروپلاست ها سیستم سنتز پروتئین خود را دارند. با این حال، برای عملکرد طبیعی کلروپلاست ها، تعامل بین ژنوم هسته و کلروپلاست ضروری است. آنزیم کلیدی فتوسنتز، RDP کربوکسیلاز، تحت کنترل دوگانه - DNA هسته و کلروپلاست - سنتز می شود.

کربوهیدرات هامواد تشکیل دهنده کلروپلاست نیستند. آنها توسط استرهای فسفر قندها و محصولات فتوسنتز نشان داده می شوند. بنابراین، محتوای کربوهیدرات در کلروپلاست ها به طور قابل توجهی متفاوت است (از 5 تا 50٪). در کلروپلاست هایی که به طور فعال عمل می کنند، کربوهیدرات ها معمولاً انباشته نمی شوند، خروج سریع آنها اتفاق می افتد. با کاهش نیاز به محصولات فتوسنتزی، دانه های نشاسته بزرگ در کلروپلاست ها تشکیل می شود. در این مورد، محتوای نشاسته ممکن است افزایش یابد 50 % جرم خشک و فعالیت کلروپلاست کاهش می یابد.

مواد معدنی. خود کلروپلاست ها 25 تا 30 درصد از توده برگ را تشکیل می دهند، اما حاوی تا 80 % Fe, 70-72 - Mgوروی,  50 - مس, 60 % حدودموجود در بافت های برگ این با فعالیت آنزیمی زیاد و متنوع کلروپلاست ها (از جمله گروه های مصنوعی و کوفاکتورها) توضیح داده می شود. Mgبخشی از کلروفیل است. حدودساختار غشایی کلروپلاست ها را تثبیت می کند.

پیدایش و توسعه کلروپلاست ها . کلروپلاست ها در سلول های مریستمی از ذرات اولیه یا پلاستیدهای ابتدایی تشکیل می شوند (شکل). ذره اولیه شامل یک استریم آمیبوئید است که توسط یک پوسته دو غشایی احاطه شده است. با رشد سلول، اندازه ذرات اولیه افزایش می یابد و شکل عدسی دو محدب به خود می گیرد و دانه های نشاسته کوچک در رکاب ظاهر می شوند. در همان زمان، غشای داخلی شروع به رشد می‌کند و چین‌هایی را تشکیل می‌دهد که از آن وزیکول‌ها و لوله‌ها بیرون می‌آیند. چنین تشکیلاتی نامیده می شود پروپلاستیدها . برای توسعه بیشتر آنها، نور مورد نیاز است. در تاریکی شکل می گیرند اتیوپلاست ها ، که در آن یک ساختار شبکه ای غشایی تشکیل می شود - بدن پرولاملار. در نور، غشای داخلی پروپلاستیدها و اتیوپلاست ها تشکیل می شود سیستم برش. در همان زمان، مولکول های تازه تشکیل شده از کلروفیل و سایر رنگدانه ها نیز در نور در گرانا ساخته می شوند. بنابراین، ساختارهایی که برای عملکرد در نور آماده شده اند، تنها در حضور آن ظاهر می شوند و توسعه می یابند.

همراه با کلروپلاست ها، تعدادی پلاستید دیگر نیز وجود دارند که یا مستقیماً از پروپلاستیدها یا از یکدیگر از طریق دگرگونی های متقابل تشکیل می شوند. برنج.). اینها شامل آمیلوپلاستهای تجمع نشاسته هستند ( لوکوپلاست ها) و کروموپلاست هاحاوی کاروتنوئیدها در گل‌ها و میوه‌ها، کروموپلاست‌ها در اوایل رشد پروپلاستید به وجود می‌آیند. کروموپلاست های شاخ و برگ پاییزی محصول تخریب کلروپلاست هستند، که در آن پلاستوگلوبول ها به عنوان ساختارهای حامل کاروتنوئید عمل می کنند.

رنگدانه ها کلروپلاست هایی که در جذب انرژی نور نقش دارند و همچنین آنزیم های مورد نیاز برای فاز نور فتوسنتز، ساخته شده در غشاهاتیلاکوئیدها

آنزیم ها که واکنش‌های متعدد چرخه کاهش کربوهیدرات‌ها (مرحله سرعت فتوسنتز) و همچنین بیوسنتزهای مختلف از جمله بیوسنتز پروتئین‌ها، لیپیدها، نشاسته را کاتالیز می‌کنند، عمدتاً وجود دارند. در استرومابرخی از آنها پروتئین های لاملا محیطی هستند.

ساختار کلروپلاست های بالغ در تمام گیاهان عالی و همچنین در سلول های اندام های مختلف یک گیاه (برگ ها، ریشه های سبز، پوست، میوه ها) یکسان است. بسته به بار عملکردی سلول ها، وضعیت فیزیولوژیکی کلروپلاست ها و سن آنها، درجه ساختار داخلی آنها مشخص می شود: اندازه، تعداد دانه ها، اتصال بین آنها. بنابراین، در پایان سلول های روزنه ایوظیفه اصلی کلروپلاست ها است تنظیم نورحرکات روزنه کلروپلاست ها ساختار دانه ای دقیقی ندارند، آنها حاوی دانه های نشاسته بزرگ، تیلاکوئیدهای متورم و گلبول های چربی دوست هستند. همه اینها نشان دهنده بار کم انرژی آنها است (این عملکرد توسط میتوکندری انجام می شود). تصویر متفاوتی هنگام مطالعه کلروپلاست میوه های گوجه فرنگی سبز مشاهده می شود. دسترسی سیستم دانه ای به خوبی توسعه یافتهنشان دهنده بار عملکردی بالای این اندامک ها و احتمالاً سهم قابل توجهی در فتوسنتز در طول تشکیل میوه است.

تغییرات مرتبط با سن: جوان ها با ساختار لایه ای مشخص می شوند؛ در این حالت کلروپلاست ها قادر به تولید مثل با تقسیم هستند. در بالغین، سیستم gran به خوبی بیان شده است. در افراد مسن، تیلاکوئیدهای استرومایی پاره می شود، ارتباط بین گرانا کاهش می یابد و متعاقباً تجزیه کلروفیل و تخریب گرانا مشاهده می شود. در شاخ و برگ های پاییزی، تخریب کلروپلاست ها منجر به تشکیل می شود کروموپلاست ها .

ساختار کلروپلاست ناپایدار و پویا ، تمام شرایط زندگی گیاه را منعکس می کند. رژیم غذایی مواد معدنی گیاهان تأثیر زیادی دارد. اگر کمبودی وجود دارد نکمبود کلروپلاست 1.5-2 برابر کوچکتر می شود پو اسساختار طبیعی لاملا و گرانه، کمبود همزمان را مختل می کند نو حدودمنجر به سرریز کلروپلاست ها با نشاسته به دلیل اختلال در خروج طبیعی مواد جذب می شود. اگر کمبودی وجود دارد حدودساختار غشای خارجی کلروپلاست مختل می شود. برای حفظ ساختار کلروپلاست، نور نیز لازم است؛ در تاریکی، تیلاکوئیدهای گرانال و استریمال به تدریج از بین می روند.