Jego skorupa składa się z dwóch membran - zewnętrznej i wewnętrznej, pomiędzy którymi znajduje się przestrzeń międzybłonowa. Wewnątrz chloroplastu, poprzez oddzielenie się od błony wewnętrznej, tworzy się złożona struktura tylakoidów. Żelowa zawartość chloroplastu nazywana jest zrębem.
Każdy tylakoid jest oddzielony od zrębu pojedynczą membraną. Wewnętrzna przestrzeń tylakoidu nazywana jest światłem. Tylakoidy w chloroplastach są łączone w stosy - ziarna. Liczba ziaren jest różna. Są one połączone ze sobą specjalnymi wydłużonymi tylakoidami - lamele. Zwykły tylakoid wygląda jak zaokrąglony dysk.
Zrąb zawiera własne DNA chloroplastu w postaci kolistej cząsteczki, RNA i rybosomów typu prokariotycznego. Jest zatem półautonomiczną organellą zdolną do samodzielnej syntezy niektórych swoich białek. Uważa się, że w procesie ewolucji chloroplasty powstały z cyjanobakterii, które zaczęły żyć w innej komórce.
Strukturę chloroplastu określa funkcja fotosyntezy. Reakcje z nią związane zachodzą w zrębie i na błonach tylakoidów. W zrębie - reakcje ciemnej fazy fotosyntezy, na błonach - faza jasna. Dlatego zawierają różne układy enzymatyczne. Zrąb zawiera rozpuszczalne enzymy biorące udział w cyklu Calvina.
Błony tylakoidów zawierają pigmenty chlorofile i karotenoidy. Wszystkie zajmują się wychwytywaniem promieniowania słonecznego. Wychwytują jednak inne widma. Przewaga tego lub innego rodzaju chlorofilu w określonej grupie roślin determinuje ich odcień - od zielonego do brązowego i czerwonego (w wielu algach). Większość roślin zawiera chlorofil a.
Struktura cząsteczki chlorofilu składa się z głowy i ogona. Ogon węglowodanowy jest zanurzony w błonie tylakoidów, a głowa skierowana jest w stronę zrębu i znajduje się w niej. Energia światła słonecznego jest pochłaniana przez głowę, co prowadzi do wzbudzenia elektronu, który jest wychwytywany przez nośniki. Rozpoczyna się łańcuch reakcji redoks, który ostatecznie prowadzi do syntezy cząsteczki glukozy. W ten sposób energia promieniowania świetlnego zamieniana jest na energię wiązań chemicznych związków organicznych.
Syntetyzowane substancje organiczne mogą gromadzić się w chloroplastach w postaci ziaren skrobi, a także są z nich usuwane przez membranę. W zrębie znajdują się również kropelki tłuszczu. Jednakże powstają z lipidów zniszczonych błon tylakoidów.
W komórkach jesiennych liści chloroplasty tracą swoją typową strukturę, zamieniając się w chromoplasty, w których układ błon wewnętrznych jest prostszy. Ponadto chlorofil ulega zniszczeniu, co powoduje, że karotenoidy stają się zauważalne, nadając liściom żółto-czerwony odcień.
Zielone komórki większości roślin zawierają zwykle wiele chloroplastów, w kształcie kuli lekko wydłużonej w jednym kierunku (elipsa objętościowa). Jednak wiele komórek glonów może zawierać jeden ogromny chloroplast o dziwnym kształcie: w kształcie wstążki, w kształcie gwiazdy itp.
Flora jest jednym z głównych bogactw naszej planety. To dzięki florze na Ziemi istnieje tlen, którym wszyscy oddychamy, i istnieje ogromna baza pokarmowa, od której zależą wszystkie żywe istoty. Rośliny są wyjątkowe, ponieważ potrafią przekształcać nieorganiczne związki chemiczne w substancje organiczne.
Robią to poprzez fotosyntezę. Ten ważny proces zachodzi w określonych organellach roślinnych, a najmniejszy element faktycznie zapewnia istnienie całego życia na planecie. Swoją drogą, co to jest chloroplast?
Podstawowa definicja
Tak nazywa się specyficzne struktury, w których zachodzą procesy fotosyntezy, których celem jest wiązanie dwutlenku węgla i tworzenie określonych węglowodanów. Produktem ubocznym jest tlen. Są to wydłużone organelle, osiągające szerokość 2-4 mikronów, ich długość sięga 5-10 mikronów. U niektórych gatunków czasami spotyka się gigantyczne chloroplasty, wydłużone o 50 mikronów!
Te same glony mogą mieć jeszcze jedną cechę: mają tylko jedną organellę tego gatunku na całą komórkę. Komórki najczęściej zawierają od 10 do 30 chloroplastów. Jednak w ich przypadku mogą zdarzać się uderzające wyjątki. Zatem w tkance palisady kudły pospolitej znajduje się 1000 chloroplastów na komórkę. Do czego służą te chloroplasty? Fotosynteza jest ich główną, ale nie jedyną rolą. Aby dobrze zrozumieć ich znaczenie w życiu rośliny, ważne jest poznanie wielu aspektów ich pochodzenia i rozwoju. Wszystko to zostało opisane w dalszej części artykułu.
Pochodzenie chloroplastów
Więc dowiedzieliśmy się, czym jest chloroplast. Skąd wzięły się te organelle? Jak to się stało, że rośliny wykształciły tak unikalny aparat, który przekształca dwutlenek węgla i wodę w kompleksy
Obecnie wśród naukowców dominuje pogląd, że organelle te mają pochodzenie endosymbiotyczne, gdyż ich niezależne występowanie w komórkach roślinnych jest dość wątpliwe. Powszechnie wiadomo, że porosty to symbioza glonów i grzybów. żyjąc w środku.Teraz naukowcy sugerują, że w starożytności fotosyntetyzujące cyjanobakterie przedostawały się do wnętrza, a następnie częściowo traciły swoją „niezależność”, przenosząc większość genomu do jądra.
Ale nowy organoid w pełni zachował swoją główną cechę. Mówimy o procesie fotosyntezy. Jednak sama aparatura niezbędna do przeprowadzenia tego procesu powstaje pod kontrolą zarówno jądra komórkowego, jak i samego chloroplastu. Zatem podział tych organelli i inne procesy związane z wprowadzaniem informacji genetycznej do DNA są kontrolowane przez jądro.
Dowód
Stosunkowo niedawno hipoteza o prokariotycznym pochodzeniu tych pierwiastków nie była zbyt popularna w środowisku naukowym, wielu uważało ją za „wymyślenie amatorów”. Ale po przeprowadzeniu dogłębnej analizy sekwencji nukleotydów w DNA chloroplastów założenie to zostało znakomicie potwierdzone. Okazało się, że struktury te są niezwykle podobne, a nawet spokrewnione z DNA komórek bakteryjnych. Zatem podobną sekwencję stwierdzono u wolno żyjących cyjanobakterii. W szczególności geny kompleksu syntetyzującego ATP, a także w „aparatach” transkrypcji i translacji okazały się niezwykle podobne.
Promotory, które decydują o rozpoczęciu odczytywania informacji genetycznej z DNA, a także końcowe sekwencje nukleotydów odpowiedzialne za jego zakończenie, również są zorganizowane w taki sam sposób jak bakterie. Oczywiście miliardy lat przemian ewolucyjnych były w stanie wprowadzić wiele zmian w chloroplastach, ale sekwencje w genach chloroplastów pozostały absolutnie takie same. Jest to niepodważalny, kompletny dowód na to, że chloroplasty faktycznie miały kiedyś prokariotycznego przodka. Być może był to organizm, z którego wyewoluowały także współczesne sinice.
Rozwój chloroplastu z proplastidu
Z proplastidu rozwija się „dorosła” organella. Jest to mała, całkowicie bezbarwna organella o średnicy zaledwie kilku mikronów. Jest otoczony gęstą dwuwarstwową membraną zawierającą kolisty DNA specyficzny dla chloroplastu. Ci „przodkowie” organelli nie mają wewnętrznego układu błon. Ze względu na ich niezwykle małe rozmiary, ich badanie jest niezwykle trudne, w związku z czym istnieje niezwykle mało danych na temat ich rozwoju.
Wiadomo, że w jądrze każdej komórki jajowej zwierząt i roślin występuje kilka takich protoplastydów. Podczas rozwoju zarodka są one dzielone i przekazywane do innych komórek. Łatwo to sprawdzić: cechy genetyczne, które są w jakiś sposób powiązane z plastydami, są przekazywane tylko przez linię matczyną.
Podczas rozwoju wewnętrzna błona protoplastydu wystaje do organelli. Z tych struktur wyrastają błony tylakoidów, które odpowiadają za tworzenie grana i blaszek zrębu organoidu. W całkowitej ciemności protopastyd zaczyna przekształcać się w prekursor chloroplastu (etioplast). Ta pierwotna organella charakteryzuje się tym, że wewnątrz niej znajduje się dość złożona struktura krystaliczna. Gdy tylko światło dotrze do liścia rośliny, ulega on całkowitemu zniszczeniu. Następnie powstaje „tradycyjna” wewnętrzna struktura chloroplastu, którą tworzą właśnie tylakoidy i blaszki.
Różnice między roślinami magazynującymi skrobię
Każda komórka merystemowa zawiera kilka takich proplastidów (ich liczba różni się w zależności od rodzaju rośliny i innych czynników). Kiedy ta pierwotna tkanka zaczyna przekształcać się w liść, prekursory organelli przekształcają się w chloroplasty. Zatem młode liście pszenicy, które zakończyły swój wzrost, mają chloroplasty w ilości 100-150 sztuk. Sprawa jest nieco bardziej skomplikowana w przypadku roślin, które są w stanie gromadzić skrobię.
Gromadzą zapas tego węglowodanu w plastydach, zwanych amyloplastami. Ale co te organelle mają wspólnego z tematem naszego artykułu? Przecież bulwy ziemniaka nie biorą udziału w fotosyntezie! Pozwólcie, że wyjaśnię to zagadnienie bardziej szczegółowo.
Dowiedzieliśmy się, czym jest chloroplast, ujawniając jednocześnie związek tej organelli ze strukturami organizmów prokariotycznych. Tutaj sytuacja jest podobna: naukowcy już dawno odkryli, że amyloplastów, podobnie jak chloroplasty, zawierają dokładnie to samo DNA i są utworzone z dokładnie tych samych protoplastydów. Dlatego należy je rozpatrywać w tym samym aspekcie. W rzeczywistości amyloplastów należy uważać za specjalny rodzaj chloroplastów.
Jak powstają amyloplasty?
Można przeprowadzić analogię pomiędzy protoplastydami i komórkami macierzystymi. Mówiąc najprościej, amyloplastów w pewnym momencie zaczynają rozwijać się nieco inną ścieżką. Naukowcom udało się jednak dowiedzieć czegoś ciekawego: udało im się osiągnąć wzajemną przemianę chloroplastów z liści ziemniaka w amyloplasty (i odwrotnie). Kanoniczny przykład znany każdemu uczniowi - bulwy ziemniaka zmieniają kolor na zielony w świetle.
Inne informacje na temat sposobów różnicowania tych organelli
Wiemy, że podczas dojrzewania owoców pomidorów, jabłek i niektórych innych roślin (a jesienią w liściach drzew, traw i krzewów) następuje proces „degradacji”, gdy chloroplasty w komórce roślinnej zamieniają się w chromoplasty. Organelle te zawierają barwniki i karotenoidy.
Transformacja ta wynika z faktu, że w pewnych warunkach tylakoidy ulegają całkowitemu zniszczeniu, po czym organelle uzyskują inną organizację wewnętrzną. W tym miejscu wracamy ponownie do kwestii, którą zaczęliśmy omawiać na samym początku artykułu: wpływu jądra na rozwój chloroplastów. To właśnie poprzez specjalne białka syntetyzowane w cytoplazmie komórek inicjuje proces restrukturyzacji organelli.
Struktura chloroplastów
Rozmawiając o pochodzeniu i rozwoju chloroplastów, powinniśmy bardziej szczegółowo przyjrzeć się ich strukturze. Co więcej, jest to bardzo ciekawe i zasługuje na osobne omówienie.
Podstawowa struktura chloroplastów składa się z dwóch błon lipoproteinowych, wewnętrznej i zewnętrznej. Grubość każdego z nich wynosi około 7 nm, odległość między nimi wynosi 20-30 nm. Podobnie jak w przypadku innych plastydów, warstwa wewnętrzna tworzy specjalne struktury wystające do organelli. W dojrzałych chloroplastach występują dwa rodzaje takich „krętych” membran. Te pierwsze tworzą blaszki zrębowe, drugie - błony tylakoidów.
Blaszki i tylakoidy
Należy zauważyć, że istnieje wyraźne powiązanie błony chloroplastowej z podobnymi formacjami znajdującymi się wewnątrz organelli. Faktem jest, że niektóre jego fałdy mogą rozciągać się od jednej ściany do drugiej (jak mitochondria). Zatem lamele mogą tworzyć rodzaj „torby” lub rozgałęzionej sieci. Najczęściej jednak struktury te są usytuowane równolegle do siebie i nie są ze sobą w żaden sposób połączone.
Nie zapominaj, że wewnątrz chloroplastu znajdują się również tylakoidy błonowe. Są to zamknięte „worki” ułożone w stos. Podobnie jak w poprzednim przypadku, pomiędzy dwiema ścianami wnęki znajduje się odległość 20-30 nm. Kolumny tych „toreb” nazywane są grana. Każda kolumna może zawierać do 50 tylakoidów, a w niektórych przypadkach jest ich nawet więcej. Ponieważ całkowite „wymiary” takich stosów mogą sięgać 0,5 mikrona, czasami można je wykryć za pomocą zwykłego mikroskopu świetlnego.
Całkowita liczba ziaren zawartych w chloroplastach roślin wyższych może osiągnąć 40-60. Każdy tylakoid przylega tak ściśle do drugiego, że ich zewnętrzne błony tworzą jedną płaszczyznę. Grubość warstwy na styku może dochodzić do 2 nm. Należy zauważyć, że takie struktury, które tworzą sąsiadujące ze sobą tylakoidy i blaszki, nie są rzadkością.
W miejscach ich styku znajduje się również warstwa, czasami osiągająca te same 2 nm. Zatem chloroplasty (których budowa i funkcje są bardzo złożone) nie są pojedynczą monolityczną strukturą, ale rodzajem „stanu w państwie”. W niektórych aspektach struktura tych organelli jest nie mniej złożona niż cała struktura komórkowa!
Granae są ze sobą precyzyjnie połączone za pomocą lameli. Ale wnęki tylakoidów tworzące stosy są zawsze zamknięte i nie komunikują się w żaden sposób z przestrzenią międzybłonową. Jak widać, struktura chloroplastów jest dość złożona.
Jakie pigmenty mogą znajdować się w chloroplastach?
Co może znajdować się w zrębie każdego chloroplastu? Istnieją pojedyncze cząsteczki DNA i sporo rybosomów. W amyloplastach ziarna skrobi odkładają się w zrębie. W związku z tym chromoplasty mają tam pigmenty barwiące. Oczywiście istnieją różne pigmenty chloroplastowe, ale najpowszechniejszym jest chlorofil. Dzieli się na kilka typów:
- Grupa A (niebiesko-zielona). Występuje w 70% przypadków i występuje w chloroplastach wszystkich roślin wyższych i alg.
- Grupa B (żółto-zielona). Pozostałe 30% występuje także w roślinach i algach gatunków wyższych.
- Grupy C, D i E są znacznie mniej powszechne. Występuje w chloroplastach niektórych gatunków niższych alg i roślin.
Nierzadko czerwone i brązowe wodorosty zawierają w swoich chloroplastach zupełnie różne rodzaje barwników organicznych. Niektóre glony zawierają na ogół prawie wszystkie istniejące pigmenty chloroplastowe.
Funkcje chloroplastów
Oczywiście ich główną funkcją jest zamiana energii świetlnej na składniki organiczne. Sama fotosynteza zachodzi w granie przy bezpośrednim udziale chlorofilu. Pochłania energię światła słonecznego, przekształcając ją w energię wzbudzonych elektronów. Te ostatnie, mając go w nadmiarze, oddają nadmiar energii, która wykorzystywana jest do rozkładu wody i syntezy ATP. Kiedy woda się rozpada, powstają tlen i wodór. Pierwszy, jak pisaliśmy powyżej, jest produktem ubocznym i uwalniany jest do otaczającej przestrzeni, a wodór wiąże się ze specjalnym białkiem, ferredoksyną.
Utlenia się ponownie, przenosząc wodór do środka redukującego, który w biochemii jest w skrócie NADP. Odpowiednio, jego zredukowaną formą jest NADP-H2. Mówiąc najprościej, w procesie fotosyntezy uwalniane są następujące substancje: ATP, NADP-H2 oraz produkt uboczny w postaci tlenu.
Energetyczna rola ATP
Powstały ATP jest niezwykle ważny, gdyż jest głównym „akumulatorem” energii, która trafia na różne potrzeby komórki. NADP-H2 zawiera środek redukujący, wodór, i związek ten może łatwo go oddać w razie potrzeby. Mówiąc najprościej, jest to skuteczny chemiczny środek redukujący: w procesie fotosyntezy zachodzi wiele reakcji, które bez niego po prostu nie mogą nastąpić.
Następnie do gry wchodzą enzymy chloroplastowe, które działają w ciemności i poza graną: wodór z reduktora i energia ATP są wykorzystywane przez chloroplast do rozpoczęcia syntezy szeregu substancji organicznych. Ponieważ fotosynteza zachodzi w dobrych warunkach oświetleniowych, związki zgromadzone w ciemności wykorzystywane są na potrzeby samych roślin.
Możesz słusznie zauważyć, że proces ten jest pod pewnymi względami podejrzanie podobny do oddychania. Czym różni się od niej fotosynteza? Tabela pomoże Ci zrozumieć ten problem.
Punkty porównawcze | Fotosynteza | Oddech |
Kiedy to się zdarza | Tylko w dzień, w pełnym słońcu | W każdej chwili |
Gdzie wycieka | Wszystkie żywe komórki |
|
Tlen | Wybór | Wchłanianie |
Wchłanianie | Wybór |
|
Materia organiczna | Synteza, częściowe rozszczepienie | Tylko dzielenie |
Energia | Zaabsorbowany | Wyróżnia się |
Tym właśnie różni się fotosynteza od oddychania. Tabela wyraźnie pokazuje ich główne różnice.
Niektóre „paradoksy”
Większość dalszych reakcji zachodzi właśnie tam, w zrębie chloroplastu. Dalsza droga syntezowanych substancji jest inna. Zatem cukry proste natychmiast opuszczają organelle, gromadząc się w innych częściach komórki w postaci polisacharydów, głównie skrobi. W chloroplastach następuje zarówno odkładanie tłuszczów, jak i wstępne gromadzenie się ich prekursorów, które następnie są transportowane do innych obszarów komórki.
Należy jasno zrozumieć, że wszystkie reakcje syntezy jądrowej wymagają ogromnych ilości energii. Jego jedynym źródłem jest sama fotosynteza. Jest to proces, który często wymaga tak dużej ilości energii, że trzeba ją pozyskać poprzez zniszczenie substancji powstałych w wyniku wcześniejszej syntezy! Tym samym większość energii uzyskiwanej podczas jej przebiegu zużywana jest na przeprowadzenie wielu reakcji chemicznych wewnątrz samej komórki roślinnej.
Tylko pewna jego część jest wykorzystywana do bezpośredniego pozyskiwania substancji organicznych, które roślina pobiera do własnego wzrostu i rozwoju lub odkłada w postaci tłuszczów lub węglowodanów.
Czy chloroplasty są statyczne?
Powszechnie przyjmuje się, że organelle komórkowe, w tym chloroplasty (których budowę i funkcje szczegółowo opisaliśmy), znajdują się ściśle w jednym miejscu. To jest źle. Chloroplasty mogą przemieszczać się po komórce. Zatem przy słabym oświetleniu mają tendencję do zajmowania pozycji w pobliżu najbardziej oświetlonej strony ogniwa, w warunkach średniego i słabego oświetlenia mogą wybrać pozycje pośrednie, w których uda im się „złapać” najwięcej światła słonecznego. Zjawisko to nazywa się „fototaksją”.
Dla roślin to oczywiste - jest to synteza energii i substancji, które są wykorzystywane przez komórki roślinne. Ale fotosynteza to proces zapewniający stałą akumulację materii organicznej na skalę planetarną. Z dwutlenku węgla, wody i światła słonecznego chloroplasty mogą syntetyzować ogromną liczbę złożonych związków wielkocząsteczkowych. Ta zdolność jest charakterystyczna tylko dla nich, a człowiekowi wciąż daleko jest do powtórzenia tego procesu w sztucznych warunkach.
Cała biomasa na powierzchni naszej planety zawdzięcza swoje istnienie tym maleńkim organelli, które znajdują się w głębinach komórek roślinnych. Bez nich, bez przeprowadzanego przez nie procesu fotosyntezy, nie byłoby życia na Ziemi w jego współczesnych przejawach.
Mamy nadzieję, że z tego artykułu dowiedziałeś się, czym jest chloroplast i jaka jest jego rola w organizmie rośliny.
Chloroplasty mają zielony kolor ze względu na dominujący pigment chlorofil. Ich główną funkcją jest fotosynteza.
Liczba tych organelli w komórce jest różna. Niektóre komórki glonów zawierają tylko duży chloroplast, często o dziwnym kształcie. W roślinach wyższych jest ich dużo, zwłaszcza w mezofilnej tkance liści, gdzie liczba może sięgać kilkuset na komórkę.
U roślin wyższych wielkość organelli wynosi około 5 mikronów, kształt jest okrągły i lekko wydłużony w jednym kierunku.
Chloroplasty w komórkach rozwijają się z proplastidów lub dzieląc istniejące wcześniej na dwie części.
Struktura chloroplastów obejmuje błony zewnętrzne i wewnętrzne, przestrzeń międzybłonową, zrąb, tylakoidy, grana, blaszki i światło.
Tylakoid Jest to przestrzeń ograniczona membraną w kształcie spłaszczonego dysku. Tylakoidy w chloroplastach łączą się w stosy zwane ziarna. Grana są połączone ze sobą wydłużonymi tylakoidami - lamele.
Nazywa się półpłynną zawartość chloroplastu zrąb. Zawiera DNA i RNA, rybosomy, które zapewniają półautonomię organelli (patrz).
Również w zrębie znajdują się ziarna skrobi. Powstają, gdy podczas fotosyntezy powstaje nadmiar węglowodanów. Krople tłuszczu zwykle tworzą się z błon zapadających się tylakoidów.
Funkcje chloroplastów
Główny funkcją chloroplastów jest fotosynteza- synteza glukozy z dwutlenku węgla i wody pod wpływem energii słonecznej, która jest wychwytywana przez chlorofil. Produktem ubocznym fotosyntezy jest tlen. Proces ten jest jednak złożony i wieloetapowy, podczas którego syntetyzowane są także produkty uboczne, które wykorzystywane są zarówno w samym chloroplastie, jak i w innych częściach komórki.
Głównym pigmentem fotosyntetycznym jest chlorofil. Występuje w kilku różnych formach. Oprócz chlorofilu w fotosyntezie biorą udział pigmenty karotenoidowe.
Pigmenty zlokalizowane są w błonach tylakoidów, gdzie zachodzą lekkie reakcje fotosyntezy. Oprócz pigmentów obecne są tutaj enzymy i nośniki elektronów. Chloroplasty starają się ułożyć w komórce tak, aby ich błony tylakoidowe były ustawione pod kątem prostym do światła słonecznego.
Chlorofil składa się z długiego pierścienia węglowodanowego i głowy porfiryny. Ogon jest hydrofobowy i osadzony w warstwie lipidowej błon tylakoidów. Głowa jest hydrofilowa i zwrócona w stronę zrębu. Energia świetlna jest absorbowana przez głowicę, co prowadzi do wzbudzenia elektronów.
Elektron zostaje oddzielony od cząsteczki chlorofilu, która następnie staje się elektrododatnia, czyli pojawia się w formie utlenionej. Elektron jest akceptowany przez nośnik, który przenosi go na inną substancję.
Różne rodzaje chlorofilu różnią się od siebie nieco odmiennym widmem absorpcji światła słonecznego. Przede wszystkim chlorofil A występuje w roślinach.
Ciemne reakcje fotosyntezy zachodzą w zrębie chloroplastu. Znajdują się tutaj enzymy cyklu Calvina i inne.
CHLOROPLASTY CHLOROPLASTY
(od greckich chloros – zielony i plastos – formowany), organelle wewnątrzkomórkowe (plastydy) roślin, w których zachodzi fotosynteza; Dzięki chlorofilowi zabarwiają się na zielono. Znaleziono w różnych komórkach. tkanki nadziemnych organów roślinnych, szczególnie obfite i dobrze rozwinięte w liściach i zielonych owocach. Dł. 5-10 mikronów, szerokość. 2-4 mikrony. W komórkach roślin wyższych X. (zwykle jest ich 15-50) mają kształt soczewki, okrągły lub elipsoidalny. Znacznie bardziej zróżnicowany niż X., tzw. chromatofory w algach, ale ich liczba jest zwykle niewielka (od jednego do kilku). X. są oddzielone od cytoplazmy podwójną membraną z selektywnością. przepuszczalność; wewnętrzny jego część, wrastająca w macierz (zrąb), tworzy podstawowy system. X. jednostki strukturalne w postaci spłaszczonych worków - tylakoidów, w których zlokalizowane są pigmenty: głównymi są chlorofile, a pomocniczymi karotenoidy. Grupy tylakoidów w kształcie dysków, połączonych ze sobą w taki sposób, że ich wnęki są ciągłe, tworzą (jak stos monet) grana. Liczba ziaren w roślinach wyższych X. może osiągnąć 40-60 (czasami nawet do 150). Tylakoidy zrębu (tzw. progi) łączą grana ze sobą. X. zawierają rybosomy, DNA, enzymy i oprócz fotosyntezy przeprowadzają syntezę ATP z ADP (fosforylacja), syntezę i hydrolizę lipidów, skrobi asymilacyjnej i białek odkładanych w zrębie. X. syntetyzuje także enzymy przeprowadzające reakcję świetlną i białka błonowe tylakoidów. Własna genetyka aparaturowe i specyficzne Układ syntezy białek określa autonomię X. od innych struktur komórkowych. Uważa się, że każdy X. rozwija się z proplastidu, który jest zdolny do replikacji przez podział (w ten sposób zwiększa się ich liczba w komórce); dojrzałe X. są czasami również zdolne do replikacji. Wraz ze starzeniem się liści i łodyg oraz dojrzewaniem owoców X. z powodu zniszczenia chlorofilu tracą zielony kolor, zamieniając się w chromoplasty. Uważa się, że X. nastąpił w wyniku symbiogenezy cyjanobakterii ze starożytnymi nuklearnymi heterotroficznymi glonami lub pierwotniakami.
.(Źródło: „Biological Encyclopedic Dictionary”. Redaktor naczelny M. S. Gilyarov; Redakcja: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin i inni - wyd. 2, poprawione - M.: Sov. Encyclopedia, 1986.)
chloroplastyOrganelle komórek roślinnych zawierające zielony barwnik chlorofil; pogląd plastyd. Mają własny aparat genetyczny i system syntezy białek, co zapewnia im względną „niezależność” od jądra komórkowego i innych organelli. Główny proces fizjologiczny roślin zielonych odbywa się w chloroplastach - fotosynteza. Ponadto syntetyzują bogaty w energię związek ATP, białka i skrobię. Chloroplasty występują głównie w liściach i zielonych owocach. W miarę starzenia się liści i dojrzewania owoców chlorofil ulega zniszczeniu, a chloroplasty przekształcają się w chromoplasty.
.(Źródło: „Biologia. Nowoczesna ilustrowana encyklopedia.” Redaktor naczelny A. P. Gorkin; M.: Rosman, 2006.)
Zobacz, co „CHLOROPLASTY” znajdują się w innych słownikach:
W komórkach mchu Plagiomnium affine Chloroplasty (z greckiego… Wikipedia
- (z greckiego chloros green i plastos wyrzeźbiony), organelle wewnątrzkomórkowe komórki roślinnej, w których zachodzi fotosynteza; zabarwione na zielono (zawierają chlorofil). Własny aparat genetyczny i... ... Wielki słownik encyklopedyczny
Ciała zawarte w komórkach roślinnych, zabarwione na zielono i zawierające chlorofil. W roślinach wyższych chlorofile mają bardzo określony kształt i nazywane są ziarnami chlorofilu; Glony mają zróżnicowaną postać i nazywane są chromatoforami lub... Encyklopedia Brockhausa i Efrona
Chloroplasty- (od greckiego chloros green i plastos formowany, powstający), struktury wewnątrzkomórkowe komórki roślinnej, w których zachodzi fotosynteza. Zawierają barwnik chlorofil, który barwi je na zielono. W komórce roślin wyższych znajduje się od 10 do ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny
- (gr. chloros green + tworzące lasy) zielone plastydy komórki roślinnej zawierające chlorofil, karoten, ksantofil i biorące udział w procesie fotosyntezy por. chromoplasty). Nowy słownik słów obcych. by EdwART, 2009. chloroplasty [gr.... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego
- (z greckiego chlorós green i plasós ukształtowany, utworzony) organelle wewnątrzkomórkowe komórki roślinnej Plastydy, w których zachodzi fotosynteza. Mają kolor zielony ze względu na obecność głównego pigmentu fotosyntezy... Wielka encyklopedia radziecka
Ow; pl. (jednostka chloroplastu, a; m.). [z greckiego chlōros bladozielony i wyrzeźbiony z tworzywa sztucznego] Botan. Ciała w protoplazmie komórek roślinnych zawierające chlorofil i uczestniczące w procesie fotosyntezy. Stężenie chlorofilu w chloroplastach. * * *… … słownik encyklopedyczny
Ciała zawarte w komórkach roślinnych, zabarwione na zielono i zawierające chlorofil. W roślinach wyższych X. mają bardzo określony kształt i nazywane są ziarnami chlorofilu (patrz); Glony mają różne kształty i nazywane są... ... Słownik encyklopedyczny F.A. Brockhausa i I.A. Efrona
Mn. Zielone plastydy komórki roślinnej zawierające chlorofil, karoten i uczestniczące w procesie fotosyntezy. Słownik wyjaśniający Efraima. T. F. Efremova. 2000... Nowoczesny słownik objaśniający języka rosyjskiego autorstwa Efremowej
- (z greckiego chloros green i plastos wyrzeźbiony, uformowany), rośnie organelle wewnątrzkomórkowe. komórki, w których zachodzi fotosynteza; zabarwione na zielono (zawierają chlorofil). Własny genetyczny aparatura i synteza białek... ... Naturalna nauka. słownik encyklopedyczny
fotosynteza zachodzi w wyspecjalizowanych organellach komórkowych – chloroplastach. Chloroplasty roślin wyższych mają kształt dwuwypukły soczewki(dysk), który jest najwygodniejszy do pochłaniania światła słonecznego. Ich wielkość, ilość i lokalizacja w pełni odpowiadają ich celowi: możliwie najskuteczniejszemu pochłanianiu energii słonecznej i możliwie pełnej asymilacji węgla. Ustalono, że liczbę chloroplastów w komórce mierzy się w dziesiątkach. Zapewnia to wysoką zawartość tych organelli na jednostkę powierzchni liścia. Tak, dalej 1 mm 2 uwzględniono liście fasoli 283 tys chloroplasty w słoneczniku - 465 tys. Średnica chloroplasty średnio 0,5-2 mikronów.
Struktura chloroplastów bardzo skomplikowane. Podobnie jak jądro i mitochondria, chloroplast jest otoczony powłoką składającą się z dwóch błon lipoproteinowych. Środowisko wewnętrzne jest reprezentowane przez stosunkowo jednorodną substancję - matrycę lub zrąb , przez który przenikają membrany - lamele (Ryż.). Lamele połączone ze sobą tworzą bąbelki - tylakoidy . Ściśle przylegające do siebie tworzą tylakoidy ziarna , które można rozróżnić nawet pod mikroskopem świetlnym. Z kolei grany w jednym lub kilku miejscach łączą się ze sobą za pomocą pasm międzygranalnych - tylakoidów zrębowych.
Właściwości chloroplastów: zdolny do zmiany orientacji i poruszaj się. Na przykład pod wpływem jasnego światła chloroplasty skręcają wąską stronę dysku w kierunku padających promieni i przesuwają się w stronę bocznych ścian komórek. Chloroplasty przemieszczają się w kierunku wyższych stężeń CO 2 w komórce. W dzień ustawiają się zwykle wzdłuż ścian, a nocą opadają na dno klatki.
Skład chemiczny chloroplasty: woda - 75%; 75-80% całkowitej ilości suchej masy stanowi org. związki, 20-25% minerałów.
Podstawą strukturalną chloroplastów jest wiewiórki (50-55 % sucha masa), połowa z nich to białka rozpuszczalne w wodzie. Tak wysoką zawartość białka tłumaczy się ich różnorodną funkcją w obrębie chloroplastów (białka błon strukturalnych, białka enzymatyczne, białka transportowe, białka kurczliwe, białka receptorowe).
Najważniejszymi składnikami chloroplastów są lipidy , (30-40% suchy M.). Lipidy chloroplastowe reprezentowane są przez trzy grupy związków.
Składniki strukturalne błon, które są reprezentowane przez lipidy amfipatyczne i charakteryzują się wysoką zawartością (ponad 50%) galaktolipidów i sulfolipidów. Scharakteryzowano skład fosfolipidów brak fosfatydyloetanoloaminy i wysoka zawartość fosfatydyloglicerol(więcej niż 20%). Nad 60 % skład ciekłych kryształów odpowiada linolowy kwas.
Pigmenty fotosyntetyczne chloroplasty – substancje hydrofobowe związane z lipidy(pigmenty rozpuszczalne w wodzie w soku komórkowym). Wyższe rośliny zawierają 2 formy zielony pigmenty: chlorofil a I chlorofilB oraz 2 formy żółtych pigmentów: karoteny I ksantofile(karotenoidy). Chlorofil odgrywa rolę fotouczulacze, inne pigmenty rozszerzają spektrum fotosyntezy ze względu na pełniejszą absorpcję PAR. Karotenoidy chronią chlorofil przed fotoutlenianie, uczestniczyć w transport wodoru, powstający podczas fotolizy wody.
Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach - ergosterol(prowitamina D), witaminy mi, DO- skoncentrowane niemal wyłącznie w chloroplastach, gdzie biorą udział w przemianie energii świetlnej na energię chemiczną. Cytozol komórek liści zawiera głównie witaminy rozpuszczalne w wodzie. Zatem w szpinaku zawartość kwasu askorbinowego w chloroplastach jest 4-5 razy mniejsza niż w liściach.
Chloroplasty liści zawierają znaczną ilość RNA i DNA . NC stanowią około 1% suchej masy chloroplastów (RNA – 0,75%, DNA – 0,01-0,02%). Genom chloroplastu jest reprezentowany przez kolistą cząsteczkę DNA o długości 40 µm i masie cząsteczkowej 108, kodującą 100-150 białek średniej wielkości. Rybosomy chloroplastowe stanowią od 20 do 50% całkowitej populacji rybosomów w komórce. Zatem chloroplasty mają własny system syntezy białek. Jednak do normalnego funkcjonowania chloroplastów konieczna jest interakcja między genomem jądrowym i chloroplastowym. Kluczowy enzym fotosyntezy, karboksylaza RDP, jest syntetyzowany pod podwójną kontrolą - DNA jądra i chloroplastu.
Węglowodany nie są substancjami konstytucyjnymi chloroplastu. Reprezentowane są przez estry fosforowe cukrów i produkty fotosyntezy. Dlatego zawartość węglowodanów w chloroplastach znacznie się różni (od 5 do 50%). W aktywnie funkcjonujących chloroplastach węglowodany zwykle nie kumulują się, następuje ich szybki odpływ. Wraz ze spadkiem zapotrzebowania na produkty fotosyntezy w chloroplastach tworzą się duże ziarna skrobi. W takim przypadku zawartość skrobi może wzrosnąć do 50 % sucha masa i aktywność chloroplastów zmniejszą się.
Minerały. Same chloroplasty stanowią 25-30% masy liścia, ale zawierają aż 80 % Fe, 70-72 - MgIZn, 50 - Cu, 60 % Ok zawarte w tkankach liści. Wyjaśnia to wysoka i zróżnicowana aktywność enzymatyczna chloroplastów (w tym grup prostetycznych i kofaktorów). Mg jest częścią chlorofilu. Ok stabilizuje struktury błonowe chloroplastów.
Powstanie i rozwój chloroplastów . Chloroplasty powstają w komórkach merystematycznych z cząstek początkowych lub prymitywnych plastydów (ryc.). Początkowa cząstka składa się z ameboidalnej strumy otoczonej podwójną błoną. W miarę wzrostu komórki początkowe cząstki powiększają się i przyjmują kształt dwuwypukłej soczewki, a w strzemieniu pojawiają się małe ziarna skrobi. W tym samym czasie zaczyna rosnąć błona wewnętrzna, tworząc fałdy (wgłobienia), z których wyłaniają się pęcherzyki i rurki. Takie formacje nazywane są proplastydy . Do ich dalszego rozwoju potrzebne jest światło. W ciemności tworzą się etioplasty , w którym tworzy się struktura sieci membranowej - ciało prolamelarne. W świetle tworzą się wewnętrzne błony proplastidów i etioplastów układ tnący. Jednocześnie nowo utworzone cząsteczki chlorofilu i innych pigmentów są również wbudowane w granę pod wpływem światła. Zatem struktury przygotowane do funkcjonowania w świetle pojawiają się i rozwijają tylko w jego obecności.
Oprócz chloroplastów istnieje wiele innych plastydów, które powstają albo bezpośrednio z proplastidów, albo od siebie poprzez wzajemne przekształcenia ( Ryż.). Należą do nich amyloplastów gromadzących skrobię ( leukoplasty) I chromoplasty zawierające karotenoidy. W kwiatach i owocach chromoplasty powstają na wczesnym etapie rozwoju proplastidów. Chromoplasty jesiennych liści są produktami degradacji chloroplastów, w którym plastoglobule pełnią rolę karotnoidowych struktur nośnych.
Pigmenty chloroplasty zaangażowane w wychwytywanie energii świetlnej, a także enzymy potrzebne do fazy lekkiej fotosynteza, wbudowana membrany tylakoidy.
Enzymy , które katalizują liczne reakcje cyklu redukcji węglowodanów (faza tempa fotosyntezy), a także różne biosyntezy, w tym biosyntezę białek, lipidów, skrobi, występują głównie w zrębie, niektóre z nich to białka blaszkowe obwodowe.
Struktura dojrzałych chloroplastów jest taka sama we wszystkich roślinach wyższych, a także w komórkach różnych organów tej samej rośliny (liście, zielone korzenie, kora, owoce). W zależności od obciążenia funkcjonalnego komórek, stanu fizjologicznego chloroplastów i ich wieku wyróżnia się stopień ich budowy wewnętrznej: wielkość, liczba ziaren, połączenie między nimi. Tak na zakończenie komórki szparkowe Główną funkcją chloroplastów jest fotoregulacja ruchy szparkowe. Chloroplasty nie mają ściśle ziarnistej struktury, zawierają duże ziarna skrobi, spęczniałe tylakoidy i lipofilowe kuleczki. Wszystko to świadczy o ich niskim obciążeniu energetycznym (funkcję tę pełnią mitochondria). Inny obraz można zaobserwować badając chloroplasty zielonych owoców pomidora. Dostępność dobrze rozwinięty system ziarnisty wskazuje na duże obciążenie funkcjonalne tych organelli i prawdopodobnie znaczny udział fotosyntezy podczas tworzenia owoców.
Zmiany związane z wiekiem: Młode charakteryzują się budową blaszkowatą, w tym stanie chloroplasty są zdolne do rozmnażania się przez podział. U dojrzałych system gran jest dobrze wyrażony. U osób starzejących się tylakoidy zrębowe pękają, zmniejsza się połączenie między grana, w wyniku czego następuje rozpad chlorofilu i zniszczenie grana. W jesiennych liściach dochodzi do degradacji chloroplastów chromoplasty .
Struktura chloroplastów labilne i dynamiczne odzwierciedla wszystkie warunki życia rośliny. Ogromny wpływ ma sposób odżywiania roślin mineralnych. Jeśli jest niedobór N chloroplasty stają się 1,5-2 razy mniejsze, niedobór P I S zakłóca prawidłową strukturę blaszek i ziarnistości, równoczesny niedobór N I Ok prowadzi do przepełnienia chloroplastów skrobią w wyniku zakłócenia normalnego odpływu asymilatów. Jeśli jest niedobór Ok struktura zewnętrznej błony chloroplastu zostaje zakłócona. Do utrzymania struktury chloroplastu potrzebne jest również światło, w ciemności tylakoidy ziarniste i stremal ulegają stopniowemu zniszczeniu.
