Yksi tärkeimmistä eroista kasvi- ja eläinsolujen välillä on ensimmäisten organellien, kuten plastidien, esiintyminen sytoplasmassa. Tässä artikkelissa käsitellään niiden elintärkeiden prosessien rakennetta, ominaisuuksia sekä kloroplastien, kromoplastien ja leukoplastien merkitystä.
Kloroplastirakenne
Vihreät plastidit, joiden rakennetta nyt tutkimme, kuuluvat korkeampien itiöiden ja siemenkasvien solujen pakollisiin organelleihin. Ne ovat kaksikalvoisia soluorganelleja ja niillä on soikea muoto. Niiden lukumäärä sytoplasmassa voi olla erilainen. Esimerkiksi tupakan lehtien pylväsparenkyymin solut sisältävät jopa tuhat kloroplastia, viljaperheen kasvien varressa 30-50.
Molemmilla organoidin muodostavilla kalvoilla on erilainen rakenne: ulompi on sileä, kolmikerroksinen, samanlainen kuin itse kasvisolun kalvo. Sisäosassa on monia taitoksia, joita kutsutaan lamelleiksi. Niiden vieressä ovat litteät pussit - tylakoidit. Lamellit muodostavat verkostonyhdensuuntaiset tubulukset. Lamellien välissä on tylakoidikappaleita. Ne kerätään pinoihin - jyviin, jotka voidaan yhdistää toisiinsa. Niiden määrä yhdessä kloroplastissa on 60–150. Kloroplastin koko sisäontelo on täytetty matriisilla.
Organellassa on autonomian merkkejä: oma perinnöllinen materiaali - pyöreä DNA, jonka ansiosta kloroplastit voivat lisääntyä. Siellä on myös suljettu ulkokalvo, joka rajoittaa organellia solun sytoplasmassa tapahtuvista prosesseista. Kloroplasteilla on omat ribosominsa, i-RNA- ja t-RNA-molekyylinsä, mikä tarkoittaa, että ne kykenevät proteiinisynteesiin.
Thylakoid-funktiot
Kuten aiemmin mainittiin, kasvisoluplastidit - kloroplastit - sisältävät erityisiä litistettyjä pusseja, joita kutsutaan tylakoideiksi. Niistä löydettiin pigmenttejä - klorofyllejä (osallistuivat fotosynteesiin) ja karotenoideja (suorittavat tuki- ja trofiatoimintoja). On myös entsymaattinen järjestelmä, joka tuottaa fotosynteesin vaalean ja pimeän vaiheen reaktiot. Tylakoidit toimivat antenneina: ne fokusoivat valokvantit ja ohjaavat ne klorofyllimolekyyleihin.
Fosynteesi on kloroplastien pääprosessi
Autotrofiset solut pystyvät itsenäisesti syntetisoimaan orgaanisia aineita, erityisesti glukoosia, käyttämällä hiilidioksidia ja valoenergiaa. Vihreät plastidit, joiden toimintoja tutkimme parhaillaan, ovat olennainen osa fototrofeja - monisoluisia organismeja, kuten:
- korkeammat itiöiset kasvit (sammalet, korteet, sammalit,saniaiset);
- siemenet (siemenet - ginga, havupuut, efedrat ja koppisiemeniset tai kukkivat kasvit).
Fotosynteesi on redox-reaktioiden järjestelmä, joka perustuu elektronien siirtoprosessiin luovuttajaaineista niitä "vastaanottaviin" yhdisteisiin, ns. akseptoreihin.
Nämä reaktiot johtavat orgaanisten aineiden, erityisesti glukoosin, synteesiin ja molekyylisen hapen vapautumiseen. Fotosynteesin kevyt vaihe tapahtuu tylakoidikalvoilla valoenergian vaikutuksesta. Absorboituneet valokvantit kiihottavat magnesiumatomien elektroneja, jotka muodostavat vihreän pigmentin - klorofyllin.
Elektronien energiaa käytetään energiaintensiivisten aineiden synteesiin: ATP ja NADP-H2. Solu pilkkoo ne kloroplastimatriisissa tapahtuvia pimeän faasin reaktioita varten. Näiden synteettisten reaktioiden yhdistelmä johtaa glukoosin, aminohappojen, glyserolin ja rasvahappojen molekyylien muodostumiseen, jotka toimivat solun rakennus- ja trofimateriaalina.
Muovityypit
Vihreitä plastideja, joiden rakenteesta ja toiminnoista keskustelimme aiemmin, löytyy lehdistä, vihreistä varreista eivätkä ne ole ainoita lajeja. Joten hedelmien kuoressa, kukkivien kasvien terälehdissä, maanalaisten versojen ulkokuorissa - mukuloissa ja sipuleissa on muita plastideja. Niitä kutsutaan kromoplasteiksi tai leukoplasteiksi.
Värittömien organellien (leukoplastien) muoto on erilainen ja ne eroavat kloroplasteista siinä, että nesisäontelossa ei ole ohuita levyjä - lamelleja, ja matriisiin upotettujen tylakoidien määrä on pieni. Matriisi itsessään sisältää deoksiribonukleiinihappoa, proteiineja syntetisoivia organelleja - ribosomeja ja proteolyyttisiä entsyymejä, jotka hajottavat proteiineja ja hiilihydraatteja.
Leukoplasteissa on myös entsyymejä – syntetaaseja, jotka osallistuvat tärkkelysmolekyylien muodostumiseen glukoosista. Tämän seurauksena värittömät kasvisoluplastidit keräävät vararavinteita: proteiinirakeita ja tärkkelysjyviä. Nämä plastidit, joiden tehtävänä on kerätä orgaanisia aineita, voivat muuttua kromoplasteiksi esimerkiksi maitomaisten tomaattien kypsyessä.
Korkean resoluution pyyhkäisymikroskoopilla erot kaikkien kolmen plastidityypin rakenteessa ovat selvästi nähtävissä. Tämä koskee ennen kaikkea kloroplasteja, joilla on monimutkaisin fotosynteesiin liittyvä rakenne.
Kromoplastit - värilliset plastidit
Vihreiden ja värittömien kasvisolujen ohella on olemassa kolmaskin organellityyppi, jota kutsutaan kromoplasteiksi. Niillä on useita värejä: keltainen, violetti, punainen. Niiden rakenne on samanlainen kuin leukoplastien: sisäkalvossa on pieni määrä lamelleja ja pieni määrä tylakoideja. Kromoplastit sisältävät erilaisia pigmenttejä: ksantofyllejä, karoteeneja, karotenoideja, jotka ovat fotosynteettisiä apuaineita. Juuri nämä plastidit antavat värin punajuurien, porkkanoiden, hedelmäpuiden hedelmien ja marjojen juurille.
Miten ne syntyvätja muuntaa plastidit keskenään
Leukoplastit, kromoplastit, kloroplastit ovat plastideja (jonkien rakennetta ja toimintoja tutkimme), joilla on yhteinen alkuperä. Ne ovat meristemaattisten (kasvatus)kudosten johdannaisia, joista muodostuu protoplastideja - kaksikalvoisia pussimaisia organelleja, joiden koko on enintään 1 mikronia. Valossa ne monimutkaistavat rakennettaan: muodostuu lamelleja sisältävä sisäkalvo ja syntetisoituu vihreä pigmentti klorofylli. Protoplastideista tulee kloroplasteja. Leukoplastit voidaan myös muuttaa valoenergialla vihreiksi plastideiksi ja sitten kromoplasteiksi. Plastidimuunnos on laajalle levinnyt ilmiö kasvimaailmassa.
Kromatoforit kloroplastien esiasteina
Prokaryoottiset fototrofiset organismit - vihreät ja violetit bakteerit, suorittavat fotosynteesiprosessin bakterioklorofylli A:n avulla, jonka molekyylit sijaitsevat sytoplasman kalvon sisäosissa. Mikrobiologit pitävät bakteerikromatoforeja plastidien esiasteena.
Tämän vahvistaa niiden samank altainen rakenne kuin kloroplastien, nimittäin reaktiokeskusten ja valonpysäytysjärjestelmien läsnäolo, sekä yleiset fotosynteesin tulokset, jotka johtavat orgaanisten yhdisteiden muodostumiseen. On huomattava, että alemmilla kasveilla - vihreillä levillä, kuten prokaryooteilla, ei ole plastideja. Tämä johtuu siitä, että klorofylliä sisältävät muodostelmat - kromatoforit ovat ottaneet tehtävänsä - fotosynteesin.
Kuinka kloroplastit syntyivät
Monien hypoteesien joukossaplastidien alkuperästä, katsokaamme symbiogeneesiä. Hänen ideoidensa mukaan plastidit ovat soluja (kloroplasteja), jotka syntyivät arkean aikakaudella fototrofisten bakteerien tunkeutumisen seurauksena primaariseen heterotrofiseen soluun. He johtivat myöhemmin vihreiden plastidien muodostumiseen.
Tässä artikkelissa tutkimme kasvisolun kaksikalvoisten organellien rakennetta ja toimintoja: leukoplastit, kloroplastit ja kromoplastit. Ja myös selvitti niiden merkityksen solujen elämässä.
