Modificaties van plastiden zijn een veel voorkomend verschijnsel in de plantenwereld. Plastiden: structuur, functies

Een van de belangrijkste verschillen tussen plant enEen dierlijke cel bestaat uit de aanwezigheid in het cytoplasma van de eerste dergelijke organellen, zoals plastiden. De structuur, kenmerken van de processen van hun vitale activiteit, evenals het belang van chloroplasten, chromoplasten en leukoplasten zullen in dit artikel worden behandeld.

Structuur van chloroplast

Groene plastiden, de structuur waarvan we nu zijnwe bestuderen, verwijzen naar de verplichte organellen van cellen van hogere sporen en zaadplanten. Het zijn tweemembraan cellulaire organellen en hebben een ovale vorm. Hun aantal in het cytoplasma kan anders zijn. De cellen van het kolomvormige parenchym van een blad van tabak bevatten bijvoorbeeld tot duizend chloroplasten, in de stelen van planten van de graanfamilie van 30 tot 50.

Beide membranen, die deel uitmaken van de organoïde, hebbenverschillende structuur: extern - glad, drielaags, vergelijkbaar met het membraan van de plantencel zelf. Het binnenste bevat veel plooien die lamellen worden genoemd. Ze worden vergezeld door platte zakjes - thylakoïden. Lamellen vormen een netwerk dat bestaat uit parallelle tubuli. Tussen de lamellen bevinden zich kalf-thylakoïden. Ze worden verzameld in stapels - korrels, die met elkaar kunnen worden verbonden. Hun hoeveelheid in één chloroplast is 60-150. De gehele inwendige holte van de chloroplast is gevuld met een matrix.

Het organel heeft tekenen van autonomie: zijn eigen erfelijke materiaal is een ring-DNA, waardoor chloroplasten zich kunnen vermenigvuldigen. Er is ook een gesloten buitenmembraan, dat het organel beperkt van de processen die plaatsvinden in het cytoplasma van de cel. Chloroplasten hebben hun eigen ribosomen, moleculen en RNA en t-RNA en zijn daarom in staat tot eiwitsynthese.

Functies van thylakoïden

Zoals eerder vermeld, plant plastidencellen - chloroplasten bevatten in hun samenstelling speciale afgeplatte zakjes, thylakoïden genoemd. Ze vonden pigmenten - chlorofylen (die deelnemen aan fotosynthese) en carotenoïden (ondersteuning en trofische functies). Er is ook een enzymatisch systeem dat zorgt voor de reactie van de lichte en donkere fasen van fotosynthese. De thylakoïden werken als antennes: ze richten lichtkwanta en verwijzen ze naar chlorofylmoleculen.

Fotosynthese is het belangrijkste proces van chloroplasten

Autotrofe cellen zijn zelfvoorzienendsynthese van organische stoffen, met name glucose, met behulp van koolstofdioxide en lichtenergie. Groene plastiden, waarvan we de functies bestuderen, vormen een integraal onderdeel van fototrofen - meercellige organismen zoals:

• hogere sporenplanten (mossen, paardenstaarten, vlaktes, varens);
• zaad (gymnospermen - gingovye, coniferen, ephedra en angiospermen of bloeiende planten).

Fotosynthese is een systeem van oxidatie-reductiereacties, gebaseerd op het proces van overdracht van elektronen van donorstoffen naar verbindingen die ze "waarnemen", zogenaamde acceptoren.

Deze reacties leiden tot de synthese van organischstoffen, in het bijzonder glucose, en de afgifte van moleculaire zuurstof. De lichte fase van fotosynthese vindt plaats op de membranen van thylakoïden onder invloed van lichtenergie. Geabsorbeerde quanta van licht wekken de elektronen op van de magnesiumatomen waaruit het groene pigment bestaat - chlorofyl.

De energie van elektronen wordt gebruikt voor de syntheseenergie-intensieve stoffen: ATP en NADP-H2. Ze worden gespleten door een cel voor de reacties van de donkere fase die voorkomen in de matrix van chloroplasten. De combinatie van deze synthetische reacties leidt tot de vorming van glucosemoleculen, aminozuren, glycerol en vetzuren, die dienen als het gebouw en het trofische materiaal van de cel.

Soorten plastiden

Groene plastiden, de structuur en functies waarvan wijeerder onderzocht, zijn in bladeren, groene stengels en zijn niet de enige soort. Dus, in de schil van de vrucht, in de bloembladen van bloeiende planten, in de buitenste dekplaten van de ondergrondse scheuten - knollen en bollen, zijn er andere plastiden. Ze worden chromoplastieken of leukoplasten genoemd.

Kleurloze organellen (leukoplasten) hebbenverschillende vorm en verschillen van chloroplasten doordat hun interne holte geen dunne lamellen heeft en het aantal thylakoïden dat in de matrix is ​​ondergedompeld klein is. De matrix zelf bevat deoxyribonucleïnezuur, eiwitsynthetiserende organellen-ribosomen en proteolytische enzymen die eiwitten en koolhydraten afbreken.

Leukoplasts hebben ook enzymen - synthetasen,betrokken bij de vorming van zetmeelmoleculen uit glucose. Dientengevolge accumuleren kleurloze plastiden van plantencellen reserve voedingsstoffen: eiwitkorrels en zetmeelkorrels. Deze plastiden, waarvan de functies bestaan ​​uit de ophoping van organische stoffen, kunnen veranderen in chromoplasten, bijvoorbeeld tijdens de rijping van tomaten in de fase van melkrijpheid.

Onder een scanmicroscoop met een highresolutie, de verschillen in de structuur van alle drie de typen plastiden zijn duidelijk zichtbaar. Dit heeft vooral betrekking op chloroplasten, die de meest complexe structuur hebben die is gekoppeld aan de functie van fotosynthese.

Chromoplast gekleurde plastiden

Samen met groene en kleurloze cellenplanten is er een derde soort organellen, chromoplasten genaamd. Ze hebben verschillende kleuren: geel, paars, rood. Hun structuur is vergelijkbaar met leukoplasten: het binnenmembraan heeft een kleine hoeveelheid lamellen en een onbeduidend aantal thylakoïden. Chromoplasten bevatten verschillende pigmenten: xanthofylen, carotenen, carotenoïden, die fotosynthese-hulpstoffen zijn. Het zijn deze plastiden die zorgen voor de verkleuring van wortelgewassen van bieten, wortels, fruit van fruitbomen en bessen.

Hoe ontstaan ​​plastiden en onderling

Leukoplasten, chromoplasten, chloroplasten - plastiden(de structuur en functies van die we bestuderen), met een enkele oorsprong. Ze zijn afgeleid van meristematische (educatieve) weefsels, waaruit protoplastiden worden gevormd - tweevlakszakvormige organellen tot 1 μm groot. In het licht compliceren ze hun structuur: een binnenmembraan met lamellen wordt gevormd en een groen pigment chlorofyl wordt gesynthetiseerd. Protoplasten worden chloroplasten. Leukoplast kan ook transformeren onder de werking van lichtenergie in groene plastiden en vervolgens in chromoplasten. Modificaties van plastiden zijn een wijdverbreid fenomeen in de plantenwereld.

Chromatophores als voorlopers van chloroplasten

Prokaryote phototrophic organismen - groenen paarse bacteriën, voer het proces van fotosynthese uit met behulp van bacteriochlorofyl A, waarvan moleculen zich op de inwendige uitlopers van het cytoplasmamembraan bevinden. Microbiologen beschouwen chromatoforen van bacteriën als voorlopers van plastiden.

Dit wordt bevestigd door hun overeenkomst met chloroplastenstructuur, namelijk de aanwezigheid van reactiecentra en lichtopvangsystemen, evenals algemene resultaten van fotosynthese leidend tot de vorming van organische verbindingen. Opgemerkt moet worden dat de lagere planten - groene algen, zoals prokaryoten, geen plastiden hebben. Dit wordt verklaard door het feit dat de chlorofyl-bevattende formaties - chromatoforen, hun functie op zich namen - fotosynthese.

Hoe zijn chloroplasten ontstaan?

Onder de reeks hypothesen van de oorsprong van plastidenLaten we stilstaan ​​bij symbiogenese. Volgens zijn ideeën zijn plastiden cellen (chloroplasten) die ontstonden in het Archaeïsche tijdperk door de penetratie van fototrofe bacteriën in de primaire heterotrofe cel. Ze leidden vervolgens tot de vorming van groene plastiden.

In dit artikel hebben we de structuur en functies van de tweemembraan organellen van plantencellen bestudeerd: leukoplasten, chloroplasten en chromoplasten. En ontdekte ook hun betekenis in het cellulaire leven.