Што е Хлоропласт? Хлоропластите: структура и функција

Флората - еден од главните ресурси на нашата планета. Тоа е благодарение на флората на светот постои кислород, кој го дишеме, храна има огромна база на податоци од кои зависи животот. Растенија се единствен во тоа што тие може да се конвертира неоргански хемиски соединенија во органски материи.

Тие го прават тоа со помош на фотосинтеза. Овој важен процес се одвива во одредени растителни органели, хлоропластите. На најмалиот елемент всушност осигурува постоење на целиот живот на планетата. Патем, она што е Хлоропласт?

Основната дефиниција на

Т.н. специфична структура, во која има процесот на фотосинтеза, кои се насочени кон врзување на јаглерод диоксид и формирање на одредени јаглехидрати. Нус-производ е кислород. Ова издолжена органели во должина, достигнувајќи 2-4 мм во ширина, должина нивниот збор за 5,10 микрони. Кај некои видови на зелени алги понекогаш се најде хлоропластите гиганти продолжен за 50 mm!

Овие алги, исто така, може да биде уште една карактеристика: целата мобилен тие имаат само една органела овој вид. Во клетките на виши растенија обично има меѓу 10-30 хлоропластите. Сепак, во нивниот случај, може да ги исполни светли исклучоци. Така, во зграда ткиво на конвенционалните тутун има 1.000 хлоропластите по клетка. Кои се хлоропластите? Фотосинтеза - тоа е нивниот главен, но не и единствена улога. Јасно да се разбере нивното значење во животот на растенијата, тоа е важно да се знае многу аспекти на нивното потекло и развој. Сето ова е опишано во овој член.

Потеклото на Хлоропласт

Значи, она што е Хлоропласт, дознавме. И како се случија овие органели? Како е тоа што растенијата се појави како единствен уред кој претвора јаглерод диоксид и вода во комплексни органски соединенија?

Во моментов, меѓу научниците преовладува мислењето на endosymbiotic потеклото на овие органели, како и нивните независни појава во растителните клетки е многу сомнително. Свесен дека лишаи - симбиоза на алги и габи. Едноклеточни алги во исто време живеат во печурка клетки. Сега научниците веруваат дека во старите времиња цијанобактерии за photosynthetic инфилтрирале во растителните клетки, а потоа загуби дел од "независност", пренесувајќи од геномот во јадрото.

Но, нејзината главна карактеристика е нов органела задржан во целост. Тоа е само за процесот на фотосинтеза. Сепак, за да се изврши овој процес апарат, што е формирана под контрола и на клеточното јадро и самата Хлоропласт. Така, поделбата на овие органели, и други процеси поврзани со спроведувањето на генетските информации во ДНК е контролирана од страна на јадрото.

докази

Релативно неодамна, хипотезата на прокариотски потеклото на овие елементи не е премногу популарна во научната заедница, многумина го сметаат како "измислици аматери." Но, откако во-длабочината на анализа на нуклеотидни секвенци во ДНК на хлоропластите, оваа претпоставка беше се одржа брилијантна потврда. Се покажа дека овие структури се многу слични, дури и тесно поврзани, ДНК на бактериски клетки. Така, слична секвенца е пронајден во слободно живеат цијанобактерии. Особено, тие се покажаа како многу слични гени АТП-синтетизирање комплекс, како и во "апарат" на транскрипција и превод.

Промотори кои го дефинираат почетокот на читањето на генетски информации од ДНК и терминал нуклеотидни секвенци кои се одговорни за неговото раскинување, како организирани во сликата на бактериски. Се разбира, од неколку милијарди години еволутивен трансформации беа во можност да се направи многу промени на Хлоропласт, но редоследот по Хлоропласт гени останаа апсолутно непроменети. И тоа е - на непобитни целосна доказ дека хлоропластите и всушност еднаш имаше прокариотски предок. Можеби тоа беше на телото, која исто така се случи модерна цијанобактерии.

Хлоропласт развој на proplastids

"Возрасни" органела развива од proplastids. Ова е мала, целосно безбоен органела, има само неколку микрони во дијаметар. Тој е опкружен со густа две-слој мембрана, која содржи прстен на ДНК специфични за Хлоропласт. Внатрешен систем мембрана овие "предци" немаат органели. Поради екстремно малата големина на нивната студија е многу тешко, но бидејќи податоците за нивниот развој е исклучително низок.

Познато е дека постојат неколку такви protoplastid во јадрото на животните и растенијата во секоја јајце. Во текот на ембрионалниот развој, тие се поделени и се пренесат на други клетки. Тоа е лесно да се провери: генетски особини кои на некој начин се поврзани со пластиди се пренесува само преку мајчина линија.

внатрешната мембрана protoplastidy во текот на развојот штрчи во органела. На овие структури расте thylakoid мембрана, кои се одговорни за формирањето на трката за Големата награда и ламелите на органела стромата. Во целосен мрак protopastida почнува да се трансформира во претходник на Хлоропласт (etioplast). Оваа примарна organoid карактеризира со тоа што во него е доста комплицирано кристална структура. Откако на листот на растението добива светлина, тоа е целосно уништен. Потоа, формирање на "традиционалните" внатрешната структура на Хлоропласт, која е формирана како времето thylakoids и ламели.

Разлики растенија продавница скроб

Секоја ќелија содржи неколку meristemalnoy како proplastids (нивниот број варира во зависност од видот на растенијата и други фактори). Откако ова основно ткиво почнува да се трансформира во лист, органели прекурсори се трансформираат во хлоропластите. Значи, да имаат завршено нивниот раст, млада пченица лисја имаат хлоропластите во износ од 100-150 единици. Малку повеќе комплицирано е случај во однос на оние растенија кои се способни за акумулација скроб.

Тие се акумулираат акции на јаглени хидрати во пластиди, кои се нарекуваат amyloplasts. Но, како овие органели се тема на овој напис? По компир клубени не се вклучени во фотосинтезата! Дозволете ми да објаснам ова во повеќе детали.

Откривме дека Хлоропласт, случајно откривање на поврзаноста на овој органела со структурите на прокариотски организми. Тука ситуацијата е слична: научниците веќе долго време сфатив дека amyloplasts како хлоропластите содржат иста ДНК, и се формираат на точно истиот protoplastid. Како резултат на тоа, тие треба да се смета во истата аспект. Amyloplasts факт треба да се смета како посебен вид на Хлоропласт.

Како формирана amyloplasts?

Може да се подготви аналогија помеѓу protoplastidami и матични клетки. Едноставно кажано, amyloplasts во одреден момент почнуваат да се развиваат во сосема поинаков начин. Научниците, сепак, научивме нешто интересно: тие успеале да се постигне заемно конверзија на хлоропластите на компир лисја во amyloplasts (и обратно). Каноничноста пример, познат на секој ученик - компир клубени на светло зелена.

Други информации за начините на диференцијација на овие органели

Ние знаеме дека во текот на зреењето на плодовите од домати, јаболка и некои други растенија (и во лисјата на дрвјата, билки и грмушки во есен) е процес на "деградација", кога хлоропластите во растителните клетки се трансформираат во chromoplasts. Овие органели содржат во својот состав на пигменти, каротеноиди.

Конверзија е поврзана со фактот дека под одредени услови постои целосно уништување на thylakoids, а потоа добива поинаква органела внатрешна организација. Таа е тука дека ќе се вратиме на прашањето што почна да се разговара на почетокот од статијата: влијанието на јадро за развој на хлоропластите. Тоа е, со посебни протеини кои се синтетизираат во цитоплазмата на клетките, органела иницира процесот на исправување.

Структурата на Хлоропласт

После разговорот за потеклото и развојот на хлоропластите, треба да се осврнам на нивната структура. На повеќе, бидејќи тоа е многу интересно и заслужува посебна дискусија.

Основни Хлоропласт структура се состои од два липопротеини мембрани, внатрешни и надворешни. Дебелина на секој е околу 7 nm, растојанието помеѓу нив - 20-30 nm. Како и во случајот на други plastid внатрешниот слој формира посебна структура, се наѕира внатре органела. Во зрелите хлоропластите има само два вида на "извртување" мембрани. Првата форма на ламели на строма, вториот - на thylakoid мембрана.

Ламели и thylakoids

Треба да се напомене дека постои јасна врска која има Хлоропласт мембрана со слични формации во внатрешноста на органела. Фактот дека некои од неговите огради може да се прошири од еден ѕид на другите (како во митохондриите). Значи ламели може да формира еден вид на "торба" или разгранет синџир. Сепак, повеќето од овие структури се поставени паралелно едни со други и не се поврзани едни со други.

Не заборавајте дека се уште има во слузницата Хлоропласт и thylakoids. Тоа е затворен "торби" кои се наредени во оџак. Како и во претходниот случај, помеѓу два ѕида на шуплината има должина од 20-30 nm. Решетките на "торби" се нарекува лице. Секоја колона може да биде до 50 thylakoids, а во некои случаи има уште повеќе. Од заеднички "големината" на таквите купови може да достигне 0,5 м, тие понекогаш можат да бидат откриени од страна на обичните светлосна микроскопија.

Вкупниот број на лица, кои се содржани во хлоропластите на виши растенија, може да биде до 40-60. Секој thylakoid толку тесни друго што надворешните мембрани се формира еден авион. дебелина на слој на заедничката може да биде до 2 nm. Имајте на ум дека слични структури, кои се формираат во непосредна близина на едни со други и thylakoids ламели, сосема невообичаено.

Во места на контакт како слој, понекогаш достигнувајќи истата 2 nm. Така, хлоропластите (структурата и функцијата на која е многу тешко) не се една монолитна структура, еден вид на "држава во држава". Во некои аспекти, структурата на овие органели не е помалку тешко од целиот клеточна структура на!

Grana се меѓусебно поврзани, со помош на ламелата. Но thylakoids празнина, која се формира оџакот, секогаш затворени и не комуницира со intermembrane простор. Како што можете да видите, на Хлоропласт структура е доста комплицирано.

Кои се пигменти може да бидат присутни во хлоропластите?

Кои можат да бидат содржани во Хлоропласт стромата на секоја? Постојат посебни ДНК молекули и многу рибозоми. Во amyloplasts е депониран во стромата на зрна на скроб. Соодветно на тоа, chromoplasts постојат пигменти. Се разбира, постојат различни пигменти на хлоропластите, но најчест е хлорофил. Тој веднаш се поделени во неколку вида:

• Група А (сино-зелена). Тоа се случува во 70% од случаите се најде во хлоропластите на виши растенија и алги.
• Група Б (жолто-зелена). Останатите 30%, исто така, се наоѓаат во повисоки растенија и видови алги.
• Групите Ц, Д и Е се многу поретки. Тоа е на располагање во хлоропластите на некои видови на пониските растенија и алги.

Во црвена и кафеави алги во хлоропластите не се толку ретки, може да биде многу различни видови на органски бои. Некои алги, исто така, генерално, ги содржи скоро сите постоечки пигменти хлоропластите.

Функциите на хлоропластите

Се разбира, нивната главна функција е да го конвертирате светлината енергија во органски компоненти. Сем фотосинтезата се одвива во трката за Големата награда со директно учество на хлорофил. Таа ги апсорбира сончева енергија, го пренесува енергијата на возбудени електрони. Вториот, има вишокот парк, даваат енергија вишок кој се користи за вода распаѓање и синтеза на АТП. Кога водата се формира на забите кислород и водород. Прво, како што веќе споменав, тоа е спореден производ и се излачува во околниот простор, и водородот е поврзан со одредена протеини, ferredoxin.

Тој повторно оксидира со полагање на водород намалување агент, што е кратенка во биохемија NADP. Соодветно на тоа, нејзината намалена форма - NADP-H2. Едноставно кажано, во процесот на фотосинтеза е пуштен на следниве супстанции: АТП, NADP-H2 и спореден производ во форма на кислород.

Енергија улогата на АТП

Како резултат на АТП е исклучително важно, како што е главниот "батерија" на енергија, која оди на различните потреби на клетката. NADP-H2 се состои од намалување агент, водород и ова соединение е способен за лесно да го даваат ако е потребно. Едноставно кажано, тоа е ефикасен хемиски намалување агент е: во процесот на фотосинтеза, таму е збир на реакции дека без тоа, едноставно, не може да се случи.

Понатаму, во случај да дојде Хлоропласт ензими кои работат во мракот и Gran е водород или намалување агент и енергија Хлоропласт АТП се користи за да се започне синтезата на голем број на органски материи. Од фотосинтезата се одвива под добри услови на осветлување, акумулираните соединенија се користат за потребите на самите растенија во мракот.

Можете да фер да се каже дека овој процес е во некои аспекти изгледа сомнително како еден здив. Она што го разликува од фотосинтезата? Табелата ќе ви помогне да се разбере ова прашање.

стандард пристаниште	фотосинтеза	здив
кога постои	Само во текот на денот, кога сончевата светлина	Во било кое време
каде приносите	Клетки кои содржат хлорофил	Сите живи клетки
кислород	распределба	навлегувањето
CO2	навлегувањето	распределба
органски материи	Синтеза, делумно расцепување	само разделување
енергија	се апсорбира	штандови

Тоа е она што е различно од дишењето на фотосинтеза. Табелата јасно покажува своите големи разлики.

Некои од "парадокси"

Повеќето од последователната реакција се одвива во право, таму во строма Хлоропласт. Иднината патот на синтетизираат соединенија е поинаква. На пример, едноставни шеќери веднаш зад органели се акумулира во другите делови на клетката во форма на полисахариди, првенствено - скроб. Во хлоропластите се јавува како таложење на масти и прелиминарен акумулација на нивните прекурзори, кои потоа се излез на други клетки во оваа област.

Треба јасно да се разбере дека сите реакции на синтеза бараат огромна количина на енергија. Нејзиниот единствен извор е ист фотосинтеза. Ова е процес кој честопати бара толку многу енергија што мора да се добие, уништувајќи ги супстанциите формирани како резултат на претходната синтеза! Така, поголемиот дел од енергијата која е произведена во текот на курсот се троши за извршување на различни хемиски реакции во самата растителна клетка.

Само дел од нејзиниот удел се користи за директно да се добие оние органски супстанции кои растенијата ги зема за свој раст и развој или одлагање во форма на масти или јаглени хидрати.

Дали хлоропластите се статични?

Општо се верува дека клеточните органели, вклучувајќи ги и хлоропластите (чија структура и функции се детализирани од нас) се строго лоцирани на едно место. Тоа не е така. Хлоропластите може да се движат низ ќелијата. Така, во слаба светлина, тие имаат тенденција да заземаат позиција во близина на најсветлата страна на ќелијата, во услови на средно и ниско осветлување, можат да одберат одредени средни позиции, во кои е можно да се "фати" поголемиот дел од сончевата светлина. Овој феномен бил наречен "фототаксис".

Како и митохондриите, хлоропластите се сосема автономни органоиди. Тие имаат свои рибосоми, тие синтетизираат голем број на високо специфични протеини кои се користат само од нив. Постојат дури и специфични ензимски комплекси, при што се произведуваат специјални липиди потребни за изградба на ламеларни школки. Веќе разговаравме за прокариотското потекло на овие органели, но треба да се додаде дека некои научници сметаат дека хлоропластите се долги потомци на некои паразитски организми кои прво станале симбиоти, а потоа целосно станале интегрален дел од клетката.

Важноста на хлоропластите

За растенијата, тоа е очигледно - тоа е синтеза на енергија и супстанции кои се користат од растителни клетки. Но, фотосинтезата е процес кој обезбедува континуирана акумулација на органска материја на глобално ниво. Од јаглерод диоксид, вода и сончева светлина, хлоропластите можат да синтетизираат огромен број на комплексни високомолекуларни соединенија. Оваа способност е карактеристична само за нив, и човекот е далеку од повторување на овој процес во вештачки услови.

Целата биомаса на површината на нашата планета должи своето постоење на овие мали органоиди кои се наоѓаат во длабочините на растителните клетки. Без нив, без процесот на фотосинтеза извршени од нив на Земјата, нема да има живот во неговите современи манифестации.

Се надеваме дека научивте од оваа статија за тоа што е хлоропласт и каква е неговата улога во растителниот организам.