Co to są chloroplasty?Krótka definicja. Plastydy: rodzaje, budowa i funkcje. Chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty. Opis elementów komórkowych
Plastydy to organelle specyficzne dla komórek roślinnych (występują w komórkach wszystkich roślin, z wyjątkiem większości bakterii, grzybów i niektórych glonów).
Komórki roślin wyższych zawierają zwykle od 10 do 200 plastydów o wielkości 3-10 µm, najczęściej mających kształt dwuwypukłej soczewki. W algach zielone plastydy, zwane chromatoforami, są bardzo zróżnicowane pod względem kształtu i wielkości. Mogą mieć kształt gwiazdy, wstążki, siateczki i inne.
Istnieją 3 rodzaje plastydów:
- Bezbarwne plastydy - leukoplasty;
- malowane - chloroplasty(Zielony kolor);
- malowane - chromoplasty(żółty, czerwony i inne kolory).
Tego typu plastydy są w pewnym stopniu zdolne do wzajemnego przekształcania się - leukoplasty z akumulacją chlorofilu zamieniają się w chloroplasty, a te ostatnie z wyglądem czerwonych, brązowych i innych pigmentów w chromoplasty.
Budowa i funkcje chloroplastów
Chloroplasty to zielone plastydy zawierające zielony pigment – chlorofil.
Główną funkcją chloroplastów jest fotosynteza.
Chloroplasty mają własne rybosomy, DNA, RNA, wtrącenia tłuszczowe i ziarna skrobi. Zewnętrzna strona chloroplastu pokryta jest dwiema błonami białkowo-lipidowymi, a małe ciała - grana i kanały błonowe - są zanurzone w ich półpłynnym zrębie (substancji podstawowej).
Babcie(o wielkości około 1 µm) - paczki okrągłych, płaskich woreczków (tylakoidów), złożonych jak kolumna monet. Znajdują się one prostopadle do powierzchni chloroplastu. Tylakoidy sąsiednich granów są połączone ze sobą kanałami membranowymi, tworząc jeden system. Liczba grana w chloroplastach jest różna. Na przykład w komórkach szpinaku każdy chloroplast zawiera 40-60 ziaren.
Chloroplasty wewnątrz komórki mogą poruszać się biernie, unoszone przez prąd cytoplazmy lub aktywnie przemieszczać się z miejsca na miejsce.
- Jeśli światło jest bardzo intensywne, ustawiają się krawędzią w stronę jasnych promieni słońca i ustawiają się wzdłuż ścian równolegle do światła.
- Przy słabym oświetleniu chloroplasty przemieszczają się do ścian komórkowych zwróconych w stronę światła i kierują w jego stronę swoją dużą powierzchnię.
- Przy średnim oświetleniu zajmują przeciętną pozycję.
Dzięki temu uzyskuje się najkorzystniejsze warunki oświetleniowe dla procesu fotosyntezy.
Chlorofil
Grana plastydów komórek roślinnych zawiera chlorofil, upakowany cząsteczkami białka i fosfolipidów, aby zapewnić zdolność do wychwytywania energii świetlnej.
Cząsteczka chlorofilu jest bardzo podobna do cząsteczki hemoglobiny i różni się głównie tym, że atom żelaza znajdujący się w centrum cząsteczki hemoglobiny został zastąpiony w chlorofilu atomem magnezu.
W przyrodzie występują cztery rodzaje chlorofilu: a, b, c, d.
Chlorofile a i b zawierają rośliny wyższe i algi zielone, okrzemki zawierają a i c, algi czerwone zawierają a i d.
Chlorofile a i b zostały lepiej zbadane niż inne (po raz pierwszy rozdzielił je rosyjski naukowiec M.S. Tsvet na początku XX wieku). Oprócz nich istnieją cztery rodzaje bakteriochlorofili - zielone pigmenty fioletowych i zielonych bakterii: a, b, c, d.
Większość bakterii fotosyntetyzujących zawiera bakteriochlorofil a, niektóre zawierają bakteriochlorofil b, a bakterie zielone zawierają c i d.
Chlorofil ma zdolność bardzo efektywnego pochłaniania energii słonecznej i przekazywania jej innym cząsteczkom, co jest jego główną funkcją. Dzięki tej zdolności chlorofil jest jedyną strukturą na Ziemi zapewniającą proces fotosyntezy.
Główną funkcją chlorofilu w roślinach jest pochłanianie energii świetlnej i przekazywanie jej do innych komórek.
Plastydy, podobnie jak mitochondria, charakteryzują się w pewnym stopniu autonomią w komórce. Rozmnażają się poprzez rozszczepienie.
Wraz z fotosyntezą w plastydach zachodzi proces biosyntezy białek. Ze względu na zawartość DNA plastydy odgrywają rolę w przekazywaniu cech w drodze dziedziczenia (dziedziczenie cytoplazmatyczne).
Budowa i funkcje chromoplasty
Chromoplasty należą do jednego z trzech rodzajów plastydów roślin wyższych. Są to małe organelle wewnątrzkomórkowe.
Chromoplasty mają różne kolory: żółty, czerwony, brązowy. Nadają charakterystyczny kolor dojrzałym owocom, kwiatom i jesiennym liściom. Jest to konieczne, aby przyciągnąć owady zapylające i zwierzęta, które żywią się owocami i rozprowadzają nasiona na duże odległości.
Struktura chromoplastu jest podobna do innych plastydów. Wewnętrzne muszle obu są słabo rozwinięte, czasem całkowicie nieobecne. Zrąb białkowy, DNA i substancje pigmentowe (karotenoidy) zlokalizowane są na ograniczonej przestrzeni.
Karotenoidy to rozpuszczalne w tłuszczach pigmenty, które gromadzą się w postaci kryształów.
Kształt chromoplasty jest bardzo zróżnicowany: owalny, wielokątny, w kształcie igły, w kształcie półksiężyca.
Rola chromoplasty w życiu komórki roślinnej nie jest w pełni poznana. Naukowcy sugerują, że substancje pigmentowe odgrywają ważną rolę w procesach redoks i są niezbędne do rozmnażania i fizjologicznego rozwoju komórek.
Budowa i funkcje leukoplastów
Leukoplasty to organelle komórkowe, w których gromadzą się składniki odżywcze. Organelle mają dwie muszle: gładką zewnętrzną i wewnętrzną z kilkoma występami.
Leukoplasty pod wpływem światła zamieniają się w chloroplasty (na przykład zielone bulwy ziemniaka); w normalnym stanie są bezbarwne.
Kształt leukoplastów jest kulisty i regularny. Znajdują się w tkance spichrzowej roślin, która wypełnia miękkie części: rdzeń łodygi, korzeń, cebule, liście.
Funkcje leukoplastów zależą od ich rodzaju (w zależności od zgromadzonego składnika odżywczego).
Rodzaje leukoplastów:
- Amyloplastów gromadzą skrobię i występują we wszystkich roślinach, ponieważ węglowodany są głównym produktem spożywczym komórki roślinnej. Niektóre leukoplasty są całkowicie wypełnione skrobią i nazywane są ziarnami skrobi.
- Elaioplasty produkować i magazynować tłuszcze.
- Proteinoplasty zawierają białka.
Leukoplasty służą również jako substancja enzymatyczna. Pod wpływem enzymów reakcje chemiczne przebiegają szybciej. Natomiast w niesprzyjającym okresie życia, gdy nie zachodzą procesy fotosyntezy, rozkładają polisacharydy na proste węglowodany, których rośliny potrzebują do przeżycia.
Fotosynteza nie może zachodzić w leukoplastach, ponieważ nie zawierają one ziaren ani pigmentów.
Cebule roślin, które zawierają wiele leukoplastów, tolerują długie okresy suszy, niskie temperatury i upały. Wynika to z dużych zapasów wody i składników odżywczych w organellach.
Prekursorami wszystkich plastydów są proplastydy, małe organelle. Zakłada się, że leuko- i chloroplasty są zdolne do przekształcania się w inne gatunki. Ostatecznie, po spełnieniu swoich funkcji, chloroplasty i leukoplasty stają się chromoplastami – jest to ostatni etap rozwoju plastydów.
Ważne jest, aby wiedzieć! W komórce roślinnej może znajdować się jednocześnie tylko jeden rodzaj plastydu.
Tabela podsumowująca budowę i funkcje plastydów
| Nieruchomości | Chloroplasty | Chromoplasty | Leukoplasty |
|---|---|---|---|
| Struktura | Organelle dwubłonowe z grana i kanalikami błoniastymi | Organelle z nierozwiniętym systemem błon wewnętrznych | Małe organelle znajdujące się w częściach rośliny ukrytych przed światłem |
| Kolor | Warzywa | Wielobarwny | Bezbarwny |
| Pigment | Chlorofil | Karotenoid | Nieobecny |
| Formularz | Okrągły | Wielokątny | Kulisty |
| Funkcje | Fotosynteza | Pozyskiwanie potencjalnych dystrybutorów roślin | Dostawy składników odżywczych |
| Wymienność | Przekształć się w chromoplasty | Nie zmieniaj się, to ostatni etap rozwoju plastydów | Przekształcają się w chloroplasty i chromoplasty |
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. Własne geny 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. Efron
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
Chloroplasty to plastydy roślin wyższych, w których zachodzi proces fotosyntezy, czyli wykorzystania energii promieni świetlnych do utworzenia substancji organicznych z substancji nieorganicznych (dwutlenku węgla i wody) przy jednoczesnym uwolnieniu tlenu do atmosfery. Chloroplasty mają kształt dwuwypukłej soczewki, ich wielkość wynosi około 4-6 mikronów. Występują w komórkach miąższu liści i innych zielonych częściach roślin wyższych. Ich liczba w komórce waha się od 25 do 50.
Struktura chloroplastu obserwowana za pomocą mikroskopu elektronowego jest bardzo złożona. 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 - blaszki. Połączone ze sobą blaszki tworzą pęcherzyki – tylakoidy. Tylakoidy, ściśle przylegające do siebie, tworzą grana, którą można rozróżnić nawet pod mikroskopem świetlnym. Z kolei grany w jednym lub kilku miejscach łączą się ze sobą za pomocą pasm międzygranalnych - tylakoidów zrębowych. W błonach tylakoidów osadzone są pigmenty chloroplastowe biorące udział w wychwytywaniu energii świetlnej, a także enzymy niezbędne w lekkiej fazie fotosyntezy.
Skład chemiczny chloroplastów: woda – 75%; 75-80% całkowitej ilości suchej masy to substancje organiczne. związki, 20-25% minerałów.
Podstawą strukturalną chloroplastów są białka (50-55% suchej masy), z czego połowa 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). Najważniejszym składnikiem chloroplastów są lipidy (30-40% suchej masy).
Chloroplasty zawierają różne pigmenty. W zależności od rodzaju rośliny jest to:
chlorofil:
- chlorofil A (niebiesko-zielony) – 70% (w roślinach wyższych i zielonych algach);
- chlorofil B (żółto-zielony) – 30% (tamże);
- chlorofil C, D i E są mniej powszechne - w innych grupach glonów;
karotenoidy:
- pomarańczowo-czerwone karoteny (węglowodory);
- żółte (rzadziej czerwone) ksantofile (utlenione karoteny). Dzięki fikoksantynie ksantofilowej chloroplasty brunatnic (feoplastów) zabarwiają się na brązowo;
· fikobiliproteiny zawarte w rodoplastach (chloroplastach czerwonych i niebieskozielonych alg):
- niebieska fikocyjanina;
- czerwona fikoerytryna.
Chloroplast ma swój własny DNA, to znaczy własny genom i własny aparat do realizacji informacji genetycznej poprzez syntezę RNA i białka.
Główną funkcją chloroplastów jest wychwytywanie i przekształcanie energii świetlnej.
Błony tworzące granę zawierają zielony pigment – chlorofil. To tutaj zachodzą świetlne reakcje fotosyntezy – absorpcja promieni świetlnych przez chlorofil i zamiana energii świetlnej na energię wzbudzonych elektronów. Elektrony wzbudzone światłem, czyli posiadające nadmiar energii, oddają swoją energię na rozkład wody i syntezę ATP. Podczas rozkładu wody powstają tlen i wodór. Tlen jest uwalniany do atmosfery, a wodór jest wiązany przez białko ferredoksynę.
Ferredoksyna następnie ponownie się utlenia, przekazując ten wodór czynnikowi redukującemu zwanemu NADP. NADP przechodzi w zredukowaną formę - NADP-H2. Zatem w wyniku lekkich reakcji fotosyntezy powstaje ATP, NADP-H2 i tlen, a zużywana jest woda i energia świetlna.
W ATP gromadzi się duża ilość energii, która jest następnie wykorzystywana do syntezy, a także na inne potrzeby komórki. NADP-H2 jest akumulatorem wodoru, który następnie łatwo uwalnia. Dlatego NADP-H2 jest chemicznym środkiem redukującym. Duża liczba biosyntez wiąże się właśnie z redukcją, a NADP-H2 pełni w tych reakcjach rolę dostawcy wodoru.
Ponadto za pomocą enzymów w zrębie chloroplastów, czyli poza graną, zachodzą ciemne reakcje: wodór i energia zawarta w ATP są wykorzystywane do redukcji atmosferycznego dwutlenku węgla (CO2) i włączania go do składu substancji organicznych. Pierwsza substancja organiczna powstająca w wyniku fotosyntezy ulega dużej liczbie przegrupowań i daje początek całej gamie substancji organicznych syntetyzowanych w roślinie i tworzących jej ciało. Wiele z tych przemian zachodzi właśnie tam, w zrębie chloroplastu, gdzie znajdują się enzymy do tworzenia cukrów, tłuszczów, a także wszystkiego, co niezbędne do syntezy białek. Cukry mogą następnie albo przemieszczać się z chloroplastów do innych struktur komórkowych, a stamtąd do innych komórek roślinnych, albo tworzyć skrobię, której ziarna często są widoczne w chloroplastach. Tłuszcze odkładają się również w chloroplastach w postaci kropli lub w postaci prostszych substancji, prekursorów tłuszczów i opuszczają chloroplast.
Chloroplasty mają pewną autonomię w układzie komórkowym. Mają własne rybosomy i zestaw substancji, które decydują o syntezie szeregu własnych białek chloroplastu. Istnieją również enzymy, których działanie prowadzi do powstawania lipidów tworzących blaszki i chlorofil. Jak widzieliśmy, chloroplast ma również autonomiczny system wytwarzania energii. Dzięki temu chloroplasty są w stanie samodzielnie budować własne struktury. Istnieje nawet pogląd, że chloroplasty (podobnie jak mitochondria) pochodzą od jakichś niższych organizmów, które osiedliły się w komórce roślinnej i najpierw weszły z nią w symbiozę, a następnie stały się jej integralną częścią, organellą.
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.
/. Chloroplasty
2. Tylakoidy
3. Błony tylakoidowe
4. Kompleksy białkowe
5. Synteza biochemiczna w zrębie chloroplastów
1. Komórki embrionalne zawierają bezbarwny proplastydy. W zależności od rodzaju tkaniny rozwijają się: w zielone chloroplasty;
inne formy plastydów - pochodne chloroplastów (później filogenetycznie):
Chromoplasty żółte lub czerwone;
Bezbarwne leukoplasty.
Struktura i skład chloroplasty. W Komórki roślin wyższych, jak niektóre algi, mają około 10-200 soczewkowatych chloroplastów o wielkości zaledwie 3-10 mikronów.
Chloroplasty- plastydy komórek narządów roślin wyższych, wystawione na działanie światła, np:
Niezdrewniała łodyga (tkanki zewnętrzne);
Młode owoce;
Rzadziej w naskórku i koronie kwiatu.
Powłoka chloroplastowa, składająca się z dwóch membran, otacza bezbarwną zrąb, przez który przenika wiele płaskich, zamkniętych kieszeni membranowych (cystern) - tylakoidów w kolorze zielonym. Dlatego komórki z chloroplastami są zielone.
Czasami zielony kolor jest maskowany przez inne pigmenty chloroplastów (w algach czerwonych i brunatnych) lub soku komórkowego (w buku). Komórki glonów zawierają jedną lub więcej różnych form chloroplastów.
Chloroplasty zawierają po różnych pigmentach(w zależności od rodzaju rośliny):
Chlorofil:
Chlorofil A (niebiesko-zielony) – 70% (w roślinach wyższych i
algi zielone); . chlorofil B (żółto-zielony) – 30% (tamże);
Chlorofil C, D i E są mniej powszechne w innych grupach alg;
Karotenoidy:
Pomarańczowo-czerwone karoteny (węglowodory);
Żółte (rzadziej czerwone) ksantofile (utlenione karoteny). Dzięki fikoksantynie ksantofilowej chloroplasty brunatnic (feoplastów) zabarwiają się na brązowo;
Fikobiliproteiny zawarte w rodoplastach (chloroplastach czerwonych i niebieskozielonych alg):
Niebieska fikocyjanina;
Czerwona fikoerytryna.
Funkcja chloroplastów: pigment chloroplastowy pochłania światło wdrożyć fotosynteza - proces zamiany energii świetlnej na energię chemiczną substancji organicznych, przede wszystkim węglowodany, które syntetyzowane są w chloroplastach z substancji ubogich w energię – CO2 i H2O
2. Prokarioty nie mają chloroplastów, ale mają jest ich wiele tylakoidy,ograniczone błoną plazmatyczną:
U bakterii fotosyntetyzujących:
Rurowy lub płytowy;
Albo w postaci bąbelków, albo płatków;
W niebieskozielonych algach tylakoidy są spłaszczonymi zbiornikami:
Tworzenie układu kulistego;
Lub równolegle do siebie;
Lub ułożone losowo.
U roślin eukariotycznych Komórki tylakoidów powstają z fałdów wewnętrznej błony chloroplastu. Chloroplasty przenikają od krawędzi do krawędzi długimi tylakoidy zrębowe, wokół których gęsto upakowane i krótkie tylakoid gran. Stosy takich tylakoidów grana są widoczne w mikroskopie świetlnym jako zielona grana o wielkości 0,3-0,5 µm.
3. Pomiędzy graną zręb tylakoidowy jest spleciony w sposób siatkowy. Tylakoidy Grana powstają z nakładających się procesów tylakoidów zrębowych. Jednocześnie wewnętrzny (wewnątrzpęcherzykowy) przestrzenie wielu lub wszystkich tylakoidów pozostają ze sobą połączone.
Błony tylakoidowe Grubości 7-12 nm, bardzo bogata w białko (zawartość białka - ok. 50%, łącznie ponad 40 różnych białek).
W błonach tiakoddów zachodzi ta część reakcji fotosyntezy, która jest związana z konwersją energii - tzw. reakcje świetlne. Procesy te obejmują dwa fotosystemy I i II zawierające chlorofil, połączone łańcuchem transportu elektronów oraz ATPazę błonową wytwarzającą ATP. Używanie metody zamrażanie-odpryskiwanie, Możliwe jest rozdzielenie błon tylakoidów na dwie warstwy wzdłuż granicy przechodzącej między dwiema warstwami lipidowymi. W tym przypadku za pomocą mikroskopu elektronowego można zobaczyć cztery powierzchnie:
Membrana od strony zrębu;
Błona od strony przestrzeni wewnętrznej tylakoidu;
Wewnętrzna strona monowarstwy lipidowej sąsiaduje Do zręb;
Wewnętrzna strona monowarstwy przylega do przestrzeni wewnętrznej.
We wszystkich czterech przypadkach widoczne jest gęste upakowanie cząstek białka, które normalnie przenikają przez błonę, ale gdy membrana się rozwarstwia, wyrywają się z tej lub innej warstwy lipidowej.
4. Z detergenty(np. cyfronina) można wyizolować z błon tylakoidów sześć różnych kompleksów białkowych:
Duże cząstki FSN-SSK, które są hydrofobowym integralnym białkiem błonowym. Kompleks FSN-SSK zlokalizowany jest głównie w miejscach kontaktu błon z sąsiadującym tylakoidem. Można to podzielić:
Na cząstkę FSP;
I kilka identycznych, bogatych w chlorofil cząstek CCK. Jest to zespół cząstek, które „zbierają” kwanty światła i przekazują swoją energię cząstce FSP;
Cząsteczki PS1, hydrofobowe integralne białka błonowe;
Cząstki zawierające elementy łańcucha transportu elektronów (cytochromy), optycznie nie do odróżnienia od PS1. Hydrofobowe integralne białka błonowe;
CF0 - część błony ATPaza utrwalona w błonie o wielkości 2-8 nm; jest hydrofobowym integralnym białkiem błonowym;
CF1 jest obwodową i łatwo odłączalną hydrofilową „głową” błony ATPazy. Kompleks CF0-CF1 działa w mitochondriach w taki sam sposób jak F0-F1. Kompleks CF0-CF1 zlokalizowany jest głównie w miejscach, w których błony się nie stykają;
Peryferyjny, hydrofilowy, bardzo luźno związany enzym karboksylaza rybulozobifosforanowa, funkcjonalnie należący do zrębu.
Cząsteczki chlorofilu zawarte są w cząsteczkach PS1, FSP i SSC. Są amfipatyczne i zawierać:
Hydrofilowy pierścień porfirynowy w kształcie krążka, który leży na powierzchni błony (w zrębie, w wewnętrznej przestrzeni tylakoidu lub po obu stronach);
Hydrofobowa pozostałość fitolu. Reszty fitolu znajdują się w hydrofobowych cząsteczkach białka.
5. Przeprowadza się je w zrębie chloroplastów procesy synteza biochemiczna(fotosynteza), w związku z czym zostają one przesunięte:
Ziarna skrobi (produkt fotosyntezy);
Plastoglobule, które składają się z lipidów (głównie glikolipidów) i gromadzą chinony:
Plastochinon;
Filochinon (witamina K1);
Tokoferylochinon (witamina E);
Kryształy białka fitoferrytyny zawierającego żelazo (akumulacja żelaza).
