Kaj je chloroplast? Kloroplasti: struktura in funkcija

Flora - eden od glavnih virov našega planeta. To je zaradi rastlinstva na svetu je kisik, ki ga dihamo, hrana ima ogromno bazo, iz katere vse življenje odvisna. Rastline so edinstveni, saj lahko pretvori anorganske kemijske spojine v organskih komponent.

To storite s pomočjo fotosinteze. Ta pomemben proces poteka v določenih rastlinskih organele, kloroplasti. Najmanjši element dejansko zagotavlja obstoj vsega življenja na planetu. Mimogrede, kaj je chloroplast?

Osnovna definicija

Tako imenovana posebna struktura, v kateri so procesi fotosinteze, katerih namen je vezati ogljikov dioksid in tvorbo določenih ogljikovih hidratov. Stranski produkt kisik. To podolgovate organele dolžine dosegla 2-4 mm v širino, njihova dolžina prihaja do 5.10 mikronov. Pri nekaterih vrstah zelenih alg včasih najdemo kloroplasti velikani podaljšan za 50 mm!

Te alge so lahko tudi druga značilnost: celotna celica imajo le eno organelov te vrste. V celicah višjih rastlin je običajno med 10-30 kloroplastov. Vendar pa je v njihovem primeru, da lahko izpolni svetle izjeme. Tako je v Proštac tkiva običajnem tobaka tam 1000 kloroplastov na celico. Kakšne so kloroplasti? Fotosinteza - to je njihov glavni, ne pa tudi edina vloga. Jasno razumeti njihov pomen v življenju rastlin, je pomembno, da poznamo številne vidike njihovega nastanka in razvoja. Vse to je podrobneje opisan v tem članku.

Izvor kloroplastih

Torej, kaj je chloroplast, smo izvedeli. In kako je prišlo do te organele? Kako to, da rastline pojavila kot edinstveno napravo, ki pretvarja ogljikov dioksid in vodo v zapletenih organskih spojin?

Trenutno med znanstveniki, ki prevladujejo pogled na endosymbiotic izvora teh organelov, kot je njihov neodvisen pojav v rastlinskih celicah precej dvomljivo. Dobro zavedajo, da je lišaj - simbioza alg in gliv. Enocelične alge hkrati živi v gobe celicah. Zdaj znanstveniki verjamejo, da je v davnih časih fotosinteza cianobakterije prepojena v rastlinske celice, nato pa izgubil nekaj "neodvisnosti", prenos večina genoma v jedru.

Toda njegova glavna značilnost je nov organelle ohrani v celoti. To je samo o procesu fotosinteze. Čeprav je naprava potrebna za izvedbo tega procesa, ki se je oblikovala pod nadzorom tako jedra celic in samega kloroplastih. Tako je delitev teh organelov in drugih procesov, povezanih z izvajanjem genetskih informacij v DNK nadzoruje jedro.

dokazi

Pred kratkim, je hipoteza o prokariontski izvor teh elementov ni preveč priljubljen v znanstveni skupnosti, mnogi ga štejejo kot "ponaredki amaterji." Toda po poglobljeni analizi nukleotidnih zaporedij v DNK kloroplastov, je ta predpostavka sijajno potrditev je potekala. Izkazalo se je, da so te strukture zelo podobna, čeprav tesno povezana, DNK bakterijskih celic. Tako je bila podobna sekvenca je dalo v prosto dnevna cianobakterij. Še posebej so se izkazali za zelo podobne gene ATP-sintezni kompleks, kot tudi v "aparatu" transkripcije in prevajanja.

Predlagatelji, ki določajo začetek branja genetskih informacij iz DNK in terminal nukleotidnih zaporedij, ki so odgovorni za njegovo prenehanje, kot je organiziran v podobi bakterij. Seveda, so milijarde let evolucijskih transformacij sposobni narediti veliko sprememb v kloroplastih, vendar zaporedje v kloroplastnega genov ostala popolnoma nespremenjena. In to je - neizpodbiten polno dokaz, da je nekoč imel kloroplasti in dejansko prokariontskega prednika. Morda je bilo telo, ki se je zgodila tudi sodobno cianobakterije.

Chloroplast razvoj proplastids

"Odrasle" organelle razvije iz proplastids. Gre za majhno, popolnoma brezbarvna organelle, je le nekaj mikrometrov. To je obdan z gosto dvoslojno membrano, ki vsebuje obroč DNA, specifične za kloroplast. Notranja membrana sistem ti "predniki" nimajo organele. Zaradi izredno majhne velikosti njihovega študija, je zelo težko, ampak zato, ker so podatki o njihovem razvoju je izjemno nizka.

Znano je, da obstaja več takšnih protoplastid v jedru živali in rastlin v vsakem jajcu. Med razvoja zarodka, so razdeljeni in prenesen v druge celice. To je enostavno preveriti: genetske lastnosti, ki so nekako povezane z plastidih se prenašajo le preko materine linije.

Notranja membrana protoplastidy med razvojem štrli v organelov. Od te strukture rastejo thylakoid membrane, ki so odgovorni za nastanek Grand Prix in lamel na strome organelov. V popolni temi protopastida začne preoblikovati v prekurzorja kloroplast (etioplast). Ta primarna organoidno označen s tem, da v njem je precej zapletena kristalno strukturo. Ko na list obrata postane luč, je popolnoma uničena. Zatem tvorba "tradicionalni" notranjo strukturo kloroplast, ki je tvorjena kot čas thylakoids in lamelami.

Razlike rastline trgovina škroba

Vsaka celica vsebuje več meristemalnoy take proplastids (njihovo število je odvisna od rastlinskimi vrstami in drugih dejavnikov). Ko se to primarno tkivo začne preoblikovati v listu, so organele predhodniki preoblikovala v kloroplastih. Torej, so zaključili njihovo rast, mladi pšenice listi so kloroplasti v višini 100-150 enot. Nekoliko bolj zapleteno je na primer v zvezi s temi rastlinami, ki so sposobni za kopičenje škroba.

Ti so nabrali zalogo ogljikovih hidratov v plastidih, ki se imenujejo amyloplasts. Ampak kako te organele so tema tega članka? Po krompir so gomolji niso vključeni v fotosintezo! Naj razložim to bolj podrobno.

Ugotovili smo, da je chloroplast, mimogrede razkrivajo povezavo med tem organelov z strukture prokariontske organizmov. Tu je situacija podobna: znanstveniki so dolgo ugotovili, da amyloplasts kot kloroplasti vsebuje povsem enako DNK, in so narejena iz natanko istega protoplastid. Zato jih je treba obravnavati v isti vidik. Amyloplasts dejstvo je treba obravnavati kot posebno vrsto kloroplastih.

Kot je nastala amyloplasts?

Lahko pripravi analogijo med protoplastidami in matičnih celic. Preprosto povedano, amyloplasts na neki točki začeli razvijati na nekoliko drugačen način. Znanstveniki pa so se naučili nekaj zanimivega: jim je uspelo doseči medsebojno pretvorbo kloroplastov listov krompirja v amyloplasts (in obratno). Canonicity primer, je znano, da vsak schoolchild - krompirjevi gomolji do svetlo zelene.

Druge informacije o načinih diferenciacije teh organelov

Vemo, da je (in v listih dreves, zelišč in grmovnic v jeseni), je v času zorenja plodov paradižnika, jabolka in nekaterih drugih rastlin proces "razgradnje" ko so kloroplasti v rastlinskih celicah pretvori v kromoplast. Te organeli vsebujejo v svoji sestavi pigmentov, karotenoidov.

Pretvorba je povezano z dejstvom, da je pod določenimi pogoji popolno uničenje thylakoids, nato pa pridobi drugačen organelov notranjo organizacijo. To je tukaj, da se vrnemo na vprašanje, ki se je začel, da bi razpravljali na začetku članka: vplivom jedra za razvoj kloroplastov. To pomeni, da v posebnih proteinov, ki se sintetizirajo v citoplazmi celic, organelle sproži proces prilagajanja.

Struktura kloroplast

Ko govorimo o izvoru in razvoju kloroplastov, je treba pripraviti na njihovo strukturo. Še toliko bolj, ker je zelo zanimiv in si zasluži ločeno obravnavo.

Osnovna kloroplastni struktura sestavljena iz dveh lipoproteinov membran, notranjih in zunanjih. Debelina je vsak približno 7 nm, razdalja med njima - 20-30 nm. Kot pri drugih plastida oblik notranjega sloja posebno strukturo, štrlijo navznoter organelov. V zrelih kloroplastov tam samo dve vrsti "sukanje" membran. Prva oblika lamel na strome, drugi - thylakoid membrana.

Lamele in thylakoids

Treba je opozoriti, da obstaja jasna povezava, ki ima kloroplastni membrano s podobnimi formacije znotraj organelov. Dejstvo, da lahko nekatere od njegovih gub segajo od ene stene do druge (kot v mitohondrijih). Torej lahko Lamele se tvori neke vrste "vreča" ali razvejeno verigo. Vendar pa je večina teh struktur so razporejeni vzporedno drug z drugim in niso povezane med seboj.

Ne pozabite, da še vedno obstajajo znotraj kloroplastih membrano in thylakoids. To je zaprta "vrečke", ki so razporejeni v kup. Kot v prejšnjem primeru, med dvema stene votline ima dolžino 20-30 nm. V barih iz "vreče" se imenuje obraz. Vsak stolpec je lahko do 50 thylakoids, in v nekaterih primerih je celo več. Ker lahko skupna "velikost" takšnih pilotov doseže 0,5 m, lahko se včasih odkrijejo z navadno mikroskopom.

Skupno število obrazov, ki so določeni v kloroplastih višjih rastlin, so lahko do 40-60. Vsak thylakoid tako tesen, na drugega, da njihove zunanje membrane tvorijo eno letalo. Debelina plasti na spoju lahko doseže do 2 mm. Upoštevajte, da podobne strukture, ki se oblikujejo v bližini drug drugega in thylakoids lamel, precej neobičajno.

Na mestih stika v plasteh, včasih doseže enako 2 nm. Tako, kloroplasti (katerega struktura in funkcija je zelo težko) niso enotni monolitna struktura, nekakšna "država v državi". V nekaterih pogledih je struktura teh organelov ni manj zahtevna kot v strukturi celotne celice!

Grana so med seboj povezani, s pomočjo lamel. Toda votline thylakoids, ki tvorijo kup, vedno zaprta in ne komunicira z intermembrane prostora. Kot lahko vidite, kloroplasta struktura je precej zapletena.

Kaj so pigmenti so lahko prisotni v kloroplastih?

To je lahko vsebovana v kloroplastih strome vsakega? Obstajajo ločene molekule DNA in veliko ribosome. V amyloplasts je deponirana v strome škroba zrn. V skladu s tem kromoplast so pigmenti. Seveda, obstajajo različni pigmenti iz kloroplastov, vendar je najbolj pogosta je klorofila. Takoj je razdeljen na več vrst:

• Skupina A (modro-zelena). To se zgodi v 70% primerov najdemo v kloroplastih višjih rastlin in alg.
• Skupina B (rumeno-zelena). Preostalih 30% najdemo tudi v višjih rastlin in alg vrste.
• Skupine C, D in E so veliko redkejše. Na voljo je v kloroplastih nekaterih vrst nižjih rastlin in alg.

V rdečih in rjavih morskih alg v kloroplastih niso tako redki so lahko zelo različne vrste organskih barvil. Nekatere alge tudi na splošno vsebuje skoraj vse obstoječe pigmentov kloroplastov.

Naloge kloroplastov

Seveda, njihova glavna naloga je pretvarjanje svetlobne energije v ekoloških sestavin. Sam fotosinteza poteka v Grand Prix z neposrednim sodelovanjem klorofila. To absorbira sončno energijo, da ga prenese na energijo vzbujenih elektronov. Slednja ima svoj presežne zaloge, dobimo presežek energije, ki se uporablja za vodne razkroj in sintezo ATP. Ko se voda tvori upadanja kisika in vodika. Prvič, kot smo že omenili, je stranski produkt in izloča v okoliški prostor in vodika je povezana s posebnim proteinom, feredoksin.

Spet oksidira ob prehodu vodik redukcijsko sredstvo, ki je skrajšano iz biokemije NADP. V skladu s tem njegova reducirana oblika - NADP-H2. Preprosto povedano, v procesu fotosinteze se sprosti naslednjih snovi: ATP, NADP-H2 in stranski produkt v obliki kisika.

Energija vloga ATP

Nastali ATP je zelo pomembno, saj je "baterija" glavni energije, ki gre za različne potrebe celice. NADP-H2 obsega reducentom, vodik in to spojino je mogoče enostavno daje po potrebi. Preprosto rečeno, da je učinkovita kemična reducenta je: v procesu fotosinteze, je niz reakcij, ki bi ga preprosto ne more biti.

Nadalje, v primeru zapustiti kloroplastni encime, ki delujejo v temi in Gran vodik z redukcijsko sredstvo in energije kloroplastni ATP, ki se uporablja za zagon sintezo številnih organskih snovi. Ker je fotosinteza poteka v dobrih svetlobnih pogojih, se nabrani spojine, ki se uporablja za potrebe rastlin sami v temi.

Lahko rečemo, da je ta proces v nekaterih pogledih izgleda sumljivo kot dihanje. Kaj ga razlikuje od fotosinteze? V tabeli vam bo pomagal razumeti to vprašanje.

standardna vrata	fotosinteza	dih
ko	Šele čez dan, ko je sonce	V vsakem trenutku
kjer iztržek	Celice, ki vsebujejo klorofil	Vse žive celice
kisika	dodelitev	poraba
CO2	poraba	dodelitev
organske snovi	Sinteza, delno cepitev	samo delitev
energije	absorbira	stojala

To je tisto, kar se razlikuje od dihanja fotosintezo. Iz tabele je razvidno svoje velike razlike.

Nekatere "paradoksov"

Večina kasnejše reakcije poteka tam v kloroplastih strome. Prihodnost pot sintetiziranih spojin je drugačna. Na primer, enostavnih sladkorjev takoj zunaj organele akumulirajo v drugih delih celice v obliki polisaharidov, predvsem - škroba. V kloroplastih se pojavi kot odlaganja maščob in predhodno kopičenje svoje predhodnike, ki so nato potujejo v druge celice na tem območju.

Jasno je treba razumeti, da so vsi sintezo reakcije se zahtevajo ogromne količine energije. Njen edini vir je še vedno isti fotosinteza. To je proces, ki pogosto zahteva toliko energije, da ga je dobil z uničevanjem snovi, ki nastanejo kot posledica prejšnjega sinteze! Tako je večina energije, ki je pridobljena v svojem poteku, ki se porabi za izvedbo več kemijskih reakcij znotraj rastlinske celice.

Se uporablja le določen odstotek od tega, da usmerja proizvodnjo teh organskih snovi, ki obrat potreben za lastno rast in razvoj vseh zamud v obliki maščob in ogljikovih hidratov.

ali kloroplasti so statične?

Menijo, da so celične organele, vključno s kloroplasti (strukture in funkcije, ki smo podrobno naslikal) strogo na enem mestu. To ni tako. Kloroplasti lahko premikate po kletki. Tako je v rahel luči so ponavadi zasede položaj v bližini najbolj osvetljenem delu celice, pod pogoji zmerne do šibki svetlobi lahko nekaj vmesni položaj, na katerem je mogoče na "ulov" najbolj sončno svetlobo. Ta pojav se imenuje "phototaxis".

Kot mitohondriji, kloroplasti so precej avtonomne organele. Imajo lastne ribosome, so sintetizirali vrsto zelo posebnih proteinov, ki se jih uporabljajo samo. Obstaja tudi poseben encim kompleksov, ki se proizvajajo na posebnih lipidi, potrebnih za izgradnjo lamelnih membran. Smo že govorili o prokariontski izvor teh organelov, vendar je treba dodati, da nekateri znanstveniki menijo, da so kloroplasti dolgoletni potomci nekaterih parazitskih organizmov, ki so najprej postali simbiontih, nato pa v celoti postane sestavni del celice.

Pomen kloroplasti

Za rastline, je očitno - sinteza energije in materialov, ki jih rastlinskih celic, ki se uporablja. Toda fotosinteza - proces, ki zagotavlja stalno kopičenje organskih snovi v svetovnem merilu. Ogljikovega dioksida, lahko vode in sončne svetlobe kloroplaste sintetizirali veliko število kompleksnih makromolekularne snovi. Ta sposobnost je značilen samo za njih, in moški še zdaleč ponavljanjem postopka in vitro.

Vse biomase na površini našega planeta svoj obstoj dolguje ta najmanjših organele, ki jih najdemo v globinah rastlinskih celic. Brez njih, ne da bi njihov stalni proces fotosinteze na Zemlji ne bi bilo življenja v njenih sodobnih pojavnih oblikah.

Upamo, da ste se naučili iz tega članka, da je chloroplast in kakšna je njegova vloga v rastlinskega telesa.