Хлоропласти

Хлоропласти — будова, функції і роль у фотосинтезі



Двомембранні органели зі складною будовою – це хлоропласти. До їх складу входить хлорофіл, який забезпечує фотосинтез. За рахунок унікальної форми (двоопукла лінза) на листя надходить багато світла.

Клітини покриті зовнішньою мембраною і містять в собі тилокоїди, що сприяють утворенню гран і строми. Кількість перших компонентів досягає 60 одиниць. Вони об’єднуються між собою за допомогою спеціальних тяжів.

Функціональні особливості

Будова хлоропласту

Будова хлоропласту вивчається школярами в 6 класі на уроках біології. До особливостей клітин відноситься наявність в стромі рибосоми, ДНК, РНК. У мембрані присутня речовина, здатне надати рослинам відповідний колір. Для хлорофілу характерний зелений відтінок, а для каротиноїду:

  • червоний;
  • жовтий;
  • оранжевий.

Значення хлорофілу для рослин полягає в можливості здійснення процесу фотосинтезу.

З урахуванням будови біологи виділяють 4 типи хлорофілу: a, b, c, d. перші два містяться в рослинах на суші і зелених водоростях. Типи a і c вважаються рослинними компонентами діатомових, d і a — червоних водоростей.

Для хлорофілу характерно поглинання сонячної енергії з подальшою передачею іншим молекулам. Руйнування зеленої речовини спостерігається в кінці життєвого циклу органоїда в результаті різкої зміни світлового дня і значення температури. Частина хлоропластів перетворюється в хромопласти. Це призводить до зміни внутрішньої інформації, появи нового колірного відтінку, опадання листя.

Принципи класифікації

Зелені речовини рослини

Пластиди діляться на три види: лейкопласти (безбарвні), хлоропласти (пофарбовані в зелений колір), хромопласти (мають різні відтінки). Протягом життя клітини здатні перетворюватися один в одного. Лейкопластам властиво переходити в хлоропласти, а останні за рахунок появи бурих і інших пігментів — в хромопласти, пластоглобули.

Зовні зелені речовини покриті ліпідною і білковою мембранами. Напіврідка строма з тилакоїдами (компартменти, обмежені мембраною) вважається основною речовиною, до складу якого входять грани з каналами. Перші компоненти представлені у вигляді плоских круглих мішечків, розташованих перпендикулярно поверхні двомембранних органоїдів (ДО).

Унікальність їх структури полягає в зберіганні зеленого пігменту (хлорофіл).

Головна функція хлоропластів пов’язана з участю у фотосинтетичному явищі. До їх складу входять жири, зерна (мітохондрія, пропластида), крохмаль.

На частку ліпідів припадає до 30%. Вони представлені трьома групами:

  • Структурний. До складу входять амфіпатичні речовини.
  • Гідрофобний. До групи входять каротиноїди, які захищають зелені речовини від фотоокислення.
  • Одночасно вони транспортують водень.
  • Жиророзчинний. Група складається з вітамінів К і Е.

До інших компонентів, що входять до складу хлоропласту, відносяться вуглеводи. Вони представлені у вигляді продуктів фотосинтезу. До 25% припадає на частку мінералів. Ферменти можуть виконувати подвійну функцію: каталізацію різних реакцій, забезпечення біосинтезу білків.

Внутрішня структурованість хлоропластів залежить від функціональних навантажень, фізіологічного стану. Молоді клітини розмножуються шляхом поділу, а зрілі мають виражену системою гран. Якщо вони старіють, відбувається розрив тилакоїдів, розпадається хлорофіл. Восени деградація призводить до появи хромопластів.

Головна роль хлоропластів у фотосинтезі забезпечена їх здатністю пасивно рухатися в клітинах, захоплюваних струмом цитоплазми.

Речовині властиво збирати світло і активно переміщатися з одного місця на інше. При інтенсивному світлі воно повертається ребром до яскравого сонця, шикуючись уздовж стінок, які паралельні променям.

Якщо освітлення слабке, схема руху хлоропластів наступна: вони переміщаються на стінки, звернені до сонця, повертаючись найбільшою поверхнею. Коли освітлення середнє, клітини займають відповідне положення. Від умов освітлення залежить те, які пігменти хлоропластів з’являться.

Для пластид і мітохондрій властива напівавтономна ступінь. Крім фотосинтезу, в перших компонентах відбувається біосинтез білка. Оскільки вони містять в собі ДНК, тому беруть активну участь в спадковому комплексі: передача ознак, цитоплазматичні властивості.

Опис хромопластів

Рух хлоропластів

До пластидів вищих рослин відносяться хромопласти. Вони мають незначні розміри. Для внутрішньоклітинних органел характерне різне забарвлення: червоний, жовтий, коричневий. Він надає відповідний колір восени, плодам і квіткам, що необхідно для залучення запилювачів і тварин, що розносять насіння.

Структура тканини схожа на інші пластиди. Внутрішня оболонка розвинена слабкіше зовнішньої. У деяких представників вона може бути відсутнім. У каротиноїдах (жиророзчинні пігменти) відбувається накопичення кристалів. Для визначення точних функцій речовини вивчається таблиця з формами хромопластів:

  • багатокутна;
  • овальна;
  • серпоподібна;
  • голчаста.

Їх роль в житті рослин до кінця не з’ясована. Вчені припускають, що пігменти беруть участь в окислювальних і відновних процесах, необхідних для розмноження і фізіологічного розвитку клітин.

Будова лейкопластів

Структура хлоропластів

В органоїдах цього типу накопичуються поживні компоненти. Лейкопласти мають 2 оболонки: внутрішню і зовнішню. На світлі їм властиво перетворюватися в хлоропласти, але в звичному стані органели безбарвні. Основна їх форма – куляста. Розміщені вони в м’яких частинах рослин:

  • стебло;
  • корінь;
  • цибулина;
  • листя.

З урахуванням накопичується речовини лейкопласти класифікуються на наступні види: амілопласти, елайопласти, протеїнопласти. У першу групу входять органели з крохмалем, що знаходяться в кожній рослині.

Якщо лейкопласт повністю заповнений крохмалем, він називається крохмальним зерном.

Для елайопластів характерно продукування і запас жирів, а для протеїнопластів — скупчення білкових речовин.

Лейкопласти мають ферментнк субстанцію, що сприяє прискореному протіканню хімічних реакцій. У негативному життєвому періоді, коли не відбувається фотосинтез, вони розщеплюють полісахариди на прості вуглеводи. Оскільки в цибулинах міститься багато органоїдів, тому їм властиво переносити тривалу посуху, спеку, низьку температуру. Після виконання своїх функцій вони стають хромопластами.

Симбіотична теорія

Лейкопласти у клітинах

Щоб з’ясувати механізм появи пластид, мітохондрій та інших органоїдів, розглядається теорія ендосимбіозу. Її суть полягає в спільній і взаємовигідному житті органели з клітиною. Вперше теорію запропонував Шимпер в 1883 році. У 1867 вчені працювали над двоїстою природою лишайників.

Біолог Фаміцин, враховуючи теорію Шимпера, припустив, що хлоропласти, як лишайники і водорості, відносяться до симбіонтів. Вчені довели, що мітохондрії – аеробні бактерії, які не розмножуються за межами клітин.

Загальні властивості, характерні для мітохондрій і пластид:

  • наявність двох замкнутих мембран;
  • розмноження бінарним поділом;
  • ДНК не пов’язана з гістонами;
  • наявність свого апарату синтезу білка.

У ДНК пластид і мітохондрій, на відміну від аналогічних структур прокаріотів, немає інтронів. А в ДНК хлоропластів закодована інформація про деякі білки, інші дані знаходяться в ядрі клітини. В результаті еволюції частина генетичного матеріалу з геному перейшло в ядро, тому хлоропласти і мітохондрії не розмножуються незалежно.

Археї і бактерії не схильні до фагоцитозу. Вони харчуються тільки осмотрофно. Множинні біологічні та хімічні дослідження вказують на химерну сутність бактерій.

Властивості мітохондрій

Вчені не з’ясували, як зливаються організми з декількох доменів. В умовах сучасності виявлені організми, які містять в собі інші клітини в якості ендосимбіонтів. Вони відрізняються від первинних еукаріотів тим, що не інтегруються в одне ціле, не мають своєї індивідуальності.

Цікавим організмом вважається Mixotricha paradoxa. Щоб рухатися, вона використовує 250 000 бактерій, які фіксуються на її поверхні. Мітохондрії у цього організму вдруге втрачені. Всередині знаходяться сферичні аеробні мікроорганізми, які замінюють органели.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *