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 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.
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
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).
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.
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
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
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.
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
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.
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.
