Una dintre principalele diferențe dintre celulele vegetale și cele animale este prezența în citoplasmă a primelor organite precum plastidele. Structura, caracteristicile proceselor lor vitale, precum și semnificația cloroplastelor, cromoplastelor și leucoplastelor vor fi discutate în acest articol.
Structura cloroplastului
Plastidele verzi, a căror structură o vom studia acum, aparțin organelelor obligatorii ale celulelor plantelor cu spori și semințe superioare. Sunt organite celulare cu membrană dublă și au formă ovală. Numărul lor în citoplasmă poate fi diferit. De exemplu, celulele parenchimului columnar al unei lame de frunze de tutun conțin până la o mie de cloroplaste, în tulpinile plantelor din familia cerealelor de la 30 la 50.
Ambele membrane care alcătuiesc organoidul au o structură diferită: cea exterioară este netedă, cu trei straturi, asemănătoare cu membrana celulei vegetale însăși. Cel interior conține multe pliuri numite lamele. Adiacent acestora sunt saci plate - tilacoizi. Lamelele formează o rețea detubuli paraleli. Între lamele se află corpii tilacoizi. Ele sunt colectate în stive - boabe care pot fi conectate între ele. Numărul lor într-un cloroplast este de 60-150. Întreaga cavitate internă a cloroplastului este umplută cu matrice.
Organella are semne de autonomie: propriul material ereditar - ADN circular, datorită căruia cloroplastele se pot multiplica. Există, de asemenea, o membrană exterioară închisă care limitează organele de procesele care au loc în citoplasma celulei. Cloroplastele au propriii lor ribozomi, molecule i-ARN și t-ARN, ceea ce înseamnă că sunt capabile de sinteza proteinelor.
Funcții tilacoide
După cum am menționat mai devreme, plastidele cu celule vegetale - cloroplastele - conțin saci turtiți speciali numiti tilacoizi. În ele s-au găsit pigmenti - clorofile (participând la fotosinteză) și carotenoide (îndeplinesc funcții de susținere și trofice). Există, de asemenea, un sistem enzimatic care asigură reacțiile fazelor luminoase și întunecate ale fotosintezei. Tilacoizii acționează ca antene: concentrează cuante de lumină și le direcționează către moleculele de clorofilă.
Fotosinteza este procesul principal al cloroplastelor
Celulele autotrofe sunt capabile să sintetizeze în mod independent substanțe organice, în special glucoză, folosind dioxid de carbon și energie luminoasă. Plastidele verzi, ale căror funcții le studiem în prezent, fac parte integrantă din fototrofe - organisme multicelulare precum:
- plante cu spori mai mari (mușchi, coada-calului, mușchi de club,ferigi);
- semințe (gimnosperme - ginga, conifere, efedra și angiosperme sau plante cu flori).
Fotosinteza este un sistem de reacții redox, care se bazează pe procesul de transfer de electroni de la substanțele donatoare la compușii care le „primesc”, așa-numiții acceptori.
Aceste reacții duc la sinteza de substanțe organice, în special glucoza, și eliberarea de oxigen molecular. Faza luminoasă a fotosintezei are loc pe membranele tilacoide sub acțiunea energiei luminoase. Cuantele de lumină absorbite excită electronii atomilor de magneziu care alcătuiesc pigmentul verde - clorofila.
Energia electronilor este folosită pentru sinteza substanțelor consumatoare de energie: ATP și NADP-H2. Ele sunt scindate de celulă pentru reacții în fază întunecată care apar în matricea cloroplastică. Combinația acestor reacții sintetice duce la formarea de molecule de glucoză, aminoacizi, glicerol și acizi grași, care servesc ca material de construcție și trofic al celulei.
Tipuri plastid
Plastidele verzi, a căror structură și funcții am discutat mai devreme, se găsesc în frunze, tulpini verzi și nu sunt singurele specii. Deci, în pielea fructelor, în petalele plantelor cu flori, în acoperirile exterioare ale lăstarilor subterani - tuberculi și bulbi, există și alte plastide. Se numesc cromoplaste sau leucoplaste.
Organele incolore (leucoplaste) au o formă diferită și diferă de cloroplaste prin faptul căcavitatea interioară nu are plăci subțiri - lamele, iar numărul de tilacoizi scufundați în matrice este mic. Matricea în sine conține acid dezoxiribonucleic, organele de sinteză a proteinelor - ribozomi și enzime proteolitice care descompun proteinele și carbohidrații.
Leucoplastele au și enzime – sintetaze implicate în formarea moleculelor de amidon din glucoză. Ca urmare, plastidele incolore ale celulelor vegetale acumulează nutrienți de rezervă: granule de proteine și boabe de amidon. Aceste plastide, a căror funcție este de a acumula substanțe organice, se pot transforma în cromoplaste, de exemplu, în timpul coacerii roșiilor aflate în stadiul de coacere lăptoasă.
La un microscop de scanare de în altă rezoluție, diferențele în structura tuturor celor trei tipuri de plastide sunt clar vizibile. Aceasta, în primul rând, se referă la cloroplaste, care au cea mai complexă structură asociată cu funcția de fotosinteză.
Cromoplaste - plastide colorate
Alături de celulele vegetale verzi și incolore, există un al treilea tip de organite numite cromoplaste. Au o varietate de culori: galben, violet, roșu. Structura lor este similară cu leucoplastele: membrana interioară are un număr mic de lamele și un număr mic de tilacoizi. Cromoplastele conțin diverși pigmenți: xantofile, caroteni, carotenoizi, care sunt substanțe fotosintetice auxiliare. Aceste plastide sunt cele care oferă culoarea rădăcinilor sfeclei, morcovilor, fructelor pomilor fructiferi și fructelor de pădure.
Cum apar eleși se transformă reciproc plastide
Leucoplastele, cromoplastele, cloroplastele sunt plastide (a căror structură și funcții le studiem) care au o origine comună. Sunt derivate ale țesuturilor meristematice (educative), din care se formează protoplastide - organele cu două membrane asemănătoare sacului cu dimensiunea de până la 1 micron. În lumină, ele își complică structura: se formează o membrană interioară care conține lamele și se sintetizează clorofila pigmentului verde. Protoplastidele devin cloroplaste. Leucoplastele pot fi, de asemenea, transformate prin energia luminii in plastide verzi si apoi in cromoplaste. Modificarea plastidelor este un fenomen larg răspândit în lumea plantelor.
Cromatofori ca precursori ai cloroplastelor
Organisme fototrofe procariote - bacterii verzi și violete, efectuează procesul de fotosinteză cu ajutorul bacterioclorofilei A, ale cărei molecule sunt situate pe excrescentele interioare ale membranei citoplasmatice. Microbiologii consideră că cromatoforii bacterieni sunt precursori ai plastidelor.
Acest lucru este confirmat de structura lor similară cu a cloroplastelor, și anume prezența centrelor de reacție și a sistemelor de captare a luminii, precum și rezultatele generale ale fotosintezei, ducând la formarea de compuși organici. Trebuie remarcat faptul că plantele inferioare - algele verzi, precum procariotele, nu au plastide. Acest lucru se datorează faptului că formațiunile care conțin clorofilă - cromatoforele și-au preluat funcția - fotosinteza.
Cum au apărut cloroplastele
Printre multe ipotezeoriginea plastidelor, să ne oprim asupra simbiogenezei. Conform ideilor sale, plastidele sunt celule (cloroplaste) care au apărut în epoca arheică ca urmare a pătrunderii bacteriilor fototrofe în celula heterotrofă primară. Ei au fost cei care au condus ulterior la formarea plastidelor verzi.
În acest articol, am studiat structura și funcțiile organelelor cu două membrane ale unei celule vegetale: leucoplaste, cloroplaste și cromoplaste. Și a aflat, de asemenea, semnificația lor în viața celulară.
