Aký je chloroplast? Chloroplasty: štruktúra a funkcia

Flora - je jedným z hlavných zdrojov našej planéty. Je to vďaka flóre svete je kyslík, ktorý dýchame, jedlo má obrovskú databázu, z ktorého všetok život závisí. Rastliny sú jedinečné v tom, že možno previesť anorganické chemické zlúčeniny na organické látky.

Robia to prostredníctvom fotosyntézy. Tento dôležitý proces prebieha v špecifických rastlinných organel, chloroplastov. Najmenší prvok v skutočnosti zabezpečuje existenciu všetkého života na tejto planéte. Mimochodom, čo je chloroplast?

základné definície

Tzv špecifická štruktúra, v ktorej sú procesy fotosyntézy, ktoré sú zamerané na viazanie oxidu uhličitého a tvorbe niektorých sacharidov. Vedľajším produktom je kyslík. Tento pretiahnutý organely v dĺžke, dosahujúci 2-4 mm na šírku, ich dĺžka je do 5.10 um. U niektorých druhov zelených rias niekedy našiel chloroplasty obri predĺžil o 50 mm!

Tieto riasy môžu byť tiež ďalšie funkcie: celá bunka majú len jeden organela tento druh. V bunkách vyšších rastlín je obvykle medzi 10-30 chloroplastov. Avšak, v ich prípade môže splniť svetlé výnimky. Tak, v palisáda tkaniva bežného tabaku tam 1000 chloroplastov na bunku. Aké sú chloroplasty? Fotosyntéza - to je ich hlavnou, ale nie jedinou úlohu. Jasne pochopiť ich význam v živote rastliny, je dôležité poznať mnoho aspektov ich vzniku a vývoja. To všetko je ďalej popísané v tomto článku.

pôvod chloroplastov

Takže, čo je chloroplast, sme sa naučili. A ako došlo tieto organely? Ako je to, že rastliny sa objavil ako unikátne zariadenie, ktoré prevádza oxid uhličitý a vodu do zložitých organických zlúčenín?

V súčasnej dobe patrí medzi vedcami prevládajúce pohľad na endosymbiotic pôvodu týchto organel, ako ich nezávislý výskyt v rastlinných bunkách je veľmi pochybné. Dobre vedomí toho, že lišajníky - symbiózu riasy a huby. Jednobunkové riasy zároveň žije v hubových bunkách. Teraz vedci sa domnievajú, že v dávnych dobách fotosyntézy sinice infiltroval do rastlinných buniek, a potom stratil niektoré "nezávislosti", prenesenie väčšiny genómu v jadre.

Ale jeho hlavným rysom je nový organela zachovaný v plnom rozsahu. Je to len o procese fotosyntézy. Aj keď je zariadenie potrebné na vykonanie tohto procesu, je vytvorený pod kontrolou ako bunkového jadra a samotným chloroplastu. To znamená, že rozdelenie týchto organel, a ďalšie procesy spojené s vykonávaním genetickej informácie v DNA je riadený jadra.

dôkaz

Relatívne nedávno, hypotéza prokaryotické pôvod týchto prvkov nebol príliš populárny vo vedeckej komunite, mnoho považovať ju za "výmysly amatérov." Ale po hĺbkovej analýzy nukleotidových sekvencií v DNA chloroplastov, tento predpoklad bol brilantný potvrdenie prebehol. Ukázalo sa, že tieto štruktúry sú veľmi podobné, aj úzko súvisí, DNA z bakteriálnych buniek. Tak, podobné sekvencie bola nájdená v voľne žijúcich siníc. Najmä sa ukázalo, že je veľmi podobné gény ATP-syntetizujúcu komplex, rovnako ako v "zariadenie", transkripcie a translácie.

Promótory, ktoré definujú počiatok čítanie genetickej informácie z DNA a terminál nukleotidových sekvencií, ktoré sú zodpovedné za jeho ukončenie, ako je organizovaná v obrazu bakteriálnej. Samozrejme miliardy rokov evolučných premien boli schopní robiť veľa zmien v chloroplastoch, ale sekvencie chloroplastov génoch zostalo úplne bez zmeny. A je to - nevyvrátiteľný plný dôkaz, že chloroplasty a v skutočnosti raz mal prokaryotické predka. Možno to bolo telo, ktoré tiež došlo moderné sinice.

Chloroplast vývoj proplastids

"Len pre dospelých" organela vyvíja z proplastids. Jedná sa o malý, úplne bezfarebné organela, má len niekoľko mikrometrov v priemere. Je obklopený hustou dvojvrstvové membrány, ktorá obsahuje kruh DNA špecifické pre chloroplast. Vnútorná membrána systém tieto "predkovia" nemajú organel. Vzhľadom k extrémne malej veľkosti ich štúdie je veľmi ťažké, ale preto, že údaje o ich vývoj je veľmi nízka.

Je známe, že existuje niekoľko takých protoplastid v jadre zvierat a rastlín v každej vajcia. V priebehu embryonálneho vývoja, sú rozdelené a prenesené do iných buniek. Je ľahké zistiť: genetické vlastnosti, ktoré sú nejakým spôsobom spojené s plastidy sú prenášané len prostredníctvom materskej línii.

Vnútorná membrána protoplastidy počas vývoja vyčnieva do organely. Z týchto štruktúr rastie thylakoid membrány, ktoré sú zodpovedné za tvorbu GP a lamiel strómy organely. V úplnej tme protopastida začne prevádzať do prekurzora chloroplastu (etioplast). Táto primárna organoidní vyznačujúci sa tým, že v ňom je pomerne zložitá kryštálová štruktúra. Akonáhle sa na list rastliny dostane svetlo, je úplne zničený. Potom, tvorba "tradičné" vnútornej štruktúry chloroplast, ktorý je vytvorený ako časové thylakoids a lamelami.

Rozdiely rastliny obchod škrobu

Každá bunka obsahuje niekoľko meristemalnoy také proplastids (ich počet sa líši v závislosti od druhu rastlín a ďalších faktorov). Akonáhle je táto primárna tkanivo začne prevádzať do listu, organely prekurzory sú transformované do chloroplastov. Takže, dokončili svoj rast, mladé pšenica listy majú chloroplasty vo výške 100-150 jednotiek. Trochu komplikovanejšia je to v prípade tých rastlín, ktoré sú schopné akumulácie škrobu.

Sú nahromadené zásoby zo sacharidov v plastidov, ktoré sa nazývajú amyloplastů. Ale ako sa tieto organely sú témou tohto článku? Po zemiakov hľuzy nie sú zapojené do fotosyntézy! Dovoľte mi to vysvetliť podrobnejšie.

Zistili sme, že chloroplastovou, mimochodom odhaľuje spojenie medzi týmto organely sa štruktúrami prokaryotických organizmov. Tu je situácia podobná: vedci zistili, že dlhá amyloplastů sú chloroplasty obsahujú presne rovnakú DNA, a sú vytvorené z presne rovnakým protoplastid. V dôsledku toho by mali byť považované v rovnakom prevedení. Amyloplastů skutočnosť je potrebné považovať za zvláštny druh chloroplastov.

Ako tvoril amyloplastů?

Môžete si vytvoriť analógiu medzi protoplastidami a kmeňových buniek. Jednoducho povedané, amyloplastů v určitom okamihu začnú vyvíjať v trochu odlišným spôsobom. Vedci sa však naučili niečo zaujímavé: podarilo sa im dosiahnuť vzájomné premeny chloroplastov zemiakových listov v amyloplastů (a naopak). Canonicity príklad známe, že každé školopovinné dieťa - zemiakové hľuzy na svetle zelenú.

Ďalšie informácie o spôsoboch diferenciácie týchto organel

Vieme, že počas dozrievania plodov paradajok, jabĺk a niektorých ďalších rastlín (aj v listoch stromov, bylín a kríkov na jeseň), je proces "degradáciu", keď chloroplasty v rastlinných bunkách sú transformované do chromoplasty. Tieto organely obsahujú vo svojom zložení pigmenty, karotenoidov.

Konverzia sa vzťahuje na skutočnosť, že za určitých podmienok dochádza k úplné zničenie thylakoidů, a potom získa iný organela vnútornej organizácie. Je to tu, že sa vrátime k otázke, ktorá začala diskutovať na začiatku článku: Vplyv jadra pre rozvoj chloroplastov. To znamená, že špeciálne proteíny, ktoré sú syntetizované v cytoplazme buniek, organel iniciuje proces prestavovania.

štruktúra chloroplastu

Potom, čo hovorí o vzniku a vývoji chloroplastov, by mala vypracovať na ich štruktúre. Tým skôr, že je to veľmi zaujímavé a zaslúži samostatnú diskusiu.

Základná chloroplasty štruktúra sa skladá z dvoch lipoproteínových membrán, vnútorných i vonkajších. Hrúbka každej z nich je o 7 nm, vzdialenosť medzi nimi - 20 až 30 nm. Rovnako ako v prípade iných foriem plastidových vnútorná vrstva sa zvláštnou štruktúrou, vyčnievajú smerom dovnútra organela. Zrelých chloroplastoch tam len dva typy kariet "krútenie" membrán. Prvá forma lamiel strómy, druhý - thylakoidních membrána.

Lamely a thylakoids

Je potrebné poznamenať, že existuje jasná spojitosť, ktorá má chloroplastovou membránu s podobnými útvarmi vnútri organely. Skutočnosť, že niektoré z jeho záhybov môže prebiehať od jednej steny k druhej (ako je v mitochondriách). Takže lamely môžu tvoriť akýsi "vrecia" alebo rozvetvenom reťazci. Avšak, väčšina z týchto štruktúr sú usporiadané paralelne k sebe a nie sú spojené k sebe navzájom.

Nezabudnite, že stále existujú vnútri chloroplastov membránou a thylakoids. Je uzavretá "vrecia", ktoré sú usporiadané v stohu. Rovnako ako v predchádzajúcom prípade, medzi oboma stenami dutiny má dĺžku 20-30 nm. Tyčinky "vrecia", sa nazýva tvár. Každý stĺpec môže byť až 50 thylakoids, av niektorých prípadoch je dokonca viac. Vzhľadom k tomu, spoločné "veľkosť" takých pilotov môže dosiahnuť 0,5 m, ktoré môžu niekedy byť detekované bežnou svetelnou mikroskopie.

Celkový počet plôch, ktoré sú obsiahnuté v chloroplastoch vyšších rastlín, môže byť až 40-60. Každý thylakoidních tak tesne do druhého, aby ich vonkajšie membrány tvoria jednu rovinu. Hrúbka vrstvy v kĺbe môže byť až 2 nm. Všimnite si, že podobné štruktúry, ktoré sú tvorené vedľa seba a thylakoids lamiel, úplne neobvyklé.

V miestach styku ako vrstva, niekedy dosahuje rovnakého 2 nm. Tak, chloroplasty (štruktúra a funkcie, ktoré je veľmi ťažké) nie sú jediná monolitická konštrukcia, druh "stáť v štáte '. V niektorých aspektoch je štruktúra týchto organel nie je menej náročný než celé bunkovej štruktúry!

Grana sú vzájomne prepojené s pomocou lamely. Ale dutiny thylakoids, ktoré tvoria stoh, vždy zatvorené a nekomunikuje s intermembrane priestoru. Ako môžete vidieť, chloroplastovou štruktúra je pomerne zložitá.

Čo môže byť prítomný v chloroplastoch pigmenty?

Ktoré môžu byť obsiahnuté v chloroplastov stróma každého? K dispozícii sú samostatné molekuly DNA a mnoho ribozómy. V amyloplastů je uložený v stromálnych škrobových zŕn. V súlade s tým, chromoplasty sú pigmenty. Samozrejme, že existujú rôzne pigmenty chloroplastov, ale najčastejšie je chlorofyl. Okamžite sa delia do niekoľkých typov:

• Skupina A (modrozelený). Vyskytuje sa v 70% prípadov sa nachádzajú v chloroplastoch vyšších rastlín a rias.
• Skupina B (žltá-zelená). Zvyšných 30% sa tiež nachádzajú vo vyšších rastlín a rias druhu.
• Skupiny C, D a E sú oveľa vzácnejšie. Je k dispozícii v chloroplastoch niektorých druhov nižších rastlín a rias.

V červenej a hnedých morských rias v chloroplastoch nie sú tak vzácne, môže byť veľmi rôzne druhy organických farbív. Niektoré riasy tiež zvyčajne obsahuje takmer všetky existujúce pigmentov chloroplastov.

funkcia chloroplastov

Samozrejme, že ich hlavnou funkciou je premeniť svetelnú energiu na organických zložiek. Sam fotosyntéza sa koná v Grand Prix za priamej účasti chlorofylu. Pohlcuje slnečné svetlo energie, prenášaním na energiu excitovaných elektrónov. Tá, ktorá má svoje prebytočné zásoby, získa prebytok energie, ktorý sa používa pre rozkladu vody a syntézu ATP. Keď je voda vytvorí rozpadu kyslík a vodík. Po prvé, ako sme už spomenuli, to je vedľajší produkt a vylučovaný do okolitého priestoru, a vodíka je spojená s konkrétnym proteínom, ferredoxin.

Znovu sa oxiduje priechodom vodíka redukčného činidla, ktoré je skratkou v biochémii NADP. V súlade s tým, jeho redukovaná forma - NADP-H2. Jednoducho povedané, v procese fotosyntézy sa uvoľní týchto látok: ATP, NADP-H2 a vedľajšieho produktu v podobe kyslíka.

Energetická role ATP

Výsledný ATP je nesmierne dôležitá, pretože je hlavným "batérie" energie, čo vedie k rôznym potrebám bunky. NADP-H2 zahŕňa redukčného činidla, vodík, a táto zlúčenina je schopná ľahko dávať to v prípade potreby. Jednoducho povedané, je to účinný chemický redukčné činidlo je: v procese fotosyntézy, tam je súbor reakcií, ktoré, bez toho by to jednoducho nemôže nastať.

Ďalej, v prípade, že príde chloroplastu enzýmy, ktoré pôsobia v tme a gran je vodík redukčných a energie chloroplastov ATP použitý na spustenie syntézu radu organických látok. Vzhľadom k tomu, fotosyntéza prebieha za dobrých svetelných podmienok, akumulované zlúčeniny sa používajú pre potreby rastlín seba v tme.

Môžete povedať, že tento proces je v niektorých ohľadoch vyzerá podozrivo ako dych. Čo ho odlišuje od fotosyntézy? Nasledujúca tabuľka vám pomôže pochopiť túto otázku.

štandardný port	fotosyntéza	dych
v prípade, že	Iba počas dňa, keď slnečné svetlo	kedykoľvek
kde prebieha	Bunky obsahujúce chlorofyl	Všetky živé bunky
kyslík	pridelenie	príjem
CO2	príjem	pridelenie
organické látky	Synthesis, čiastočné štiepenie	iba štiepanie
energie	je absorbovaný	stojany

To je to, čo sa líši od dýchania fotosyntézu. Tabuľka zobrazuje ich hlavné rozdiely.

Niektoré z "paradoxov"

Väčšina z následnej reakcie prebieha priamo tu v chloroplastov stróma. Budúce cesta syntetizovaných zlúčenín sa líšia. Napríklad, jednoduché cukry bezprostredne za organel sa hromadí v iných častiach bunky vo forme polysacharidov, predovšetkým - škrob. V chloroplastoch sa vyskytuje ako ukladanie tukov a predbežné akumulácie ich prekurzory, ktoré sú potom odovzdávané do iných buniek v okolí.

Malo by byť zrejmé, že všetky syntetické reakcie vyžadujú ohromné množstvo energie. Jej jediným zdrojom je stále rovnaký fotosyntéza. Ide o proces, ktorý často vyžaduje toľko energie, že ju musí dostať tým, že zničí látky, ktoré vznikajú ako dôsledok predchádzajúceho syntézy! Teda, väčšina energie, ktorá sa získa vo svojom priebehu, sa vynakladá na realizáciu množstva chemických reakcií vnútri rastlinnej bunky.

Sa používa iba určité percento z nich riadiť výrobu týchto organických látok, ktoré zariadenie potrebuje pre vlastný rast a vývoj akéhokoľvek oneskorenia vo forme tuku alebo sacharidy.

či chloroplasty sú statické?

Predpokladá sa, že bunkové organely, vrátane chloroplastoch (štruktúra a funkcie, ktoré sme detail maľované) sú prísne na jednom mieste. Nie je tomu tak. Chloroplasty sa môže pohybovať okolo klietky. Tak, v slabom svetle majú tendenciu zaujať polohu u najviac osvetlenej strane bunky, za podmienok miernej až nízkej svetla môže zvoliť určitú strednú pozíciu, na ktorej je možné "háčik" najviac slnečné svetlo. Tento jav sa nazýva "phototaxis".

Rovnako ako mitochondrie, chloroplasty sú úplne autonómne organely. Majú vlastné ribozómy, že syntetizované množstvo vysoko špecifických proteínov, ktoré sú používané iba nimi. K dispozícii je aj pre špecifické enzýmové komplexy, ktoré sú vyrábané na zvláštnych lipidov potrebných pre výstavbu lamelárnu membrán. Už sme hovorili o prokaryotické pôvode týchto organel, ale treba dodať, že niektorí učenci veria, že chloroplasty dlhodobí potomkovia niektorých parazitických organizmov, ktoré sa prvýkrát stala symbionts, a potom ho úplne stanú neoddeliteľnou súčasťou bunky.

význam chloroplasty

Pre rastliny, je zrejmé, - syntéza energie a materiálov, ktoré sa používajú podľa rastlinných bunkách. Ale fotosyntézy - proces, ktorý poskytuje stabilnú hromadeniu organických látok v globálnom meradle. Oxidu uhličitého, vody a slnečným chloroplasty môžu syntetizovať veľký počet zložitých makromolekulárnych zlúčenín. Táto schopnosť je charakteristická len pre nich, a človek je ďaleko od opakovaním tohto postupu in vitro.

All biomasy na povrchu našej planéty vďačí za svoju existenciu týchto najmenších organely, ktoré sa nachádzajú v hlbinách rastlinných bunkách. Bez nich by bez ich prebiehajúceho procesu fotosyntézy na Zemi by nemal byť život vo svojich súčasných prejavoch.

Dúfame, že ste sa naučili z tohto článku, že chloroplasty je a aká je jeho úloha v rastlinnom tele.