Plastidna struktura: 1 - vanjska membrana; 2 - unutrašnja membrana; 3 - stroma; 4 - tilakoid; 5 - zrno; 6 - lamele; 7 - škrobna zrna; 8 - lipidne kapi.

Plastidi su karakteristični samo za biljne ćelije. Razlikovati tri glavne vrste plastida: leukoplasti su bezbojni plastidi u ćelijama neobojenih delova biljaka, hromoplasti su obojeni plastidi obično žuto, crveno i narandžasto, hloroplasti su zeleni plastidi.

Hloroplasti. U ćelijama viših biljaka hloroplasti imaju oblik bikonveksnog sočiva. Dužina hloroplasta kreće se od 5 do 10 µm, prečnik - od 2 do 4 µm. Hloroplasti su ograničeni sa dvije membrane. Vanjska membrana (1) je glatka, unutrašnja (2) ima složenu naboranu strukturu. Najmanji preklop se zove tilakoid(4). Zove se grupa tilakoida raspoređenih poput hrpe novčića facet(5). Hloroplast sadrži u prosjeku 40-60 zrnaca, raspoređenih u šahovnici. Grane su međusobno povezane spljoštenim kanalima - lamele(6). Tilakoidne membrane sadrže fotosintetske pigmente i enzime koji osiguravaju sintezu ATP-a. Glavni fotosintetski pigment je hlorofil, koji određuje zelenu boju hloroplasta.

Unutrašnji prostor hloroplasta je ispunjen stroma(3). Stroma sadrži kružnu "golu" DNK, ribozome tipa 70S, enzime Calvinovog ciklusa i zrna škroba (7). Unutar svakog tilakoida nalazi se rezervoar protona, a H + se akumulira. Kloroplasti, poput mitohondrija, sposobni su za autonomnu reprodukciju dijeljenjem na dva dijela. Nalaze se u ćelijama zelenih delova viših biljaka, posebno u mnogim hloroplastima u listovima i zelenim plodovima. Kloroplasti nižih biljaka nazivaju se hromatofori.

Funkcija hloroplasta: fotosinteza. Vjeruje se da hloroplasti potječu od drevnih endosimbiotskih cijanobakterija (teorija simbiogeneze). Osnova za ovu pretpostavku je sličnost hloroplasta i savremenih bakterija u nizu karakteristika (kružna, „gola“ DNK, ribozomi tipa 70S, način razmnožavanja).

Leukoplasti. Oblik varira (sferni, okrugli, čašasti, itd.). Leukoplasti su ograničeni sa dvije membrane. Vanjska membrana je glatka, unutrašnja formira nekoliko tilakoida. Stroma sadrži kružnu „golu“ DNK, ribozome tipa 70S, enzime za sintezu i hidrolizu rezervnih nutrijenata. Nema pigmenata. Posebno mnogo leukoplasta imaju ćelije podzemnih organa biljke (korijeni, gomolji, rizomi itd.). Funkcija leukoplasta: sinteza, akumulacija i skladištenje rezervnih nutrijenata. Amiloplasti- leukoplasti koji sintetišu i akumuliraju skrob, elaioplasti- ulja, proteinoplasti- proteini. U istom leukoplastu mogu se akumulirati različite tvari.

Hromoplasti. Omeđen sa dvije membrane. Vanjska membrana je glatka, unutrašnja je ili glatka ili formira pojedinačne tilakoide. Stroma sadrži kružnu DNK i pigmente - karotenoide, koji hromoplastima daju žutu, crvenu ili narandžastu boju. Oblik akumulacije pigmenata je različit: u obliku kristala, rastvorenih u lipidnim kapljicama (8) itd. Sadrži se u ćelijama zrelih plodova, latica, jesenjih listova, a ređe u korjenastom povrću. Hromoplasti se smatraju završnom fazom razvoja plastida.

Funkcija hromoplasta: bojenje cvijeća i plodova i time privlačenje oprašivača i raspršivača sjemena.

Od proplastida se mogu formirati sve vrste plastida. Proplastidi- male organele sadržane u meristematskim tkivima. Budući da plastidi imaju zajedničko porijeklo, moguće su međusobne konverzije između njih. Leukoplasti se mogu pretvoriti u hloroplaste (pozelenjavanje gomolja krompira na svjetlu), hloroplasti - u hromoplaste (žutanje listova i crvenilo plodova). Transformacija hromoplasta u leukoplaste ili hloroplaste smatra se nemogućom.

Plastidi su glavne citoplazmatske organele autotrofnih biljnih ćelija. Ime dolazi od grčke riječi "plastos", što znači "modan".

Osnovna funkcija plastida je sinteza organskih supstanci, zbog prisustva vlastite DNK i RNK i struktura sinteze proteina. Plastidi također sadrže pigmente koji im daju boju. Sve vrste ovih organela imaju složenu unutrašnju strukturu. Spoljašnja strana plastida prekrivena je s dvije elementarne membrane; postoji sistem unutrašnjih membrana uronjenih u stromu ili matriks.

Klasifikacija plastida prema boji i funkciji uključuje podjelu ovih organela u tri tipa: hloroplaste, leukoplaste i hromoplaste. Plastidi algi nazivaju se hromatofori.

To su zeleni plastidi viših biljaka koji sadrže hlorofil, fotosintetski pigment. Oni su okrugla tijela veličine od 4 do 10 mikrona. Hemijski sastav hloroplasta: približno 50% proteina, 35% masti, 7% pigmenata, mala količina DNK i RNK. Predstavnici različitih grupa biljaka imaju različit kompleks pigmenata koji određuju boju i učestvuju u fotosintezi. To su podtipovi hlorofila i karotenoida (ksantofil i karoten).

Kada se gleda pod svjetlosnim mikroskopom, vidljiva je granularna struktura plastida - to su grana. Pod elektronskim mikroskopom uočavaju se male prozirne spljoštene vrećice (cisterne ili grana), formirane od proteinsko-lipidne membrane i smještene direktno u stromi. Štoviše, neki od njih su grupirani u pakete slične stupovima novčića (gran tilakoidi), drugi, veći, smješteni su između tilakoida. Zahvaljujući ovoj strukturi, povećava se aktivna sintezna površina lipid-protein-pigment gran kompleksa, u kojoj se fotosinteza odvija na svjetlu.

To su plastidi čija je boja žuta, narandžasta ili crvena, što je posljedica nakupljanja karotenoida u njima. Zbog prisustva hromoplasta, jesenje lišće, latice cvijeća i zreli plodovi (paradajz, jabuke) imaju karakterističnu boju. Ove organele mogu biti različitih oblika - okrugle, poligonalne, ponekad igličaste.

Leukoplasti

Oni su bezbojni plastidi, čija je glavna funkcija obično skladištenje. Veličine ovih organela su relativno male. Oni su okruglog ili blago duguljastog oblika i karakteristični su za sve žive biljne ćelije. U leukoplastima se vrši sinteza iz jednostavnih spojeva složenijih - škroba, masti, proteina, koji se pohranjuju u rezervi u gomoljima, korijenima, sjemenkama, plodovima. Pod elektronskim mikroskopom je vidljivo da je svaki leukoplast prekriven dvoslojnom membranom, u stromi postoji samo jedan ili mali broj membranskih izraslina, glavni prostor je ispunjen organskim tvarima. Ovisno o tome koje se tvari nakupljaju u stromi, leukoplasti se dijele na amiloplaste, proteinoplaste i eleoplaste.

Hloroplast

Plastidi su membranske organele koje se nalaze u fotosintetskim eukariotskim organizmima (više biljke, niže alge, neki jednoćelijski organizmi). Plastidi su okruženi sa dve membrane, njihov matriks ima sopstveni genomski sistem, funkcije plastida su vezane za snabdevanje ćelije energijom koja se koristi za potrebe fotosinteze.
U višim biljkama pronađen je čitav niz različitih plastida (hloroplast, leukoplast, amiloplast, hromoplast), koji predstavljaju niz međusobnih transformacija jedne vrste plastida u drugu. Glavna struktura koja provodi fotosintetske procese je hloroplast.
Kod viših biljaka dolazi i do diobe zrelih hloroplasta, ali vrlo rijetko. Povećanje broja hloroplasta i stvaranje drugih oblika plastida (leukoplasta i hromoplasta) treba posmatrati kao način pretvaranja prekursorskih struktura, proplastida. Cijeli proces razvoja različitih plastida može se predstaviti kao monotropni (koji ide u jednom smjeru) niz promjena oblika:

Mnoge studije su utvrdile ireverzibilnu prirodu ontogenetskih tranzicija plastida. U višim biljkama do pojave i razvoja hloroplasta dolazi kroz promjene u proplastidima. Proplastidi su male (0,4-1 µm) dvomembranske vezikule koje nemaju nikakve karakteristične karakteristike svoje unutrašnje strukture. Razlikuju se od citoplazmatskih vakuola po gušćem sadržaju i prisutnosti dvije granične membrane, vanjske i unutrašnje. Unutrašnja membrana se može blago savijati ili formirati male vakuole. Proplastidi se najčešće nalaze u dijelovima biljnih tkiva (meristemske ćelije korijena, listova, tačke rasta stabljike itd.). Po svoj prilici, povećanje njihovog broja događa se diobom ili pupljenjem, odvajanjem malih dvomembranskih vezikula iz tijela proplastida.

Hloroplasti

Kloroplasti su strukture u kojima se odvijaju fotosintetski procesi koji u konačnici dovode do vezivanja ugljičnog dioksida, oslobađanja kisika i sinteze šećera. izdužene strukture širine 2-4 mikrona i dužine 5-10 mikrona. Zelene alge imaju divovske hloroplaste (hromatofore) koji dosežu dužinu od 50 mikrona.
zelene alge mogu imati jedan hloroplast po ćeliji. Tipično, postoji u prosjeku 10-30 hloroplasta po ćeliji viših biljaka. Postoje ćelije sa ogromnim brojem hloroplasta. Na primjer, oko 1000 hloroplasta pronađeno je u džinovskim ćelijama palisadnog tkiva vragova.
Kloroplasti su strukture omeđene dvjema membranama - unutrašnjom i vanjskom. Vanjska membrana, kao i unutrašnja, ima debljinu od oko 7 mikrona, međusobno su odvojene međumembranskim prostorom od oko 20-30 nm. Unutrašnja membrana hloroplasta odvaja plastidnu stromu, koja je slična mitohondrijskom matriksu. U stromi zrelog hloroplasta viših biljaka vidljive su dvije vrste unutrašnjih membrana. To su membrane koje formiraju ravne, proširene stromalne lamele i membrane tilakoida, ravne vakuole ili vrećice u obliku diska.
Stromalne lamele (debljine oko 20 µm) su ravne šuplje vrećice ili imaju izgled mreže razgranatih i međusobno povezanih kanala smještenih u istoj ravni. Tipično, stromalne lamele unutar hloroplasta leže paralelno jedna s drugom i ne stvaraju veze jedna s drugom.
Pored stromalnih membrana, membranski tilakoidi se nalaze u hloroplastima. To su ravne, zatvorene membranske vrećice u obliku diska. Veličina njihovog međumembranskog prostora je takođe oko 20-30 nm. Ovi tilakoidi formiraju hrpe poput novčića koje se nazivaju grana.
Broj tilakoida po grani uvelike varira: od nekoliko do 50 ili više. Veličina takvih naslaga može doseći 0,5 mikrona, pa su zrnca vidljiva na nekim objektima u svjetlosnom mikroskopu. Broj zrna u hloroplastima viših biljaka može doseći 40-60. Tilakoidi u grani su blizu jedan drugom tako da su vanjski slojevi njihovih membrana usko povezani; na spoju tilakoidnih membrana formira se gust sloj debljine oko 2 nm. Osim zatvorenih komora tilakoida, grana obično uključuje i dijelove lamela, koje također formiraju guste slojeve od 2 nm na mjestima kontakta njihovih membrana s tilakoidnim membranama. Čini se da stromalne lamele međusobno povezuju pojedinačnu granu hloroplasta. Međutim, šupljine tilakoidnih komora su uvijek zatvorene i ne prelaze u komore intermembranskog prostora stromalnih lamela. Stromalne lamele i tilakoidne membrane nastaju odvajanjem od unutrašnje membrane u početnim fazama razvoja plastida.
Molekuli DNK i ribozomi nalaze se u matriksu (stromi) hloroplasta; Ovdje se također događa primarno taloženje rezervnog polisaharida, škroba, u obliku škrobnih zrnaca.
Karakteristična karakteristika hloroplasta je prisustvo pigmenata, hlorofila, koji daju boju zelenim biljkama. Uz pomoć hlorofila, zelene biljke apsorbuju energiju sunčeve svetlosti i pretvaraju je u hemijsku energiju.

Funkcije hloroplasta

Plastidni genom

Poput mitohondrija, hloroplasti imaju vlastiti genetski sistem koji osigurava sintezu određenog broja proteina unutar samih plastida. DNK, različite RNK i ribozomi nalaze se u matriksu hloroplasta. Pokazalo se da se DNK hloroplasta oštro razlikuje od DNK jezgra. Predstavljen je cikličkim molekulima dužine do 40-60 mikrona, sa molekulskom težinom od 0,8-1,3x108 daltona. U jednom hloroplastu može biti mnogo kopija DNK. Dakle, u pojedinačnom hloroplastu kukuruza postoji 20-40 kopija molekula DNK. Trajanje ciklusa i brzina replikacije nuklearne i hloroplastne DNK, kao što je pokazano u ćelijama zelenih algi, ne poklapaju se. DNK hloroplasta nije u kompleksu sa histonima. Sve ove karakteristike DNK hloroplasta bliske su karakteristikama DNK prokariotskih ćelija. Štaviše, sličnost DNK hloroplasta i bakterija dodatno je pojačana činjenicom da su glavne transkripcione regulatorne sekvence (promotori, terminatori) iste. Sve vrste RNK (glasnik, transfer, ribosomska) se sintetiziraju na DNK hloroplasta. DNK hloroplasta kodira rRNA, koja je dio ribozoma ovih plastida, koji pripadaju prokariotskom 70S tipu (sadrže 16S i 23S rRNA). Ribozomi hloroplasta su osjetljivi na antibiotik hloramfenikol, koji inhibira sintezu proteina u prokariotskim stanicama.
Kao iu slučaju hloroplasta, ponovo smo suočeni sa postojanjem posebnog sistema za sintezu proteina, različitog od onog u ćeliji.
Ova otkrića su obnovila interes za teoriju simbiotičkog porijekla hloroplasta. Ideja da su hloroplasti nastali kombinovanjem heterotrofnih ćelija sa prokariotskim plavo-zelenim algama, izražena je na prelazu iz 19. u 20. vek. (A.S. Fomincin, K.S. Merezhkovsky) ponovo nalazi svoju potvrdu. Ovu teoriju potkrepljuje zadivljujuća sličnost u strukturi hloroplasta i plavo-zelenih algi, sličnost sa njihovim glavnim funkcionalnim karakteristikama, a prvenstveno sa sposobnošću fotosintetskih procesa.
Brojne su poznate činjenice prave endosimbioze plavo-zelenih algi sa stanicama nižih biljaka i protozoa, gdje one funkcioniraju i opskrbljuju ćeliju domaćina fotosintetskim produktima. Pokazalo se da izolovane hloroplaste također mogu odabrati neke stanice i koristiti ih kao endosimbiote. Kod mnogih beskičmenjaka (rotiferi, mekušci) koji se hrane višim algama, koje probavljaju, netaknuti hloroplasti završavaju unutar ćelija probavnih žlijezda. Tako su kod nekih mekušaca biljojeda u ćelijama pronađeni netaknuti hloroplasti sa funkcionalnim fotosintetskim sistemima, čija je aktivnost praćena ugradnjom C14O2.
Kako se pokazalo, hloroplasti se mogu uvesti u citoplazmu ćelija kulture fibroblasta miša pinocitozom. Međutim, hidrolaze nisu napale. Takve ćelije, koje su uključivale zelene hloroplaste, mogle su se dijeliti pet generacija, dok su hloroplasti ostajali netaknuti i provodili fotosintetske reakcije. Hloroplasti su pokušani da se kultivišu u veštačkim medijima: hloroplasti su mogli fotosintetizirati, u njima se odvijala sinteza RNK, ostali su netaknuti 100 sati, a podjele su uočene čak i unutar 24 sata. Ali tada je došlo do pada aktivnosti hloroplasta i oni su umrli.
Ova zapažanja i brojni biohemijski radovi pokazali su da su one karakteristike autonomije koje poseduju hloroplasti još uvek nedovoljne za dugotrajno održavanje njihovih funkcija, a još manje za njihovu reprodukciju.
Nedavno je bilo moguće potpuno dešifrirati čitav niz nukleotida u cikličkoj molekuli DNK hloroplasta viših biljaka. Ova DNK može kodirati do 120 gena, među njima: geni 4 ribosomske RNK, 20 ribosomalnih proteina hloroplasta, geni nekih podjedinica hloroplastne RNK polimeraze, nekoliko proteina fotosistema I i II, 9 od 12 podjedinica ATP sintetaze, dijelovi proteina kompleksa lanca transporta elektrona, jedna od podjedinica ribuloza difosfat karboksilaze (ključni enzim za vezivanje CO2), 30 tRNA molekula i još 40 još nepoznatih proteina. Zanimljivo je da je sličan skup gena u DNK kloroplasta pronađen kod tako udaljenih predstavnika viših biljaka kao što su duhan i mahovina jetre.
Najveći dio proteina kloroplasta kontrolira nuklearni genom. Pokazalo se da je niz najvažnijih proteina, enzima i, shodno tome, metabolički procesi hloroplasta pod genetskom kontrolom jezgre. Dakle, ćelijsko jezgro kontrolira pojedine faze sinteze hlorofila, karotenoida, lipida i škroba. Mnogi enzimi tamne faze i drugi enzimi, uključujući neke komponente lanca transporta elektrona, su pod nuklearnom kontrolom. Nuklearni geni kodiraju DNK polimerazu i aminoacil-tRNA sintetazu hloroplasta. Većina ribosomskih proteina je pod kontrolom nuklearnih gena. Svi ovi podaci tjeraju nas da govorimo o hloroplastima, kao i mitohondrijima, kao strukturama sa ograničenom autonomijom.
Prijenos proteina iz citoplazme do plastida odvija se u principu slično kao u mitohondrijama. I ovdje se na mjestima konvergencije vanjske i unutrašnje membrane hloroplasta nalaze integralni proteini koji formiraju kanale, koji prepoznaju signalne sekvence proteina hloroplasta sintetiziranih u citoplazmi i transportuju ih u matriks-stromu. Iz strome se uvezeni proteini, prema dodatnim signalnim sekvencama, mogu uključiti u plastidne membrane (tilakoide, stromalne lamele, vanjske i unutrašnje membrane) ili lokalizirati u stromi, kao dio ribozoma, enzimskih kompleksa Calvinovog ciklusa itd.
Zadivljujuća sličnost strukture i energetskih procesa u bakterijama i mitohondrijima, s jedne strane, i u plavo-zelenim algama i hloroplastima, s druge, služi kao snažan argument u prilog teorije o simbiotskom porijeklu ovih organela. Prema ovoj teoriji, nastanak eukariotske ćelije prošao je kroz nekoliko faza simbioze sa drugim ćelijama. U prvoj fazi, ćelije kao što su anaerobne heterotrofne bakterije uključivale su aerobne bakterije, koje su se pretvorile u mitohondrije. Paralelno, u ćeliji domaćinu, prokariotski genofor se formira u jezgro izolirano iz citoplazme. Ovako mogu nastati heterotrofne eukariotske ćelije. Ponovljeni endosimbiotski odnosi između primarnih eukariotskih ćelija i plavo-zelenih algi doveli su do pojave struktura tipa hloroplasta u njima, omogućavajući ćelijama da provode autosintetske procese i ne zavise od prisustva organskih supstrata (Sl. 236). Tokom formiranja ovakvog kompozitnog živog sistema, dio genetičke informacije mitohondrija i plastida mogao bi se promijeniti i prenijeti u jezgro. Na primjer, dvije trećine od 60 ribosomskih proteina hloroplasta su kodirane u jezgri i sintetizirane u citoplazmi, a zatim integrirane u kloroplastne ribozome, koji imaju sva svojstva prokariotskih ribozoma. Ovo premještanje velikog dijela prokariotskih gena u jezgro dovelo je do toga da su ove stanične organele, zadržavši dio svoje nekadašnje autonomije, došle pod kontrolu ćelijskog jezgra, koje u velikoj mjeri određuje sve glavne ćelijske funkcije.
Proplastidi
Pod normalnom rasvjetom, proplastidi se pretvaraju u hloroplaste. Prvo, rastu, uz formiranje uzdužno lociranih membranskih nabora od unutrašnje membrane. Neki od njih se protežu duž cijele dužine plastida i formiraju stromalne lamele; drugi formiraju tilakoidne lamele, koje su naslagane da formiraju granu zrelih hloroplasta. Razvoj plastida se odvija nešto drugačije u mraku. Kod etioliranih sadnica u početku se povećava volumen plastida, etioplasta, ali sistem unutrašnjih membrana ne gradi lamelarne strukture, već formira masu malih vezikula koje se akumuliraju u odvojenim zonama i mogu čak formirati složene rešetkaste strukture (prolamelarna tijela). Membrane etioplasta sadrže protohlorofil, žuti prethodnik hlorofila. Pod uticajem svetlosti iz etioplasta nastaju hloroplasti, protohlorofil se pretvara u hlorofil, sintetiziraju se nove membrane, fotosintetski enzimi i komponente lanca transporta elektrona.
Kada su ćelije osvijetljene, membranske vezikule i cijevi se brzo reorganiziraju, a iz njih se razvija kompletan sistem lamela i tilakoida, karakterističan za normalan hloroplast.
Leukoplasti se razlikuju od hloroplasta po odsustvu razvijenog lamelarnog sistema (Sl. 226 b). Nalaze se u ćelijama skladišnog tkiva. Zbog njihove neodređene morfologije, leukoplaste je teško razlikovati od proplastida, a ponekad i od mitohondrija. Oni su, kao i proplastidi, siromašni lamelama, ali su ipak sposobni formirati normalne tilakoidne strukture pod utjecajem svjetlosti i dobiti zelenu boju. U mraku, leukoplasti mogu akumulirati različite rezervne tvari u prolamelarnim tijelima, a zrna sekundarnog škroba se talože u stromi leukoplasta. Ako se u hloroplastima taloži takozvani prolazni škrob, koji je ovdje prisutan samo tokom asimilacije CO2, tada može doći do pravog skladištenja škroba u leukoplastima. U nekim tkivima (endosperm žitarica, rizoma i gomolja) nakupljanje škroba u leukoplastima dovodi do stvaranja amiloplasta, potpuno ispunjenih rezervnim škrobnim granulama koje se nalaze u stromi plastida (Sl. 226c).
Drugi oblik plastida u višim biljkama je hromoplast, koji obično požuti kao rezultat nakupljanja karotenoida u njemu (slika 226d). Kromoplasti se formiraju od hloroplasta i mnogo rjeđe od njihovih leukoplasta (na primjer, u korijenu mrkve). Proces izbjeljivanja i promjene hloroplasta lako se uočava tokom razvoja latica ili tokom zrenja plodova. U tom slučaju se u plastidima mogu nakupljati žute kapljice (globule) ili se u njima mogu pojaviti tijela u obliku kristala. Ovi procesi su povezani s postupnim smanjenjem broja membrana u plastidi, uz nestanak klorofila i škroba. Proces formiranja obojenih globula objašnjava se činjenicom da kada se lamele hloroplasta unište, oslobađaju se kapljice lipida u kojima su različiti pigmenti (na primjer, karotenoidi) dobro otopljeni. Dakle, kromoplasti su degenerirajući oblici plastida, podložni lipofanerozi - raspadu lipoproteinskih kompleksa.

Ćelija je složena struktura sastavljena od mnogih komponenti koje se nazivaju organele. Štaviše, kompozicija biljna ćelija malo drugačiji od životinja, a glavna razlika leži u prisutnosti plastidi.

U kontaktu sa

Opis ćelijskih elemenata

Koje komponente ćelije se nazivaju plastidi. To su strukturne ćelijske organele koje imaju složenu strukturu i funkcije koje su važne za život biljnih organizama.

Bitan! Plastidi se formiraju od proplastida, koji se nalaze unutar meristema ili obrazovnih ćelija i mnogo su manje veličine od zrele organele. Oni su također podijeljeni, poput bakterija, na dvije polovine suženjem.

Koje imaju? plastidi struktura Teško ih je vidjeti pod mikroskopom; zahvaljujući gustoj ljusci, nisu prozirne.

Međutim, naučnici su uspjeli otkriti da ovaj organoid ima dvije membrane, unutar kojih je ispunjena stroma, tekućina slična citoplazmi.

Nabori unutrašnje membrane, naslagani, formiraju granule koje se međusobno povezuju.

Takođe unutra su ribozomi, lipidne kapljice i zrna škroba. Plastidi, posebno hloroplasti, takođe imaju svoje molekule.

Klasifikacija

Podijeljeni su u tri grupe prema boji i funkciji:

• hloroplasti,
• hromoplasti,
• leukoplasti.

Hloroplasti

Najdublje proučavane su zelene boje. Sadrži u listovima biljaka, ponekad u stabljikama, plodovima, pa čak i u korijenu. Po izgledu izgledaju kao zaobljena zrna veličine 4-10 mikrometara. Mala veličina i velika količina značajno povećavaju radnu površinu.

Mogu se razlikovati u boji, ovisno o vrsti i koncentraciji pigmenta koji sadrže. Basic pigment - hlorofil, ksantofil i karoten su takođe prisutni. U prirodi postoje 4 vrste hlorofila, označene latiničnim slovima: a, b, c, e. Prve dvije vrste sadrže ćelije viših biljaka i zelenih algi; dijatomeje imaju samo sorte - a i c.

Pažnja! Kao i druge organele, hloroplasti su sposobni za starenje i uništavanje. Mlada struktura je sposobna za podjelu i aktivan rad. Vremenom se njihova zrna raspadaju i hlorofil se raspada.

Kloroplasti obavljaju važnu funkciju: unutar njih dolazi do procesa fotosinteze— pretvaranje sunčeve svjetlosti u energiju hemijskih veza formiranja ugljikohidrata. Istovremeno se mogu kretati zajedno s protokom citoplazme ili se aktivno kretati sami. Dakle, pri slabom svjetlu se nakupljaju u blizini zidova ćelije sa velikom količinom svjetlosti i okreću se prema njoj sa većom površinom, a pri vrlo aktivnom svjetlu, naprotiv, stoje na ivici.

Hromoplasti

Oni zamjenjuju uništene hloroplaste i dolaze u žutim, crvenim i narančastim nijansama. Boja nastaje zbog sadržaja karotenoida.

Ove organele nalaze se u listovima, cvjetovima i plodovima biljaka. Oblik može biti okrugao, pravokutni ili čak igličasti. Struktura je slična hloroplastima.

Glavna funkcija - bojanje cvijeće i voće, što pomaže privlačenju insekata oprašivača i životinja koje jedu plodove i na taj način doprinose širenju sjemena biljaka.

Bitan! Naučnici spekulišu o ulozi hromoplasti u redoks procesima ćelije kao svetlosni filter. Razmatra se mogućnost njihovog utjecaja na rast i reprodukciju biljaka.

Leukoplasti

Podaci plastidi imaju razlike u struktura i funkcije. Glavni zadatak je pohranjivanje hranjivih tvari za buduću upotrebu, pa se nalaze uglavnom u plodovima, ali mogu biti i u zadebljalim i mesnatim dijelovima biljke:

• krtole,
• rizomi,
• korjenasto povrće,
• sijalice i drugo.

Bezbojna boja ne dozvoljava vam da ih odaberete u strukturi ćelije, međutim, leukoplaste je lako uočiti kada se doda mala količina joda, koji ih, u interakciji sa škrobom, plavi.

Oblik je blizak okruglom, dok je membranski sistem iznutra slabo razvijen. Odsustvo membranskih nabora pomaže organeli u skladištenju tvari.

Zrna škroba povećavaju se u veličini i lako uništavaju unutrašnje membrane plastida, kao da ga rastežu. To vam omogućava da pohranite više ugljikohidrata.

Za razliku od drugih plastida, oni sadrže molekulu DNK u obliku oblika. Istovremeno, akumulirajući hlorofil, leukoplasti se mogu transformirati u hloroplaste.

Prilikom utvrđivanja koje funkcije leukoplasti obavljaju, potrebno je napomenuti njihovu specijalizaciju, jer postoji nekoliko vrsta koje pohranjuju određene vrste organske tvari:

• amiloplasti akumuliraju škrob;
• oleoplasti proizvode i skladište masti, dok se potonje mogu skladištiti u drugim dijelovima stanica;
• proteinoplasti "štite" proteine.

Osim akumulacije, mogu obavljati i funkciju razgradnje tvari, za koje postoje enzimi koji se aktiviraju u slučaju nedostatka energije ili građevinskog materijala.

U takvoj situaciji enzimi počinju razlagati uskladištene masti i ugljikohidrate u monomere kako bi stanica dobila potrebnu energiju.

Sve vrste plastida, uprkos strukturne karakteristike, imaju sposobnost da se transformišu jedno u drugo. Dakle, leukoplasti se mogu transformirati u hloroplaste; ovaj proces vidimo kada gomolji krompira postanu zeleni.

Istovremeno, u jesen, hloroplasti se pretvaraju u hromoplaste, zbog čega listovi postaju žuti. Svaka ćelija sadrži samo jednu vrstu plastida.

Porijeklo

Postoji mnogo teorija o porijeklu, a najpouzdanije među njima su dvije:

• simbioza,
• apsorpcija.

Prvi razmatra stvaranje ćelija kao proces simbioze koji se odvija u nekoliko faza. Tokom ovog procesa ujedinjuju se heterotrofne i autotrofne bakterije, primanje obostrane koristi.

Druga teorija razmatra stvaranje ćelija apsorpcijom manjih od strane većih organizama. Međutim, oni se ne probavljaju, već su integrirani u strukturu bakterije, obavljajući svoju funkciju u njoj. Ova struktura se pokazala zgodnom i dala je organizmima prednost u odnosu na druge.

Vrste plastida u biljnoj ćeliji

Plastidi - njihove funkcije u ćeliji i vrste

Zaključak

Plastidi u biljnim ćelijama su neka vrsta “tvornice” u kojoj se odvija proizvodnja povezana s toksičnim intermedijerima, visokom energijom i procesima transformacije slobodnih radikala.

Plastidi (grč. plastides - stvaranje, formiranje) su membranske organele fotosintetskih eukariotskih organela - viših biljaka, nižih algi i nekih jednoćelijskih organizama. Plastidi su prisutni u svim vrstama biljnih ćelija; svaki tip sadrži svoj skup ovih organela. Svi plastidi imaju niz zajedničkih karakteristika. Imaju vlastiti genetski aparat i okruženi su školjkom koja se sastoji od dvije koncentrične membrane.

Svi plastidi se razvijaju iz proplastida. To su male organele prisutne u meristemskim ćelijama, čija je sudbina određena potrebama diferenciranih ćelija. Sve vrste plastida predstavljaju jednu genetsku seriju.

Leukoplasti (grč. leucos - bijeli) su bezbojni plastidi koji se nalaze u ćelijama biljnih organa koji su bezbojni. To su okrugle formacije, čija je najveća veličina 2-4 mikrona. Okruženi su školjkom koja se sastoji od dvije membrane, unutar kojih se nalazi proteinska stroma. Stroma leukoplasta sadrži mali broj vezikula i ravnih cisterni - lamela. Leukoplasti se mogu razviti u kloroplaste; proces njihovog razvoja povezan je s povećanjem veličine, komplikacijom unutarnje strukture i stvaranjem zelenog pigmenta - klorofila. Ovo restrukturiranje plastida događa se, na primjer, tokom ozelenjavanja gomolja krompira. Leukoplasti se takođe mogu transformisati u hromoplaste. U nekim tkivima, kao što je endosperm u zrnu žitarica, u rizomima i krtolama, leukoplasti se pretvaraju u skladište rezervnog škroba - amiloplaste. Ontogenetski prijelazi iz jednog oblika u drugi su nepovratni; kromoplast ne može formirati ni kloroplast ni leukoplast. Isto tako, hloroplast se ne može vratiti u stanje leukoplasta.

Hloroplasti (hloros-zeleni) su glavni oblik plastida u kojima se odvija fotosinteza. Kloroplasti viših biljaka su tvorbe u obliku sočiva, čija je širina 2-4 µm duž kratke ose, 5 µm ili više duž duge ose. Broj hloroplasta u ćelijama različitih biljaka uveliko varira, a ćelije viših biljaka sadrže od 10 do 30 hloroplasta. Oko hiljadu ih je pronađeno u džinovskim ćelijama tkiva palisade šarke. Kloroplasti algi izvorno su se zvali hromatofori. Zelene alge mogu imati jedan hromatofor po ćeliji; kod euglene i dinoflagelata mlade ćelije sadrže od 50 do 80 hloroplasta, stare - 200-300. Kloroplasti algi mogu biti čašasti, trakasti, spiralni, lamelarni, zvijezdasti, nužno sadrže gustu formaciju proteinske prirode - pirenoide, oko kojih je koncentriran škrob.

Ultrastruktura hloroplasta pokazuje veliku sličnost sa mitohondrijima, prvenstveno u strukturi membrane kloroplasta - peristromiji. Okružen je sa dvije membrane, koje su odvojene uskim međumembranskim prostorom širine oko 20-30 nm. Vanjska membrana je visoko propusna, unutrašnja je manje propusna i nosi posebne transportne proteine. Treba naglasiti da je vanjska membrana nepropusna za ATP. Unutrašnja membrana okružuje veliku centralnu regiju, stromu, koja je analogna mitohondrijskom matriksu. Stroma hloroplasta sadrži razne enzime, ribozome, DNK i RNK. Postoje i značajne razlike. Hloroplasti su mnogo veći od mitohondrija. Njihova unutrašnja membrana ne formira kriste i ne sadrži lanac za transport elektrona. Svi najvažniji funkcionalni elementi hloroplasta nalaze se u trećoj membrani, koja formira grupe spljoštenih vrećica u obliku diska - tilakoida; naziva se tilakoidna membrana. Ova membrana uključuje pigmentno-proteinske komplekse, prvenstveno hlorofil, pigmente iz grupe karotenoida, od kojih su česti karoten i ksantofil. Osim toga, komponente transportnih lanaca elektrona uključene su u tilakoidnu membranu. Unutrašnje šupljine tilakoida stvaraju treći unutrašnji odjeljak hloroplasta - tilakoidni prostor. Tilakoidi formiraju hrpe - grana, koje sadrže od nekoliko komada do 50 ili više. Veličina grana, ovisno o broju tilakoida u njima, može doseći 0,5 μm, u kom slučaju su dostupne za promatranje svjetlosnim mikroskopom. Tilakoidi u grani su čvrsto povezani; na mjestu kontakta njihovih membrana, debljina sloja je oko 2 nm. Grana, pored tilakoida, uključuje dijelove stromalnih lamela. To su ravne, proširene, perforirane vrećice smještene u paralelnim ravninama hloroplasta. Ne seku se i zatvorene su. Stromalne lamele povezuju pojedinačne grane. U ovom slučaju tilakoidne šupljine i šupljine lamele nisu povezane.

Funkcija hloroplasta je fotosinteza, stvaranje organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode pomoću energije sunčeve svjetlosti. Ovo je jedan od najvažnijih bioloških procesa, koji se stalno i u ogromnim razmjerima odvija na našoj planeti. Svake godine vegetacija svijeta formira više od 100 milijardi tona organske tvari, asimilirajući oko 200 milijardi tona ugljičnog dioksida i oslobađajući oko 145 milijardi tona slobodnog kisika u vanjsko okruženje.

Hromoplasti Ovo su plastidi biljne ćelije žuto-narandžaste boje. Mogu se definisati kao senilne, degradirajuće ćelijske organele; nastaju prilikom uništavanja hloroplasta. O tome svjedoči hemijski sastav plastida. Ako u hloroplastima proteini čine oko 50% njihove ukupne mase, a lipidi 30%, onda se u hromoplastima ovaj odnos menja na sledeći način: 22% proteina, 58% lipida, DNK se više ne može detektovati. Boja hromoplasta zavisi od prisustva karotenoida i razaranja hlorofila. Jedinjenja koja sadrže dušik (derivati ​​pirola), nastala razgradnjom hlorofila, izlaze iz listova na isti način kao i proteini nastali razgradnjom sistema proteinsko-lipidnih membrana. Lipidi ostaju unutar peristromija. U njima se otapaju karotenoidi, bojeći plastide u žuto i narandžasto. Stvaranje hromoplasta iz hloroplasta odvija se na dva načina. Na primjer, u ljutiku hromoplasti se formiraju od blijedozelenih hloroplasta koji sadrže škrob. Hlorofil i škrob postepeno nestaju, povećava se sadržaj žutog pigmenta, koji se otapa u lipidnim kapljicama, formirajući globule. Istovremeno sa formiranjem globula dolazi do konačnog uništenja lamelarne strukture hloroplasta. U formiranom hromoplastu sačuvan je samo peristromijum, globule prekrivaju čitavu njegovu unutrašnju površinu, a centar plastida izgleda optički prazan. Uloga hromoplasta u ćeliji nije jasna. Ali za biljni organizam u cjelini, ovi plastidi igraju važnu ulogu, budući da biljni organi u kojima se fotosinteza zaustavlja postaju privlačni insektima, pticama i drugim životinjama koje oprašuju biljke i distribuiraju njihove plodove i sjemenke. Tokom jesenje žute boje lišća, uništavanje hloroplasta i formiranje hromoplasta dovodi do iskorištavanja proteina i spojeva koji sadrže dušik, koji prije opadanja lista pretiču u druge biljne organe.