Een van de belangrijkste verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen is de aanwezigheid in het cytoplasma van de eerste organellen zoals plastiden. De structuur, kenmerken van hun vitale processen, evenals de betekenis van chloroplasten, chromoplasten en leukoplasten zullen in dit artikel worden besproken.
Chloroplast structuur
Groene plastiden, waarvan we de structuur nu zullen bestuderen, behoren tot de verplichte organellen van cellen van hogere sporen- en zaadplanten. Het zijn dubbelmembraan cellulaire organellen en hebben een ovale vorm. Hun aantal in het cytoplasma kan verschillen. De cellen van het zuilvormige parenchym van een blad van tabak bevatten bijvoorbeeld tot duizend chloroplasten, in de stengels van planten van de graanfamilie van 30 tot 50.
Beide membranen waaruit de organoïde bestaat, hebben een andere structuur: de buitenste is glad, drielaags, vergelijkbaar met het membraan van de plantencel zelf. De binnenste bevat veel plooien die lamellen worden genoemd. Aangrenzend aan hen zijn platte zakjes - thylakoïden. De lamellen vormen een netwerk vanparallelle buisjes. Tussen de lamellen bevinden zich thylakoïde lichamen. Ze worden verzameld in stapels - korrels die aan elkaar kunnen worden gekoppeld. Hun aantal in één chloroplast is 60-150. De gehele interne holte van de chloroplast is gevuld met matrix.
Organella vertoont tekenen van autonomie: zijn eigen erfelijk materiaal - circulair DNA, waardoor chloroplasten zich kunnen vermenigvuldigen. Er is ook een gesloten buitenmembraan dat het organel beperkt van de processen die plaatsvinden in het cytoplasma van de cel. Chloroplasten hebben hun eigen ribosomen, i-RNA- en t-RNA-moleculen, wat betekent dat ze in staat zijn tot eiwitsynthese.
Thylakoid-functies
Zoals eerder vermeld, bevatten plantencelplastiden - chloroplasten - speciale afgeplatte zakjes die thylakoïden worden genoemd. Er werden pigmenten in gevonden - chlorofylen (deelnemen aan fotosynthese) en carotenoïden (ondersteunende en trofische functies uitvoeren). Er is ook een enzymatisch systeem dat zorgt voor de reacties van de lichte en donkere fasen van de fotosynthese. Thylakoïden fungeren als antennes: ze bundelen lichtquanta en sturen ze naar chlorofylmoleculen.
Fotosynthese is het belangrijkste proces van chloroplasten
Autotrofe cellen zijn in staat om zelfstandig organische stoffen, met name glucose, te synthetiseren met behulp van koolstofdioxide en lichtenergie. Groene plastiden, waarvan we de functies momenteel bestuderen, vormen een integraal onderdeel van fototrofen - meercellige organismen zoals:
- hogere sporenplanten (mossen, paardenstaarten, knotsmossen,varens);
- zaden (gymnospermen - ginga, coniferen, ephedra en angiospermen of bloeiende planten).
Fotosynthese is een systeem van redoxreacties, die gebaseerd zijn op het proces van elektronenoverdracht van donorstoffen naar verbindingen die ze 'ontvangen', de zogenaamde acceptoren.
Deze reacties leiden tot de synthese van organische stoffen, in het bijzonder glucose, en het vrijkomen van moleculaire zuurstof. De lichte fase van fotosynthese vindt plaats op thylakoïde membranen onder invloed van lichtenergie. De geabsorbeerde lichtquanta prikkelen de elektronen van de magnesiumatomen die het groene pigment vormen - chlorofyl.
Energie van elektronen wordt gebruikt voor de synthese van energie-intensieve stoffen: ATP en NADP-H2. Ze worden door de cel gesplitst voor reacties in de donkere fase die plaatsvinden in de chloroplastmatrix. De combinatie van deze synthetische reacties leidt tot de vorming van moleculen van glucose, aminozuren, glycerol en vetzuren, die dienen als het bouw- en trofische materiaal van de cel.
Plastide soorten
Groene plastiden, waarvan we de structuur en functies eerder bespraken, komen voor in bladeren, groene stengels en zijn niet de enige soort. Dus in de schil van fruit, in de bloembladen van bloeiende planten, in de buitenste omhulsels van ondergrondse scheuten - knollen en bollen, zijn er andere plastiden. Ze worden chromoplasten of leukoplasten genoemd.
Kleurloze organellen (leukoplasten) hebben een andere vorm en verschillen van chloroplasten doordat zede binnenholte heeft geen dunne platen - lamellen, en het aantal thylakoïden ondergedompeld in de matrix is klein. De matrix zelf bevat deoxyribonucleïnezuur, eiwitsynthetiserende organellen - ribosomen en proteolytische enzymen die eiwitten en koolhydraten afbreken.
Leucoplasten hebben ook enzymen - synthetasen die betrokken zijn bij de vorming van zetmeelmoleculen uit glucose. Als gevolg hiervan verzamelen kleurloze plantencelplastiden reservevoedingsstoffen: eiwitkorrels en zetmeelkorrels. Deze plastiden, die als functie hebben om organische stoffen te accumuleren, kunnen in chromoplasten veranderen, bijvoorbeeld tijdens het rijpen van tomaten die zich in het stadium van melkachtige rijpheid bevinden.
Onder een scanmicroscoop met hoge resolutie zijn de verschillen in de structuur van alle drie de soorten plastiden duidelijk zichtbaar. Dit betreft in de eerste plaats chloroplasten, die de meest complexe structuur hebben die verband houdt met de functie van fotosynthese.
Chromoplasten - gekleurde plastiden
Samen met groene en kleurloze plantencellen is er een derde type organel, chromoplasten genaamd. Ze hebben verschillende kleuren: geel, paars, rood. Hun structuur is vergelijkbaar met die van leukoplasten: het binnenmembraan heeft een klein aantal lamellen en een klein aantal thylakoïden. Chromoplasten bevatten verschillende pigmenten: xanthofylen, carotenen, carotenoïden, dit zijn fotosynthetische hulpstoffen. Het zijn deze plastiden die zorgen voor de kleur van de wortels van bieten, wortelen, vruchten van fruitbomen en bessen.
Hoe ontstaan zeen wederzijds plastiden transformeren
Leucoplasten, chromoplasten, chloroplasten zijn plastiden (de structuur en functies waarvan we deze bestuderen) die een gemeenschappelijke oorsprong hebben. Het zijn derivaten van meristeem (educatieve) weefsels, waaruit protoplastiden worden gevormd - tweemembraanzakachtige organellen tot 1 micron groot. In het licht bemoeilijken ze hun structuur: er wordt een binnenmembraan met lamellen gevormd en het groene pigment chlorofyl wordt gesynthetiseerd. Protoplastiden worden chloroplasten. Leukoplasten kunnen ook door lichtenergie worden omgezet in groene plastiden en vervolgens in chromoplasten. Plastidmodificatie is een wijdverbreid fenomeen in de plantenwereld.
Chromatoforen als voorlopers van chloroplasten
Prokaryotische fototrofe organismen - groene en paarse bacteriën, voeren het proces van fotosynthese uit met behulp van bacteriochlorofyl A, waarvan de moleculen zich op de binnenste uitgroeisels van het cytoplasmatische membraan bevinden. Microbiologen beschouwen bacteriële chromatoforen als voorlopers van plastiden.
Dit wordt bevestigd door hun structuur die vergelijkbaar is met die van chloroplasten, namelijk de aanwezigheid van reactiecentra en lichtvangsystemen, evenals de algemene resultaten van fotosynthese, wat leidt tot de vorming van organische verbindingen. Opgemerkt moet worden dat lagere planten - groene algen, zoals prokaryoten, geen plastiden hebben. Dit komt door het feit dat chlorofyl-bevattende formaties - chromatoforen, hun functie hebben overgenomen - fotosynthese.
Hoe chloroplasten zijn ontstaan
Onder vele hypothesenoorsprong van plastiden, laten we stilstaan bij symbiogenese. Volgens zijn ideeën zijn plastiden cellen (chloroplasten) die zijn ontstaan in het Archeïsche tijdperk als gevolg van de penetratie van fototrofe bacteriën in de primaire heterotrofe cel. Zij waren het die later leidden tot de vorming van groene plastiden.
In dit artikel hebben we de structuur en functies bestudeerd van organellen met twee membranen van een plantencel: leukoplasten, chloroplasten en chromoplasten. En ontdekte ook hun betekenis in het cellulaire leven.
