Hva er en kloroplast? Kloroplaster: struktur og funksjoner

Floraen - en av de viktigste ressursene på planeten vår. Det er takket være flora av verden er det oksygen, som vi puster, maten har en stor database som alt liv er avhengig av. Planter er unike ved at de kan omdanne uorganiske kjemiske forbindelser til organiske stoffer.

Dette gjør de ved hjelp av fotosyntesen. Denne viktige prosessen foregår i bestemte planteorganeller, kloroplaster. Den minste elementet faktisk sikrer eksistensen av alt liv på planeten. Forresten, hva er en kloroplast?

Den grunnleggende definisjonen av

Såkalte spesifikk struktur, i hvilken det er prosesser av fotosyntesen, som er rettet mot binding av karbondioksyd og dannelsen av visse karbohydrater. Biproduktet er oksygen. Denne langstrakte organeller i lengde, og nådde 2-4 mm i bredde, deres lengde kommer til 5,10 mikron. I noen arter av grønnalger noen ganger funnet kloroplaster gigantene forlenget med 50 mm!

Disse algene kan også være en annen funksjon: hele cellen de har bare ett organelle denne arten. I cellene i høyere planter har vanligvis mellom 10-30 kloroplaster. Men i deres tilfelle, kan møte lyse unntak. Således, i den Palisade vev vanlig tobakks har 1000 kloroplaster pr celle. Hva er kloroplaster? Fotosyntese - det er deres viktigste, men ikke den eneste rollen. For å forstå deres betydning i livet til anlegget, er det viktig å kjenne de mange aspekter av deres opprinnelse og utvikling. Alt dette er nærmere beskrevet i denne artikkelen.

Opprinnelsen til kloroplast

Så, hva er kloroplast, lærte vi. Og hvordan disse organeller skjedde? Slik er det at planter fremsto som en unik innretning som konverterer karbondioksyd og vann til komplekse organiske forbindelser?

Foreløpig blant forskerne rådende syn på endosymbiotic opprinnelsen til disse organeller, som deres egen forekomst i planteceller er ganske tvilsomt. Vel klar over at lav - en symbiose av alger og sopp. Encellede alger som på samme tid bor i soppen cellene. Nå mener forskerne at i antikken foto cyanobakterier infiltrert i planteceller, og deretter mistet noe av "uavhengighet", overføre det meste av genomet i kjernen.

Men dens viktigste funksjon er en ny organ beholdt i sin helhet. Det er bare om prosessen med fotosyntese. Skjønt, hvor apparatet er nødvendig for å utføre denne prosessen, blir det dannet under kontroll av både cellekjernen og kloroplasten selv. Således er delingen av disse organeller, og andre prosesser i forbindelse med gjennomføringen av den genetiske informasjon i DNA styrt av kjernen.

bevis

Relativt nylig har hypotesen om en prokaryot opprinnelse av disse elementene ikke vært altfor populært i det vitenskapelige miljøet, mange anså det som "fabrikasjoner amatører." Men etter en grundig analyse av nukleotidsekvensene i DNA i kloroplaster, denne antagelsen var strålende bekreftelse ble holdt. Det viste seg at disse strukturene er svært like, selv nært beslektet, DNA i bakteriecellene. Således ble en tilsvarende sekvens funnet i frittlevende cyanobakterier. Særlig viste de seg å være meget tilsvarende gener ATP-syntetisering av komplekset, såvel som i "apparat" av transkripsjon og translasjon.

Promotorer som definerer begynnelsen av avlesningen av genetisk informasjon fra DNA og terminal nukleotidsekvenser som er ansvarlig for dens avslutning, som arrangeres i bildet av bakterie. Selvfølgelig, milliarder av år med evolusjon transformasjoner var i stand til å gjøre mange endringer i kloroplast, men sekvensen i chloroplast gener forble helt uendret. Og det er - det ugjendrivelige fulle bevis på at kloroplaster og faktisk en gang hadde en prokaryot stamfar. Kanskje det var kroppen, noe som også skjedde moderne cyanobakterier.

Kloroplast utviklingen av proplastids

"Voksen" organ utvikler seg fra proplastids. Dette er et lite, helt fargeløs organelle, har bare noen få mikron i diameter. Det er omgitt av en tett tolags membran, som inneholder en ring av DNA spesifikt til kloroplasten. Indre membransystemet disse "forfedrene" ikke har organeller. På grunn av den ekstremt lille størrelsen av studiet er svært vanskelig, men fordi dataene på deres utvikling er ekstremt lav.

Det er kjent at det finnes flere slike protoplastid i kjernen av dyr og planter i hver egg. Under embryonal utvikling, er de delt og overført til andre celler. Det er lett å sjekke: genetiske egenskaper som er en eller annen måte knyttet til de plas overføres bare gjennom morslinje.

Den indre membran protoplastidy under utviklingen rager inn i organeller. Av disse strukturene vokse thylakoid membran, som er ansvarlig for dannelsen av Grand Prix og lameller av stroma organeller. I fullstendig mørke protopastida begynner å transformere til en forløper av kloroplast (etioplast). Dette primære organoid karakterisert ved at det innenfor det er ganske komplisert krystallstruktur. Når på blad av en plante blir lyst, er det helt ødelagt. Deretter ble dannelsen av den "tradisjonelle" interne strukturen i kloroplast, som er utformet som tids thylakoids og lameller.

Forskjeller planter lagrer stivelse

Hver celle inneholder flere meristemalnoy slike proplastids (deres antall avhenger av plantearten og andre faktorer). Når denne primær vev begynner å transformere til en plate, er organ forløpere omdannes til kloroplaster. Så har fullført sin vekst, unge hvete bladene har kloroplaster i mengden på 100-150 enheter. Noe mer komplisert er tilfelle med hensyn til de planter som er i stand til å stivelse akkumulering.

De er akkumulert lager av karbohydrater i plastider, som er kalt amyloplasts. Men hvordan disse organeller er temaet i denne artikkelen? Etter potet knollene ikke er involvert i fotosyntesen! La meg forklare dette nærmere.

Vi fant ut at en kloroplast, forresten avslører sammenhengen mellom denne organ med strukturer av prokaryote organismer. Her er situasjonen lik: forskere har lenge funnet ut at amyloplasts som kloroplaster inneholder nøyaktig samme DNA, og er dannet av nøyaktig samme protoplastid. Følgelig bør de betraktes på samme aspektet. Amyloplasts faktum bør betraktes som en spesiell type kloroplast.

Som dannet amyloplasts?

Du kan trekke en analogi mellom protoplastidami og stamceller. Enkelt sagt, amyloplasts på et tidspunkt begynner å utvikle seg i en noe annen måte. Forskere har imidlertid lært noe interessant: de klarte å oppnå gjensidig konvertering av kloroplaster av potet blader i amyloplasts (og vice versa). Kanonisitet eksempel kjent for alle skolebarn - potet knoller til lys grønn.

Annen informasjon om måter differensiering av disse organeller

Vi vet at i løpet av modningen av tomat frukt, epler og noen andre planter (og i bladene av trær, urter og busker i høst) er prosessen med å "degradering" når kloroplaster i planteceller blir forvandlet til kromoplaster. Disse organeller inneholder i sin sammensetning av pigmenter, karotenoider.

Konverteringen er knyttet til det faktum at under visse betingelser er det en fullstendig ødeleggelse av thylakoids, og deretter får en annen organ intern organisering. Det er her vi kommer tilbake til spørsmålet som begynte å diskutere i begynnelsen av artikkelen: påvirkning av kjernen for utviklingen av kloroplaster. Det er, ved hjelp av spesielle proteiner som syntetiseres i cytoplasmaet av celler, organeller initierer justeringsprosessen.

Strukturen av kloroplast

Etter å ha snakket om opprinnelsen og utviklingen av kloroplaster, bør utdype sin struktur. Enda mer fordi det er veldig interessant og fortjener en egen diskusjon.

Grunnleggende kloroplast struktur består av to lipoprotein-membraner, indre og ytre. Tykkelsen av hvert er ca. 7 nm, avstanden mellom dem - 20-30 nm. Som i tilfellet med andre plastid indre laget danner en spesiell struktur, stikker innover organelle. I modne kloroplaster der bare to typer "kronglete" membraner. Den første form av lameller av stroma, den andre - thylakoid membranen.

Lameller og thylakoids

Det bør bemerkes at det er en klar sammenheng som har en kloroplast membran med tilsvarende formasjoner inne i organeller. Det faktum at noen av sine folder kan strekke seg fra den ene vegg til den andre (som i mitokondriene). Slik at lamellene kan danne en slags "pose", eller en forgrenet kjede. Imidlertid er de fleste av disse strukturene anordnet parallelt med hverandre, og er ikke relatert til hverandre.

Ikke glem at det fortsatt er inne i kloroplast membran og thylakoids. Det er lukkede "poser" som er anordnet i en stabel. Som i det tidligere tilfelle, mellom de to vegger av hulrommet har en lengde på 20 til 30 nm. Barene av "poser" kalles et ansikt. Hver kolonne kan være opp til 50 thylakoids, og i noen tilfeller er det enda mer. Siden den vanlige "størrelsen" av slike pæler kan nå 0,5 m, kan de noen ganger bli detektert ved vanlig lysmikroskopi.

Det totale antall flater, som er inneholdt i kloroplastene av høyere planter, kan være opp til 40-60. Hver thylakoid så tett til hverandre at deres ytre membraner danner et enkelt plan. Sjikttykkelsen ved skjøten kan være opp til 2 nm. Merk at lignende strukturer, som er dannet ved siden av hverandre og thylakoids lameller, ganske uvanlig.

På kontaktstedene som et lag, noen ganger kan oppnå den samme 2 nm. Således kloroplaster (struktur og funksjon som er meget vanskelig) er ikke en eneste monolittisk struktur, en slags "stat i en tilstand'. I noen aspekter, er strukturen i disse organeller ikke mindre vanskelig enn hele cellestrukturen!

Grana er koblet sammen, med hjelp av lamellen. Men hulrom thylakoids, som danner en stabel, alltid er lukket og ikke står i forbindelse med intermembranrommet. Som du kan se, er kloroplast strukturen ganske komplisert.

Hva er pigmenter kan være til stede i kloroplaster?

Som kan ligge i kloroplast stroma av hver? Det finnes separate DNA-molekyler og mange ribosomer. I amyloplasts avsettes i stroma av stivelseskornene. Følgelig er kromoplaster det er pigmenter. Selvfølgelig, er det ulike pigmenter av kloroplaster, men det vanligste er klorofyll. Han umiddelbart delt inn i flere typer:

• Gruppe A (blå-grønt). Det forekommer i 70% av tilfellene finnes i kloroplastene av høyere planter og alger.
• Gruppe B (gul-grønn). De resterende 30% er også funnet i høyere planter og algearter.
• Gruppe C, D og E er mye sjeldnere. Den er tilgjengelig i kloroplaster av noen arter av lavere planter og alger.

I røde og brune tang i kloroplaster er ikke så sjelden kan være svært forskjellige typer organiske fargestoffer. Noen alger også generelt inneholder nesten alle de eksisterende pigmenter kloroplaster.

Funksjonene til kloroplaster

Selvfølgelig er deres viktigste funksjon for å konvertere lys energi til organiske komponenter. Sam fotosyntese foregår i Grand Prix med direkte deltakelse av klorofyll. Det absorberer sollysenergi, overføre den til energi av de eksiterte elektroner. Den sistnevnte, som har sin overskytende lager, gir energioverskudd som anvendes for vann spaltning og syntese av ATP. Når vann dannes forråtnelse oksygen og hydrogen. Først, som vi allerede har nevnt, er det et biprodukt og skilles ut i det omgivende rom, og hydrogenet er assosiert med et spesielt protein, oksygenase.

Han igjen oksyderes ved å føre den hydrogenreduserende middel, som er forkortet i biokjemi NADP. Følgelig sin reduserte form - NADP-H2. Enkelt sagt, i prosessen med fotosyntese frigivelse følgende stoffer: ATP, NADP-H2 og et biprodukt i form av oksygen.

Energy rolle ATP

Den resulterende ATP er ekstremt viktig, som er den viktigste "batteri" av energi som går til de ulike behovene til cellen. NADP-H2 omfatter reduksjonsmiddel, er hydrogen, og denne forbindelsen er i stand til lett å gi den hvis det er nødvendig. Enkelt sagt, er det en effektiv kjemisk reduksjonsmiddel er: i prosessen med fotosyntese, det er et sett av reaksjoner at uten det rett og slett ikke kan forekomme.

Videre, i tilfellet kommer chloroplast enzymer som opererer i mørket og gran er hydrogen til reduksjonsmiddel og energi kloroplast ATP brukes til å starte syntesen av et utall av organiske stoffer. Siden fotosyntesen foregår under gode lysforhold, blir de akkumulerte forbindelsene anvendes for behovene til plantene selv i mørke.

Du kan godt si at denne prosessen er i noen henseender ser mistenkelig ut som et pust. Det som skiller ham fra fotosyntese? Tabellen vil hjelpe deg å forstå dette spørsmålet.

standard port	fotosyntese	pust
når det	Bare i løpet av dagen, når sollyset	Når som helst
hvor inntektene	Celler som inneholder klorofyll	Alle levende celler
oksygen	tildeling	opptak
CO2	opptak	tildeling
organiske stoffer	Synthesis, delvis spaltning	bare splitting
energi	absorberes	stands

Det er det som er forskjellig fra å puste fotosyntese. Tabellen viser tydelig sine store forskjeller.

Noen av de "paradokser"

Mesteparten av den etterfølgende reaksjonen foregår der i kloroplast stroma. Den fremtidige bane av de syntetiserte forbindelsene er forskjellig. For eksempel kan enkle sukkerarter umiddelbart bortenfor organeller akkumuleres i andre deler av cellen i form av polysakkarider, først og fremst - stivelse. I kloroplaster oppstår det som avsetning av fett og en foreløpig akkumulering deres forløpere, som deretter utgang til andre celler i området.

Det bør være klart forstått at alle syntesereaksjoner krever enorme mengder energi. Hennes eneste kilden er fortsatt den samme fotosyntesen. Dette er en prosess som ofte krever så mye energi at det må bli ved å ødelegge stoffene dannes som et resultat av forrige syntese! Således er det meste av energien som fås i sin kurs, er brukt på å utføre en flerhet av kjemiske reaksjoner inne i plantecellen.

Bare en viss prosentandel av det brukes til å dirigere produksjonen av de organiske stoffer som anlegget tar for deres egen vekst og utvikling av noen forsinkelser i form av fett eller karbohydrater.

enten kloroplaster er statisk?

Det antas at de cellulære organeller, inkludert kloroplaster (struktur og funksjon som vi detalj malt) er strengt på ett sted. Dette er ikke slik. Kloroplaster kan flytte rundt i buret. Derfor, i det svake lyset har de en tendens til å okkupere en posisjon nær den mest opplyste side av cellen, under forhold med moderat til lite lys kan velge noen mellomstilling, der det er mulig å "fange" den mest sollys. Dette fenomenet kalles "phototaxis".

Som mitokondrier, kloroplaster er ganske autonome organeller. De har sine egne ribosomer, de syntetisert en rekke svært spesifikke proteiner som bare brukes ved dem. Det er til og med en spesifikk enzymkomplekser som er produsert ved de spesielle lipider som kreves for bygging av lamellære membraner. Vi har allerede snakket om den prokaryote opprinnelsen til disse organeller, men det bør legges til at noen forskere mener de kloroplaster longtime etterkommere av noen parasittiske organismer, som først ble symbionter, og deretter helt blitt en integrert del av cellen.

Betydning kloroplaster

For planter, er det åpenbart - en syntese av energi og materialer, som blir brukt av planteceller. Men fotosyntese - en prosess som gir en jevn akkumulering av organisk materiale på en global skala. Karbondioksyd, kan vann og sollys kloroplaster syntetisere et stort antall av komplekse makromolekylære forbindelser. Denne evnen er karakteristiske bare for dem, og at man er langt fra å gjenta denne prosessen in vitro.

All biomasse på overflaten av planeten vår skylder sin eksistens til denne minste organeller som finnes i dypet av planteceller. Uten dem, uten at de pågående prosessen med fotosyntese på Jorden ville ikke være et liv i sin moderne manifestasjoner.

Vi håper du har lært fra denne artikkelen at kloroplast er og hva er dens rolle i anlegget kroppen.