Термин пластиды произошел от греческого слова «пластидос» — создающая, образующая. Это постоянные органоиды клеток зеленых растений. Грибы, бактерии, слизевики, а также сине-зеленые водоросли пластид не имеют. Первые наблюдения и описания пластид – хроматофоров (носителей окраски у водотрослей) и хлоропластов были сделаны А. Левенгуком в 1676 г. Детальное исследование пластид было проведено в 1882 г. Шимпером. Он описал три вида пластид: лейкопласты, хлоропласты и хромопласты (рис. 3, 4, 5).
Лейкопласты.Лейкопласты – бесцветные пластиды, в которых отсутствуют пигменты. Это округлые, очень мелкие белково-липоидные тельца с двойной мембраной, окружающей мелкозернистый гомогенный матрикс. Структура наиболее примитивная – ламеллярные элементы отсутствуют. Лейкопласты имеются во многих органах растений и в значительных количествах (в клетках эмбриональных тканей, в подземных органах, например – клубнях картофеля, в эпидермальных клетках многих однодольных растений). Основная функция – плацдарм для формирования крахмальных зерен. В связи с этой функцией эта группа пластид получила специфическое название амилопласты. Бесцветные пластиды способны накапливать и белки (протеопласты) – у орхидей.
Хромопласты.Хромопласты содержат каротиноиды и обладают желто-оранжевой окраской. Это стареющие пластиды, представляют собой видоизмененные хлоропласты. Форма их более или менее округлая, но чаще многогранная, треугольная, игловидная, веретенообразная из-за наличия в них кристаллов каротина, свободно лежащих в строме пластид. Встречаются хромопласты в лепестках цветов (лютика, настурции, ноготков), в плодах (рябины, шиповника, спаржи, ландыша), реже в вегетативных и подземных органах. Внутренняя ультраструктура стромы (матрикс) нарушена, изредка напоминающая структуру хлоропласта. В хромопластах нередко накапливаются белки и жиры. Важна роль этих пластид – обладая желтой окраской, они привлекают насекомых и этим способствуют опылению, а также распространению семян и плодов.
Хлоропласты – зеленые пластиды. У высших растений они имеют овальную форму зерна и часто именуются хлорофилловыми зернами. Эти белково-липоидные органоиды состоят из 50% белка и 30% липидов, содержат от 9 до 10% хлорофиллов, 1 — 2% каротиноидов. Кроме того в строме имеются разнообразные ферменты, витамин К и Е, а также Fe, Cu, Mn и Zn, рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) кислоты. Хлоропласт по своей структуре и функциям довольно автономная и структурно совершенная органелла. В ней происходит синтез органических веществ за счет аккумуляции солнечной энергии (фотосинтез) и процесс фотосинтетического фосфорилирования (образование пластидной АТФ). Снаружи хлоропласты покрыты двойной белково-липоидной мембраной. Внутри хлоропласта находится его матрикс или строма, а в ней обычно заключены мелкие, более густо окрашенные в зеленый цвет зерна – граны.
Структура хлоропласта гранулярная (рис. 6). Каждая грана хлоропласта состоит из стопки мелких дисков – тилакоидов. Тилакоиды связаны друг с другом перемычками. Перемычки могут быть нитчатыми или пластинчатыми и называются ламеллами. В каждом диске (телакоиде) имеется четыре монослоя молекул хлорофилла, чередующихся с семью слоями белка и четырьмя монослоями липида (рис. 7).
Ламеллы, стромы и граны связаны в единую систему. Хлорофилл в гранах распологается в строго определенном месте. Его молекулы располагаются между слоями белков и липидов, причем, строго ориентированы к белку своим порфириновым ядром, а к липидам – спиртом фитолом. В липидном слое расположены каротиноиды, что можно видеть на рисунке 8.
Нарушение этой строгой ориентации расположения хлорофилла приводит к нарушению процесса фотосинтеза и, по-видимому, является причиной того, что до сих пор процесс фотосинтеза искусственно не воспроизведен.
Наиболее разнообразна форма пластид у зеленых водорослей, которые у них называются хроматофорами и имеют форму спирально изогнутых лент (спирогира), звезд (зигнема), полых цилиндров. Их количество 1 – 2 хроматофора в клетке.
Читайте также: Футер трехнитка петля пенье что за ткань
Образование и взаимная связь пластид.Пластиды развиваются из пропластид – проламеллярных белково-липоидных телец. Если тилакоиды не развиваются (предполагается, что их образование генетически заблокировано) – возникают лейкопласты. Пропластида увеличивается в размере, начинается накопление крахмала. Образование хлоропластов также начинается с формирования пропластидных элементов, а из протохлорофилла образуется зеленый пигмент. В строме развивается система тилакоидов. Они могут формироваться как на свету, так и в темноте (рис. 9), но следует отметить, что на свету процесс образования тилакоидов идет быстрее и они становятся окрашенными.
Хромопласты образуются из хлоропластов. В процессе их формирования из хлоропластов тилакоиды разрушаются и в матриксе накапливаются богатые каротиноидами глобулы. Для хромопластов этого типа процесс формирования на этом кончается. В клетках с хромопластами фибриллярного типа глобулы рассасываются и происходит образование нитевидных структур, состоящих из белков и молекул каротиноидов (оранжево-красные плоды шиповника, рябины и др.). При упорядоченности фибриллярных структур формируются хромопласты кристаллоидного типа, например, хромопласты корнеплода моркови.
С разрушением хромофилла и структуры хлоропластов возникает осенняя желто-оранжевая окраска листьев – проявляется окраска каротиноидов, локализованных в липидном слое тилакоидов хлоропластов. Предполагается связь хромопластов с синтезом витаминов. На это предположение наводит тот факт, что органы с большим количеством хромопластов обычно богаты различными витаминами. Структура важнейших хлорофиллов зеленых растений, каротиноидов и фитобилинов (пигментов водорослей) представлена на рис. 10, 11, 12.
Дата добавления: 2015-08-04 ; просмотров: 3969 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Пластиды: общая характеристика, строение, виды и функции
Пластиды — специализированные органоиды, встречающиеся в живых эукариотических клетках растений. Для животных и грибов не характерны.
Виды пластидов
Совокупность пластид в клетке называют пластидомом, хотя в зрелой клетке содержатся пластиды только одного вида. В зависимости от окраски выделяют следующие пластиды:
- Хлоропласты (зеленые).
- Хромопласты (оранжевые).
- Лейкопласты (бесцветные).
Происхождение и трансформация пластид
Пластиды происходят одинаково – из пропластид. Эволюционными предками ученые считают бактерии, которые были поглощены другой бактерией эндоцитозом. Первая бактерия, скорее всего, могла преобразовывать энергию света.
Могут превращаться друг в друга по ситуации. В условиях слабой освещенности хлоропласты могут преобразовываться в лейкопласты. Хромопласты же могут образовываться из зеленых и бесцветных пластид в случае накопления каротиноидов.
Строение хлоропласта
Размер и число хлоропластов зависит от вида растения и клетки, где они расположены. На величину и очертания влияют условия среды и таксономичекая принадлежность растений. Например, у высших растений хлоропласты линзовидные. Крупные и богатые хлорофиллом, магнийсодержащим пигментом, органоиды у растений теневой зоны. У водорослей хлорофилл назван хроматофором и может принимать следующие формы: шаровидная, спиральная, чашевидная и другие.
Положение органоидов в клетке может меняться, так как они не закреплены, однако, чаще всего хлоропласты расположены близ клеточной стенки. Это нужно для того, чтобы улавливать свет.
Хлоропласты имеют двумембранную оболочку, которая отграничивает содержимое органоида от цитоплазмы. Мембраны не несут другие органоиды. У высших растений сильно развита внутренняя мембранная поверхность, которая образует плоские мешки – тилакоиды или более вытянутые – ламеллы. Несколько плотно собранных в стопки тилакоидов образуют граны. Важно: все тилакоиды расположены параллельно друг другу. На их стенках расположены молекулы хлорофилла. Граны связаны между собой тилакоидами стромы.
Строма – жидкая часть пластидов, где располагаются все части органоида.
Строение хромопласта
Встречаются в клетках лепестков, плодов, корнеплодах. Хромопласты разнообразны по форме и меньше хлоропластов. Система выростов внутренней мембраны не развита. Внутри пластида содержится пигменты желтого, оранжевого и красного цвета.
Строение лейкопласта
Лейкопласты – бесцветные пластиды. Встречаются в частях растениях, спрятанных от света, например в корнях, клубнях, семенах. Эти пластиды имеют шаровидную, чашевидную форму, но она может свободно меняться. Система выростов внутренней мембраны развита слабо. Тилакоиды одиночные, располагаются без особой ориентации в пространстве. Во всем остальной лейкопласты схожи с хлоропластами.
Читайте также: Как называется блестящая ткань для вечернего платья
Выделяется несколько видов лейкопластов по запасаемым веществам
- Амилопласты, накапливают крахмал.
- Протеропласты, накапливают белки.
- Олеопласты, накапливают жирные масла.
Функции пластидов
Фотосинтез – образование органических веществ из неорганических с использованием энергии света
Связаны с синтезом и накоплением запасных веществ
Окрашивают различные части растений, что важно для привлечения насекомых-опылителей
Пластиды поддерживают жизнедеятельность автотрофных клеток растений. Три вида органоидоидов отвечают за свои процессы, четко «делят обязанности», а в случае неблагоприятных условий трансформируются в необходимый для выживания органоид.
Пластиды: виды, строение и функции. Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты
Пластиды — органоиды, специфичные для клеток растений (они имеются в клетках всех растений, за исключением большинства бактерий, грибов и некоторых водорослей).
В клетках высших растений находится обычно от 10 до 200 пластид размером 3-10мкм, чаще всего имеющих форму двояковыпуклой линзы. У водорослей зеленые пластиды, называемые хроматофорами, очень разнообразны по форме и величине. Они могут иметь звездчатую, лентовидную, сетчатую и другие формы.
- Бесцветные пластиды — лейкопласты;
- окрашенные — хлоропласты (зеленого цвета);
- окрашенные — хромопласты (желтого, красного и других цветов).
Эти виды пластид до известной степени способны превращаться друг в друга — лейкопласты при накоплении хлорофилла переходят в хлоропласты, а последние при появлении красных, бурых и других пигментов — в хромопласты.
Строение и функции хлоропластов
Хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент — хлорофилл.
Основная функция хлоропласт — фотосинтез.
В хлоропластах есть свои рибосомы, ДНК, РНК, включения жира, зерна крахмала. Снаружи хлоропласта покрыты двумя белково-липидными мембранами, а в их полужидкую строму (основное вещество) погружены мелкие тельца — граны и мембранные каналы.
Граны (размером около 1мкм) — пакеты круглых плоских мешочков (тилакоидов), сложенных подобно столбику монет. Располагаются они перпендикулярно поверхности хлоропласта. Тилакоиды соседних гран соединены между собой мембранными каналами, образуя единую систему. Число гран в хлоропластах различно. Например, в клетках шпината каждый хлоропласт содержит 40-60 гран.
Хлоропласты внутри клетки могут двигаться пассивно, увлекаемые током цитоплазмы, либо активно перемещаться с места на место.
- Если свет очень интенсивен, они поворачиваются ребром к ярким лучам солнца и выстраиваются вдоль стенок, параллельных свету.
- При слабом освещении, хлоропласты перемещаются на стенки клетки, обращенные к свету, и поворачиваются к нему своей большой поверхностью.
- При средней освещенности они занимают среднее положение.
Этим достигаются наиболее благоприятные для процесса фотосинтеза условия освещения.
Хлорофилл
В гранах пластид растительной клетки содержится хлорофилл, упакованный с белковыми и фосфолипидными молекулами так, чтобы обеспечить способность улавливать световую энергию.
Молекула хлорофилла очень сходна с молекулой гемоглобина и отличается главным образом тем, что расположенный в центре молекулы гемоглобина атом железа заменен в хлорофилле на атом магния.
Сходство молекулы хлорофилла и молекулы гемоглобина
В природе встречается четыре типа хлорофилла: a, b, c, d.
Хлорофиллы a и b содержат высшие растения и зеленые водоросли, диатомовые водоросли содержат a и c, красные — a и d.
Лучше других изучены хлорофиллы a и b (их впервые разделил русский ученый М.С.Цвет в начале XXв.). Кроме них существуют четыре вида бактериохлорофиллов — зеленых пигментов пурпурных и зеленых бактерий: a, b, c, d.
Большинство фотосинтезирующих бактерий содержат бактериохлорофилл a, некоторые — бактериохлорофилл b, зеленые бактерии — c и d.
Читайте также: Структурные элементы ретикулярной ткани
Хлорофилл обладает способностью очень эффективно поглощать солнечную энергию и передавать ее другим молекулам, что является его главной функцией. Благодаря этой способности хлорофилл — единственная структура на Земле, которая обеспечивает процесс фотосинтеза.
Главная функция хлорофилла в растениях — поглощение энергии света и передача ее другим клеткам.
Пластидам, так же, как и митохондриям, свойственна до некоторой степени автономность внутри клетки. Они размножаются путем деления.
Наряду с фотосинтезом, в пластидах происходит процесс биосинтеза белка. Благодаря содержанию ДНК пластиды играют определенную роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность).
Строение и функции хромопластов
Хромопласты относятся к одному из трех видов пластид высших растений. Это небольших размеров, внутриклеточные органеллы.
Хромопласты имеют различный окрас: желтый, красный, коричневый. Они придают характерный цвет созревшим плодам, цветкам, осенней листве. Это необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые питаются плодами и разносят семена на дальние расстояния.
Структура хромопласта похожа на другие пластиды. Их двух оболочек внутренняя развита слабо, иногда вовсе отсутствует. В ограниченном пространстве расположена белковая строма, ДНК и пигментные вещества (каротиноиды).
Каротиноиды – это жирорастворимые пигменты, которые накапливаются в виде кристаллов.
Форма хромопластов очень разнообразна: овальная, многоугольная, игольчатая, серповидная.
Роль хромопластов в жизни растительной клетки до конца не выяснена. Исследователи предполагают, что пигментные вещества играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, необходимы для размножения и физиологичного развития клетки.
Строение и функции лейкопластов
Лейкопласты — это органоиды клетки, в которых накапливаются питательные вещества. Органеллы имеют две оболочки: гладкую наружную и внутреннюю с несколькими выступами.
Лейкопласты на свету превращаются в хлоропласты (к примеру зеленые клубни картофеля), в обычном состоянии они бесцветны.
Форма лейкопластов шаровидная, правильная. Они находятся в запасающей ткани растений, которая заполняет мягкие части: сердцевину стебля, корня, луковиц, листьев.
Функции лейкопластов зависят от их вида (в зависимости от накапливаемого питательного вещества).
- Амилопласты накапливают крахмал, встречаются во всех растениях, так как углеводы основной продукт питания растительной клетки. Некоторые лейкопласты полностью наполнены крахмалом, их называют крахмальными зернами.
- Элайопласты продуцируют и запасают жиры.
- Протеинопласты содержат белковые вещества.
Лейкопласты также служат ферментной субстанцией. Под действием ферментов быстрее протекают химические реакции. А в неблагоприятный жизненный период, когда процессы фотосинтеза не осуществляются, они расщепляют полисахариды до простых углеводов, которые необходимы растениям для выживания.
В лейкопластах не может происходить фотосинтез, потому что они не содержат гран и пигментов.
Луковицы растений, в которых содержится много лейкопластов, могут переносить длительные периоды засухи, низкую температуру, жару. Это связано с большими запасами воды и питательных веществ в органеллах.
Предшественниками всех пластид является пропластиды, небольшие органоиды. Допускают, что лейко — и хлоропласты способны трансформироваться в другие виды. В конечном итоге после выполнения своих функций хлоропласты и лейкопласты становятся хромопластами — это последняя стадия развития пластид.
Важно знать! Одновременно в клетке растения может находиться только один вид пластид.
Сводная таблица строения и функций пластид
| Свойства | Хлоропласты | Хромопласты | Лейкопласты |
|---|---|---|---|
| Строение | Двухмембранная органелла, с гранами и мембранными канальцами | Органелла с не развитой внутренней мембранной системой | Мелкие органеллы, находятся в частях растения, скрытых от света |
| Окрас | Зеленые | Разноцветные | Бесцветные |
| Пигмент | Хлорофилл | Каротиноид | Отсутствует |
| Форма | Округлая | Многоугольная | Шаровидная |
| Функции | Фотосинтез | Привлечение потенциальных распространителей растений | Запас питательных веществ |
| Заменимость | Переходят в хромопласты | Не изменяются, это последняя стадия развития пластид | Превращаются в хлоропласты и хромопласты |