A növényi és állati sejtek közötti egyik fő különbség az első sejtszervecskék, például a plasztidok citoplazmájában való jelenléte. Ebben a cikkben a kloroplasztiszok, kromoplasztok és leukoplasztok felépítéséről, létfontosságú folyamataik jellemzőiről, valamint jelentőségéről lesz szó.
Kloroplaszt szerkezet
A zöld plasztidok, amelyek szerkezetét most tanulmányozni fogjuk, a magasabb spóra- és magnövények sejtszervecskéi közé tartoznak. Ezek kettős membrán sejtszervecskék és ovális alakúak. Számuk a citoplazmában eltérő lehet. Például a dohány levéllemezének oszlopos parenchimájának sejtjei akár ezer kloroplasztot is tartalmaznak, a gabonafélék családjába tartozó növények szárában 30-50.
Az organoidot alkotó mindkét membrán eltérő szerkezettel rendelkezik: a külső sima, háromrétegű, hasonló a növényi sejt membránjához. A belsőben sok lamellának nevezett redő található. Ezek mellett lapos zsákok - tilakoidok találhatók. A lamellák hálózatot alkotnakpárhuzamos tubulusok. A lamellák között tilakoid testek találhatók. Veremekbe gyűjtik - egymással összekapcsolható szemek. Számuk egy kloroplasztban 60-150. A kloroplaszt teljes belső ürege tele van mátrixszal.
Az organellának vannak autonómia jelei: saját örökítőanyaga - körkörös DNS, amelynek köszönhetően a kloroplasztiszok szaporodhatnak. Van egy zárt külső membrán is, amely korlátozza az organellumokat a sejt citoplazmájában végbemenő folyamatoktól. A kloroplasztiszoknak saját riboszómájuk, i-RNS- és t-RNS-molekulájuk van, ami azt jelenti, hogy képesek fehérjeszintézisre.
Thylakoid függvények
Ahogy korábban említettük, a növényi sejtplasztiszok – kloroplasztiszok – speciális, lapított tasakot, úgynevezett tilakoidokat tartalmaznak. Pigmenteket találtak bennük - klorofillokat (a fotoszintézisben részt vevő) és karotinoidokat (támogató és trofikus funkciókat látnak el). Létezik egy enzimrendszer is, amely a fotoszintézis világos és sötét fázisának reakcióit biztosítja. A tilakoidok antennaként működnek: a fénykvantumokat fókuszálják és a klorofillmolekulák felé irányítják.
A fotoszintézis a kloroplasztiszok fő folyamata
Az autotróf sejtek képesek egymástól függetlenül szerves anyagokat, különösen glükózt szintetizálni szén-dioxid és fényenergia felhasználásával. A zöld plasztidok, amelyek funkcióit jelenleg tanulmányozzuk, szerves részét képezik a fototrófoknak - többsejtű organizmusoknak, például:
- magasabb spórájú növények (mohák, zsurló, mohák,páfrányok);
- magok (gymnosperms - ginga, tűlevelűek, efedra és zárvatermő vagy virágos növények).
A fotoszintézis redox-reakciók rendszere, amely azon a folyamaton alapul, amely az elektronoknak a donor anyagoktól az azokat „befogadó” vegyületekhez, az úgynevezett akceptorokhoz való átvitelének folyamatán alapul.
Ezek a reakciók szerves anyagok, különösen glükóz szintéziséhez és molekuláris oxigén felszabadulásához vezetnek. A fotoszintézis fényfázisa a tilakoid membránokon, fényenergia hatására megy végbe. Az elnyelt fénykvantumok gerjesztik a zöld pigmentet - a klorofillt - alkotó magnéziumatomok elektronjait.
Az elektronok energiáját energiaigényes anyagok szintézisére használják: ATP és NADP-H2. A sejt hasítja őket a kloroplasztisz mátrixban végbemenő sötét fázisú reakciókhoz. Ezeknek a szintetikus reakcióknak a kombinációja glükóz-, aminosav-, glicerin- és zsírsavmolekulák képződéséhez vezet, amelyek a sejt építő- és trofikus anyagaként szolgálnak.
Műanyag típusok
A zöld plasztidok, amelyek szerkezetét és funkcióit korábban tárgy altuk, levelekben, zöld szárban találhatók, és nem az egyetlen faj. Tehát a gyümölcsök héjában, a virágos növények szirmában, a föld alatti hajtások külső borításában - gumók és hagymák - vannak más plasztidok. Ezeket kromoplasztoknak vagy leukoplasztoknak nevezik.
A színtelen organellumok (leukoplasztok) eltérő alakúak, és abban különböznek a kloroplasztiszoktóla belső üregben nincsenek vékony lemezek - lamellák, és a mátrixba merülő tilakoidok száma kicsi. Maga a mátrix tartalmaz dezoxiribonukleinsavat, fehérjeszintetizáló organellumokat – riboszómákat és proteolitikus enzimeket, amelyek lebontják a fehérjéket és a szénhidrátokat.
A leukoplasztokban is vannak enzimek – szintetázok, amelyek részt vesznek a keményítőmolekulák glükózból történő képzésében. Ennek eredményeként a színtelen növényi sejtplasztidok tartalék tápanyagokat halmoznak fel: fehérjegranulátumokat és keményítőszemcséket. Ezek a plasztidok, amelyek funkciója a szerves anyagok felhalmozódása, kromoplasztokká alakulhatnak, például a tejszerű érettség stádiumában lévő paradicsomok érése során.
Nagy felbontású pásztázó mikroszkóp alatt jól láthatóak a különbségek mindhárom plasztidtípus szerkezetében. Ez mindenekelőtt a kloroplasztokra vonatkozik, amelyek a fotoszintézis funkciójához kapcsolódó legösszetettebb szerkezettel rendelkeznek.
Kromoplasztok – színes plasztidok
A zöld és színtelen növényi sejtek mellett létezik egy harmadik típusú organellum is, az úgynevezett kromoplaszt. Különböző színeik vannak: sárga, lila, piros. Szerkezetük a leukoplasztokéhoz hasonló: a belső membránon kevés lamella és kevés tilakoid található. A kromoplasztok különféle pigmenteket tartalmaznak: xantofillokat, karotinokat, karotinoidokat, amelyek a fotoszintetikus segédanyagok. Ezek a plasztidok adják a répa, a sárgarépa, a gyümölcsfák és a bogyós gyümölcsök gyökereinek színét.
Hogyan keletkeznekés kölcsönösen átalakítják a plasztidokat
A leukoplasztok, kromoplasztok, kloroplasztok olyan plasztiszok (melyek szerkezetét és funkcióit vizsgáljuk), amelyeknek közös az eredete. Merisztematikus (nevelési) szövetek származékai, amelyekből protoplasztidok képződnek - legfeljebb 1 mikron méretű, két membrán zsákszerű organellumok. Fényben bonyolítják a szerkezetüket: lamellákat tartalmazó belső membrán keletkezik, és szintetizálódik a zöld pigment klorofill. A protoplasztidok kloroplasztokká válnak. A leukoplasztok fényenergiával is átalakulhatnak zöld plasztidokká, majd kromoplasztokká. A plasztid módosulás széles körben elterjedt jelenség a növényvilágban.
A kromatoforok mint a kloroplasztisz prekurzorai
Prokarióta fototróf organizmusok - zöld és lila baktériumok, a fotoszintézis folyamatát a bakterioklorofill A segítségével végzik, amelynek molekulái a citoplazma membrán belső nyúlványain helyezkednek el. A mikrobiológusok a bakteriális kromatoforokat a plasztidok prekurzorainak tekintik.
Ezt igazolja a kloroplasztiszokhoz hasonló szerkezetük, nevezetesen a reakciócentrumok és a fénycsapdák jelenléte, valamint a fotoszintézis általános eredményei, amelyek szerves vegyületek képződéséhez vezetnek. Meg kell jegyezni, hogy az alsóbbrendű növények - a zöld algák, mint a prokarióták, nem rendelkeznek plasztidokkal. Ez annak köszönhető, hogy a klorofill tartalmú képződmények - kromatoforok - átvették funkciójukat - a fotoszintézist.
Hogyan keletkeztek a kloroplasztiszok
Sok hipotézis közöttA plasztidok eredete, térjünk át a szimbiogenezisre. Elképzelései szerint a plasztidok olyan sejtek (kloroplasztok), amelyek az archean korszakban keletkeztek a fototróf baktériumoknak az elsődleges heterotróf sejtbe való behatolása következtében. Később ők vezettek a zöld plasztidok kialakulásához.
Ebben a cikkben egy növényi sejt kétmembrán organellumainak szerkezetét és funkcióit tanulmányoztuk: leukoplasztok, kloroplasztok és kromoplasztok. És rájöttek a sejtéletben betöltött jelentőségükre is.
