Jedna od glavnih razlika između biljnih i životinjskih ćelija je prisustvo u citoplazmi prvih organela kao što su plastidi. Struktura, karakteristike njihovih vitalnih procesa, kao i značaj hloroplasta, hromoplasta i leukoplasta biće reči u ovom članku.
struktura hloroplasta
Zeleni plastidi, čiju ćemo strukturu sada proučavati, spadaju u obavezne organele ćelija viših spora i sjemenskih biljaka. One su dvomembranske stanične organele i imaju ovalni oblik. Njihov broj u citoplazmi može biti različit. Na primjer, ćelije stubastog parenhima lisne ploče duhana sadrže do hiljadu hloroplasta, u stabljikama biljaka porodice žitarica od 30 do 50.
Obje membrane koje čine organoid imaju različitu strukturu: vanjska je glatka, troslojna, slična membrani same biljne ćelije. Unutrašnji sadrži mnogo nabora koji se nazivaju lamele. Uz njih su ravne vrećice - tilakoidi. Lamele čine mrežuparalelnih tubula. Između lamela nalaze se tilakoidna tijela. Skupljaju se u hrpe - zrna koja se mogu međusobno povezati. Njihov broj u jednom hloroplastu je 60-150. Cela unutrašnja šupljina hloroplasta je ispunjena matriksom.
Organella ima znakove autonomije: vlastiti nasljedni materijal - kružni DNK, zahvaljujući kojem se hloroplasti mogu razmnožavati. Postoji i zatvorena vanjska membrana koja ograničava organele od procesa koji se odvijaju u citoplazmi ćelije. Kloroplasti imaju svoje ribozome, i-RNA i t-RNA molekule, što znači da su sposobni za sintezu proteina.
Tylakoid funkcije
Kao što je ranije spomenuto, plastidi biljnih stanica - hloroplasti - sadrže posebne spljoštene vrećice koje se nazivaju tilakoidi. U njima su pronađeni pigmenti - klorofili (koji učestvuju u fotosintezi) i karotenoidi (obavljaju potporne i trofičke funkcije). Postoji i enzimski sistem koji obezbeđuje reakcije svetlosne i tamne faze fotosinteze. Tilakoidi djeluju kao antene: fokusiraju kvante svjetlosti i usmjeravaju ih na molekule hlorofila.
Fotosinteza je glavni proces hloroplasta
Autotrofne ćelije su sposobne samostalno sintetizirati organske tvari, posebno glukozu, koristeći ugljični dioksid i svjetlosnu energiju. Zeleni plastidi, čije funkcije trenutno proučavamo, sastavni su dio fototrofa - višećelijskih organizama kao što su:
- biljke više spore (mahovine, preslice, mahovine,paprati);
- sjeme (golosjemenke - ginga, četinari, efedra i kritosjemenjača ili cvjetnice).
Fotosinteza je sistem redoks reakcija, koje se zasnivaju na procesu prenosa elektrona sa donorskih supstanci na jedinjenja koja ih "primaju", takozvane akceptore.
Ove reakcije dovode do sinteze organskih supstanci, posebno glukoze, i oslobađanja molekularnog kiseonika. Svjetlosna faza fotosinteze nastaje na tilakoidnim membranama pod djelovanjem svjetlosne energije. Apsorbirani kvanti svjetlosti pobuđuju elektrone atoma magnezija koji čine zeleni pigment - hlorofil.
Energija elektrona se koristi za sintezu energetski intenzivnih supstanci: ATP i NADP-H2. Ćelija ih cijepa za reakcije tamne faze koje se odvijaju u matriksu hloroplasta. Kombinacija ovih sintetičkih reakcija dovodi do stvaranja molekula glukoze, aminokiselina, glicerola i masnih kiselina, koje služe kao građevinski i trofički materijal ćelije.
Vrste plastike
Zeleni plastidi, o čijoj smo strukturi i funkcijama ranije govorili, nalaze se u listovima, zelenim stabljikama i nisu jedina vrsta. Dakle, u kožici plodova, u laticama cvjetnica, u vanjskim pokrovima podzemnih izdanaka - gomoljima i lukovicama, nalaze se i drugi plastidi. Zovu se hromoplasti ili leukoplasti.
Bezbojne organele (leukoplasti) imaju drugačiji oblik i razlikuju se od hloroplasta po tome štounutrašnja šupljina nema tanke ploče - lamele, a broj tilakoida uronjenih u matriks je mali. Sam matriks sadrži deoksiribonukleinsku kiselinu, organele koje sintetiziraju proteine - ribozome i proteolitičke enzime koji razgrađuju proteine i ugljikohidrate.
Leukoplasti takođe imaju enzime - sintetaze uključene u formiranje molekula skroba iz glukoze. Kao rezultat toga, plastidi bezbojnih biljnih stanica akumuliraju rezervne hranjive tvari: proteinske granule i škrobna zrna. Ovi plastidi, čija je funkcija akumulacija organskih materija, mogu da se pretvore u hromoplaste, na primer, tokom zrenja paradajza koji je u fazi mlečne zrelosti.
Pod skenirajućim mikroskopom visoke rezolucije jasno su vidljive razlike u strukturi sva tri tipa plastida. To se prije svega tiče hloroplasta, koji imaju najsloženiju strukturu povezanu sa funkcijom fotosinteze.
Hromoplasti - obojeni plastidi
Zajedno sa zelenim i bezbojnim biljnim ćelijama, postoji i treća vrsta organela nazvana hromoplasti. Imaju različite boje: žuta, ljubičasta, crvena. Njihova struktura je slična leukoplastima: unutrašnja membrana ima mali broj lamela i mali broj tilakoida. Hromoplasti sadrže različite pigmente: ksantofile, karotene, karotenoide, koji su pomoćne fotosintetske supstance. Upravo ovi plastidi daju boju korijena cvekle, šargarepe, plodova voćaka i bobičastog voća.
Kako nastajui međusobno transformišu plastide
Leukoplasti, hromoplasti, hloroplasti su plastidi (čiju strukturu i funkcije proučavamo) koji imaju zajedničko poreklo. Oni su derivati meristematskih (obrazovnih) tkiva iz kojih se formiraju protoplastidi - dvomembranske vrećaste organele veličine do 1 mikrona. Na svjetlu kompliciraju svoju strukturu: formira se unutrašnja membrana koja sadrži lamele, a sintetizira se zeleni pigment hlorofil. Protoplastidi postaju hloroplasti. Leukoplasti se također mogu transformirati svjetlosnom energijom u zelene plastide, a zatim u hromoplaste. Plastidna modifikacija je široko rasprostranjena pojava u biljnom svijetu.
Hromatofori kao prekursori hloroplasta
Prokariotski fototrofni organizmi - zelene i ljubičaste bakterije, provode proces fotosinteze uz pomoć bakteriohlorofila A, čiji se molekuli nalaze na unutrašnjim izraslinama citoplazmatske membrane. Mikrobiolozi smatraju da su bakterijske hromatofore prethodnici plastida.
To potvrđuje njihova slična struktura kao hloroplasti, odnosno prisustvo reakcionih centara i sistema za hvatanje svetlosti, kao i opšti rezultati fotosinteze, koji dovode do stvaranja organskih jedinjenja. Treba napomenuti da niže biljke - zelene alge, poput prokariota, nemaju plastide. To je zbog činjenice da su formacije koje sadrže hlorofil - hromatofore, preuzele svoju funkciju - fotosintezu.
Kako su nastali hloroplasti
Među mnogim hipotezamaporijekla plastida, zadržimo se na simbiogenezi. Prema njegovim idejama, plastidi su ćelije (hloroplasti) koje su nastale u arhejskoj eri kao rezultat prodora fototrofnih bakterija u primarnu heterotrofnu ćeliju. Oni su kasnije doveli do formiranja zelenih plastida.
U ovom članku proučavali smo strukturu i funkcije dvomembranskih organela biljne ćelije: leukoplasta, hloroplasta i hromoplasta. I također otkrili njihov značaj u ćelijskom životu.
