Wat is 'n chloroplast? Klooroplossings: struktuur en funksies

Die flora - een van die belangrikste hulpbronne van ons planeet. Dit is te danke aan die flora van die wêreld is daar suurstof, wat ons inasem, die kos het 'n groot databasis waaruit alle lewe afhanklik. Plante is uniek in die sin dat hulle anorganiese chemiese verbindings kan omskep in organiese stowwe.

Hulle doen dit deur middel van fotosintese. Hierdie belangrike proses vind plaas in spesifieke plant organelle, chloroplaste. Die kleinste element verseker eintlik die bestaan van alle lewe op die planeet. By the way, wat is 'n chloroplast?

Die basiese definisie van

Sogenaamde spesifieke struktuur, waarin daar prosesse van fotosintese, wat daarop gemik is bindend die koolstofdioksied en die vorming van sekere koolhidrate. Die neweproduk is suurstof. Dit verleng organelle in lengte, bereik 2-4 mm in breedte, lengte kom by 5.10 mikron. In sommige spesies van groen alge soms gevind chloroplaste reuse verleng met 50 mm!

Hierdie alge kan ook 'n ander funksie wees: die hele sel het hulle net een organel hierdie spesie. In die selle van hoër plante het gewoonlik tussen 10-30 chloroplaste. Maar in hul saak, kan ontmoet helder uitsonderings. So, in die palisade weefsel konvensionele tabak het 1000 chloroplaste per sel. Wat is die chloroplaste? Fotosintese - dit is hul belangrikste, maar nie die enigste rol. Om duidelik te verstaan die belangrikheid daarvan in die lewe van die plant, is dit belangrik om die vele aspekte van hul oorsprong en ontwikkeling te leer ken. Dit alles word verder beskryf in hierdie artikel.

Die oorsprong van die chloroplast

So, wat is die chloroplast, het ons geleer. En hoe hierdie organelle plaasgevind? Hoe is dit dat plante verskyn as 'n unieke toestel wat koolstofdioksied en water vat in komplekse organiese verbindings?

Tans onder die wetenskaplikes heersende siening van die endosimbiotiese oorsprong van hierdie organelle, as hulle onafhanklike voorkoms in plantselle is nogal betwyfel. Deeglik bewus dat die lichen - 'n simbiose van alge en swamme. Eensellige alge terselfdertyd live in die sampioen selle. Nou wetenskaplikes is van mening dat in antieke tye die fotosintetiese sianobakterieë geïnfiltreer in plantselle, en dan verloor 'n paar van "onafhanklikheid", die oordrag van die meeste van die genoom in die kern.

Maar die belangrikste kenmerk is 'n nuwe organel in volle behou. Dit is net oor die proses van fotosintese. Alhoewel, die apparaat wat nodig is om hierdie proses uit te voer, dit is gevorm onder die beheer van beide die selkern en die chloroplast self. So, is die verdeling van hierdie organelle en ander prosesse wat verband hou met die implementering van die genetiese inligting in die DNA beheer word deur die kern.

bewyse

Relatief onlangs, het die hipotese van 'n prokariotiese oorsprong van hierdie elemente nie te gewild in die wetenskaplike gemeenskap is, baie beskou dit as "fabrications amateurs." Maar na 'n in-diepte analise van die nukleotiedvolgordes in die DNA van chloroplaste, hierdie aanname was briljant bevestiging gehou. Dit blyk dat hierdie strukture is baie soortgelyk, selfs nou verwant, die DNA van die bakteriële selle. So, is 'n soortgelyke volgorde gevind in vrylewende sianobakterieë. In die besonder, was hulle te wees uiters soortgelyke gene ATP-sintese komplekse, sowel as in die "apparaat" van transkripsie en translasie.

Promotors wat die begin van die lesing van genetiese inligting van DNA en terminale nukleotiedvolgordes wat verantwoordelik is vir die beëindiging is, as georganiseerde in die beeld van die bakteriële definieer. Natuurlik, biljoene jare van evolusie transformasies in staat was om baie veranderings aan die chloroplast maak, maar die volgorde in chloroplast gene gebly absoluut onveranderd. En dit is - die onweerlegbare volle bewys dat chloroplaste en in werklikheid een keer het 'n prokariotiese voorouer. Dalk was dit die liggaam, wat ook plaasgevind moderne sianobakterieë.

Chloroplast ontwikkeling van proplastids

"Volwasse" organel ontwikkel uit proplastids. Dit is 'n klein, heeltemal kleurloos organel, het slegs 'n paar mikron in deursnee. Dit is omring deur 'n digte twee-laag membraan, wat 'n ring van DNA wat spesifiek op die chloroplast bevat. Binnemembraan stelsel hierdie "voorvaders" nie organelle het. As gevolg van die uiters klein grootte van hul studie is baie moeilik, maar omdat die data op hul ontwikkeling is baie laag.

Dit is bekend dat daar 'n hele paar sulke protoplastid in die kern van diere en plante in elke eier. Tydens embrionale ontwikkeling, is hulle verdeel en oorgedra word na ander selle. Dit is maklik om te kyk: die genetiese eienskappe wat een of ander manier verband hou met die plastiede word slegs deur die maternale lyn oorgedra.

Die binneste membraan protoplastidy tydens ontwikkeling steek in die organel. Van hierdie strukture groei tilakoïed membraan, wat verantwoordelik is vir die vorming van die Grand Prix en die lamellae van die stroma organel. In volledige duisternis protopastida begin omskep in 'n voorloper van die chloroplast (etioplast). Dit primêre organoid gekenmerk deurdat binne dit is nogal ingewikkeld kristalstruktuur. Sodra op die blaar van 'n plant kry lig, is dit heeltemal vernietig. Daarna het die vorming van die "tradisionele" interne struktuur van die chloroplast, wat gevorm word as tyd tilakoïede en lamellae.

Verskille plante winkel stysel

Elke sel bevat verskeie meristemalnoy so proplastids (hulle getal is afhanklik van die plantspesies en ander faktore). Sodra hierdie primêre weefsel begin te omskep in 'n laken, is organelle voorlopers omskep in chloroplaste. So, het hulle groei voltooi, jong koring blare het chloroplaste in die bedrag van 100-150 eenhede. Bietjie meer ingewikkeld is die geval ten opsigte van die plante wat in staat is om stysel opeenhoping is.

Hulle is opgehoopte voorraad van die koolhidrate in die plastiede, wat amyloplasts geroep. Maar hoe hierdie organelle is die onderwerp van hierdie artikel? Na afloop van die moere nie betrokke is by fotosintese! Laat my dit verduidelik in meer detail.

Ons het gevind dat 'n chloroplast, terloops onthulling van die verband tussen hierdie organel met die strukture van prokariotiese organismes. Hier is die situasie is soortgelyk: wetenskaplikes het lank bevind dat amyloplasts as chloroplaste bevat presies dieselfde DNA, en is gevorm van presies dieselfde protoplastid. Gevolglik moet hulle oorweeg in dieselfde aspek. Amyloplasts feit moet in ag geneem word as 'n spesiale soort van chloroplast.

Soos gevorm amyloplasts?

Jy kan 'n analogie tussen protoplastidami en stamselle te trek. Eenvoudig gestel, amyloplasts op 'n stadium begin om te ontwikkel in 'n ietwat ander manier. Wetenskaplikes het egter geleer iets interessant: hulle het daarin geslaag om die onderlinge omskakeling van chloroplaste van aartappel blare in amyloplasts (en omgekeerd) te bereik. Kanonisiteit byvoorbeeld bekend dat elke skoolkind - moere aan die lig groen.

Ander inligting oor die maniere van differensiasie van hierdie organelle

Ons weet dat tydens die rypwording van tamatie vrugte, appels en 'n paar ander plante (en in die blare van bome, kruie en struike in die herfs) is die proses van "agteruitgang" wanneer chloroplaste in plantselle is omskep in Chromoplaste. Hierdie organelle bevat in hul samestelling van pigmente, karotenoïede.

Die omskakeling is wat verband hou met die feit dat onder sekere omstandighede is daar 'n volledige vernietiging van tilakoïede, en dan neem 'n ander organel interne organisasie. Dit is hier waar ons terug na die vraag wat begin om te bespreek aan die begin van die artikel kom: die invloed van die kern vir die ontwikkeling van chloroplaste. Dit wil sê, deur 'n spesiale proteïene wat gesintetiseer in die sitoplasma van selle, organel inisieer aanpassing proses.

Die struktuur van die chloroplast

Na die gesprek oor die ontstaan en ontwikkeling van chloroplaste, moet uitbrei op hul struktuur. Die meer so, want dit is baie interessant en verdien 'n aparte draad.

Basiese chloroplast struktuur bestaan uit twee lipoproteïen membrane, interne en eksterne. Dikte van elke is sowat 7 nm, die afstand tussen hulle - 20-30 nm. Soos in die geval van ander plastied binneste laag vorm 'n spesiale struktuur, uitsteek na binne organel. In volwasse chloroplaste daar net twee soorte "draai" membrane. Die eerste vorm van die lamellae van die stroma, die tweede - die tilakoïed membraan.

Lamellae en tilakoïede

Dit sal opgemerk word dat daar 'n duidelike verband dat 'n chloroplast membraan met 'n soortgelyke formasies binne die organel het. Die feit dat 'n paar van sy voue mag strek vanaf een muur na die ander (soos in die mitochondria). So lamellae kan 'n soort van "sak" of 'n vertakte ketting te vorm. Maar die meeste van hierdie strukture is gereël parallel aan mekaar en is nie verwant aan mekaar.

Moenie vergeet dat daar nog in die chloroplast membraan en die tilakoïede. Dit is geslote "sakke" wat gereël in 'n stapel. Soos in die vorige geval, tussen die twee mure van die holte het 'n lengte van 20-30 nm. Die bars van die "sakke" is bekend as 'n gesig. Elke kolom kan tot 50 tilakoïede, en in sommige gevalle is daar selfs meer. Sedert die algemene "grootte" van so 'n gebied 0,5 m kan bereik, kan hulle soms opgespoor word deur gewone ligmikroskopie.

Die totale aantal gesigte, wat vervat is in die chloroplaste van hoër plante, kan tot 40-60. Elke thylakoid so styf vas aan 'n ander wat hul buitenste membrane vorm 'n enkele vliegtuig. Die laag dikte by die gesamentlike mag wees tot 2 nm. Let daarop dat soortgelyke strukture, wat langs mekaar en tilakoïede lamellae, nogal ongewoon is gevorm.

In plekke van kontak as 'n laag, soms bereik dieselfde 2 nm. So, chloroplaste (die struktuur en funksie van wat baie moeilik) is nie 'n enkele monolitiese struktuur, 'n soort van "staat binne 'n staat. In sommige aspekte, die struktuur van hierdie organelle is nie minder moeilik as die hele selstruktuur!

Grana met mekaar verbind, met die hulp van die lamella. Maar holte tilakoïede, wat 'n stapel te vorm, altyd gesluit en nie kommunikeer met die intermembraanruimte. Soos jy kan sien, die chloroplast struktuur is baie ingewikkeld.

Wat is die pigmente kan teenwoordig wees in die chloroplaste wees?

Wat onder andere vervat in die chloroplast stroma van elk? Daar is aparte DNA molekules en baie ribosome. In amyloplasts gedeponeer in die stroma van die styselkorrels. Gevolglik Chromoplaste daar pigmente. Natuurlik, is daar verskeie pigmente van die chloroplaste, maar die mees algemene is chlorofil. Hy het dadelik verdeel in verskeie tipes:

• Groep A (blou-groen). Dit kom voor in 70% van gevalle gevind in die chloroplaste van hoër plante en alge.
• Groep B (geel-groen). Die oorblywende 30% word ook gevind in hoër plante en alge spesies.
• Groepe C, D en E is baie skaarser. Dit is beskikbaar in die chloroplaste van sommige spesies van laer plante en alge.

In rooi en bruin seewier in chloroplaste is nie so skaars kan baie verskillende soorte organiese kleurstowwe. Sommige alge bevat ook algemeen byna al die bestaande pigmente chloroplaste.

Die funksies van chloroplaste

Natuurlik, hulle hooffunksie is om ligenergie omskep in organiese komponente. Sam fotosintese plaasvind in die Grand Prix met die direkte deelname van chlorofil. Dit absorbeer sonlig energie, die oordrag van dit aan die energie van die opgewonde elektrone. Laasgenoemde, met sy oortollige voorraad, gee energie surplus wat gebruik word vir water ontbinding en sintese van ATP. Wanneer water gevorm verval suurstof en waterstof. In die eerste plek as ons reeds genoem het, dit is 'n byproduk en afgeskei in die omliggende ruimte, en die waterstof is wat verband hou met 'n spesifieke proteïen, ferredoxin.

Hy weer geoksideer deur die verbygaan van die waterstof reduseermiddel, wat afgekort in biochemie NADP. Gevolglik is sy verminderde vorm - NADP-H2. Eenvoudig gestel, in die proses van fotosintese vrygestel word volgende stowwe: ATP, NADP-H2 en 'n byproduk in die vorm van suurstof.

Energie rol van ATP

Die gevolglike ATP is uiters belangrik, as die belangrikste "battery" van energie wat na die verskillende behoeftes van die sel. NADP-H2 bestaan uit die reduktant, waterstof, en hierdie verbinding in staat is om dit maklik te gee indien nodig. Eenvoudig gestel, dit is 'n doeltreffende chemiese reduseermiddel is: in die proses van fotosintese, daar is 'n versameling van reaksies wat daarsonder kan eenvoudig nie plaasvind nie.

Verdere, in die geval kom chloroplast ensieme wat werk in die donker en ouma is waterstof van reduktant en energie chloroplast ATP gebruik om die sintese van 'n aantal van organiese stowwe te begin. Sedert fotosintese plaasvind onder goeie lig omstandighede, word die kumulatiewe verbindings wat gebruik word vir die behoeftes van die plante self in die donker.

Jy kan regverdig om te sê dat hierdie proses is in sommige opsigte lyk verdag soos 'n asem. Wat onderskei hom van fotosintese? Die tabel sal jou help om hierdie vraag te verstaan.

standaard poort	fotosintese	asem
wanneer daar	Slegs gedurende die dag, wanneer sonlig	Te eniger tyd
waar opbrengs	Selle bevat chlorofil	Alle lewende selle
suurstof	toekenning	opname
CO2	opname	toekenning
organiese stowwe	Sintese, gedeeltelike cleavage	net verdeel
energie	geabsorbeer	erwe

Dit is wat verskil van asemhaling fotosintese is. Die tabel toon duidelik hul groot verskille.

Sommige van die "paradokse"

Die meeste van die daaropvolgende reaksie vind plaas net daar in die chloroplast stroma. Die toekoms pad van die gesintetiseerde verbindings is anders. Byvoorbeeld, eenvoudige suikers onmiddellik buite organelle ophoop in ander dele van die sel in die vorm van polisakkariede, in die eerste plek - stysel. In chloroplaste dit voorkom as die afsetting van vette en 'n voorlopige opeenhoping hul voorlopers, wat dan uitvoer na ander selle in die gebied.

Dit moet duidelik verstaan word dat al die sintese reaksies vereis enorme hoeveelhede energie. Haar enigste bron is nog steeds dieselfde fotosintese. Dit is 'n proses wat dikwels vereis soveel energie dat dit te kry deur die stowwe gevorm as gevolg van die vorige sintese te vernietig! Dus, die meeste van die energie wat verkry word in sy loop, word bestee aan die uitvoering van 'n pluraliteit van chemiese reaksies binne die plantsel.

Net 'n sekere persentasie van dit gebruik word om direkte die produksie van dié organiese stowwe wat die plant neem vir hul eie groei en ontwikkeling van enige vertragings in die vorm van vet of koolhidrate.

of chloroplaste is statiese?

Daar word geglo dat die selorganelle, insluitende chloroplaste (die struktuur en funksie van wat ons detail geverf) is streng in een plek. Dit is nie so nie. Chloroplaste kan beweeg om die hok. So, in die flou lig hulle is geneig om 'n posisie naby die mees verligte kant van die sel inneem, onder toestande van matige tot lae lig kan 'n paar intermediêre posisie, waar dit moontlik is om "vang" die meeste sonlig kies. Hierdie verskynsel staan bekend as "fototaksis".

Soos mitochondria, chloroplaste is nogal outonome organelle. Hulle het hul eie ribosome, gesintetiseer hulle 'n aantal hoogs spesifieke proteïene wat net gebruik word deur hulle. Daar is selfs 'n spesifieke ensiem komplekse, wat geproduseer word by die spesiale lipiede wat nodig is vir die bou van lamellaire membrane. Ons het reeds gepraat oor die prokariotiese oorsprong van hierdie organelle, maar dit moet bygevoeg word dat sommige geleerdes glo die chloroplaste jarelange afstammelinge van sommige parasitiese organismes, wat eerste is simbionte, en dan heeltemal 'n integrale deel van die sel word.

wat beteken dat chloroplaste

Vir plante, is dit voor die hand liggend - 'n sintese van energie en materiaal wat gebruik word deur plantselle. Maar fotosintese - 'n proses wat 'n bestendige opeenhoping van organiese materiaal op 'n globale skaal bied. Van koolstofdioksied, kan water en sonlig chloroplaste 'n groot aantal van komplekse makromolekulêre verbindings te sintetiseer. Hierdie vermoë is kenmerkend net vir hulle, en die man is ver van die herhaling van hierdie proses in vitro.

Alle biomassa op die oppervlak van ons planeet dank sy bestaan aan hierdie kleinste organelle wat in die dieptes van die plantselle. Sonder dat hulle, sonder dat hulle voortdurende proses van fotosintese op aarde sou nie 'n lewe in sy kontemporêre manifestasies wees.

Ons hoop dat jy geleer het uit hierdie artikel dat die chloroplast en wat sy rol in die plant liggaam.