Le modifiche dei plastidi sono un fenomeno comune nel mondo vegetale. Plastidi: struttura, funzioni

Una delle principali differenze tra pianta eUna cellula animale consiste nella presenza nel citoplasma dei primi tali organelli, come i plastidi. La struttura, le caratteristiche dei processi della loro attività vitale, così come l'importanza dei cloroplasti, dei cromoplasti e dei leucoplasti saranno presi in considerazione in questo articolo.

Struttura del cloroplasto

Plastidi verdi, la struttura di cui ora siamostudiamo, facciamo riferimento agli organuli obbligatori di cellule di spore e piante da seme più alte. Sono organuli cellulari a due membrane e hanno una forma ovale. Il loro numero nel citoplasma può essere diverso. Ad esempio, le cellule del parenchima colonnare di una foglia di tabacco contengono fino a mille cloroplasti, negli steli delle piante della famiglia dei cereali da 30 a 50.

Entrambe le membrane, che fanno parte dell'organoide, hannostruttura diversa: esterna - liscia, a tre strati, simile alla membrana della cellula vegetale stessa. L'interno contiene molte pieghe chiamate lamelle. Sono uniti da sacche piatte - thylakoids. Le lamelle formano una rete costituita da tubuli paralleli. Tra le lamelle ci sono i vitelli-thylakoidi. Sono raccolti in pile - granuli, che possono essere collegati insieme. La loro quantità in un cloroplasto è 60-150. L'intera cavità interna del cloroplasto è riempita con una matrice.

L'organello ha segni di autonomia: il suo materiale ereditario è un DNA ad anello, attraverso il quale i cloroplasti possono moltiplicarsi. Esiste anche una membrana esterna chiusa, che limita l'organetto dai processi che avvengono nel citoplasma della cellula. I cloroplasti hanno i propri ribosomi, molecole e-RNA e t-RNA, e quindi sono in grado di sintesi proteica.

Funzioni di thylakoids

Come accennato in precedenza, plastidi vegetalile cellule - i cloroplasti, contengono nella loro composizione sacche appiattite speciali, chiamate thylakoidi. Hanno trovato pigmenti - clorofille (che partecipavano alla fotosintesi) e carotenoidi (che svolgono funzioni di sostegno e trofiche). C'è anche un sistema enzimatico che assicura la reazione delle fasi chiare e scure della fotosintesi. I thylakoidi funzionano come antenne: mettono a fuoco i quanti di luce e li dirigono verso le molecole di clorofilla.

La fotosintesi è il principale processo dei cloroplasti

Le cellule autotrofiche sono autosufficientisintetizzare sostanze organiche, in particolare glucosio, utilizzando anidride carbonica e energia luminosa. I plastidi verdi, le cui funzioni ora stiamo studiando, sono parte integrante dei fototrofi - organismi multicellulari come:

• piante di spore più alte (muschi, equiseti, pianure, felci);
• seme (gimnosperme - gingovye, conifere, efedra e angiosperme o piante da fiore).

La fotosintesi è un sistema di reazioni di riduzione dell'ossidazione, basato sul processo di trasferimento di elettroni da sostanze donatrici a composti che li "percepiscono", i cosiddetti accettori.

Queste reazioni portano alla sintesi di organicosostanze, in particolare glucosio, e il rilascio di ossigeno molecolare. La fase di luce della fotosintesi si verifica sulle membrane dei thylakoidi sotto l'azione dell'energia della luce. Quanta luce assorbita eccita gli elettroni degli atomi di magnesio che costituiscono il pigmento verde: la clorofilla.

L'energia degli elettroni è usata per la sintesiSostanze ad alta intensità energetica: ATP e NADP-H2. Sono fenduti da una cellula per le reazioni della fase oscura che si verificano nella matrice dei cloroplasti. La combinazione di queste reazioni sintetiche porta alla formazione di molecole di glucosio, amminoacidi, glicerolo e acidi grassi, che fungono da materiale da costruzione e trofico della cellula.

Tipi di plastidi

Plastidi verdi, la struttura e le funzioni di cui noiesaminati in precedenza, sono in foglie, steli verdi e non sono l'unica specie. Così, nella pelle del frutto, nei petali delle piante da fiore, nelle coperture esterne dei germogli sotterranei - tuberi e bulbi, ci sono altri plastidi. Si chiamano cromoplastiche o leucoplasti.

Organelli incolori (leucoplasti) hannoforma diversa e differiscono dai cloroplasti in quanto la loro cavità interna non ha lamelle sottili e il numero di thylakoidi immersi nella matrice è piccolo. La matrice stessa contiene acido desossiribonucleico, organuli-ribosomi sintetizzanti proteine ​​ed enzimi proteolitici che abbattono proteine ​​e carboidrati.

I leucoplasti hanno anche enzimi - sintetasi,coinvolto nella formazione di molecole di amido dal glucosio. Di conseguenza, i plastidi incolori delle cellule vegetali accumulano nutrienti di riserva: granuli proteici e granuli di amido. Questi plastidi, le cui funzioni consistono nell'accumulo di sostanze organiche, possono essere convertiti in cromoplasti, ad esempio durante la maturazione dei pomodori nella fase di maturazione del latte.

Sotto un microscopio a scansione con un altorisoluzione, le differenze nella struttura di tutti e tre i tipi di plastidi sono chiaramente visibili. Questo, soprattutto, riguarda i cloroplasti, che hanno la struttura più complessa associata alla funzione della fotosintesi.

Chromoplast - plastidi colorati

Insieme a cellule verdi e incolorile piante c'è un terzo tipo di organelli, chiamati cromoplasti. Hanno una varietà di colori: giallo, viola, rosso. La loro struttura è simile ai leucoplasti: la membrana interna ha una piccola quantità di lamelle e un numero insignificante di thylakoidi. I cromoplasti contengono vari pigmenti: xantofille, caroteni, carotenoidi, che sono sostanze fotosintesi ausiliarie. Sono questi plastidi che forniscono la colorazione delle radici delle barbabietole, delle carote, dei frutti degli alberi da frutto e delle bacche.

Come nascono i plastidi e viceversa

Leucoplasti, cromoplasti, cloroplasti - plastidi(la struttura e le funzioni di cui studiamo), avendo un'unica origine. Sono derivati ​​da tessuti meristematici (educativi), da cui si formano i protoplastidi: organelli a forma di sacco a due membrane con dimensioni fino a 1 μm. Alla luce, complicano la loro struttura: viene formata una membrana interna contenente lamelle e viene sintetizzata una pigmentazione verde di pigmento. I protoplasti diventano cloroplasti. I leucoplasti possono anche trasformarsi sotto l'azione dell'energia luminosa in plastidi verdi, e poi in cromoplasti. Le modifiche dei plastidi sono un fenomeno diffuso nel mondo vegetale.

Cromatofori come precursori di cloroplasti

Organismi fototropici procariotici - verdie batteri viola, eseguire il processo di fotosintesi con l'aiuto della batterioclorofilla A, molecole delle quali si trovano sulle escrescenze interne della membrana citoplasmatica. I microbiologi considerano i cromatofori dei batteri come precursori dei plastidi.

Ciò è confermato dalla loro somiglianza con i cloroplastistruttura, ovvero la presenza di centri di reazione e sistemi di cattura della luce, nonché i risultati generali della fotosintesi che portano alla formazione di composti organici. Va notato che le piante inferiori - alghe verdi, come i procarioti, non hanno plastidi. Ciò è spiegato dal fatto che le formazioni contenenti clorofilla - i cromatofori, hanno assunto la loro funzione - la fotosintesi.

Come hanno origine i cloroplasti?

Tra l'insieme di ipotesi sull'origine dei plastidiSoffermiamoci sulla simbiogenesi. Secondo le sue idee, i plastidi sono cellule (cloroplasti) sorte nell'era arcaica a causa della penetrazione di batteri fototrofici nella cellula primaria eterotrofica. Successivamente hanno portato alla formazione di plastidi verdi.

In questo articolo, abbiamo studiato la struttura e le funzioni degli organelli a due membrane delle cellule vegetali: leucoplasti, cloroplasti e cromoplasti. E ha anche scoperto il loro significato nella vita cellulare.