Einer der Hauptunterschiede zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen ist das Vorhandensein der ersten Organellen wie Plastiden im Zytoplasma. Die Struktur, Merkmale ihrer lebenswichtigen Prozesse sowie die Bedeutung von Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten werden in diesem Artikel diskutiert.
Struktur des Chloroplasten
Grüne Plastiden, deren Struktur wir nun untersuchen werden, gehören zu den obligatorischen Zellorganellen höherer Sporen- und Samenpflanzen. Sie sind Doppelmembran-Zellorganellen und haben eine ovale Form. Ihre Anzahl im Zytoplasma kann unterschiedlich sein. Beispielsweise enth alten die Zellen des Säulenparenchyms einer Tabakblattspreite bis zu tausend Chloroplasten, in den Stängeln von Pflanzen der Getreidefamilie 30 bis 50.
Beide Membranen, aus denen das Organoid besteht, sind unterschiedlich aufgebaut: Die äußere ist glatt, dreischichtig, ähnlich der Membran der Pflanzenzelle selbst. Die innere enthält viele F alten, die Lamellen genannt werden. Angrenzend an sie befinden sich flache Säcke - Thylakoide. Die Lamellen bilden ein Netzwerk ausparallele Tubuli. Zwischen den Lamellen befinden sich Thylakoidkörper. Sie werden in Stapeln gesammelt - Körner, die miteinander verbunden werden können. Ihre Anzahl in einem Chloroplasten beträgt 60–150. Der gesamte innere Hohlraum des Chloroplasten ist mit Matrix gefüllt.
Organella hat Zeichen der Autonomie: ihr eigenes Erbmaterial - ringförmige DNA, dank der sich Chloroplasten vermehren können. Es gibt auch eine geschlossene äußere Membran, die die Organelle von den im Zytoplasma der Zelle ablaufenden Prozessen abgrenzt. Chloroplasten haben ihre eigenen Ribosomen, i-RNA- und t-RNA-Moleküle, was bedeutet, dass sie zur Proteinsynthese fähig sind.
Thylakoidfunktionen
Wie bereits erwähnt, enth alten Plastiden von Pflanzenzellen - Chloroplasten - spezielle abgeflachte Bläschen, die Thylakoide genannt werden. In ihnen wurden Pigmente gefunden - Chlorophylle (die an der Photosynthese teilnehmen) und Carotinoide (die unterstützende und trophische Funktionen ausüben). Es gibt auch ein enzymatisches System, das die Reaktionen der hellen und dunklen Phasen der Photosynthese bereitstellt. Thylakoide wirken als Antennen: Sie bündeln Lichtquanten und lenken sie auf Chlorophyllmoleküle.
Photosynthese ist der Hauptprozess der Chloroplasten
Autotrophe Zellen sind in der Lage, aus Kohlendioxid und Lichtenergie selbstständig organische Substanzen, insbesondere Glukose, zu synthetisieren. Grüne Plastiden, deren Funktionen wir derzeit untersuchen, sind ein wesentlicher Bestandteil von Phototrophen - vielzelligen Organismen wie:
- höhere Sporenpflanzen (Moose, Schachtelhalme, Bärlappe,Farne);
- Samen (Gymnospermen - Ginga, Koniferen, Ephedra und Angiospermen oder Blütenpflanzen).
Die Photosynthese ist ein System von Redoxreaktionen, die auf dem Vorgang der Elektronenübertragung von Donorsubstanzen auf diese „empfangende“Verbindungen, den sogenannten Akzeptoren, beruhen.
Diese Reaktionen führen zur Synthese organischer Substanzen, insbesondere Glukose, und zur Freisetzung von molekularem Sauerstoff. Die Lichtphase der Photosynthese findet auf Thylakoidmembranen unter Einwirkung von Lichtenergie statt. Die absorbierten Lichtquanten regen die Elektronen der Magnesiumatome an, aus denen der grüne Farbstoff Chlorophyll besteht.
Elektronenenergie wird für die Synthese energieintensiver Substanzen verwendet: ATP und NADP-H2. Sie werden von der Zelle für Dunkelphasenreaktionen in der Chloroplastenmatrix gesp alten. Die Kombination dieser Synthesereaktionen führt zur Bildung von Molekülen aus Glucose, Aminosäuren, Glycerin und Fettsäuren, die als Bau- und Trophiematerial der Zelle dienen.
Plastidentypen
Grüne Plastiden, deren Struktur und Funktionen wir bereits besprochen haben, kommen in Blättern und grünen Stängeln vor und sind nicht die einzige Art. In der Haut von Früchten, in den Blütenblättern von Blütenpflanzen, in den äußeren Hüllen unterirdischer Triebe - Knollen und Zwiebeln - gibt es andere Plastiden. Sie werden Chromoplasten oder Leukoplasten genannt.
Farblose Organellen (Leukoplasten) haben eine andere Form und unterscheiden sich von Chloroplasten dadurch, dass sieDer innere Hohlraum hat keine dünnen Platten - Lamellen, und die Anzahl der in die Matrix eingetauchten Thylakoide ist gering. Die Matrix selbst enthält Desoxyribonukleinsäure, proteinsynthetisierende Organellen - Ribosomen und proteolytische Enzyme, die Proteine und Kohlenhydrate abbauen.
Leukoplasten haben auch Enzyme - Synthetasen, die an der Bildung von Stärkemolekülen aus Glukose beteiligt sind. Infolgedessen reichern farblose Plastiden von Pflanzenzellen Reservenährstoffe an: Proteingranulate und Stärkekörner. Diese Plastiden, deren Funktion es ist, organische Substanzen anzureichern, können sich zum Beispiel während der Reifung von Tomaten, die sich im Stadium der Milchreife befinden, in Chromoplasten verwandeln.
Unter einem hochauflösenden Rastermikroskop sind Unterschiede in der Struktur aller drei Arten von Plastiden deutlich sichtbar. Dies betrifft zunächst die Chloroplasten, die die komplexeste Struktur haben, die mit der Funktion der Photosynthese in Verbindung gebracht wird.
Chromoplasten - farbige Plastiden
Neben grünen und farblosen Pflanzenzellen gibt es eine dritte Art von Organellen, die Chromoplasten genannt werden. Sie haben eine Vielzahl von Farben: gelb, lila, rot. Ihre Struktur ähnelt Leukoplasten: Die innere Membran hat eine kleine Anzahl von Lamellen und eine kleine Anzahl von Thylakoiden. Chromoplasten enth alten verschiedene Pigmente: Xanthophylle, Carotine, Carotinoide, die photosynthetische Hilfsstoffe sind. Es sind diese Plastiden, die die Farbe der Wurzeln von Rüben, Karotten, Früchten von Obstbäumen und Beeren liefern.
Wie entstehen sieund transformieren gegenseitig Plastiden
Leukoplasten, Chromoplasten, Chloroplasten sind Plastiden (deren Struktur und Funktionen wir untersuchen), die einen gemeinsamen Ursprung haben. Sie sind Derivate von meristematischen (Bildungs-) Geweben, aus denen Protoplastiden gebildet werden - sackartige Organellen mit zwei Membranen von bis zu 1 Mikrometer Größe. Im Licht verkomplizieren sie ihre Struktur: Eine innere Membran mit Lamellen wird gebildet und der grüne Farbstoff Chlorophyll wird synthetisiert. Aus Protoplastiden werden Chloroplasten. Leukoplasten können auch durch Lichtenergie in grüne Plastiden und dann in Chromoplasten umgewandelt werden. Plastidenmodifikation ist ein weit verbreitetes Phänomen in der Pflanzenwelt.
Chromatophoren als Vorläufer von Chloroplasten
Prokaryotische phototrophe Organismen - grüne und violette Bakterien, führen den Prozess der Photosynthese mit Hilfe von Bakteriochlorophyll A durch, dessen Moleküle sich an den inneren Auswüchsen der Zytoplasmamembran befinden. Mikrobiologen betrachten bakterielle Chromatophoren als Vorläufer von Plastiden.
Dies wird durch ihre ähnliche Struktur wie Chloroplasten bestätigt, nämlich das Vorhandensein von Reaktionszentren und Lichteinfangsystemen, sowie die allgemeinen Ergebnisse der Photosynthese, die zur Bildung organischer Verbindungen führt. Es sollte beachtet werden, dass niedere Pflanzen - Grünalgen wie Prokaryoten - keine Plastiden haben. Dies liegt daran, dass chlorophyllh altige Gebilde – Chromatophoren – deren Funktion – die Photosynthese – übernommen haben.
Wie Chloroplasten entstanden sind
Unter vielen HypothesenUrsprung der Plastiden, lassen Sie uns bei der Symbiogenese verweilen. Plastiden sind nach seinen Vorstellungen Zellen (Chloroplasten), die in der Archaischen Zeit durch das Eindringen phototropher Bakterien in die primäre heterotrophe Zelle entstanden sind. Sie waren es, die später zur Bildung grüner Plastiden führten.
In diesem Artikel haben wir die Struktur und Funktionen von Zweimembran-Organellen einer Pflanzenzelle untersucht: Leukoplasten, Chloroplasten und Chromoplasten. Und auch ihre Bedeutung im Zellleben herausgefunden.
