Σε τι χρησιμεύουν οι χλωροπλάστες σε ένα κύτταρο; Οι χλωροπλάστες, η δομή, η χημική σύσταση και οι λειτουργίες τους

ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΕΣ

(από το ελληνικό chloros - πράσινο και plastos - γλυπτό), ενδοκυτταρικά οργανίδια (πλαστίδια) φυτών, στα οποία πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση. χάρη στη χλωροφύλλη έχουν πράσινο χρώμα. Βρέθηκε στα κύτταρα αποσύνθεση. Οι ιστοί των φυτικών οργάνων πάνω από το έδαφος είναι ιδιαίτερα άφθονοι και καλά ανεπτυγμένοι σε φύλλα και πράσινους καρπούς. ΜΕΓΑΛΟ. 5-10 μικρά, πλάτος. 2-4 μικρά. Στα κύτταρα των ανώτερων φυτών, το Χ. (συνήθως 15-50) έχει φακοστρογγυλό ή ελλειψοειδές σχήμα. Πολύ πιο ποικίλο Χ., που ονομάζεται. χρωματοφόρα, στα φύκια, αλλά ο αριθμός τους είναι συνήθως μικρός (από ένα έως πολλά). Χ. διαχωρίζονται από το κυτταρόπλασμα με διπλή μεμβράνη με εκλεκτ. διαπερατό; ενθ. το μέρος του, που αναπτύσσεται στη μήτρα (στρώμα), σχηματίζει ένα σύστημα βασικών. δομικές μονάδες του Χ. με τη μορφή πεπλατυσμένων σακουλών - θυλακοειδών, στις οποίες εντοπίζονται χρωστικές: οι κυριότερες είναι οι χλωροφύλλες και οι βοηθητικές είναι τα καροτενοειδή. Ομάδες θυλακοειδών σε σχήμα δίσκου, που συνδέονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε οι κοιλότητες τους να είναι συνεχείς, σχηματίζουν (σαν μια στοίβα νομισμάτων) κόκκους. Ο αριθμός των κόκκων στα Χ. ανώτερα φυτά μπορεί να φτάσει τους 40-60 (μερικές φορές μέχρι και 150). Τα θυλακοειδή του στρώματος (τα λεγόμενα τάστα) συνδέουν τη γκράνα μεταξύ τους. Τα Χ. περιέχουν ριβοσώματα, DNA, ένζυμα και, εκτός από τη φωτοσύνθεση, πραγματοποιούν τη σύνθεση ATP από ADP (φωσφορυλίωση), τη σύνθεση και υδρόλυση λιπιδίων, αφομοιωτικού αμύλου και πρωτεϊνών που εναποτίθενται στο στρώμα. Ο Χ. συνθέτει επίσης ένζυμα που πραγματοποιούν αντιδράσεις φωτός και πρωτεΐνες των θυλακοειδών μεμβρανών. Ίδια γενετική συσκευή και συγκεκριμένα. το σύστημα πρωτεϊνοσύνθεσης είναι υπεύθυνο για την αυτονομία του Χ. από άλλες κυτταρικές δομές. Κάθε Χ. αναπτύσσει, όπως πιστεύεται, από προπλαστίδιο, άκρες ικανές να αναπαραχθούν με διαίρεση (έτσι αυξάνεται ο αριθμός τους στο κύτταρο). τα ώριμα Χ. είναι μερικές φορές ικανά και για αναπαραγωγή. Με τη γήρανση των φύλλων και των στελεχών, την ωρίμανση των καρπών του Χ. λόγω της καταστροφής της χλωροφύλλης, χάνουν το πράσινο χρώμα τους, μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες. Πιστεύεται ότι το X. προήλθε από συμβιογένεση κυανοβακτηρίων με αρχαία πυρηνικά ετερότροφα φύκια ή πρωτόζωα.

.(Πηγή: "Biological Encyclopedic Dictionary." - M .: Sov.Encyclopedia, 1986.)

χλωροπλάστες

Οργανοειδή φυτικών κυττάρων που περιέχουν την πράσινη χρωστική ουσία χλωροφύλλη. θέα πλαστίδια... Έχουν τη δική τους γενετική συσκευή και σύστημα πρωτεϊνοσύνθεσης, που τους παρέχει σχετική «ανεξαρτησία» από τον πυρήνα του κυττάρου και άλλα οργανίδια. Η κύρια φυσιολογική διαδικασία των πράσινων φυτών πραγματοποιείται σε χλωροπλάστες - φωτοσύνθεση... Επιπλέον, συνθέτουν την πλούσια σε ενέργεια ένωση ATP, πρωτεΐνες, άμυλο. Οι χλωροπλάστες βρίσκονται κυρίως σε φύλλα και πράσινους καρπούς. Με τη γήρανση των φύλλων και την ωρίμανση των καρπών, η χλωροφύλλη καταστρέφεται και οι χλωροπλάστες μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες.

.(Πηγή: "Βιολογία. Σύγχρονη εικονογραφημένη εγκυκλοπαίδεια." Ed. A. P. Gorkin; Moscow: Rosmen, 2006.)

Δείτε τι είναι η «ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΙΚΗ» σε άλλα λεξικά:

Αφίνη πλαγιόμνιο σε κύτταρα βρύου Χλωροπλάστες (από την ελληνική ... Wikipedia

- (από το ελληνικό chloros green και plastos sculpted σχηματίζονται), ενδοκυτταρικά οργανίδια του φυτικού κυττάρου, στα οποία πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση· χρώματος πράσινου (περιέχουν χλωροφύλλη). Ίδιος γενετικός μηχανισμός και ... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

Σώματα εγκλεισμένα σε φυτικά κύτταρα, βαμμένα πράσινα και περιέχουν χλωροφύλλη. Στα ανώτερα φυτά, τα χρωμοσώματα έχουν πολύ συγκεκριμένο σχήμα και ονομάζονται κόκκοι χλωροφύλλης. στα φύκια, η μορφή τους είναι ποικίλη και ονομάζονται χρωματοφόρα ή ... Εγκυκλοπαίδεια Brockhaus και Efron

Χλωροπλάστες- (από το ελληνικό chloros green και plastos γλυπτό, σχηματίζεται), ενδοκυτταρικές δομές φυτικού κυττάρου στις οποίες πραγματοποιείται φωτοσύνθεση. Περιέχουν τη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, η οποία τα κάνει πράσινα. Στο κελί των ανώτερων φυτών από 10 έως ... Εικονογραφημένο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

- (γρ. χλώρος πράσινο + σχηματισμός διαρκεί) πράσινα πλαστίδια φυτικών κυττάρων που περιέχουν χλωροφύλλη, καροτίνη, ξανθοφύλλη και συμμετέχουν στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης βλ. χρωμοπλάστες). Νέο λεξικό ξένων λέξεων. από EdwART, 2009. χλωροπλάστες [gr. ... ... Λεξικό ξένων λέξεων της ρωσικής γλώσσας

- (από το ελληνικό chlorós green και plastós sculpted, formed) ενδοκυτταρικά οργανίδια του πλαστιδικού φυτικού κυττάρου, στα οποία πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση. Έχουν πράσινο χρώμα λόγω της παρουσίας της κύριας χρωστικής της φωτοσύνθεσης σε αυτά ... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια

Ov; pl. (μονάδα χλωροπλάστη, α; m). [από την ελληνική. χλόρος ωχροπράσινος και πλάστος γλυπτός] Βοτάν. Ο Ταύρος στο πρωτόπλασμα των φυτικών κυττάρων, που περιέχει χλωροφύλλη και συμμετέχει στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Συγκέντρωση χλωροφύλλης σε χλωροπλάστες. * * * ... ... εγκυκλοπαιδικό λεξικό

Σώματα εγκλεισμένα σε φυτικά κύτταρα, χρωματισμένα με πράσινο χρώμα και περιέχουν χλωροφύλλη. Στα ανώτερα φυτά, τα Χ. έχουν πολύ συγκεκριμένο σχήμα και ονομάζονται κόκκοι χλωροφύλλης (βλ.); στα φύκια η μορφή τους είναι ποικίλη και ονομάζονται ... ... Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό της Φ.Α. Brockhaus και I.A. Έφρον

Mn. Πράσινα πλαστίδια φυτικών κυττάρων που περιέχουν χλωροφύλλη, καροτίνη και συμμετέχουν στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Επεξηγηματικό Λεξικό της Efremova. T.F. Efremova. 2000... Σύγχρονο επεξηγηματικό λεξικό της ρωσικής γλώσσας από την Efremova

- (από το ελληνικό chloros green και plastоs σμιλεύεται, σχηματίζεται), αναπτύσσονται ενδοκυτταρικά οργανίδια. κύτταρα στα οποία πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση. χρώματος πράσινου (περιέχουν χλωροφύλλη). Το δικό γενετική συσκευές και πρωτεϊνοσύνθεση ... ... Φυσικές Επιστήμες. εγκυκλοπαιδικό λεξικό

/. Χλωροπλάστες

2. Θυλακοειδή

3. Θυλακοειδής μεμβράνες

4. Συμπλέγματα πρωτεϊνών

5. Βιοχημική σύνθεση στο στρώμα των χλωροπλαστών

1. Τα εμβρυϊκά κύτταρα περιέχουν άχρωμος προπλαστίδια.Ανάλογα με τον τύπο του υφάσματος αναπτύσσονται: σε πράσινους χλωροπλάστες.

άλλες μορφές πλαστιδίων προέρχονται από χλωροπλάστες (φυλογενετικά αργότερα):

Κίτρινο ή κόκκινο χρωμοπλάστες.

Άχρωμοι λευκοπλάστες.

Δομή και σύνθεση χλωροπλάστες. VΤα κύτταρα των ανώτερων φυτών, όπως ορισμένα φύκια, έχουν περίπου 10-200 φακοειδείς χλωροπλάστες, μεγέθους μόνο 3-10 μικρομέτρων.

Χλωροπλάστες- πλαστίδια κυττάρων οργάνων ανώτερων φυτών, στο φως, όπως:

Μη ευθυγραμμισμένο στέλεχος (εξωτερικοί ιστοί).

Νεαρά φρούτα?

Λιγότερο συχνά στην επιδερμίδα και στο στέμμα του άνθους.

Ο φάκελος του χλωροπλάστη, που αποτελείται από δύο μεμβράνες, περιβάλλει ένα άχρωμο στρώμα, το οποίο διαπερνούν πολλές επίπεδες, κλειστές μεμβρανικές θύλακες (καζανάκια) - θυλακοειδή, με πράσινο χρώμα. Επομένως, τα κύτταρα με χλωροπλάστες είναι πράσινα.

Μερικές φορές το πράσινο χρώμα καλύπτεται από άλλες χρωστικές ουσίες χλωροπλαστών (σε κόκκινα και καφέ φύκια) ή κυτταρικό χυμό (στη δασική οξιά). Τα κύτταρα των φυκών περιέχουν μία ή περισσότερες διαφορετικές μορφές χλωροπλαστών.

Οι χλωροπλάστες περιέχουν τις ακόλουθες διαφορετικές χρωστικές(ανάλογα με το είδος του φυτού):

Χλωροφύλλη:

Χλωροφύλλη Α (γαλαζοπράσινη) - 70% (σε ανώτερα φυτά και

πράσινα φύκια)? ... χλωροφύλλη Β (κίτρινο-πράσινο) - 30% (ibid.);

Η χλωροφύλλη C, D και E είναι λιγότερο συχνή σε άλλες ομάδες φυκών.

Καροτενοειδή:

Πορτοκαλί-κόκκινα καροτένια (υδρογονάνθρακες).

Κίτρινες (λιγότερο συχνά κόκκινες) ξανθοφύλλες (οξειδωμένα καροτένια). Χάρη στην ξανθοφύλλη φυκοξανθίνη, οι χλωροπλάστες των καφέ φυκών (φαιοπλάστες) έχουν καφέ χρώμα.

Φυκοχυλιπρωτεΐνες που περιέχονται σε ροδοπλάστες (χλωροπλάστες κόκκινων και μπλε-πράσινων φυκών):

Μπλε φυκοκυανίνη;

Κόκκινη φυκοερυθρίνη.

Λειτουργία χλωροπλάστη:χρωστική ουσία χλωροπλάστη απορροφά το φωςνα εφαρμόσει φωτοσύνθεση - τη διαδικασία μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε χημική ενέργεια οργανικών ουσιών,κυρίως υδατάνθρακες που συντίθενται σε χλωροπλάστες από ουσίες φτωχές σε ενέργεια - CO2 και H2O

2. Προκαρυώτεςδεν έχουν χλωροπλάστες, αλλά αυτοί υπάρχουν πολλά θυλακοειδή,περιορίζεται από την πλασματική μεμβράνη:

Στα φωτοσυνθετικά βακτήρια:

Σωληνοειδής ή ελασματοειδής.

Είτε με τη μορφή φυσαλίδων είτε λοβίων.

Στα γαλαζοπράσινα φύκια, τα θυλακοειδή είναι πεπλατυσμένες στέρνες:

Σχηματισμός σφαιρικού συστήματος.

Ή παράλληλα μεταξύ τους?

Ή βρίσκεται τυχαία.

Σε ευκαρυωτικό φυτόΤα θυλακοειδή κύτταρα σχηματίζονται από τις πτυχές της εσωτερικής μεμβράνης του χλωροπλάστη. Οι χλωροπλάστες διεισδύουν από άκρη σε άκρη με μακρύ θυλακοειδή του στρώματος, γύρω από την οποία το σφιχτά μαζεμένο και κοντό θυλακοειδή gran. Στοίβες τέτοιων θυλακοειδών grana είναι ορατές κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός ως πράσινοι κόκκοι μεγέθους 0,3-0,5 μm.

3. Μεταξύ των κόκκων του θυλακοειδούς του στρώματος συμπλέκονται δικτυωτά. Τα γκραν θυλακοειδή σχηματίζονται από επικαλυπτόμενες εκβολές στρωματικών θυλακοειδών. Ταυτόχρονα, εσωτερικό (ενδοκιντερνικό)οι χώροι πολλών ή όλων των θυλακοειδών παραμένουν αλληλένδετοι.

Θυλακοειδής μεμβράνεςΠάχους 7-12 nm είναι πολύ πλούσια σε πρωτεΐνες (η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη είναι περίπου 50%, πάνω από 40 διαφορετικές πρωτεΐνες συνολικά).

Στις μεμβράνες των tilakodds, πραγματοποιείται αυτό το μέρος των αντιδράσεων φωτοσύνθεσης, το οποίο σχετίζεται με τον μετασχηματισμό της ενέργειας - οι λεγόμενες αντιδράσεις φωτός. Αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν δύο φωτοσυστήματα Ι και ΙΙ που περιέχουν χλωροφύλλη, συνδεδεμένα με μια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και μια μεμβράνη ΑΤΡάση που παράγει ΑΤΡ. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο παγοποίηση,είναι δυνατό να χωριστούν οι θυλακοειδή μεμβράνες σε δύο στρώματα κατά μήκος του ορίου μεταξύ των δύο λιπιδικών στοιβάδων. Σε αυτή την περίπτωση, με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, μπορεί κανείς να δει τέσσερις επιφάνειες:

Μεμβράνη από την πλευρά του στρώματος.

Μεμβράνη από την πλευρά του εσωτερικού χώρου του θυλακοειδούς.

Η εσωτερική πλευρά της λιπιδικής μονοστιβάδας παρακείμενη Προς τοστρώμα;

Η εσωτερική πλευρά της μονοστοιβάδας δίπλα στον εσωτερικό χώρο.

Και στις τέσσερις περιπτώσεις, είναι ορατή μια πυκνή συσσώρευση σωματιδίων πρωτεΐνης, τα οποία κανονικά διεισδύουν στη μεμβράνη διαμέσου και διαμέσου, και όταν οι μεμβράνες στρωματοποιούνται, ξεσπούν από το ένα ή το άλλο λιπιδικό στρώμα.

4.Χρησιμοποιώντας απορρυπαντικά(π.χ. διγιτονίνη) μπορεί να απομονωθεί από τις θυλακοειδείς μεμβράνες έξι διαφορετικά συμπλέγματα πρωτεϊνών:

Μεγάλα σωματίδια FSN-CCK, τα οποία είναι μια υδρόφοβη ενσωματωμένη πρωτεΐνη μεμβράνης. Το σύμπλεγμα FSN-SSK βρίσκεται κυρίως σε εκείνα τα σημεία όπου οι μεμβράνες έρχονται σε επαφή με το γειτονικό θυλακοειδή. Μπορεί να χωριστεί:

Σε ένα σωματίδιο FSP.

Και πολλά από τα ίδια σωματίδια CCK πλούσια σε χλωροφύλλη. Αυτό είναι ένα σύμπλεγμα σωματιδίων που "συλλέγουν" κβάντα φωτός και μεταφέρουν την ενέργειά τους στο σωματίδιο PSF.

Σωματίδια PS1, υδρόφοβες ενσωματωμένες πρωτεΐνες μεμβράνης.

Σωματίδια με συστατικά της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων (κυτόχρωμα), που δεν διακρίνονται οπτικά από το PS1. Υδρόφοβες ενσωματωμένες μεμβρανικές πρωτεΐνες;

CF0 - μέρος της μεμβράνης ATPase σταθεροποιημένο στη μεμβράνη, 2-8 nm. είναι μια υδρόφοβη ενσωματωμένη πρωτεΐνη μεμβράνης.

Το CF1 είναι μια περιφερειακή και εύκολα αποσπώμενη υδρόφιλη «κεφαλή» μεμβρανικής ΑΤΡάσης. Το σύμπλεγμα CF0-CF1 δρα με τον ίδιο τρόπο όπως το F0-F1 στα μιτοχόνδρια. Το σύμπλεγμα CF0-CF1 βρίσκεται κυρίως σε εκείνα τα μέρη όπου οι μεμβράνες δεν αγγίζουν.

Περιφερειακός, υδρόφιλο,ένα πολύ ασθενώς δεσμευμένο ένζυμο διφωσφορική καρβοξυλάση ριβουλόζης, που λειτουργικά ανήκει στο στρώμα.

Τα μόρια χλωροφύλλης περιέχονται στα σωματίδια PS1, PSP και SSK. Είναι αμφιπαθή και περιέχω:

Ένας υδρόφιλος δακτύλιος πορφυρίνης σε σχήμα δίσκου που βρίσκεται στην επιφάνεια της μεμβράνης (στο στρώμα, στον εσωτερικό χώρο του θυλακοειδούς ή και στις δύο πλευρές).

Υδρόφοβο κατάλοιπο φυτόλης. Τα υπολείμματα φυτόλης βρίσκονται σε υδρόφοβα σωματίδια πρωτεΐνης.

5. Στο στρώμα των χλωροπλαστών, διαδικασίες βιοχημική σύνθεση(φωτοσύνθεση), με αποτέλεσμα:

Κόκκοι αμύλου (προϊόν φωτοσύνθεσης).

Πλαστοσφαιρίδια, τα οποία αποτελούνται από λιπίδια (κυρίως γλυκολιπίδια) και συσσωρεύουν κινόνες:

Πλαστοκινόνη;

Φυλλοκινόνη (βιταμίνη Κ1);

Τοκοφερυλοκινόνη (βιταμίνη Ε);

Κρύσταλλοι της πρωτεΐνης φυτοφερριτίνης που περιέχει σίδηρο (συσσώρευση σιδήρου).

Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Επιστήμης και Εκπαίδευσης.

Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο Σιβηρίας.

Ινστιτούτο Θεμελιωδών Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας.

Τμήμα Βιοτεχνολογίας.

Με θέμα: Η δομή και η λειτουργία των χλωροπλαστών.

Ολοκληρώθηκε: μαθητής

31γρ Shestopalova N.S.

Τετραγωνισμένος:

αναπληρωτής καθηγητής του τμήματος

βιοτεχνολογία

Διδάκτωρ Βιολογικών Επιστημών T.I. Golovanova

Κρασνογιάρσκ

1. Εισαγωγή …………………………………………………………………………………. ..3

2. Βιβλιογραφική ανασκόπηση …………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.1 Η προέλευση του χλωροπλάστη ………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.2 Ανάπτυξη χλωροπλάστη από προπλαστίδιο ………………………………… .5

2.3 Δομή χλωροπλάστη ………………………………………… ..7

2.4 Γενετική συσκευή χλωροπλαστών ………………………………….. 9

3. Συναρτήσεις χλωροπλάστη …………………………………………… 11

4. Συμπέρασμα ………………………………………………………………………… 16

5. Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας ………………………………… .17

Εισαγωγή:

Τα πλαστίδια είναι μεμβρανικά οργανίδια που βρίσκονται σε φωτοσυνθετικούς ευκαρυωτικούς οργανισμούς (ανώτερα φυτά, κατώτερα φύκια, ορισμένοι μονοκύτταροι οργανισμοί). Τα ανώτερα φυτά έχουν ένα ολόκληρο σύνολο διαφορετικών πλαστιδίων (χλωροπλάστες, λευκοπλάστες, αμυλοπλάστες, χρωμοπλάστες), που αντιπροσωπεύουν μια σειρά αμοιβαίων μετασχηματισμών ενός τύπου πλαστιδίου σε άλλο. Η κύρια δομή που πραγματοποιεί φωτοσυνθετικές διεργασίες είναι ο χλωροπλάστης.

2. Βιβλιογραφική ανασκόπηση:

2.1 Προέλευση του χλωροπλάστη.

Η έννοια της ενδοσυμβιωτικής προέλευσης των χλωροπλαστών στα φυτικά κύτταρα είναι σήμερα γενικά αποδεκτή. Είναι γνωστό ότι οι λειχήνες είναι μια μορφή συμβίωσης (συμβίωση) μεταξύ μυκήτων και φυκιών, στην οποία ζουν πράσινα μονοκύτταρα φύκια μέσα στα κύτταρα του μύκητα. Υποτίθεται ότι με τον ίδιο τρόπο, πριν από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, τα φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια (γαλαζοπράσινα φύκια) εισήλθαν στα ευκαρυωτικά κύτταρα και στη συνέχεια, στην πορεία της εξέλιξης, έχασαν την αυτονομία τους, μεταφέροντας μεγάλο αριθμό σημαντικών γονιδίων στο πυρηνικό γονιδίωμα. Ως αποτέλεσμα, ένα ανεξάρτητο βακτηριακό κύτταρο μετατράπηκε σε ένα ημι-αυτόνομο οργανίδιο, το οποίο διατήρησε την κύρια αρχική λειτουργία - την ικανότητα φωτοσύνθεσης, αλλά ο σχηματισμός της φωτοσυνθετικής συσκευής αποδείχθηκε ότι ήταν υπό διπλό έλεγχο πυρηνικού χλωροπλάστη. Η διαίρεση των χλωροπλαστών και η ίδια η διαδικασία υλοποίησης της γενετικής τους πληροφορίας, η οποία πραγματοποιείται στην αλυσίδα των γεγονότων της πρωτεΐνης DNA RNA, τέθηκε υπό πυρηνικό έλεγχο.

Αναμφισβήτητα στοιχεία της προκαρυωτικής προέλευσης των χλωροπλαστών ελήφθησαν με την ανάλυση των νουκλεοτιδικών αλληλουχιών του DNA τους. Το DNA των ριβοσωμικών γονιδίων έχει υψηλό βαθμό συγγένειας (ομολογία) σε χλωροπλάστες και βακτήρια. Παρόμοια νουκλεοτιδική αλληλουχία βρέθηκε για κυανοβακτήρια και χλωροπλάστες στα γονίδια του συμπλόκου συνθάσης ATP, καθώς και στα γονίδια της συσκευής μεταγραφής (γονίδια για υπομονάδες RNA πολυμεράσης) και μετάφρασης. Τα ρυθμιστικά στοιχεία των γονιδίων του χλωροπλάστη - προαγωγείς που εντοπίζονται στην περιοχή των 35-10 ζευγών βάσεων πριν από την έναρξη της μεταγραφής, που καθορίζουν την ανάγνωση της γενετικής πληροφορίας, και οι τελικές αλληλουχίες νουκλεοτιδίων που καθορίζουν τον τερματισμό της, οργανώνονται στον χλωροπλάστη, όπως προαναφέρθηκε. ανάλογα με τον βακτηριακό τύπο. Και παρόλο που δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης έχουν κάνει πολλές αλλαγές στον χλωροπλάστη, δεν άλλαξαν την αλληλουχία νουκλεοτιδίων των γονιδίων του χλωροπλάστη, και αυτό είναι αδιαμφισβήτητη απόδειξη της προέλευσης του χλωροπλάστη σε ένα πράσινο φυτό από έναν προκαρυωτικό πρόγονο, τον αρχαίο προκάτοχο των σύγχρονων κυανοβακτηρίων.

2.2 Ανάπτυξη χλωροπλάστη από προπλαστίδιο.

Ο χλωροπλάστης αναπτύσσεται από το προπλαστίδιο, ένα μικρό, άχρωμο οργανίδιο (με διάμετρο μερικών μικρών) που περιβάλλεται από μια διπλή μεμβράνη και περιέχει ένα κυκλικό μόριο DNA χαρακτηριστικό του χλωροπλάστη. Τα προπλαστίδια δεν έχουν σύστημα εσωτερικής μεμβράνης. Είναι ελάχιστα κατανοητά λόγω του εξαιρετικά μικρού τους μεγέθους. Αρκετά προπλαστίδια βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα του ωαρίου. Διαιρούνται και περνούν από κύτταρο σε κύτταρο κατά την ανάπτυξη του εμβρύου. Αυτό εξηγεί το γεγονός ότι οι γενετικοί χαρακτήρες που σχετίζονται με το DNA του πλαστιδίου μεταδίδονται μόνο μέσω της μητρικής γραμμής (η λεγόμενη κυτταροπλασματική κληρονομικότητα).

Κατά την ανάπτυξη του χλωροπλάστη από το προπλαστίδιο, η εσωτερική μεμβράνη του κελύφους του σχηματίζει «εισαγωγές» στο πλαστίδιο. Από αυτές αναπτύσσονται θυλακοειδής μεμβράνες, οι οποίες δημιουργούν στοίβες - grana και lamella του στρώματος. Στο σκοτάδι, τα προπλαστίδια προκαλούν το σχηματισμό του προδρόμου του χλωροπλάστη (αιτιοπλάστη), ο οποίος περιέχει μια δομή που μοιάζει με κρυσταλλικό πλέγμα. Όταν φωτίζεται, αυτή η δομή καταστρέφεται και εμφανίζεται ο σχηματισμός μιας εσωτερικής δομής χαρακτηριστικής του χλωροπλάστη, αποτελούμενη από τα θυλακοειδή της γρανάς και τα ελάσματα του στρώματος.

Τα κύτταρα του μεριστώματος περιέχουν πολλά προπλαστίδια. Όταν σχηματίζεται ένα πράσινο φύλλο, διαιρούνται και μετατρέπονται σε χλωροπλάστες. Για παράδειγμα, το κύτταρο ενός φύλλου σιταριού που έχει τελειώσει την ανάπτυξη περιέχει περίπου 150 χλωροπλάστες. Στα φυτικά όργανα που αποθηκεύουν άμυλο, όπως οι κόνδυλοι πατάτας, σχηματίζονται κόκκοι αμύλου και συσσωρεύονται σε πλαστίδια που ονομάζονται αμυλοπλάστες. Όπως αποδείχθηκε, οι αμυλοπλάστες, όπως και οι χλωροπλάστες, σχηματίζονται από τα ίδια προπλαστίδια και περιέχουν το ίδιο DNA με τους χλωροπλάστες. Σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της διαφοροποίησης των προπλαστιδίων με διαφορετικό τρόπο από ότι στους χλωροπλάστες. Είναι γνωστές περιπτώσεις μετατροπής χλωροπλαστών σε αμυλοπλάστες και αντίστροφα. Για παράδειγμα, ορισμένοι αμυλοπλάστες μετατρέπονται σε χλωροπλάστες όταν οι κόνδυλοι πατάτας πρασινίζουν στο φως.Κατά την ωρίμανση των καρπών της τομάτας και ορισμένων άλλων φυτών, καθώς και στα πέταλα λουλουδιών και στα κόκκινα φύλλα του φθινοπώρου, οι χλωροπλάστες μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες - οργανίδια που περιέχουν πορτοκαλί χρωστικές καροτενοειδή. Αυτός ο μετασχηματισμός συνδέεται με την καταστροφή της δομής του γκραν θυλακοειδούς και την απόκτηση μιας εντελώς διαφορετικής εσωτερικής οργάνωσης από το οργανίδιο. Αυτή η αναδιάταξη του πλαστιδίου υπαγορεύεται από τον πυρήνα και πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται στον πυρήνα και συντίθενται στο κυτταρόπλασμα. Για παράδειγμα, ένα πολυπεπτίδιο 58 kDa που κωδικοποιείται στον πυρήνα, το οποίο σχηματίζει ένα σύμπλεγμα με καροτενοειδή, αποτελεί το ήμισυ της συνολικής πρωτεΐνης των δομών μεμβράνης χρωμοπλαστών. Έτσι, με βάση το ίδιο δικό του DNA ως αποτέλεσμα της πυρηνικής-κυτταροπλασματικής επίδρασης του προπλαστιδίου, μπορεί να εξελιχθεί σε πράσινο φωτοσυνθετικό χλωροπλάστη, σε λευκό αμυλοπλάστη που περιέχει άμυλο ή σε έναν πορτοκαλί χρωμοπλαστή γεμάτο με καροτενοειδή. Μεταμορφώσεις είναι πιθανές μεταξύ τους. Αυτό είναι ένα ενδιαφέρον παράδειγμα διαφορετικών τρόπων διαφοροποίησης οργανιδίων που βασίζονται στο ίδιο δικό τους DNA, αλλά υπό την επίδραση της πυρηνικής-κυτταροπλασματικής «υπαγόρευσης».

2.3 Δομή χλωροπλάστη.

Οι χλωροπλάστες είναι πλαστίδια ανώτερων φυτών, στα οποία λαμβάνει χώρα η διαδικασία της φωτοσύνθεσης, δηλαδή η χρήση της ενέργειας των ακτίνων φωτός για το σχηματισμό οργανικών ουσιών από ανόργανες ουσίες (διοξείδιο του άνθρακα και νερό) με την ταυτόχρονη απελευθέρωση οξυγόνου στο ατμόσφαιρα. Οι χλωροπλάστες έχουν το σχήμα ενός αμφίκυρτου φακού, το μέγεθός τους είναι περίπου 4-6 μικρά. Βρίσκονται στα παρεγχυματικά κύτταρα των φύλλων και σε άλλα πράσινα μέρη ανώτερων φυτών. Ο αριθμός τους σε ένα κελί κυμαίνεται μεταξύ 25-50.

Εξωτερικά, ο χλωροπλάστης καλύπτεται με μια μεμβράνη που αποτελείται από δύο μεμβράνες λιποπρωτεϊνών, εξωτερική και εσωτερική. Και οι δύο μεμβράνες έχουν πάχος περίπου 7 nm, χωρίζονται μεταξύ τους από έναν ενδιάμεσο χώρο περίπου 20-30 nm. Η εσωτερική μεμβράνη των χλωροπλαστών, όπως και άλλα πλαστίδια, σχηματίζει διπλωμένες κολπώσεις στη μήτρα ή στο στρώμα. Στους ώριμους χλωροπλάστες των ανώτερων φυτών, είναι ορατοί δύο τύποι εσωτερικών μεμβρανών. Πρόκειται για μεμβράνες που σχηματίζουν επίπεδα, εκτεταμένα ελάσματα του στρώματος και μεμβράνες θυλακοειδών, επίπεδα κενοτόπια σε σχήμα δίσκου ή σάκους.

Η σύνδεση της εσωτερικής μεμβράνης του χλωροπλάστη με τις μεμβρανικές δομές στο εσωτερικό του εντοπίζεται καλά στο παράδειγμα των μεμβρανών των στρωματικών ελασμάτων. Σε αυτή την περίπτωση, η εσωτερική μεμβράνη του χλωροπλάστη σχηματίζει μια στενή (πλάτους περίπου 20 nm) πτυχή, η οποία μπορεί να εκτείνεται σχεδόν σε ολόκληρο το πλαστίδιο. Έτσι, το έλασμα του στρώματος μπορεί να είναι ένας επίπεδος, κοίλος σάκος ή μπορεί να έχει τη μορφή ενός δικτύου διακλαδισμένων και διασυνδεδεμένων καναλιών που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Συνήθως, τα στρωματικά ελάσματα στο εσωτερικό του χλωροπλάστη βρίσκονται παράλληλα και δεν σχηματίζουν δεσμούς μεταξύ τους.

Εκτός από τις στρωματικές μεμβράνες, τα θυλακοειδή της μεμβράνης βρίσκονται στους χλωροπλάστες. Πρόκειται για επίπεδες, κλειστές σακούλες μεμβράνης σε σχήμα δίσκου. Το μέγεθος του διαμεμβρανικού χώρου είναι επίσης περίπου 20-30 nm. Αυτά τα θυλακοειδή σχηματίζουν στοίβες σαν μια στήλη νομισμάτων που ονομάζονται κόκκοι. Ο αριθμός των θυλακοειδών ανά πρόσωπο ποικίλλει: από λίγα έως 50 ή περισσότερα. Το μέγεθος τέτοιων στοίβων μπορεί να φτάσει τα 0,5 μικρά· επομένως, οι άκρες είναι ορατές σε ορισμένα αντικείμενα κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός. Ο αριθμός των κόκκων σε χλωροπλάστες ανώτερων φυτών μπορεί να φτάσει τους 40-60. Τα θυλακοειδή στο πρόσωπο ενώνονται έτσι ώστε τα εξωτερικά στρώματα των μεμβρανών τους να συνδέονται στενά. στη διασταύρωση των θυλακοειδών μεμβρανών, σχηματίζεται ένα πυκνό στρώμα πάχους περίπου 2 nm. Εκτός από τους κλειστούς θαλάμους των θυλακοειδών, η grana συνήθως περιλαμβάνει επίσης περιοχές με ελάσματα, τα οποία σχηματίζουν επίσης πυκνά στρώματα 2 nm στα σημεία επαφής των μεμβρανών τους με τις μεμβράνες των θυλακοειδών. Τα ελάσματα του στρώματος, έτσι, όπως ήταν, συνδέουν τους μεμονωμένους κόκκους χλωροπλάστη. Ωστόσο, οι κοιλότητες των θυλακοειδών θαλάμων είναι πάντα κλειστές και δεν περνούν στους θαλάμους του διαμεμβρανικού χώρου των στρωματικών ελασμάτων.

Στη μήτρα (στρώματος) των χλωροπλαστών, βρίσκονται μόρια DNA, ριβοσώματα. εμφανίζεται επίσης η πρωτογενής εναπόθεση του αποθεματικού πολυσακχαρίτη, του αμύλου, με τη μορφή κόκκων αμύλου.

Οι χλωροπλάστες περιέχουν διάφορες χρωστικές. Ανάλογα με το είδος του φυτού, αυτά είναι:

χλωροφύλλη:

Χλωροφύλλη Α (μπλε-πράσινο) - 70% (σε ανώτερα φυτά και πράσινα φύκια).

Χλωροφύλλη Β (κίτρινο-πράσινο) - 30% (ibid.);

Η χλωροφύλλη C, D και E είναι λιγότερο συχνή σε άλλες ομάδες φυκών.

Οι χλωροπλάστες είναι πράσινοι λόγω της κυρίαρχης χρωστικής χλωροφύλλης. Η κύρια λειτουργία τους είναι η φωτοσύνθεση.

Ο αριθμός αυτών των οργανιδίων στο κύτταρο ποικίλλει. Μερικά φύκια περιέχουν ένα μεγάλο χλωροπλάστε στα κύτταρά τους, συχνά με παράξενο σχήμα. Τα ανώτερα φυτά έχουν πολλά από αυτά, ειδικά στον μεσόφιλο ιστό των φύλλων, όπου ο αριθμός μπορεί να φτάσει τις εκατοντάδες ανά κύτταρο.

Στα ανώτερα φυτά, το οργανοειδές μέγεθος είναι περίπου 5 μικρά, το σχήμα είναι στρογγυλεμένο, ελαφρώς επιμήκη προς μία κατεύθυνση.

Οι χλωροπλάστες στα κύτταρα αναπτύσσονται από προπλαστίδια ή με διαίρεση σε δύο προηγούμενα.

Στη δομή των χλωροπλαστών διακρίνονται οι εξωτερικές και εσωτερικές μεμβράνες, ο ενδομεμβρανικός χώρος, το στρώμα, τα θυλακοειδή, τα grana, τα ελάσματα, ο αυλός.

Θυλακοειδήςείναι ένας χώρος που περιορίζεται από μια μεμβράνη με τη μορφή πεπλατυσμένου δίσκου. Τα θυλακοειδή στους χλωροπλάστες συνδυάζονται σε στοίβες, οι οποίες ονομάζονται δημητριακά... Τα Grana αλληλοσυνδέονται με επιμήκη θυλακοειδή - ελάσματα.

Η ημι-υγρή περιεκτικότητα του χλωροπλάστη ονομάζεται στρώμα... Περιέχει το DNA και το RNA του, ριβοσώματα, που εξασφαλίζουν την ημι-αυτονομία του οργανοειδούς (βλ.).

Επίσης στο στρώμα υπάρχουν κόκκοι αμύλου. Σχηματίζονται με περίσσεια υδατανθράκων που σχηματίζεται κατά τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα. Τα σταγονίδια λίπους σχηματίζονται συνήθως από τις μεμβράνες των θυλακοειδών που διαβρώνονται.

Λειτουργίες χλωροπλάστη

Το κύριο η λειτουργία των χλωροπλαστών είναι η φωτοσύνθεση- σύνθεση γλυκόζης από διοξείδιο του άνθρακα και νερό λόγω ηλιακής ενέργειας, η οποία δεσμεύεται από τη χλωροφύλλη. Το οξυγόνο απελευθερώνεται ως υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι πολύπλοκη και πολλαπλών σταδίων, κατά την οποία συντίθενται και υποπροϊόντα, τα οποία χρησιμοποιούνται τόσο στον ίδιο τον χλωροπλάστε όσο και στο υπόλοιπο κύτταρο.

Η χλωροφύλλη είναι η κύρια φωτοσυνθετική χρωστική ουσία. Έρχεται σε πολλές διαφορετικές μορφές. Εκτός από τη χλωροφύλλη, οι καροτενοειδείς χρωστικές εμπλέκονται στη φωτοσύνθεση.

Οι χρωστικές εντοπίζονται στις θυλακοειδείς μεμβράνες, όπου λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις φωτοσύνθεσης. Εκτός από τις χρωστικές, υπάρχουν εδώ ένζυμα και φορείς ηλεκτρονίων. Οι χλωροπλάστες προσπαθούν να τοποθετηθούν στο κύτταρο έτσι ώστε οι θυλακοειδείς μεμβράνες τους να βρίσκονται σε ορθή γωνία προς το ηλιακό φως.

Η χλωροφύλλη αποτελείται από ένα μακρύ δακτύλιο υδατανθράκων και μια κεφαλή πορφυρίνης. Η ουρά είναι υδρόφοβη και βυθισμένη στο λιπιδικό στρώμα των θυλακοειδών μεμβρανών. Το κεφάλι είναι υδρόφιλο και βλέπει στο στρώμα. Η φωτεινή ενέργεια απορροφάται από την ίδια την κεφαλή, η οποία οδηγεί στη διέγερση των ηλεκτρονίων.

Το ηλεκτρόνιο διαχωρίζεται από το μόριο της χλωροφύλλης, το οποίο στη συνέχεια γίνεται ηλεκτροθετικό, δηλαδή αποδεικνύεται ότι είναι σε οξειδωμένη μορφή. Το ηλεκτρόνιο προσλαμβάνεται από τον φορέα, ο οποίος το μεταφέρει σε άλλη ουσία.

Οι διαφορετικοί τύποι χλωροφύλλης διαφέρουν ως προς το ελαφρώς διαφορετικό φάσμα απορρόφησης του ηλιακού φωτός. Κυρίως η χλωροφύλλη Α.

Οι σκοτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης λαμβάνουν χώρα στο στρώμα του χλωροπλάστη. Εδώ είναι τα ένζυμα του κύκλου Calvin και άλλα.

Το κέλυφός του αποτελείται από δύο μεμβράνες - εξωτερικές και εσωτερικές, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας ενδιάμεσος χώρος. Στο εσωτερικό του χλωροπλάστη, με αποκόλληση από την εσωτερική μεμβράνη, σχηματίζεται μια σύνθετη θυλακοειδής δομή. Η ζελατινώδης περιεκτικότητα του χλωροπλάστη ονομάζεται στρώμα.

Κάθε θυλακοειδής διαχωρίζεται από το στρώμα με μία μόνο μεμβράνη. Ο εσωτερικός χώρος του θυλακοειδούς ονομάζεται αυλός. Θυλακοειδήσε χλωροπλάστες συνδυάζονται σε στοίβες - δημητριακά... Ο αριθμός των κόκκων είναι διαφορετικός. Συνδέονται μεταξύ τους με ειδικά επιμήκη θυλακοειδή - ελάσματα... Ένα κοινό θυλακοειδή, από την άλλη πλευρά, μοιάζει με στρογγυλεμένο δίσκο.

Το στρώμα περιέχει το DNA του ίδιου του χλωροπλάστη με τη μορφή κυκλικού μορίου, RNA και προκαρυωτικών ριβοσωμάτων. Έτσι, είναι ένα ημιαυτόνομο οργανοειδές ικανό να συνθέτει ανεξάρτητα μέρος των πρωτεϊνών του. Πιστεύεται ότι στη διαδικασία της εξέλιξης, οι χλωροπλάστες εξελίχθηκαν από κυανοβακτήρια, τα οποία άρχισαν να ζουν μέσα σε άλλο κύτταρο.

Η δομή του χλωροπλάστη καθορίζεται από την εκτελούμενη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Αντιδράσεις που σχετίζονται με αυτό συμβαίνουν στο στρώμα και στις θυλακοειδή μεμβράνες. Στο στρώμα - αντιδράσεις της σκοτεινής φάσης της φωτοσύνθεσης, σε μεμβράνες - φως. Ως εκ τούτου, περιέχουν διάφορα ενζυματικά συστήματα. Το στρώμα περιέχει διαλυτά ένζυμα που εμπλέκονται στον κύκλο του Calvin.

Οι θυλακοειδείς μεμβράνες περιέχουν χρωστικές ουσίες χλωροφύλλεςκαι καροτενοειδή. Όλοι τους συμμετέχουν στη σύλληψη της ηλιακής ακτινοβολίας. Ωστόσο, συλλαμβάνονται διαφορετικά φάσματα. Η κυριαρχία αυτού ή εκείνου του τύπου χλωροφύλλης σε μια συγκεκριμένη ομάδα φυτών καθορίζει τη σκιά τους - από πράσινο έως καφέ και κόκκινο (σε μια σειρά από φύκια). Τα περισσότερα φυτά περιέχουν χλωροφύλλη α.

Στη δομή του μορίου της χλωροφύλλης διακρίνονται ένα κεφάλι και μια ουρά. Η ουρά υδατανθράκων βυθίζεται στη θυλακοειδή μεμβράνη και η κεφαλή είναι στραμμένη προς το στρώμα και βρίσκεται σε αυτό. Η ενέργεια του ηλιακού φωτός απορροφάται από το κεφάλι, οδηγώντας στη διέγερση ενός ηλεκτρονίου, το οποίο συλλέγεται από φορείς. Πυροδοτείται μια αλυσίδα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, που τελικά οδηγεί στη σύνθεση ενός μορίου γλυκόζης. Έτσι, η ενέργεια της φωτεινής ακτινοβολίας μετατρέπεται σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ενώσεων.

Οι συντιθέμενες οργανικές ουσίες μπορούν να συσσωρευτούν σε χλωροπλάστες με τη μορφή κόκκων αμύλου και επίσης απομακρύνονται από αυτό μέσω του κελύφους. Υπάρχουν επίσης σταγονίδια λίπους στο στρώμα. Ωστόσο, σχηματίζονται από τα λιπίδια των κατεστραμμένων θυλακοειδών μεμβρανών.

Στα κύτταρα των φθινοπωρινών φύλλων, οι χλωροπλάστες χάνουν την τυπική τους δομή, μετατρέπονται σε χρωμοπλάστες, στους οποίους το σύστημα της εσωτερικής μεμβράνης είναι απλούστερο. Επιπλέον, συμβαίνει η καταστροφή της χλωροφύλλης, γι' αυτό και τα καροτενοειδή γίνονται αισθητά, δίνοντας στο φύλλωμα μια κιτρινοκόκκινη απόχρωση.

Στα πράσινα κύτταρα των περισσότερων φυτών, υπάρχουν συνήθως πολλοί χλωροπλάστες με τη μορφή μιας μπάλας ελαφρώς επιμήκους προς μία κατεύθυνση (ογκομετρική έλλειψη). Ωστόσο, ένας αριθμός φυκιών στο κύτταρο μπορεί να περιέχει έναν τεράστιο χλωροπλάστη με παράξενο σχήμα: με τη μορφή κορδέλας, σε σχήμα αστεριού κ.λπ.