Фрагмент
- Сравнительный анализ строения и функций хлоропластов, лейкопластов, хроматопластов.
Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений, хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цветов, хлоропласты — зеленые пластиды.
Хлоропласты— зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот. С их помощью происходит фотосинтез.
Строение — хлоропласты содержат хлорофилл. У зелёных растений являются двумембранными органеллами. Под двойной мембраной имеются тилакоиды (мембранные образования, в которых находится электронтранспортная цепь хлоропластов). Тилакоиды высших растений группируются в граны, которые представляют собой стопки сплюснутых и тесно прижатых друг к другу тилакоидов, имеющих форму дисков. Соединяются граны с помощью ламелл. Пространство между оболочкой хлоропласта и тилакоидами называется стромой. В строме содержатся хлоропластные молекулы РНК, пластидная ДНК, рибосомы, крахмальные зёрна, а также ферменты цикла Кальвина.
В основном хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы, размер их около 4-6 мкм.
У различных групп организмов оболочка хлоропластов отличается по строению.
У глаукоцистофитовых, красных, зеленых водорослей и у высших растений оболочка состоит из двух мембран. У других эукариотных водорослей хлоропласт дополнительно окружен одной или двумя мембранами. У водорослей, обладающих четырехмембранными хлоропластами, наружная мембрана обычно переходит в наружную мембрану ядра.
Ламеллы соединяют полости тилакоидов. Пиреноиды — центры синтеза полисахаридов в хлоропластах. Строение пиреноидов разноообразно, и не всегда они морфологически выражены. Могут быть внутрипластидными и стебельчатыми, выступающими в цитоплазму. У зеленых водорослей и растений пиреноиды располагаются внутри хлоропласта, что связано с внутрипластидным запасанием крахмала.
Стигмы или глазки встречаются в хлоропластах подвижных клеток водорослей. Располагаются вблизи основания жгутика. Стигмы содержат каротиноиды и способны работать как фоторецепторы.
Ультраструктура хлоропласта:
- наружная мембрана
- межмембранное пространство
- внутренняя мембрана (1+2+3: оболочка)
- строма (жидкость)
- тилакоид с просветом (люменом) внутри
- мембрана тилакоида
- грана (стопка тилакоидов)
- тилакоид (ламела)
- зерно крахмала
- рибосома
- пластидная ДНК
- пластоглобула (капля жира)
В хлоропластах содержатся различные пигменты. В зависимости от вида растений это:
— хлорофилл А (сине-зеленый) — 70 % (у высших растений и зеленых водорослей);
— хлорофилл В (желто-зеленый) — 30 % (там же);
— хлорофилл С, D и E встречается реже — у других групп водорослей;
— оранжево-красные каротины (углеводороды);
— желтые (реже красные) ксантофиллы (окисленные каротины). Благодаря ксантофиллу фикоксантину хлоропласты бурых водорослей (феопласты) окрашены в коричневый цвет;
- фикобилипротеиды, содержащиеся в родопластах (хлоропластах красных и сине-зеленых водорослей):
— голубой фикоцианин;
— красный фикоэритрин.
Функция хлоропластов: фотосинтез. Полагают, что хлоропласты произошли от древних эндосимбиотических цианобактерий (теория симбиогенеза). Основанием для такого предположения является сходство хлоропластов и современных бактерий по ряду признаков (кольцевая, «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, способ размножения).
Лейкопласты — бесцветные сферические пластиды в клетках растений.
Лейкопласты образуются в запасающих тканях (клубнях, корневищах), клетках эпидермы и других частях растений. Синтезируют и накапливают крахмал (так называемые амилопласты), жиры, белки. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, синтезируется крахмал. На свету лейкопласты превращаются в хлоропласты.
Форма варьирует (шаровидные, округлые, чашевидные и др.).
Строение — лейкопласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует малочисленные тилакоиды. В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты синтеза и гидролиза запасных питательных веществ. Пигменты отсутствуют. Особенно много лейкопластов имеют клетки подземных органов растения (корни, клубни, корневища и др.).
Функция лейкопластов: синтез, накопление и хранение запасных питательных веществ. Амилопласты — лейкопласты, которые синтезируют и накапливают крахмал, элайопласты — масла, протеинопласты — белки. В одном и том же лейкопласте могут накапливаться разные вещества.
Хромопласт (окрашенные пласты) — жёлтые, оранжевые или красные пластиды высших растений.
Строение — ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя или также гладкая, или образует единичные тилакоиды. В строме имеются кольцевая ДНК и пигменты — каротиноиды, придающие хромопластам желтую, красную или оранжевую окраску. Форма накопления пигментов различная: в виде кристаллов, растворены в липидных каплях и др. Содержатся в клетках зрелых плодов, лепестков, осенних листьев, редко — корнеплодов. Хромопласты считаются конечной стадией развития пластид.
Функция хромопластов: окрашивание цветов и плодов и тем самым привлечение опылителей и распространителей семян.
Окраска хромопластов обусловлена наличием комбинации липофильных (жирорастворимых) пигментов -каротиноидов. Синие и фиолетовые (антоцианы) и жёлтые (антохлор) пигменты высших растений водорастворимы и накапливаются в клеточном соке вакулей.