Wat is de chloroplast? Chloroplasts: struktuer en funksje

De floara - ien fan de wichtichste middels fan ús planeet. It is tank oan de floara fan 'e wrâld is der soerstof, dêr't wy sykhelje, it iten hat in grutte databank dêr't alle libben hinget. Planten binne unyk yn dat se kinne omsette anorganyske gemyske ferbiningen yn organyske stoffen.

Se dogge dat troch middel fan fotosynteze. Dit wichtige proses fynt plak yn spesifike plant organelles, chloroplasts. De lytste elemint eins garandearret it bestean fan alle libben op 'e planeet. Troch de wei, wat is in chloroplast?

De basis definysje fan

Sa neamd spesifike struktuer, dêr't der binne prosessen fan fotosynteze, dy't rjochte binne op binend de koalstofdiokside en de foarming fan bepaalde koalhydraten. It by-produkt is soerstof. Dat lange organelles yn lingte, it berikken fan 2-4 mm yn de breedte, harren lingte komt om 5.10 microns. Yn guon soarten fan alch soms fûn chloroplasts reuzen ferlingd troch 50 mm!

Dy algen ek kin wêze in oare funksje: de hiele sel se hawwe krekt ien organelle dit soarte. Yn de sellen fan hegere planten meastal hat tusken 10-30 chloroplasts. Lykwols, yn har gefal, kin moetsje helder útsûnderings. Sa, yn 'e Palisade weefsel konvinsjonele tabak hat 1.000 chloroplasts per sel. Wat binne de chloroplasts? Fotosynteze - dat is harren wichtichste, mar net de iennichste rol. Om dúdlik begripe harren belang yn it libben fan de plant, is it wichtich om te witten de protte aspekten fan har komôf en ûntwikkeling. Dit alles wurdt beskreaun fierder yn dit artikel.

De oarsprong fan it chloroplast

Dus, wat is de chloroplast, wy learden. En hoe't dizze organelles bard? Hoe kin it dat planten ferskynde as in unyk apparaat dat konvertearret koalstofdiokside en wetter yn komplekse organyske ferbiningen?

Op it stuit, ûnder de wittenskippers hearskjende sicht fan 'e endosymbiotic komôf fan dy organelles, lykas harren ûnôfhinklik fynplak yn plant sellen is hiel twijfelachtig. No bewust dat de lichen - in symbioaze fan algen en swammen. Iensellige algen tagelyk live yn 'e mushroom sellen. No wittenskippers binne fan miening dat yn oerâlde tiden de Fotosyntetyske syanobaktearjes infiltrated yn plantsje sellen, en dan ferlear guon fan "ûnôfhinklikens", oerbringen fan de measte fan 'e genome yn de kearn.

Mar syn wichtichste eigenskip is in nij organelle beholden yn fol. It is krekt oer it proses fan de fotosynteze. Hoewol't, de machine nedich om te fieren dat proses, it is foarme ûnder de kontrôle fan sawol de sel kearn en de chloroplast sels. Sa, de ferdieling fan dy organelles, en oare prosessen yn ferbân brocht mei de útfiering fan de genetyske ynformaasje yn it DNA wurdt regele troch de kearn.

bewiis

Relatyf resint, de hypoteze fan in prokaryotic komôf fan dy eleminten hat net west te populêr yn de wittenskiplike mienskip, in soad beskôge it as "maaksels amateurs." Mar nei in djipgeande analyse fan de nucleotide sekwinsjes yn it DNA fan chloroplasts, dy ferûnderstelling wie briljant befêstiging waard holden. It die bliken dat dizze struktueren binne hiel lyksoartige, ek nau besibbe, it DNA fan de bakteriële sellen. Sa, in soartgelikense sequence waard fûn yn it frije-libbene syanobaktearjes. Yn it bysûnder, se die bliken te wêzen ekstreem ferlykbere genen ATP-synthesizing kompleks, likegoed as yn it "apparatus 'fan transkripsje en oersetting.

Inisjatyfnimmers dy't beskiede hokker begjin fan de lêzing fan genetyske ynformaasje fan DNA en terminal nucleotide sekwinsjes dy't ferantwurdlik foar de beëiniging, lykas organisearre yn it byld fan 'e bakteriële. Fansels, miljarden jierren fan de evolúsjonêre transformaasjes wienen by steat om in soad feroarings oan 'e chloroplast, mar de folchoarder yn chloroplast genen bleau absolút net feroare. En it is - de irrefutable folsleine bewiis dat chloroplasts en yn feite ien kear hie in prokaryotic foarfaar. Miskien wie it lichem, dêr't ek barde moderne syanobaktearjes.

Chloroplast ûntwikkeling fan proplastids

"Adult" organelle ûntjout út proplastids. Dit is in lyts, hielendal kleurloos organelle, hat mar in pear microns yn diameter. It is omjûn troch in ticht twa-laach membraan, dy't befettet in ring fan DNA spesifyk bedoeld foar it chloroplast. Binnenmembraam systeem dizze "foarâlden" haw gjin organelles. Troch de ekstreem lyts grutte fan harren stúdzje is hiel dreech, mar omdat de gegevens op harren ûntwikkeling is ekstreem lege.

It is bekend dat der ferskate sokke protoplastid yn 'e kearn fan' e bisten en planten yn elke aai. Tidens embryonale ûntwikkeling, se binne opdield en oerbrocht nei oare sellen. It is maklik om te kontrolearje: de genetyske trekken dy't ien of oare wize ferbûn mei de plastids oerdroegen wurde allinne troch de memmekant line.

De binnenmembraam protoplastidy ûnder ûntwikkeling stekt yn 'e organelle. Fan dy struktueren groeie thylakoid membraan, dy't ferantwurdlik is foar de foarming fan de Grand Prix en de lamellae fan it stroma organelle. Yn folsleine tsjuster protopastida begjint te feroarje yn in foarrinner fan de chloroplast (etioplast). Dit primêre organoid karakterisearre yn dat binnen it is hiel yngewikkelde kristal struktuer. Ien kear op it blêd fan in plant kriget ljocht, it is folslein fernield. Dêrnei hie de oprjochting fan de "tradysjonele" ynterne struktuer fan 'e chloroplast, dat wurdt foarme as tiid thylakoids en lamellae.

Ferskillen planten winkel zetmeel

Eltse sel befettet meardere meristemalnoy sokke proplastids (harren tal is ôfhinklik fan de plantesoarten en oare faktoaren). Ienris dit basis- weefsel begjint te foarmjen yn in lekken, organelles foarrinners Are omset yn chloroplasts. Dus, hawwe klear harren groei, jonge weet blêden hawwe chloroplasts yn it bedrach fan 100-150 ienheden. Foar krekt wat mear komplisearre is it gefal yn it respekt fan dy planten dy't by steat van aardappelmeel accumulation.

Se wurde boeking foarried fan de koalhydraat yn 'e plastids, dy't neamd amyloplasts. Mar hoe't dizze organelles binne it ûnderwerp fan dit artikel? Nei de jirpel knollen binne net belutsen by fotosynteze! Lit my útlizze dit yn mear detail.

Wy fine dat in chloroplast, oars sil de ferbining tusken dizze organelle mei de bousels fan prokaryotic organismen. Hjir de situaasje is fergelykber: wittenskippers hawwe lang fûn dat amyloplasts as chloroplasts befetsje presys deselde DNA, en wurde foarme fan krekt itselde protoplastid. Dus, se moatte wurde sjoen yn itselde aspekt. Amyloplasts feit moat beskôge wurde as in spesjale soarte fan chloroplast.

As foarme amyloplasts?

Jo kinne lûke in analogy tusken protoplastidami en stam sellen. Simply set, amyloplasts op in stuit begjinne te ûntwikkeljen yn in wat oare wize. Wittenskippers, lykwols, hawwe leard wat ynteressant: hja slagge it berikken fan de ûnderlinge bekearing fan chloroplasts fan potato blêden yn amyloplasts (en oarsom). Canonicity bygelyks, bekend oan alle schoolchild - potato knollen ta ljocht grien.

Oare ynformaasje oer de wegen fan differinsjaasje fan dizze organelles

Wy witte dat yn de ripening fan tomaat fruchten, appels en in pear oare planten (en yn 'e blêden fan beammen, krûden en strûken yn de hjerst) is it proses fan "ôfbraak" doe't chloroplasts in plant sellen wurde omfoarme ta chromoplasts. Dy organelles befetsje yn harren gearstalling fan pigminten, carotenoids.

De konverzje is besibbe oan it feit dat ûnder bepaalde betingsten is der in folsleine ferneatiging fan thylakoids, en dan kriget in oare organelle ynterne organisaasje. It is hjir dat wy komme werom nei de fraach, dat begûn te besprekken oan it begjin fan it artikel: de ynfloed fan 'e kearn foar de ûntwikkeling fan de chloroplasts. Dat is, troch spesjale aaiwiten dy't synthesized yn 'e cytoplasm fan sellen, organelle inisjearret oanpassing proses.

De struktuer fan it chloroplast

Nei praten oer it ûntstean en de ûntwikkeling fan de chloroplasts, moat neier yngean op harren struktuer. De mear sa om't it is tige nijsgjirrich en fertsjinnet in apart diskusje.

Basis chloroplast struktuer bestiet út twa lipoprotein membranen, ynterne en eksterne. Dikte fan eltse is sa'n 7 nm, de ôfstân tusken harren - 20-30 nm. Lykas yn it gefal fan oare plastid ynderlike laach foarmet in spesjale struktuer, protrude ynderlik organelle. Yn folwoeksen chloroplasts dêr krekt twa soarten "kronkeljende" membranen. De earste foarm fan 'e lamellae fan' e stroma, it twadde - de thylakoid membraan.

Lamellae en thylakoids

Dêrby moat opmurken wurde dat der in dúdlike keppeling dat hat in chloroplast membraan mei ferlykbere formaasjes binnen de organelle. It feit dat guon fan syn plooien meie ferlingen fan de iene muorre nei de oare (sa as yn 'e pecks). Sa lamellae meie foarmje in soarte fan "tas" of in fertakke keten. Lykwols, de measte fan dy struktueren wurde rjochte, parallel oan inoar en binne net besibbe oan elkoar.

Net ferjitte dat der noch binnen de chloroplast membraan en de thylakoids. It is sluten "zakken" dy't oardere binne yn in stapel. Krekt as yn 'e foarige gefal, tusken de beide muorren fan' e holte hat in lingte fan 20-30 nm. De traaljes fan de "zakken" hjit in gesicht. Elts kolom kin oprinne oant 50 thylakoids, en yn guon gefallen is der noch mear. Sûnt de mienskiplike "grutte" fan sokke peallen meie berikke 0.5 m, se kinne soms wurde opspoard troch gewoane ljocht Mikroskoop.

It totale oantal gesichten, dy't binne opnommen yn 'e chloroplasts fan hegere planten, kin oant 40-60. Elts thylakoid sa strak oan in oar dat harren bûtenste membranen foarmje in inkele fleanmasine. It laach dikte op mienskiplik kin maksimaal 2 nm. Tink derom dat ek struktueren, dy't foarme grinzjend oan elkoar en thylakoids lamellae, hiel ûngewoan.

Yn plakken of kontakt as laach, soms berikken itselde 2 nm. Sa, chloroplasts (de struktuer en de funksje dêrfan is hiel dreech) binne net ien monolithic struktuer, in soarte fan "steat binnen in steat '. Yn guon aspekten, de struktuer fan dizze organelles is net minder dreech as de hiele sel struktuer!

Grana oare ferbynt, mei de help fan 'e lamella. Mar holte thylakoids, hokker foarm fan in steapel, altiten sletten en net kommunisearje mei de intermembrane romte. Sa't jo sjen kinne, de chloroplast struktuer is hiel yngewikkeld.

Wat binne de pigminten meie wêze oanwêzich yn de chloroplasts?

Dat kin ommers yn 'e chloroplast stroma fan elk? Der binne aparte DNA molekulen en in protte ribosomes. Yn amyloplasts wurdt dellein yn it stroma fan it setmoal granen. Accordingly, chromoplasts der binne pigminten. Fansels, der binne ferskate pigminten fan de chloroplasts, mar de meast foarkommende is chlorofyl. Hy fuortendaliks ferdield yn ferskate soarten:

• Groep A (blau-grien). It komt foar yn 70% fan de gefallen fûn yn 'e chloroplasts fan hegere planten en algen.
• Groep B (giel-grien). De oare 30% binne ek fûn yn hegere planten en algen soarten.
• Groepen C, D en E binne folle seldsumer. It is beskikber yn de chloroplasts fan guon soarten fan legere planten en algen.

Yn read en brún seaweeds yn chloroplasts binne net sa seldsum kin wêze hiel ferskillende soarten fan organyske kleurstoffen. Guon algen ek algemien befettet hast allegear fan de besteande pigminten chloroplasts.

De funksjes fan chloroplasts

Fansels, harren wichtichste funksje is te bekearen ljocht enerzjy yn organyske komponinten. Sam fotosynteze fynt plak yn de Grand Prix mei de direkte partisipaasje fan chlorofyl. It absorbearret sunlight enerzjy, it oerdragen fan it oan de enerzjy fan de oansleine elektroanen. Dy lêste, hawwende syn oerskot foarried, jouwe enerzjy oerskot dat brûkt wurdt foar wetter ferrotting en synteze fan ATP. As wetter wurdt foarme rotsjen soerstof en wetterstof. Earst, lykas wy hawwe al neamd, it is in byprodukt en ôfskieden yn de omlizzende romte, en de hydrogen wurdt yn ferbân brocht mei in bepaalde aaiwyt, ferredoxin.

Hy wer oxidized troch lâns de wetterstof ferminderjen agint, dat wurdt ôfkoarte yn biogemy NADP. Accordingly, syn minder formulier - NADP-H2. Gewoan set, yn it proses fan de fotosynteze wurdt útbrocht folgjende stoffen: ATP, NADP-H2 en in byprodukt yn 'e foarm fan soerstof.

Enerzjy rol fan ATP

It gefolch ATP is bûtengewoan wichtich, sa is de wichtichste "batterij" fan enerzjy dy't giet nei de ferskate winsken fan 'e sel. NADP-H2 bestiet út de reductant, wetterstof, en dy ferbining is steat fan maklik jaan dat as it nedich is. Gewoan set, it is in effektive gemyske ferminderjen middel is: yn it proses fan de fotosynteze, der is in set fan de reaksjes dy't sûnder it sljochtwei kin net foarkomme.

Fierder, yn it gefal komme chloroplast enzymen dy't operearje yn it tsjuster en gran is hydrogen fan reductant en enerzjy chloroplast ATP brûkt te begjinnen mei de synteze fan in oantal organyske stoffen. Sûnt fotosynteze fynt plak ûnder goede ferljochting omstannichheden, de opboude ferbiningen wurde brûkt foar it ferlet fan de planten sels yn it tsjuster.

Jo kinne earlik te sizzen dat dit proses is yn guon opsichten liket suspiciously as in azem. Wat ûnderskiedt him fan fotosynteze? De tafel sil helpe jo begripe dizze fraach.

standert poarte	fotosynteze	breath
doe't der	Allinne oerdeis, doe't sunlight	Op elk momint
dêr't opbringsten	Sellen containing chlorofyl	Alle libbene sellen
soerstof	tawizing	oergong
CO2	oergong	tawizing
organyske stoffen	Synteze, foar in part Cleavage	splitting allinne
enerzjy	wurdt geabsorbeerd	tribunes

Dat is wat oars út sykheljen fotosynteze. De tafel dúdlik toant harren grutte ferskillen.

Guon fan 'e "paradoksen"

De measte fan de dêrnei kommende reaksje fynt plak rjocht dêr yn 'e chloroplast stroma. De takomstige paad fan 'e synthesized ferbiningen is oars. Bygelyks, ienfâldige sûkers fuortendaliks boppe organelles heapje yn oare dielen fan 'e sel, yn' e foarm fan polysacchariden, benammen - setmoal. Yn chloroplasts komt it foar as it deposition fan Fats en in foarriedige opgarjen harren foarrinners, dy't dan útfier nei oare sellen yn it gebiet.

It moat dúdlik begrepen dat alle synteze reaksjes fereaskje enoarme bedraggen fan enerzjy. Har iennichste boarne is noch deselde fotosynteze. Dat is in proses dat faak freget safolle enerzjy dat it hat te krijen troch te ferneatigjen fan de stoffen foarme as in gefolch fan 'e foarige synteze! Sa, it grutste part fan de enerzjy dy't ferkrigen yn syn rin, wurdt bestege oan it útfieren fan in mearfâldichheid fan gemyske reaksjes binnen de plant sel.

Allinne in bepaald persintaazje dêrfan wurdt brûkt om direkte de produksje fan dy organyske stoffen dat de plant nimt foar har eigen groei en ûntwikkeling fan in efterstân yn 'e foarm fan fet of koalhydraten.

oft chloroplasts binne statyske?

Der wurdt fan útgien dat de Cellular organelles, ynklusyf chloroplasts (de struktuer en de funksje fan dêr't wy detail skildere) binne strang yn ien plak. Dat is net sa. Chloroplasts kinne bewege om 'e koai. Sa, yn 'e swakke ljocht se freegje te besetten in posysje tichtby de meast ferljochte kant fan' e sel, ûnder betingsten fan tuskenbeiden oant lege ljocht kinne kieze wat tuskenfoarm posysje, dêr't it mooglik is om "catch" it measte sinneljocht. Dit ferskynsel wurdt neamd "phototaxis".

Lykas pecks, chloroplasts binne nochal autonoom organelles. Se hawwe harren eigen ribosomes, sy synthesized in oantal tige spesifike aaiwiten dy't allinnich brûkt wurde troch harren. Der is sels in spesifike enzyme kompleksen, dêr't wurde produsearre by de spesjale lipids nedich binne foar de oanlis fan lamellar membranen. Wy ha al praat oer it prokaryotic komôf fan dy organelles, mar it moat tafoege wurde, dat guon gelearden tinke de chloroplasts longtime neikommelingen fan guon parasitêr organismen, dy't earst waard symbionts, en dan hielendal wurden in yntegraal part fan 'e sel.

Meaning chloroplasts

Foar planten, is it foar de hân - in synteze fan enerzjy en materialen, dy't brûkt wurde troch de plant sellen. Mar fotosynteze - in proses dat soarget foar in fêst opgarjen fan organyske matearje op in globale skaal. Fan koaldiokside, wetter en sinneljocht chloroplasts kinne de gearfoeging in grut oantal komplekse macromolecular ferbiningen. Dizze mooglikheid is karakteristyk allinne foar harren, en de man leit fier fan repeating dit proses yn vitro.

Alle biomassa op it oerflak fan ús planeet tankt syn bestean oan dizze lytste organelles dy't fûn binne yn 'e djipten fan' e plant sellen. Sûnder harren, sûnder harren rinnende proses fan de fotosynteze op ierde soe net in libben yn syn hjoeddeistige manifestaasjes.

Wy hoopje dat jo hawwe leard út dit artikel dat de chloroplast is en wat is har rol yn 'e plant lichem.