Протікає у хлоропластах. Хлоропласти, структура, походження, функції. Пігменти хлоропластв. Фотосинтез. Як утворюються амілопласти

(Мембранні утворення, в яких знаходиться електротранспортний ланцюг хлоропластів). Тилакоїди вищих рослин групуються в грани, які є стопками сплюснутих і тісно притиснутих один до одного тилакоїдів, що мають форму дисків. З'єднуються грани за допомогою ламел. Простір між оболонкою хлоропласту і тилакоїдами називається стромою. У стромі містяться хлоропластові молекули РНК, пластидна ДНК, рибосоми, крохмальні зерна, а також ферменти циклу Кальвіна.

Походження

В даний час загальновизнано походження хлоропластів шляхом симбіогенезу. Припускають, що хлоропласти виникли з ціанобактерій, оскільки є двомембранним органоїдом, мають власну замкнуту кільцеву ДНК і РНК, повноцінний апарат синтезу білка (причому рибосоми прокаріотичного типу - 70S), розмножуються бінарним ділом, а мембрани ) і нагадують відповідні органели у ціанобактерій. У глаукофітових водоростей замість типових хлоропластів у клітинах містяться ціанелли - ціанобактерії, що втратили в результаті ендосимбіозу здатність до самостійного існування, але частково зберегли ціанобактеріальну клітинну стінку.

Давність цієї події оцінюють у 1-1,5 млрд років.

Частина груп організмів отримувала хлоропласти в результаті ендосимбіозу не з прокаріотних клітин, а з іншими еукаріотами, що вже мають хлоропласти. Цим пояснюється наявність в оболонці хлоропластів деяких організмів більш ніж двох мембран. Найбільша внутрішня з цих мембран трактується як оболонка ціанобактерії, що втратила клітинну стінку, зовнішня - як стінка симбіонтофорної вакуолі господаря. Проміжні мембрани - належать редукованого еукаріотного організму, що увійшов у симбіоз. У деяких груп у перипластидному просторі між другою та третьою мембраною розташовується нуклеоморф, сильно редуковане еукаріотне ядро.

Будова

У різних груп організмів хлоропласти значно різняться за розмірами, будовою та кількістю у клітині. Особливості будови хлоропластів мають велике таксономічне значення. В основному хлоропласти мають форму двоопуклої лінзи, розмір їх близько 4-6 мкм.

Оболонка хлоропластів

У різних груп організмів оболонка хлоропластів відрізняється за будовою.

У глаукоцистофітових, червоних, зелених водоростей та у вищих рослин оболонка складається з двох мембран. В інших еукаріотних водоростей хлоропласт додатково оточений однією або двома мембранами. У водоростей, що мають чотиримембранні хлоропласти, зовнішня мембрана зазвичай переходить у зовнішню мембрану ядра.

Перипластидний простір

Ламели та тилакоїди

Ламели з'єднують порожнини тілакоїдів

Піреноїди

Див. також

Примітки

Коментарі

Напишіть відгук про статтю "Хлоропласти"

Примітки

Література

• Бєлякова Г. А.Водорості та гриби // Ботаніка: у 4 т. / Білякова Г. А., Дьяков Ю. Т., Тарасов К. Л. – М.: Видавничий центр «Академія», 2006. – Т. 1. – 320 с. - 3000 екз. - ISBN 5-7695-2731-5.
• Карпов С.А.Будова клітини протистів. - СПб. : ТЕСА, 2001. – 384 с. - 1000 екз. - ISBN 5-94086-010-9.
• Lee, R. E. Phycology, 4th edition. – Cambridge: Cambridge University Press, 2008. – 547 с. - ISBN 9780521682770 .

Органели Клітинна стінка Речовини Структури Поділ рослинної клітини Особливі стадії Структури

Ендомембранна система Цитоскелет Ендосімбіонти Інші внутрішні органели Зовнішні органели

Уривок, що характеризує Хлоропласти

- Ось як у наш час танцювали, ma chere, - сказав граф.
– Ай та Данило Купор! – тяжко й тривало випускаючи дух і засукуючи рукави, сказала Марія Дмитрівна.

У той час як у Ростових танцували в залі шостий англез під звуки від втоми фальшивих музикантів, і втомлені офіціанти та кухарі готували вечерю, з графом Безухім став шостий удар. Лікарі оголосили, що надії до одужання немає; хворому дана була глуха сповідь та причастя; робили приготування для соборування, і в будинку була метушня і тривога очікування, звичайні в такі хвилини. Поза домом, за воротами юрмилися, ховаючись від екіпажів, що під'їжджали, трунарі, чекаючи багатого замовлення на похорон графа. Головнокомандувач Москви, який безперестанку надсилав ад'ютантів дізнаватися про становище графа, цього вечора сам приїжджав попрощатися зі знаменитим Катерининським вельможею, графом Безухім.
Чудова приймальня була повна. Всі шанобливо встали, коли головнокомандувач, пробувши близько півгодини наодинці з хворим, вийшов звідти, злегка відповідаючи на поклони і намагаючись якнайшвидше пройти повз спрямовані на нього погляди докторів, духовних осіб та родичів. Князь Василь, схудлий і зблідлий за ці дні, проводжав головнокомандувача і щось кілька разів тихо повторив йому.
Провівши головнокомандувача, князь Василь сів у залі один на стілець, закинувши високо ногу на ногу, на коліна впираючи лікоть і рукою заплющивши очі. Посидівши так кілька часу, він підвівся і незвично поспішними кроками, озираючись навкруги зляканими очима, пішов через довгий коридор на задню половину будинку, до старшої князівни.
Нерівним пошепки, що знаходилися в слабко освітленій кімнаті, говорили між собою і замовкали щоразу і повними запитання й очікування очима оглядалися на двері, які вели в покої вмираючого і видавали слабкий звук, коли хтось виходив з неї або входив до них.
- Межа людська, - говорив дідок, духовне обличчя, дамі, що підсіла до нього і наївно слухала його, - межа покладена, його ж не перейдеш.
– Я гадаю, чи не пізно соборувати? - Додаючи духовний титул, запитувала дама, ніби не маючи з цього приводу жодної своєї думки.
- Таїнство, матінко, велике, - відповідало духовне обличчя, проводячи рукою по лисині, по якій пролягало кілька пасм зачесаного напівсивого волосся.
– Це хто ж? сам головнокомандувач був? - Запитували в іншому кінці кімнати. - Який молодий!
– А сьомий десяток! Що, кажуть, граф щось не впізнає? Чи хотіли соборувати?
– Я одного знав: сім разів соборувався.
Друга княжна тільки-но вийшла з кімнати хворого з заплаканими очима і сіла біля доктора Лоррена, який у граціозній позі сидів під портретом Катерини, спершись на стіл.
- Tres beau, - говорив лікар, відповідаючи на запитання про погоду, - tres beau, princesse, et puis, Moscou on se croit a la campagne. [прекрасна погода, княжна, і потім Москва так схожа на село.]
— N est ce pas? — сказала княжна, зітхаючи. — То можна йому пити?
Лоррен замислився.
- Він прийняв ліки?
– Так.
Лікар подивився на брегет.
– Візьміть склянку відвареної води і покладіть une pincee (він своїми тонкими пальцями показав, що означає une pincee) de cremortartari… [Щіпку кремортартару…]
- Не пило слухай, - говорив німець лікар ад'ютанту, - щопи з третій удар шив залишався.
– А який свіжий був чоловік! – казав ад'ютант. - І кому піде це багатство? – додав він пошепки.
- Окотник знайдуться, - посміхаючись, відповів німець.
Всі знову озирнулися на двері: вони рипнули, і друга княжна, зробивши пиття, показане Лорреном, понесла його хворому. Німець лікар підійшов до Лоррена.
- Ще, може, дістанеться до завтрашнього ранку? - спитав німець, погано вимовляючи французькою.
Лоррен, підібгавши губи, строго і негативно помахав пальцем перед своїм носом.
- Сьогодні вночі, не пізніше, - сказав він тихо, з пристойною усмішкою самовдоволення в тому, що ясно вміє розуміти і виражати становище хворого, і відійшов.

Тим часом князь Василь відчинив двері в княжну кімнату.
У кімнаті було напівтемно; тільки дві лампадки горіли перед образами, і добре пахло курінням та квітами. Уся кімната була встановлена ​​дрібними меблями шифоньєрок, шкапчиків, столиків. З-за ширм виднілися білі покривала високого пухового ліжка. Собачка загавкав.
– Ах, це ви, mon cousin?
Вона встала і оправила волосся, яке в неї завжди, навіть і тепер, було так надзвичайно гладке, ніби воно було зроблено з одного шматка з головою і вкрите лаком.
- Що, трапилося щось? - Запитала вона. - Я вже так злякалася.
– Нічого, все те саме; я тільки прийшов поговорити з тобою, Катиш, про справу, - промовив князь, втомлено сідаючи на крісло, з якого вона встала. - Як ти нагріла, проте, - сказав він, - ну, сідай сюди, causons. [поговоримо.]
- Я думала, чи не сталося що? - сказала князівна і зі своїм незмінним, кам'яно суворим виразом обличчя села проти князя, готуючись слухати.
- Хотіла заснути, mon cousin, і не можу.
- Ну, що, моя люба? - Сказав князь Василь, взявши руку княжни і пригинаючи її за своєю звичкою донизу.
Видно було, що це «ну, що» належало до такого, що, не називаючи, вони розуміли обидва.
Княжна, зі своєю незрівнянно довгою по ногах, сухою та прямою талією, прямо й безпристрасно дивилася на князя опуклими сірими очима. Вона похитала головою і, зітхнувши, подивилася на образи. Жест її можна було пояснити і як вираження печалі та відданості, і як вираження втоми та надії на швидкий відпочинок. Князь Василь пояснив цей жест як вираз втоми.
– А мені те, – сказав він, – ти думаєш, легше? Je suis ereinte, comme un cheval de poste; [Я заморений, як поштовий кінь;] а все-таки мені треба з тобою поговорити, Катиш, і дуже серйозно.
Князь Василь замовк, і щоки його починали нервово посмикуватися то на один, то на другий бік, надаючи його обличчю неприємного виразу, який ніколи не показувався на обличчі князя Василя, коли він бував у вітальні. Очі його теж були не такі, як завжди: то вони жартома дивилися, то злякано оглядалися.

Клітина - складна структура, що складається з безлічі компонентів, званих органелами. При цьому склад рослинної клітинидещо відрізняється від тварини, а основна відмінність полягає в присутності пластидів.

Опис клітинних елементів

Які компоненти клітин називаються пластидами. Це структурні органоїди клітини, що мають складну будову та функції, важливі для життя рослинних організмів.

Важливо!Пластиди утворюються з пропластид, які знаходяться всередині клітин меристем або освітньої та мають набагато менший розмір, ніж зрілий органоїд. А ще вони діляться, подібно до бактерій, на дві половини перетяжкою.

Яке мають пластиди будовапід мікроскопом розглянути складно, завдяки щільній оболонці вони не просвічуються.

Однак ученим вдалося з'ясувати, що цей органоїд має дві мембрани, всередині заповнений стромою, аналогічною цитоплазмі рідиною.

Складки внутрішньої мембрани, покладені стопочками, утворюють грани, які можуть з'єднуватися між собою.

Також всередині є рибосоми, ліпідні краплі, зерна крохмалю. Ще у пластид, особливо у хлоропластів, є свої молекули.

Класифікація

Поділяються на три групи за кольором та виконуваними функціями:

• хлоропласти,
• хромопласти,
• лейкопласти.

Хлоропласти

Найбільш глибоко вивчені, мають зелене забарвлення. Утримуватися в листі рослин, іноді в стеблах, плодах і навіть коренях. На вигляд схожі на округлі зернятка розміром 4-10 мікрометрів. Малий розмір та велика кількість значно збільшує площу робочої поверхні.

Можуть відрізнятися за кольором, це залежить від виду і концентрації пігменту, що міститься в них. Основний пігмент-хлорофіл, також присутні ксантофіл і каротин. У природі існує 4 види хлорофілу, що позначаються латинськими літерами: а, b, с, е. Перші два типи містять клітини вищих рослин і зелених водоростей, у діатомових присутні лише різновиди - а і с.

Увага!Подібно до інших органоїдів, хлоропласти здатні старіти і руйнуватися. Молода структура здатна до поділу та активної роботи. Згодом їх грани руйнуються, а хлорофіл розпадається.

Хлоропласти виконують важливу функцію: усередині них відбувається процес фотосинтезу- Перетворення сонячного світла в енергію хімічних зв'язків вуглеводів, що формуються. При цьому вони можуть рухатись разом із струмом цитоплазми або активно пересуватися самі. Так, при слабкому освітленні вони накопичуються біля стінок клітини з великою кількістю світла і повертаються до нього більшою площею, а при дуже активному освітленні, навпаки, стають руба.

Хромопласти

Приходять на зміну зруйнованим хлоропластам, бувають жовтого, червоного та помаранчевого відтінків. Кольорове фарбування формується завдяки вмісту каротиноїдів.

Дані органоїди містяться в листі, квітах та плодах рослин. За формою можуть бути округлими, прямокутними або навіть голчастими. Будова аналогічна хлоропластам.

Основна функція – надання забарвленняквітам і плодам, що дозволяє залучити комах-запилювачів та тварин, які поїдають плоди і тим самим сприяють поширенню насіння рослини.

Важливо!Вчені будують припущення про роль хромопластівв окислювально-відновних процесах клітини як світлофільтр. Розглядається можливість їхнього впливу на зростання та розмноження рослин.

Лейкопласти

Дані пластиди маютьвідмінності в будову та функції. Основне завдання - запасати поживні речовини на користь, тому знаходяться вони переважно в плодах, але також можуть бути в потовщених і м'ясистих частинах рослини:

• бульбах,
• кореневищах,
• коренеплодах,
• цибулин та інших.

Безбарвне забарвлення не дозволяє виділити їху структурі клітини, проте лейкопласти легко розглянути при додаванні невеликої кількості йоду, який, взаємодіючи з крохмалем, забарвлює їх у синій колір.

Форма близька до округлої, причому всередині погано розвинена система мембран. Відсутність складок мембран допомагає органоїду при запасанні речовин.

Крохмальні зерна збільшуються в розмірах і легко руйнують внутрішні мембрани пластиди, ніби розтягуючи її. Це дозволяє накопичити більше вуглеводів.

На відміну від інших пластид містять молекулу ДНК в оформленому . При цьому, накопичуючи хлорофіл, лейкопласти можуть перетворюватися на хлоропласти.

Визначаючи, яку функцію виконують лейкопласти, слід зазначити їх спеціалізацію, оскільки існує кілька типів, що запасають певні види органічної речовини:

• амілопласти накопичують крохмаль;
• олеопласти виробляють та запасають жири, при цьому останні можуть запасатися і в інших частинах клітин;
• протеїнопласти «зберігають» білки.

Крім накопичення можуть виконувати функцію розщеплення речовин, для чого існують ферменти, які активізуються, коли виникає дефіцит енергії або будівельного матеріалу.

У такій ситуації ферменти починають розщеплювати запасені жири та вуглеводи до мономерів, щоб клітина отримала необхідну енергію.

Всі різновиди пластид, не дивлячись на особливості будови, мають здатність перетворюватися один на одного. Так, лейкопласти можуть перетворитися на хлоропласти, цей процес ми бачимо при позеленінні бульб картоплі.

У той же час, по осені хлоропласти перетворюються на хромопласти, внаслідок чого листя жовтіє. Кожна клітина містить лише один вид пластид.

Походження

Теорій походження безліч, найбільш обґрунтованими серед них є дві:

• симбіозу,
• поглинання.

Перша розглядає утворення клітини як процес симбіозу, що відбувається у кілька щаблів. У його ході гетеротрофні та автотрофні бактерії об'єднуються, отримуючи взаємну вигоду.

Друга теорія розглядає утворення клітини через поглинання більшими дрібними організмами. Однак при цьому не відбувається їх перетравлення, вони вбудовуються в структуру бактерії, виконуючи свою функцію всередині неї. Така будова виявилася зручною і дала організмам перевагу над іншими.

Види пластидів у рослинній клітці

Пластиди - їх функції в клітині та типи

Висновок

Пластиди у рослинних клітинах – це своєрідна «фабрика», де здійснюється виробництво, пов'язане з токсичними проміжними речовинами, високою енергією та процесами перетворення вільних радикалів.

Рослинні клітини, відомі як зелені пластиди. Пластиди допомагають зберігати та збирати необхідні речовини для виробництва енергії. Хлоропласт містить зелений пігмент, який називається хлорофілом, який поглинає світлову енергію для процесу фотосинтезу. Отже, назва хлоропласт вказує на те, що ці органели є хлорофілсодержащіе пластиди.

Подібно , хлоропласти мають свою власну ДНК, відповідальні за виробництво енергії та відтворюються незалежно від решти за допомогою процесу розподілу, подібного до бактеріального бінарного поділу. Вони також відповідальні за виробництво амінокислот та ліпідних компонентів, необхідних для виробництва хлоропластів. Хлоропласти також зустрічаються в клітинах інших фотосинтезуючих організмів, таких як водорості.

Хлоропласт: структура

Схема будови хлоропласт

Хлоропласти зазвичай зустрічаються в охоронних клітинах, розташованих у листі рослин. Охоронні клітини оточують крихітні пори, звані продихами, відкриваючи і закриваючи їх, щоб забезпечити необхідний для фотосинтезу газообмін. Хлоропласти та інші пластиди розвиваються з клітин, званих пропластидами, які є незрілими, недиференційованими клітинами, що розвиваються у різні типи пластид. Пропластид, що розвивається в хлоропласт, здійснює цей процес лише за світла. Хлоропласти містять кілька різних структур, кожна з яких має спеціалізовані функції. Основні структури хлоропласту включають:

• Мембрана - містить внутрішні та зовнішні ліпідні двошарові оболонки, які виступають як захисні покриття та зберігають замкнуті структури хлоропластів. Внутрішня відокремлює строму від міжмембранного простору та регулює проходження молекул в/з хлоропласту.
• Міжмембранний простір - простір між зовнішньою та внутрішньою мембранами.
• Тілакоїдна система - внутрішня система мембран, що складається зі сплющених мішкоподібних мембранних структур, званих тілакоїдами, які служать місцями перетворення енергії світла в хімічну енергію.
• Тилакоїд з просвітом (люменом) - відсік у кожному тилакоїді.
• Грана - щільні шаруваті стоси тилакоїдних мішків (10-20), які є місцями перетворення енергії світла в хімічну енергію.
• Строма - щільна рідина всередині хлоропласту, що містить всередині оболонки, але поза тилакоїдною мембраною. Тут відбувається конверсія вуглекислого газу у вуглеводи (цукри).
• Хлорофіл - зелений фотосинтетичний пігмент у хлоропласт-грані, що поглинає світлову енергію.

Хлоропласт: фотосинтез

При фотосинтезі енергія сонячного світла перетворюється на хімічну енергію. Хімічна енергія зберігається як глюкози (цукри). Двоокис вуглецю, вода та сонячне світло використовуються для виробництва глюкози, кисню та води. Фотосинтез відбувається у два етапи: світлова фаза та темнова фаза.

Світлова фаза фотосинтезу протікає лише за наявності світла і відбувається усередині хлоропластової грани. Первинним пігментом, що використовується для перетворення світлової енергії в хімічну, є хлорофіл. Інші пігменти, що беруть участь у поглинанні світла, включають хлорофіл b, ксантофіл і каротин. Під час світлової фази сонячне світло перетворюється на хімічну енергію у вигляді АТФ (молекули, що містить вільну енергію) і НАДФ (молекула, що несе електрони високої енергії).

І АТФ, і НАДФ використовують під час темнової фази щоб одержати цукру.Темнова фаза фотосинтезу, також відома як етап фіксації вуглецю або цикл Кальвіна. Реакції на цій стадії виникають у стромі. Строма містить ферменти, які полегшують серію реакцій, що використовують АТФ, НАДФ та вуглекислий газ для отримання цукру. Цукор може зберігатися у вигляді крохмалю, який використовується під час дихання або при виробництві целюлози.

фотосинтез протікає у спеціалізованих органелах клітин – хлоропластах. Хлоропласти вищих рослин мають форму двоопуклої лінзи(Диска), яка найбільш зручна для поглинання сонячних променів. Їх розміри, кількість, розташування повністю відповідають призначенню: якомога ефективніше поглинати сонячну енергію, якомога повніше засвоювати вуглець. Встановлено, що кількість хлоропластів у клітині вимірюється десятками. Це забезпечує високий вміст цих органел на одиницю поверхні листа. Так, на 1 мм 2 листя квасолі доводиться 283 тис.хлоропластів, у соняшнику 465 тис. Діаметрхлоропластів у середньому 0,5-2 мкм.

Будова хлоропластудуже складне. Подібно ядру та мітохондріям хлоропласт оточений оболонкою, що складається з двох ліпопротеїдних мембран. Внутрішнє середовище представляє відносно однорідна субстанція - матрикс або строма , яку пронизують мембрани - ламели (Мал.). Ламели, з'єднані один з одним, утворюють бульбашки - тилакоїди . Щільно прилягаючи один до одного, тилакоїди утворюють грани , які розрізняють навіть під світловим мікроскопом У свою чергу, грани в одному або кількох місцях поєднані один з одним за допомогою міжгранних тяжів - тилакоїдів строми.

Властивості хлоропластів: здатні змінювати орієнтацію та переміщатися. Наприклад, під впливом яскравого світла хлоропласти повертаються вузькою стороною диска до падаючих променів і переміщуються на бічні стінки клітин. Хлоропласти пересуваються у бік вищої концентрації СО 2 у клітині. Вдень вони зазвичай вишиковуються вздовж стінок, вночі опускаються на дно клітини.

Хімічний складхлоропластів: води - 75%; 75-80 % загальної кількості сухих речовин становлять орг. сполуки, 20-25%-мінеральні.

Структурною основою хлоропластів є білки (50-55 % сухої маси),  половина з них складають водорозчинні білки. Такий високий вміст білків пояснюється їх різноманітними функціями у складі хлоропластів (структурні білки мембран, білки-ферменти, транспортні білки, скорочувальні білки, реценторні).

Найважливішою складовою хлоропластів є ліпіди , (30-40% сухий. м). Ліпіди хлоропластів представлені трьома групами сполук.

Структурні компоненти мембран, які представлені амфіпатичними ліпоїдами та відрізняються високим вмістом (понад 50%) галактоліпідів та сульфоліпідів. Фосфоліпідний склад характеризується відсутністю фосфатидилетаноламінута високим змістом фосфатидилгліцерину(понад 20%). Понад 60 % складу ЖК припадає на лінолевукислоту.

Фотосинтетичні пігментихлоропластів - гідрофобні вв-а, що відносяться до ліпоїдам(У клітинному соку - водорозчинні пігменти). Вищі рослини містять 2 форми зеленихпігментів: хлорофіл аі хлорофілbта 2 форми жовтих пігментів: каротиниі ксантофіли(Каротіноїди). Хлорофіли виконує роль фотосенсибілізаторівІнші пігменти розширюють спектр дії фотосинтезу за рахунок більш повного поглинання ФАР. Каротиноїди захищають хлорофіл від фотоокислення, беруть участь у транспорт водню, що утворюється під час фотолізу води.

Жиророзчинні вітаміни - ергостерол(провітамін Д), вітаміни Е, До- зосереджені практично цілком у хлоропластах, де беруть участь у перетворенні світлової енергії на хімічну. У цитозолі клітин листка переважно знаходяться водорозчинні вітаміни. Так, у шпинату вміст аскорбінової кислоти в хлоропластах у 4-5 разів менший, ніж у листі.

У хлоропластах листя присутня значна кількість РНК та ДНК . НК становлять приблизно 1% сухої маси хлоропластів (РНК – 0.75%, ДНК – 0,01-0,02%). Геном хлоропластів представлений кільцевою молекулою ДНК довжиною 40 мкм із молекулярною масою 108, що кодує 100-150 білків середніх розмірів. Рибосоми хлоропластів складають від 20 до 50% загальної популяції рибосом клітини. Т.ч., хлоропласти мають власну білоксинтезуючу систему. Однак для нормального функціонування хлоропластів необхідна взаємодія ядерного та хлоропластного геномів. Ключовий фермент фотосинтезу РДФ-карбоксилазу синтезується під подвійним контролем-ДНК ядра та хлоропласту.

Вуглеводиє конституційними речовинами хлоропласту. Представлені фосфорними ефірами цукрів та продуктами фотосинтезу. Тому вміст вуглеводів у хлоропластах значно коливається (від 5 до 50%). В хлоропластах, що активно функціонують, вуглеводи зазвичай не накопичуються, відбувається їх швидкий відтік. При зменшенні потреби у продуктах фотосинтезу у хлоропластах утворюються великі крохмальні зерна. У цьому випадку вміст крохмалю може зрости до 50 % сухої маси та активність хлоропластів знизиться.

Мінеральні речовини. Самі хлоропласти становлять 25-30 % маси листа, але у яких зосереджено до 80 % Fe, 70-72 - MgіZn,  50 - Cu, 60 % Ca, що містяться в тканинах аркуша. Це пояснюється високою та різноманітною ферментативною активністю хлоропластів (входять до складу простетичних груп та кофакторів). Mgвходить до складу хлорофілу. Caстабілізує мембранні структури хлоропластів.

Виникнення та розвиток хлоропластів . Хлоропласти утворюються в меристематичних клітинах з ініціальних частинок або зародкових пластид (рис.). Ініціальна частка складається з амебоїдної стреми, оточеної двомембранною оболонкою. У міру зростання клітини ініціальні частинки збільшуються в розмірі і набувають форми двоопуклої лінзи, у стремі з'являються невеликі крохмальні зерна. Одночасно внутрішня мембрана починає розростатися, утворюючи складки (вп'ячування), від яких відшнуровуються бульбашки та трубочки. Такі освіти називають пропластидами . Для подальшого їх розвитку необхідне світло. У темряві формуються етіопласти , у яких утворюється мембранна гратчаста структура - проламелярне тіло На світлі внутрішні мембрани пропластид та етіопластів утворюють гранильну систему. Водночас на світлі в грани вбудовуються новоутворені молекули хлорофілу та інших пігментів. Таким чином, структури, які готуються до функціонування на світлі, з'являються та розвиваються лише за його наявності.

Поряд із хлоропластами є ряд інших пластид, які утворюються або безпосередньо з пропластид, або одна з іншої шляхом взаємних перетворень ( Мал.). До них відносяться амілопласти, що накопичують крохмаль. лейкопласти) та хромопласти, що містять каротиноїди У квітках та плодах хромопласти виникають на ранніх стадіях розвитку пропластиду. Хромопласти осіннього листя є продуктами деградації хлоропластів., в яких як структури - носії каротнноїдів виступають пластоглобули.

Пігменти хлоропласту, що беруть участь у уловлюванні світлової енергії, а також ферменти, необхідні для світлової фази фотосинтезу, вмонтовані в мембранитилакоїдів.

Ферменти , які каталізують численні реакції відновного циклу вуглеводів (темпової фази фотосинтезу), а також різноманітні біосинтези, у тому числі біосинтези білків, ліпідів, крохмалю, присутні головним чином у стромічастина з них є периферичними білками ламелл.

Будова зрілих хлоропластів однаково в усіх вищих рослин, як і у клітинах різних органів однієї рослини (листях, зеленіючих коренях, корі, плодах). Залежно від функціонального навантаження клітин, фізіологічного стану хлоропластів, їхнього віку розрізняють ступінь їхньої внутрішньої структурованості: розміри, кількість гран, зв'язок між ними. Так, у замикаючих клітинах продихівосновна функція хлоропластів - фоторегуляціяустьичних рухів. Хлоропласти не мають суворої гранальної структури, містять великі крохмальні зерна, набряклі тілакоїди, ліпофільні глобули. Все це свідчить про їхнє низьке енергетичне навантаження (цю функцію виконують мітохондрії). Інша картина спостерігається щодо хлоропластів зелених плодів томату. Наявність добре розвиненої гранулярної системисвідчить про високе фукціональне навантаження цих органел і, ймовірно, суттєвий внесок фотосинтезу при формуванні плодів.

Вікові зміни: Молоді характеризуються ламеллярною структурою, в такому стані хлоропласти здатні розмножуватися шляхом поділу. У зрілих добре виражена система гран. У старіючих відбувається розрив тилакоїдів строми, зв'язок між гранами зменшується, надалі спостерігаються розпад хлорофілу та деструкція гран. В осінньому листі деградація хлоропластів призводить до утворення хромопластів .

Структура хлоропластів лабільна та динамічна , у ній відбиваються всі умови життя рослини. Великий вплив має режим мінерального харчування рослин. При нестачі Nхлоропласти стають у 1.5-2 рази дрібнішими, дефіцит Pі Sпорушує нормальну структуру ламелл та гран, одночасна нестача Nі Caпризводить до переповнення хлоропластів крохмалем через порушення нормального відтоку асимілятів. При нестачі Caпорушується структура зовнішньої мембрани хлоропласту. Для підтримки структури хлоропласту також потрібне світло, у темряві йде поступове руйнування тилакоїдів гран і стреми.

Пластиди - органоїди, специфічні клітин рослин (вони є у клітинах всіх рослин, крім більшості бактерій, грибів і деяких водоростей).

У клітинах вищих рослин знаходиться зазвичай від 10 до 200 пластид розміром 3-10мкм, найчастіше мають форму двоопуклої лінзи. У водоростей зелені пластиди, звані хроматофорами, дуже різноманітні за формою та величиною. Вони можуть мати зірчасту, стрічкоподібну, сітчасту та інші форми.

Розрізняють 3 види пластид:

• Безбарвні пластиди лейкопласти;
• пофарбовані - хлоропласти(зеленого кольору);
• пофарбовані - хромопласти(жовтого, червоного та інших кольорів).

Ці види пластид до певної міри здатні перетворюватися один на одного - лейкопласти при накопиченні хлорофілу переходять у хлоропласти, а останні при появі червоних, бурих та інших пігментів - на хромопласти.

Будова та функції хлоропластів

Хлоропласти – зелені пластиди, що містять зелений пігмент – хлорофіл.

Основна функція хлоропласту – фотосинтез.

У хлоропластах є рибосоми, ДНК, РНК, включення жиру, зерна крохмалю. Зовні хлоропласту покриті двома білково-ліпідними мембранами, а їх напіврідку строму (основна речовина) занурені дрібні тільця - грани і мембранні канали.

Грани(розміром близько 1мкм) - пакети круглих плоских мішечків (тилакоїдів), складених подібно до стовпчика монет. Розташовуються вони перпендикулярно поверхні хлоропласту. Тилакоїди сусідніх гран з'єднані між собою мембранними каналами, утворюючи єдину систему. Число гран у хлоропластах по-різному. Наприклад, у клітинах шпинату кожен хлоропласт містить 40-60 гран.

Хлоропласти всередині клітини можуть рухатися пасивно, які захоплюються струмом цитоплазми, або активно переміщатися з місця на місце.

• Якщо світло дуже інтенсивне, вони повертаються рубом до яскравих променів сонця і вишиковуються вздовж стінок, паралельних світлу.
• При слабкому освітленні хлоропласти переміщаються на стінки клітини, звернені до світла, і повертаються до нього великою поверхнею.
• При середній освітленості вони займають середнє становище.

Цим досягаються найсприятливіші для процесу фотосинтезу умови освітлення.

Хлорофіл

У гранах пластид рослинної клітини міститься хлорофіл, упакований з білковими та фосфоліпідними молекулами так, щоб забезпечити здатність вловлювати світлову енергію.

Молекула хлорофілу дуже подібна до молекули гемоглобіну і відрізняється головним чином тим, що розташований у центрі молекули гемоглобіну атом заліза замінений у хлорофілі на атом магнію.

У природі зустрічається чотири типи хлорофілу: a, b, c, d.

Хлорофіли a і b містять вищі рослини та зелені водорості, діатомові водорості містять a та c, червоні – a та d.

Краще за інших вивчені хлорофіли a і b (їх уперше розділив російський вчений М.С.Цвіт на початку XXв.). Крім них існують чотири види бактеріохлорофілів - зелених пігментів пурпурових та зелених бактерій: a, b, c, d.

Більшість фотосинтезуючих бактерій містять бактеріохлорофіл a, деякі - бактеріохлорофіл b, зелені бактерії - c і d.

Хлорофіл має здатність дуже ефективно поглинати сонячну енергію та передавати її іншим молекулам, що є його головною функцією. Завдяки цій здатності хлорофіл – єдина структура на Землі, яка забезпечує процес фотосинтезу.

Головна функція хлорофілу в рослинах – поглинання енергії світла та передача її іншим клітинам.

Пластидам, як і, як і мітохондріям, властива до певної міри автономність усередині клітини. Вони розмножуються шляхом розподілу.

Поряд із фотосинтезом, у пластидах відбувається процес біосинтезу білка. Завдяки вмісту ДНК пластиди відіграють певну роль передачі ознак у спадок (цитоплазматична спадковість).

Будова та функції хромопластів

Хромопласти відносяться до одного з трьох видів пластид вищих рослин. Це невеликі розміри, внутрішньоклітинні органели.

Хромопласти мають різне забарвлення: жовте, червоне, коричневе. Вони надають характерного кольору дозрілих плодів, квіток, осіннього листя. Це необхідно для залучення комах-запилювачів та тварин, які харчуються плодами та розносять насіння на далекі відстані.

Структура хромопласту схожа інші пластиди. Їх двох оболонок внутрішня розвинена слабо, іноді зовсім відсутня. В обмеженому просторі розташована білкова строма, ДНК та пігментні речовини (каротиноїди).

Каротиноїди – це жиророзчинні пігменти, що накопичуються у вигляді кристалів.

Форма хромопластів дуже різноманітна: овальна, багатокутна, голчаста, серпоподібна.

Роль хромопластів у житті рослинної клітини остаточно не з'ясована. Дослідники припускають, що пігментні речовини відіграють важливу роль в окислювально-відновних процесах, необхідні для розмноження та фізіологічного розвитку клітини.

Будова та функції лейкопластів

Лейкопласти - це органоїди клітини, у яких накопичуються поживні речовини. Органели мають дві оболонки: гладку зовнішню та внутрішню з кількома виступами.

Лейкопласти на світлі перетворюються на хлоропласти (наприклад зелені бульби картоплі), у звичайному стані вони безбарвні.

Форма лейкопластів куляста, правильна. Вони знаходяться в запасній тканині рослин, яка заповнює м'які частини: серцевину стебла, кореня, цибулин, листя.

Функції лейкопластів залежать від їх виду (залежно від поживної речовини, що накопичується).

Різновиди лейкопластів:

1. Амілопластинакопичують крохмаль, зустрічаються у всіх рослинах, оскільки вуглеводи основний продукт харчування рослинної клітини. Деякі лейкопласти повністю заповнені крохмалем, їх називають крохмальними зернами.
2. Елайопластипродукують та запасають жири.
3. Протеїнопластимістять білкові речовини.

Лейкопласти також є ферментною субстанцією. Під впливом ферментів швидше протікають хімічні реакції. А у несприятливий життєвий період, коли процеси фотосинтезу не здійснюються, вони розщеплюють полісахариди до простих вуглеводів, які необхідні рослинам для виживання.

У лейкопластах не може відбуватися фотосинтез, тому що вони не містять гран та пігментів.

Цибулини рослин, у яких міститься багато лейкопластів, можуть переносити тривалі періоди посухи, низьку температуру, спеку. Це з великими запасами води та поживних речовин, у органелах.

Попередниками всіх пластид є пропластиди, невеликі органоїди. Припускають, що лійко- та хлоропласти здатні трансформуватися в інші види. Зрештою після виконання своїх функцій хлоропласти та лейкопласти стають хромопластами – це остання стадія розвитку пластид.

Важливо знати! Одночасно в клітині рослини може бути лише один вид пластид.

Зведена таблиця будови та функцій пластид

Властивості	Хлоропласти	Хромопласти	Лейкопласти
Будова	Двомембранна органела, з гранами та мембранними канальцями	Органелла з нерозвиненою внутрішньою мембранною системою	Дрібні органели, що знаходяться в частинах рослини, прихованих від світла
Забарвлення	Зелені	Різнокольорові	Безбарвні
Пігмент	Хлорофіл	Каротиноїд	Відсутнє
Форма	Округла	Багатокутна	Куляста
Функції	Фотосинтез	Залучення потенційних розповсюджувачів рослин	Запас поживних речовин
Замінність	Переходять у хромопласти	Не змінюються, це остання стадія розвитку пластид	Перетворюються на хлоропласти та хромопласти