Лекция раздел Основы физиологии и биохимии растительной клетки Тема Клеточные структуры и их функции Общая морфология растительной клетки
жүктеу/скачать 151,5 Kb.
|
Физиология клетки2
| Пластиды
Пластиды – это ограниченные двойной мембраной округлые или овальные органоиды, содержащие внутреннюю систему мембран, т.е. пластиды имеют ламеллярное строение. Растительные клетки содержат пластиды несколько типов пластид: – окрашенные пластиды: 1) хлоропласты – имеют зеленую окраску: 2) хромопласты – имеют желтую, красную или коричневую окраску в зависимости от природы содержащегося в них пигмента; – бесцветные пластиды: 1) лейкопласты – не содержат пигментов, поэтому лишены окраски; 2) этиопласты – бесцветные, формируются при выращивании растений в темноте; 3) протопластиды – присутствуют в меристемах, женских половых клетках, в клетках зародыша. Пластиды всех типов связаны единством происхождения, они образуются из одного и того же предшественника – протопластид (рисунок). Пластиды различных типов могут взаимно переходить друг в друга. Пропластиды При нормальном освещении пропластиды превращаются в хлоропласты. Сначала они растут, при этом происходит образование продольно расположенных мембранных складок от внутренней мембраны. Одни из них простираются по всей длине пластиды и формируют ламеллы стромы: другие образуют ламеллы тилакоидов, которые выстраиваются в виде стопки и образуют граны зрелых хлоропластов. Несколько иначе развитие пластид происходит в темноте. У этиолированных проростков происходит в начале увеличение объема пластид, этиопластов, но система внутренних мембран не строит ламеллярные структуры, а образует массу мелких пузырьков, которые скапливаются в отдельные зоны и даже могут формировать сложные решетчатые структуры (проламеллярные тела). В мембранах этиопластов содержится протохлорофилл, предшественник хлорофилла желтого цвета. Под действие света из этиопластов образуются хлоропласты, протохлорофилл превращается в хлорофилл, происходит синтез новых мембран, фотосинтетических ферментов и компонентов цепи переноса электронов. При освещении клеток мембранные пузырьки pi трубочки быстро реорганизуются, из них развивается полная система ламелл и тилакоидов, характерная для нормального хлоропласта. Хлоропласты Форма – овальные тельца (рисунок). Размеры – длина 5-10 мкм, диаметр 2-3 мкм. Количество в клетке листа – 15-20, у некоторых водорослей – 1-2 гигантских хлоропласта различной формы. Окраска – зеленая, обусловлена содержанием в хлоропластах хлорофилла. Химический состав. Структурную основу составляют белки (30-45 % от сухого веса). Большая часть белков хлоропластов принадлежит к липопротеидам, доля водорастворимых белков незначительна. Содержание воды – около 75 %. Важной составной частью являются липиды (20-40 % от сухого веса), которые находятся как в связанном, так и в свободном состоянии. По мере старения организма повышается содержание свободных липидов. Общее содержание минеральных веществ в хлоропластах в 2-3 раза ниже их среднего содержания в листьях в целом. Вместе с тем в них наблюдается исключительно высокое содержание железа, меди, цинка и магния. В хлоропластах сосредоточено до 80 % всего железа, содержащегося в листьях, до 60-70 % всего цинка и около 50 % меди. Структура хлоропластов (рисунки). Это двухмембранные органоиды. Внутреннее содержимое хлоропластов - строма (матрикс) представляет собой гомогенную среду. Хлоропласты, как и другие органоиды, например, митохондрии, имеют ламеллярное строение, т.е. внутренние структуры органоида образованы инвагинациями внутренней мембраны – ламеллами. В хлоропластах внутренняя мембрана образует уплощенные инвагинации – тилакоиды, которые могут иметь форму дисков и в этом случае называются тилакоидами гран. Несколько лежащих друг над другом тилакоидов образуют стопку – грану. Другие тилакоиды, связывающие между собой граны или не контактирующие с ними, называются тилакоидами стромы. При таком строении значительно увеличивается фотоактивная поверхность хлоропластов. и обеспечивается максимальное использование световой энергии. В мембранах тилакоидов локализованы зеленые (хлорофиллы), желтые и красные (каротиноиды) пигменты, компоненты редокс-цепей и запасания энергии, участвующие в поглощении и использовании энергии света. Граны часто имеют форму цилиндров размером 2 мкм (рисунок), в которых пигментно-липидные слои чередуются с белковыми слоями. Морфологически тилакоиды не гомогенны (рисунок). На внутренней поверхности их мембран имеются специфические структурные образования, названные Парком квантосомами. Хлоропласты – это системы, способные к автономному синтезу белков. В них присутствуют низко- и высокомолекулярная РНК. специфическая кольцевая ДНК и ферменты, активирующие аминокислоты. Хлоропласты обладают собственными рибосомами. При росте клетки количество хлоропластов увеличивается путем деления. Иногда наблюдается почкование хлоропластов. Затем размер дочерних хлоропластов увеличивается. Деление хлоропластов происходит через 6-20 ч и не обязательно совпадает с делением ядра. Оно может регулироваться красным светом (660 нм) и устраняется облучением дальним красным светом (730 нм). Деление останавливается также низкой температурой. Частицы (квантосомы) Б и В расположены на разных сторонах поверхности тилакоида стромы, частицы А и Г проникли через поверхность мембраны. Функции хлоропластов: 1) осуществление фотосинтеза (основная функция): 2) в хлоропластах происходит вся сложная цепь процессов превращений первичных продуктов фотосинтеза (наращивание углеродной цепи, образование и распад полимерных форм углеводов и др.): Биохимические системы синтеза и превращения углеводов функционируют в строме хлоропластов. В ней же может откладываться крахмал, в хлоропластах представлен весь набор биохимических систем, участвующих в синтезе АТФ. Хромопласты Встречаются в клетках как надземных, так и подземных органов растении. Их присутствием объясняется окраска плодов томатов, рябины (рисунок) и др. Это обусловлено тем, что хромопласты содержат в везикулах (пузырьках) стромы каротиноиды. Хромопласты образуются из хлоропластов и значительно реже из лейкопластов (например, в корне моркови). Процесс обесцвечивания и изменения хлоропластов легко наблюдать при развитии лепестков или при созревании плодов. При этом в пластидах могут накапливаться окрашенные в желтый цвет капельки (глобулы) или в них появляются тела в форме кристаллов. Эти процессы сопряжены с постепенным уменьшением числа мембран в пластиде, с исчезновением хлорофилла и крахмала. Процесс образования окрашенных глобул объясняется тем, что при разрушении ламелл хлоропластов выделяются липидные капли, в которых хорошо растворяются различные пигменты (например, каротиноиды). Таким образом, хромопласты представляют собой дегенерирующие формы пластид, подвернутые липофанерозу – распаду липопротеидных комплексов. Лейкопласты Если структура пропластид сохраняется у органоидов зрелых клеток, их называют лейкопластами. В лейкопластах откладываются запасные вещества и названия они получают в зависимости от этих соединений: если запасается крахмал – амилопласты, жиры – элайопласты. белки – протеинопласты и т.д. Лейкопласты отличаются от хлоропластов отсутствием развитой ламеллярной системы. Встречаются они в клетках запасающих тканей. Из-за их неопределенной морфологии лейкопласты трудно отличить от пропластид, а иногда и от митохондрий. Они, как и пропластиды, бедны ламеллами, но тем не менее способны к образованию под влиянием света нормальных тилакоидных структур и к приобретению зеленой окраски. В темноте лейкопласты могут накапливать в проламеллярных телах различные запасные вещества, а в строме лейкопластов откладываются зерна вторичного крахмала. Если в хлоропластах происходит отложение так называемого транзиторного крахмала, который присутствует здесь лишь во время ассимиляции СО2, то в лейкопластах может происходить истинное запасание крахмала. В некоторых тканях (эндосперм злаков, корневища и клубни) накопление крахмала в лейкопластах приводит к образованию амилопластов, сплошь заполненных гранулами запасного крахмала, расположенных в строме пластиды. жүктеу/скачать 151,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|