Виды, строение и функции пластид

Роль хлоропластов в передаче генетической информации

Что такое пластид? Это не только энергетическая станция клетки, но и хранилище части наследственной информации клетки. Она представлена в виде кольцевой молекулы ДНК, что напоминает строение нуклеоида прокариот. Это обстоятельство дает возможность предполагать симбионтное происхождение пластид, когда бактериальные клетки поглощаются клетками растений, теряя свою автономию, однако оставляя некоторые гены.

ДНК хлоропластов относится к цитоплазматической наследственности клетки. Она передается только с помощью половых клеток, детерминирующих женский пол. Спермии не могут передать мужскую ДНК пластид.

Та как хлоропласты – это полуавтономные органеллы, многие белки синтезируются именно в них. Также при делении эти пластиды самостоятельно реплицируются. Однако большая часть белков хлоропластов синтезируются, используя информацию с ДНК ядра. Вот что такое пластид с точки зрения генетики и молекулярной биологии.

Строение

На картинке внизу схематически представлено строение пластидов в клетке. Независимо от ее вида, у нее есть внешняя и внутренняя мембрана, выполняющие защитную функцию, строма — аналог цитоплазмы, рибосомы, молекула ДНК, ферменты.

В хлоропластах присутствуют особые структуры — граны. Граны формируются из тилакоидов — структур, похожих на диски. Тилакоиды принимают участие в синтезе АТФ и кислорода.

В хлоропластах в результате фотосинтеза формируются крахмальные зерна.

Лейкопласты не пигментированы. В них не присутствуют тилакоиды, они не принимают участия в фотосинтезе. Большая часть лейкопластов сконцентрирована в стебле и корне растения.

Хромопласты имеют в своем составе липидные капли — структуры, содержащие липиды, необходимые для снабжения структуры пластид дополнительной энергией.

Пластиды могут быть разных цветов, размеров и форм. Размеры их колеблются в пределах 5-10 мкм. Форма обычно овальная или круглая, но может быть и любой другой.

Справочник

Размножение и наследование пластид высших растений

Пластиды образуются путём деления уже существующих пластид. Наиболее часто делятся пропластиды, этиопласты и молодые хлоропласты. В меристематических тканях деление пластид коррелирует с делением клеток, поэтому в материнских и дочерних клетках число пластид примерно одинаковое. Механизм деления близок к делению прокариотических клеток. Деление пластид начинается с сжатия в центре, которое углубляясь образует перетяжку между двумя дочерними пластидами, после чего происходит полное разделение. На стадии перетяжки на внешней мембране образуется кольцо из белка, близкого по структуре к сократительному белку бактерий FtsZ.

У большей части цветковых растений наследование пластид происходит по материнской линии, поскольку в спермии пластиды либо не попадают, либо деградируют в ходе развития мужского гаметофита или двойного оплодотворения. У некоторых растений (герань, свинчатка, ослинник) было обнаружено двуродительское наследование пластид. Для некоторых голосеменных растений (гинкго, саговники) характерно наследование пластид по отцовской линии.

Строение и функции хлоропластов

Хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент — хлорофилл.

Основная функция хлоропласт — фотосинтез.

В хлоропластах есть свои рибосомы, ДНК, РНК, включения жира, зерна крахмала. Снаружи хлоропласта покрыты двумя белково-липидными мембранами, а в их полужидкую строму (основное вещество) погружены мелкие тельца — граны и мембранные каналы.

Строение хлоропласта

Граны (размером около 1мкм) — пакеты круглых плоских мешочков (тилакоидов), сложенных подобно столбику монет. Располагаются они перпендикулярно поверхности хлоропласта. Тилакоиды соседних гран соединены между собой мембранными каналами, образуя единую систему. Число гран в хлоропластах различно. Например, в клетках шпината каждый хлоропласт содержит 40-60 гран.

Хлоропласты внутри клетки могут двигаться пассивно, увлекаемые током цитоплазмы, либо активно перемещаться с места на место.

• Если свет очень интенсивен, они поворачиваются ребром к ярким лучам солнца и выстраиваются вдоль стенок, параллельных свету.
• При слабом освещении, хлоропласты перемещаются на стенки клетки, обращенные к свету, и поворачиваются к нему своей большой поверхностью.
• При средней освещенности они занимают среднее положение.

Этим достигаются наиболее благоприятные для процесса фотосинтеза условия освещения.

Хлорофилл

В гранах пластид растительной клетки содержится хлорофилл, упакованный с белковыми и фосфолипидными молекулами так, чтобы обеспечить способность улавливать световую энергию.

Молекула хлорофилла очень сходна с молекулой гемоглобина и отличается главным образом тем, что расположенный в центре молекулы гемоглобина атом железа заменен в хлорофилле на атом магния.

Сходство молекулы хлорофилла и молекулы гемоглобина

В природе встречается четыре типа хлорофилла: a, b, c, d.

Хлорофиллы a и b содержат высшие растения и зеленые водоросли, диатомовые водоросли содержат a и c, красные — a и d.

Лучше других изучены хлорофиллы a и b (их впервые разделил русский ученый М.С.Цвет в начале XXв.). Кроме них существуют четыре вида бактериохлорофиллов — зеленых пигментов пурпурных и зеленых бактерий: a, b, c, d.

Большинство фотосинтезирующих бактерий содержат бактериохлорофилл a, некоторые — бактериохлорофилл b, зеленые бактерии — c и d.

Хлорофилл обладает способностью очень эффективно поглощать солнечную энергию и передавать ее другим молекулам, что является его главной функцией. Благодаря этой способности хлорофилл — единственная структура на Земле, которая обеспечивает процесс фотосинтеза.

Пластидам, так же, как и митохондриям, свойственна до некоторой степени автономность внутри клетки. Они размножаются путем деления.

Наряду с фотосинтезом, в пластидах происходит процесс биосинтеза белка. Благодаря содержанию ДНК пластиды играют определенную роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность).

Какого цвета могут быть пластиды?

Если рассматривать растение целиком, выделяется три цветовых гаммы:

• желтые, оранжевые, красные пластиды расположены в цветках, плодах, корнеплодах, реже – листьях, стволе;
• интенсивность окраски зависит от концентрации пигмента каратиноида;
• зеленые органоиды – хлоропласты, они участвуют в процессе фотосинтеза; способны трансформироваться в хромопласты различной окраски или бесцветные лейкопласты.

Цвет пластид взаимосвязан с их функциональностью. Какого цвета будет органоид цветка, плода, корнеплода, зависит от модели ДНК. Информация воспроизводится в период роста растения.

Пигментация цветка привлекает внимание насекомых, участвующих в медосборе, происходит опыление. Яркий окрас плодов служит сигналом созревания семян, косточек для животных

Они распространяют семенной материал по обширной территории.

Читайте далее:

Структура хлоропласта и процесс фотосинтеза

Хромопласты: строение и функции

Что образуется из пропластид и механизм их возникновения

Строение и функции амилопластов

Какие функции выполняют бесцветные органоиды лейкопласты и особенности их строения

Сводная таблица строения и функций пластид

Свойства	Хлоропласты	Хромопласты	Лейкопласты
Строение	Двухмембранная органелла, с гранами и мембранными канальцами	Органелла с не развитой внутренней мембранной системой	Мелкие органеллы, находятся в частях растения, скрытых от света
Окрас	Зеленые	Разноцветные	Бесцветные
Пигмент	Хлорофилл	Каротиноид	Отсутствует
Форма	Округлая	Многоугольная	Шаровидная
Функции	Фотосинтез	Привлечение потенциальных распространителей растений	Запас питательных веществ
Заменимость	Переходят в хромопласты	Не изменяются, это последняя стадия развития пластид	Превращаются в хлоропласты и хромопласты

Строение и функции хромопластов

Хромопласты относятся к одному из трех видов пластид высших растений. Это небольших размеров, внутриклеточные органеллы.

Хромопласты имеют различный окрас: желтый, красный, коричневый. Они придают характерный цвет созревшим плодам, цветкам, осенней листве. Это необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые питаются плодами и разносят семена на дальние расстояния.

Строение хромопласта

Структура хромопласта похожа на другие пластиды. Их двух оболочек внутренняя развита слабо, иногда вовсе отсутствует. В ограниченном пространстве расположена белковая строма, ДНК и пигментные вещества (каротиноиды).

Форма хромопластов очень разнообразна: овальная, многоугольная, игольчатая, серповидная.

Роль хромопластов в жизни растительной клетки до конца не выяснена. Исследователи предполагают, что пигментные вещества играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, необходимы для размножения и физиологичного развития клетки.

Наследование

Большинство растений наследуют пластиды только от одного родителя. В целом покрытосеменные наследуют пластиды женской гаметы, тогда как многие голосеменные наследуют пластиды мужской пыльцы. Водоросли также наследуют пластиды только от одного родителя. Таким образом, пластидная ДНК другого родителя полностью утеряна.

При нормальных внутривидовых скрещиваниях (приводящих к появлению нормальных гибридов одного вида) наследование пластидной ДНК оказывается на 100% однородным. Однако при межвидовой гибридизации наследование пластид оказывается более неустойчивым. Хотя пластиды наследуются в основном по материнской линии при межвидовой гибридизации, имеется много сообщений о гибридах цветковых растений, содержащих пластиды отца. Примерно 20% покрытосеменных растений, включая люцерну ( Medicago sativa ), обычно демонстрируют наследование пластид от двух родителей.

Классификация

Разделяются на три группы по цвету и выполняемым функциям:

• хлоропласты,
• хромопласты,
• лейкопласты.

Хлоропласты

Наиболее глубоко изучены, имеют зеленую окраску. Содержаться в листьях растений, иногда в стеблях, плодах и даже корнях. По внешнему виду похожи на округлые зернышки размером 4-10 микрометров. Малый размер и большое количество значительно увеличивает площадь рабочей поверхности.

Могут отличаться по цвету, это зависит от вида и концентрации содержащегося в них пигмента. Основной пигмент- хлорофилл, также присутствуют ксантофилл и каротин. В природе существует 4 вида хлорофилла, обозначаемых латинскими буквами: а, b, с, е. Первые два типа содержат клетки высших растений и зеленых водорослей, у диатомовых присутствуют только разновидности — а и с.

Внимание! Подобно другим органоидам, хлоропласты способны стареть и разрушаться. Молодая структура способна к делению и активной работе

Со временем их граны разрушаются, а хлорофилл распадается.

Хлоропласты выполняют важную функцию: внутри них происходит процесс фотосинтеза — преобразование солнечного света в энергию химических связей формирующихся углеводов. При этом они могут двигаться вместе с током цитоплазмы или активно передвигаться сами. Так, при слабом освещении они скапливаются у стенок клетки с большим количеством света и поворачиваются к нему большей площадью, а при очень активном освещении, наоборот, встают ребром.

Хромопласты

Данные органоиды содержаться в листья, цветах и плодах растений. По форме могут быть округлыми, прямоугольными или даже игольчатыми. Строение аналогично хлоропластам.

Основная функция – придание окраски цветам и плодам, что позволяет привлечь насекомых- опылителей и животных, которые поедают плоды и тем самым способствуют распространению семян растения.

Важно! Ученые строят предположения о роли хромопластов в окислительно-восстановительных процессах клетки в качестве светофильтра. Рассматривается возможность их влияния на рост и размножение растений.

Лейкопласты

Данные пластиды имеют отличия в строении и функциях. Основная задача – запасать питательные вещества впрок, поэтому находятся они преимущественно в плодах, но также могут быть в утолщенных и мясистых частях растения:

• клубнях,
• корневищах,
• корнеплодах,
• луковицах и других.

не позволяет выделить их

Форма близка к округлой, при этом внутри плохо развита система мембран. Отсутствие складок мембран помогает органоиду при запасании веществ.

Крахмальные зерна увеличиваются в размерах и легко разрушают внутренние мембраны пластиды, как-бы растягивая ее. Это позволяет накопить больше углеводов.

В отличие от других пластид, содержат молекулу ДНК в оформленном ядре. При этом, накапливая хлорофилл, лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.

Определяя, какую функцию выполняют лейкопласты, нужно отметить их специализацию, поскольку существует несколько типов, запасающих определенные вид органического вещества:

• амилопласты накапливают крахмал;
• олеопласты производят и запасают жиры, при этом последние могут запасаться и в других частях клеток;
• протеинопласты «берегут» белки.

В такой ситуации ферменты начинают расщеплять запасенные жиры и углеводы до мономеров, чтобы клетка получила необходимую энергию.

Все разновидности пластид, не смотря на особенности строения, обладают способностью превращаться друг в друга. Так, лейкопласты могут преобразоваться в хлоропласты, этот процесс мы видим при позеленении клубней картофеля.

В то же время, по осени хлоропласты превращаются в хромопласты, в результате чего листья желтеют. Каждая клетка содержит только один вид пластид.

Происхождение пластид

Согласно симбиогенетической теории пластиды, как и митохондрии, произошли в результате «захвата» древней цианобактерии предшественником эукариотической «хозяйской» клетки. При этом внешняя мембрана пластид соответствует плазматической мембране хозяйской клетки, межмембранное пространство — внешней среде, внутренняя мембрана пластид — мембране цианобактерии, а строма пластид — цитоплазме цианобактерии. Наличие трёх (эвгленовые и динофлагелляты) или четырёх (золотистые, бурые, жёлто-зелёные, диатомовые водоросли) мембран считается результатом двух- и трёхкратного эндосимбиоза соответственно.

Ультраструктура хлоропласта:  1. внешняя мембрана  2. межмембранное пространство  3. внутренняя мембрана (1 + 2 + 3: оболочка)  4. строма (жидкость)  5. тилакоид с просветом (люменом) внутри  6. мембрана тилакоида  7. грана (стопка тилакоидов)  8. тилакоид (ламелла)  9. зерно крахмала 10. рибосома 11. пластидная ДНК 12. пластоглобула (капля жира)

Функции пластид высших растений и их разнообразие

Пластиды высших растений способны к дифференцировке, дедифференцировке и редифференцировке, набор пластид в клетке зависит от её типа. Пластиды высших растений разнообразны по строению и выполняют широкий спектр функций:

1. фотосинтез;
2. восстановление неорганических ионов (нитрита, сульфата);
3. синтез многих ключевых метаболитов (порфирины, пурины, пиримидины, многие аминокислоты, жирные кислоты, изопреноиды, фенольные соединения и др.), при этом некоторые синтетические пути дублируют уже существующие пути цитозоля;
4. синтез регуляторных молекул (гиббереллины, цитокинины, АБК и др.);
5. запасание железа, липидов, крахмала.

По окраске и выполняемой функции выделяют следующие типы пластид:

Растительные клетки листостебельного мха Plagiomnium affine с видимыми хлоропластами (сильно увеличено)

• Пропластиды — предшественники остальных типов пластид, присутствуют в меристематических клетках. Пропластиды имеют размеры от 0,2 до 1 мкм, что значительно меньше, чем размеры дифференцированных пластид. Внутренняя мембранная система развита слабо, содержат меньше рибосом чем дифференцированные пластиды, могут содержать отложения белка фитоферритина, основная функция которого хранение ионов железа.
• Лейкопласты — неокрашенные пластиды, участвующие в синтезе изопреноидов эфирных масел (как правило моно- и сесквитерпенов). Характерной особенностью лейкопластов является наличие ретикулярного футляра — сети мембран гладкого эндоплазматического ретикулума, окружающей пластиду. Иногда под термином «лейкопласты» понимают любые неокрашенные пластиды, при этом выделяют следующие типы: амилопласты, элайопласты, протеинопласты.
• Амилопласты — внешне похожи на пропластиды, но в строме содержатся гранулы крахмала. Амилопласты, как правило, присутствуют в запасающих органах растений, в частности в клубнях картофеля. В грависенсорных клетках корня амилопласты играют роль статолитов. Амилопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.
• Элайопласты — служат для запасания жиров.
• Протеинопласты — служат для запасания белков.
• Этиопласты, или темновые пластиды, развиваются из пропластид в темноте, при освещении они превращаются в хлоропласты. В этиопластах отсутвует хлорофилл, но содержится большое количество протохлорофиллида. Липиды внутренних мембран стромы хранятся в форме рельефной мембранной структуры, называемой проламеллярным телом. Формирование квазикристаллической структуры проламеллярного тела происходит из-за отсутствия мембранных белков тилакоидов необходимых для их формирования. Известно, что свет инициирует синтез белков тилакоидных мембран и хлорофилла из накопленного протохлорофиллида.
• Хлоропласты — зелёные пластиды, основной функцией которых является фотосинтез. Хлоропласты как правило имеют элипсовидную форму и длину от 5 до 8 мкм. Количество хлоропластов в клетке различно: в клетке хлоренхимы листа Arabidopsis содержится около 120 хлоропластов, в губчатой хлоренхиме листа клещевины их около 20, клетка нитчатой морской водоросли Spirogyra содержит единственный лентовидный хлоропласт. Хлоропласты имеют хорошо развитую эндомембранную систему, в которой выделяют тилакоиды стромы и стопки тилакоидов — граны. Зелёная окраска хлоропластов обусловлена высоким содержанием основного пигмента фотосинтеза — хлорофилла. Помимо хлорофилла хлоропласты содержат различные каротиноиды. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно окраска) различен у представителей разных таксонов.
• Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Хромопласты могут развиваться из пропластид или повторно дифференцироваться из хлоропластов; также хромопласты могут редифференцироваться в хлоропласты. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков некоторых цветов (лютики, бархатцы), корнеплодов (морковь), созревших плодов (томат).

Строение пластид

Размер органоидов небольшой, от 3 до 10 микрон. Обычно они имеют круглую или овальную форму, выпуклые сверху, снизу.

Строение и функции пластид в разных фазах роста меняются.

Большинство имеют две мембраны:

• внешняя (оболочная):
• внутренняя (погруженная в стромы).

У некоторых высокоорганизованных растений в строении пластид до четырех мембранных перегородок. За счет мембран формируются:

• тилакоиды – своеобразные отсеки различного строения;
• граны – столбчатые или цепочные скопления тилакоидов;
• ламелы – тилакоиды удлиненной формы.

Строма – вязкое содержимое, схожее в строении пластид.

Хлоропласты

Зеленые органоиды по строению встречаются различной формы, выделяют:

• овальные;
• спиралевидные;
• лопастные;
• эллипсоидные.

В сложных пластидах элементы строения: белки, жиры, пигменты, ДНК, РНК.

Хромопласты

Двояковыпуклые, имеют различное строение:

• трубчатое;
• сферическое;
• кубическую;
• кристаллообразную.

Хромопласты в структуре содержат зерна крахмала. В них полностью разрушен зеленый пигмент, сохраняются другие питательные компоненты хлоропласта.

Лейкопласты

По строению и составу стромы подразделяются на:

• амилопласты – запасники крахмала, при необходимости они трансформируются в моносахара;
• элайопласты (липидопласты) они содержат жиры;
• протеинопласты – кладовые белка.

По форме бывают в виде овала или эллипса.

Описание клеточных элементов

Какие компоненты клеток именуются пластидами. Это структурные органоиды клетки, имеющие сложное строение и функции, важные для жизни растительных организмов.

Важно! Пластиды образуются из пропластид, которые находятся внутри клеток меристем или образовательной ткани и имеют гораздо меньший размер, чем зрелый органоид. А еще они делятся, подобно бактериям, на две половины перетяжкой.

пластидыстроение

Однако, ученым удалось выяснить, что этот органоид имеет две мембраны, внутри заполнен стромой, аналогичной цитоплазме жидкостью.

Складки внутренней мембраны, уложенные стопочками, образуют граны, которые могут соединяться между собой.

Также внутри присутствуют рибосомы, липидные капли, зерна крахмала. Еще у пластид, особенно у хлоропластов, имеются свои молекулы ДНК.

Ссылки

Функции пластид

Первоначально формируются хлоропласты и лейкопласты. Роль этих пластид – фотосинтез, производство веществ, входящих в состав растительных клеток. Под воздействием света происходит четкое деление по виду органоидов и их функции.

В клетках высокоорганизованных видов растений содержится разное число органоидов. Их бывает 10, иногда количество достигает 200 единиц. В период похолоданий в листьях начинается синтез определенных пигментов. За счет этого строение органоида меняется.

Концентрация, состав красителя в плодах растений зависит от ДНК-кода. Цветные пигменты становятся видны после разрушения хлорофилла. Он боится низких температур. Растение готовится к зимнему периоду. Роль хромопластов – привлекающая и накопительная. Жиры, ферменты, белки, изначально содержащиеся в лейкопластах, накапливаются в процессе роста и спелости.

Значение хлоропластов

Эти органоиды отвечают функцию фотосинтеза, развитие клеток. Они ступенчато синтезируют глюкозу из двуокиси азота и воды. Реакция протекает с выделением кислорода. Процесс происходит за счет хлорофилла – по компонентному составу это углеводород. Высвобождая электрон под воздействием света, он меняет функцию, становится восстановителем.

Функции хромопластов

В процессе пучкования структура органоидов меняется. В хромопластах образуются пластоглобулы – скопления питательных веществ. Изменяются, разрушаются мембраны, клетка уплотняется. Внутреннее строение влияет на функции пласта: окраска становится более привлекательной, яркой за счет роста концентрации пигмента из-за разрушения мембранного строения органоида.

Роль лейкопластов

Функции подземной части растения зависят от разновидности лейкопласта. В зависимости от ДНК-кода, структура пластов изменяется. Функции клетки меняются, это зависит от компонентного состава – количества жиров, белков, сахаров, крахмала формирующего плода. По форме в основном круглые, реже овальные. Это обусловлено строением клетки эукариотического вида.

Геном и белоксинтезирующая система пластид высших растений

Одним из доказательств происхождения пластид от древних цианобактерий служит схожесть их геномов, хотя пластидный геном (пластом) значительно меньше. Пластом высших растений представлен многокопийной кольцевой двуцепочечной ДНК (плДНК) размером от 75 до 290 тыс. п. н. В большинстве пластидных геномов присутствуют два инвертированных повтора (IR_A и IR_B), разделяющих молекулу ДНК на две уникальные области: большую (LSR) и малую (SSR). В инвертированных повторах содержатся гены всех четырёх рРНК (4,5S, 5S, 16S и 23S), входящих в состав пластидных рибосом, а также гены некоторых тРНК. Голосеменные и растения семейства Бобовые не содержат инвертированных повторов. Многие пластидные гены организованы в опероны — группы генов, считывающихся с общего промотора. Некоторые пластидные гены имеют экзон-интронную структуру. В пластидах кодируются гены, обслуживающие процессы транскрипции и трансляции (гены «домашнего хозяйства»), а также некоторые гены, обеспечивающие выполнение функций пластид в клетке, прежде всего фотосинтез.

Транскрипцию в пластидах обеспечивают РНК-полимеразы двух типов:

1. Мультисубъединичная пластидная РНК-полимераза бактериального типа состоит из двух α-субъединиц и по одной β, β’, β» (все эти субъединицы кодируются в пластидном геноме). Однако для её активации необходимо присутствие σ-субъединицы, которая кодируется в ядре растительной клетке и импортируется в пластиды при освещении. Таким образом пластидная РНК-полимераза активна только на свету. Пластидная РНК-полимераза может обеспечивать транскрипцию с генов с эубактериальными промоторами (большинство генов фотосинтетических белков), а также с генов, имеющих универсальные промоторы.
2. Мономерная РНК-полимераза фагового типа кодируется в ядре и белок имеет специальную сигнальную последовательность обеспечивающую импорт в пластиды. Обеспечивает транскрипцию генов «домашнего хозяйства» (в частности гены rif-оперона, который содержит гены пластидной РНК-полимеразы).

Процесс созревания транскриптов пластид имеет свои особенности. В частности пластидные интроны способны к автосплайсингу, то есть вырезания интронов происходит автокаталитически. Кроме того в пластидах происходит редактирование РНК — химическая модификация оснований РНК, приводящая к изменению закодированной информации (наиболее часто происходит замена цитидина на уридин). Большинство зрелых мРНК пластид содержат в 3′-некодирующей области шпильку, защищающую её от рибонуклеаз.

Пластиды имеют рибосомы прокариотического типа с коэффициентом седиментации 70S (с меньшим количеством белков, по сравнению с эукариотическими рибосомами). Рибосомы содержат четыре типа рРНК, три из которых гомологичны эубактериальным 5S, 16S и 23S, а 4,5S рРНК гомологична 3′-участку 23S-рРНК.

Что такое пластиды клетки? Виды пластид

1. Хлоропласты. Основные двухмембранные органеллы растительных клеток, отвечающие за процессы фотосинтеза. Они состоят из тилакоидов, на которых располагаются фотосинтезирующие комплексы. Функция тилакоидов – увеличение активной поверхности органеллы. Что такое зеленые пластиды? Это хлоропласты, которые содержат пигменты зеленого цвета – хлорофиллы. Выделяют несколько групп этих молекул, каждая из которых отвечает за свои специфические функции. У высших растений наиболее распространен хлорофилл а, который является главным акцептором солнечной энергии при фотосинтезе.
2. Лейкопласты. Бесцветные пластиды, которые выполняют запасающую функцию в клетках растений. Они могут иметь неправильную форму, начиная от шаровидной и заканчивая веретеновидной. Лейкопласты часто скапливаются вокруг ядра клетки, а в микроскопе их можно обнаружить только в случае большого количества гранул. В зависимости от природы запасаемого вещества различают три типа лейкопластов. Амилопласты служат вместилищем для углеводов, которые растение хочет сохранить до определенного момента. Протеопласты запасают различные белки. Олеопласты скапливают масла и жиры, которые являются источником липидов. Вот что такое пластид, который выполняет функцию запасания.
3. Хромопласты. Последний тип пластид, который имеет характерный желтый, оранжевый или даже красный цвет. Хромопласты – это конечная стадия развития хлоропластов, когда хлорофилл разрушается, и в пластидах остаются только жирорастворимые каротиноиды. Хромопласты содержатся в лепестках цветов, зрелых плодах и даже в стволах растений. Точное значение этих органелл точно неизвестно, однако предполагают, что они являются вместилищем для каротиноидов, а также придают растениям специфическую окраску. Эта окраска привлекает насекомых-опылителей, что способствует размножению растений.

Лейкопласты и хромопласты не способны к фотосинтезу. Хлорофилл в этих органеллах редуцировался или исчез, поэтому их функция координально поменялась.

Роль хлоропластов

Этот класс пластидов считается самым изученным и важным в растительном мире. Органоид содержит пигмент хлорофилл, который окрашивает представителей растительного мира в зеленый цвет, кроме некоторых сапрофитов, паразитов и растений, содержащихся в темном месте.

Объясняется это тем, что синтез может протекать только на свету, а на неосвещенных участках растения обладают бледно-желтой окраской. Поэтому на рисунках растительных клеток эти органеллы всегда изображаются зеленым цветом. В структуру хлоропласта входят:

• белки — около 50%;
• хлорофиллы — от 5 до 10%;
• каротиноиды — от 1 до 2%;
• рибонуклеиновые кислоты (РНК) — от 0,5 до 3%.

Исключительная особенность этих органоидов в том, что в них протекает фотосинтез, образующий крахмал, который представляет собой мелкие зерна. В процессе синтеза хлорофилл поглощает световую энергию и перенаправляет ее на фотосинтетические реакции. Из органоидов хролофилл извлекается с помощью органических растворителей (спирт, ацетон).

Исключение составляют некоторые тенелюбивые растения, у которых количество и форма пластид чуть больше. Этот вид органоидов считается очень слабым, поэтому при взаимодействии с дистиллированной водой или раствором соли они быстро разбухают и расплываются. Такие изменения обычно происходят при малом количестве минеральных элементов в почве.

Но в природе встречаются и более стойкие хлоропласты, которые могут длительный период переносить низкие температуры. Например, кора осины начинает зеленеть ранней весной, когда по ночам бывают сильные заморозки. Крепкие органоиды входят в структуру клеток большинства хвойных пород деревьев, поэтому иголки у них постоянно зеленые.

Цикл развития пластид

На приведенной выше диаграмме показаны этапы взаимного преобразования пластидов.

В 1977 году Дж. М. Уатли предложил цикл разработки пластид, в котором говорилось, что развитие пластид не всегда однонаправлено, а является циклическим процессом несколько раз. Проплатиды являются предшественниками более дифференцированных форм пластид, как показано на изображенной диаграмме.

Пигменты пластид

В структуру клеточных органоидов входят три группы пигментов:

• хролофилл – магний-порфириновые белковые комплексы хромопротеидов, придающие листьям, стволу зеленую окраску;
• каротиноид – красящий пигмент, схожий с ретинолом (витамин А), в зависимости от концентрации обретают оранжевую или красноватую окраску;
• ксантофилл по сути – окисленный каротин, содержится вместе с р-каротином, имеет такие же функции;
• фикобилинпротеиды по компонентной структуре схожи с желчными пигметно-белковыми соединениями. К ним относятся: синие фикоцианины, придающие окраску плодам; красно-бордовые фикоэритрины.

Хлоропласты

Это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент. Представляют собой тельца округлой формы размерами от 4 до 10 мкм. Химический состав хлоропласта: примерно 50% белка, 35% жиров, 7% пигментов, малое количество ДНК и РНК. У представителей разных групп растений комплекс пигментов, определяющих окраску и принимающих участие в фотосинтезе, отличается. Это подтипы хлорофилла и каротиноиды (ксантофилл и каротин).

При рассматривании под световым микроскопом видна зернистая структура пластид – это граны. Под электронным микроскопом наблюдаются небольшие прозрачные уплощенные мешочки (цистерны, или граны), образованные белково-липидной мембраной и располагающиеся в непосредственно в строме. Причем некоторые из них сгруппированы в пачки, похожие на столбики монет (тилакоиды гран), другие, более крупные находятся между тилакоидами. Благодаря такому строению, увеличивается активная синтезирующая поверхность липидно-белково-пигментного комплекса гран, в котором на свету происходит фотосинтез.