В какой структуре хлоропласта содержится пигмент
Хлоропла́сты (от греч. χλωρός — «зелёный» и от πλαστός — вылепленный) — зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот. С их помощью происходит фотосинтез. Хлоропласты содержат хлорофилл. У зелёных растений являются двумембранными органеллами[Пр. 1]. 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[1].
Происхождение[править | править код]
В настоящее время общепризнано[2] происхождение хлоропластов путём симбиогенеза.
Предполагают, что хлоропласты возникли из цианобактерий, так как являются двумембранным органоидом, имеют собственную замкнутую кольцевую ДНК и РНК, полноценный аппарат синтеза белка (причем рибосомы прокариотического типа–70S), размножаются бинарным делением, а мембраны тилакоидов похожи на мембраны прокариот (наличием кислых липидов) и напоминают соответствующие органеллы у цианобактерий. У глаукофитовых водорослей вместо типичных хлоропластов в клетках содержатся цианеллы — цианобактерии, потерявшие в результате эндосимбиоза способность к самостоятельному существованию, но отчасти сохранившие цианобактериальную клеточную стенку[3].
Давность этого события оценивают в 1 — 1,5 млрд лет[4].
Часть групп организмов получала хлоропласты в результате эндосимбиоза не с прокариотными клетками, а с другими эукариотами, уже имеющими хлоропласты[5]. Этим объясняется наличие в оболочке хлоропластов некоторых организмов более чем двух мембран[Пр. 2]. Самая внутренняя из этих мембран трактуется как потерявшая клеточную стенку оболочка цианобактерии, внешняя — как стенка симбионтофорной вакуоли хозяина. Промежуточные мембраны — принадлежат вошедшему в симбиоз редуцированному эукариотному организму. У некоторых[Пр. 3] групп в перипластидном пространстве между второй и третьей мембраной располагается нуклеоморф, сильно редуцированное эукариотное ядро[6].
Строение[править | править код]
1. наружная 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 (ламела)
9. зерно крахмала
10. рибосома
11. пластидная ДНК
12. пластоглобула (капля жира)
У различных групп организмов хлоропласты значительно различаются по размерам, строению и количеству в клетке. Особенности строения хлоропластов имеют большое таксономическое значение[7]. В основном хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы, размер их около 4-6 мкм.
Оболочка хлоропластов[править | править код]
У различных групп организмов оболочка хлоропластов отличается по строению.
У глаукоцистофитовых, красных, зелёных водорослей[8] и у высших растений оболочка состоит из двух мембран. У других эукариотных водорослей хлоропласт дополнительно окружён одной или двумя мембранами. У водорослей, обладающих четырёхмембранными хлоропластами, наружная мембрана обычно переходит в наружную мембрану ядра.
Перипластидное пространство[править | править код]
Граны[править | править код]
Граны представляют собой стопки дисковидных тилакоидов. Отдельные граны хлоропласта соединятся более длинными ламеллами, которые также называют межграновыми или строматическими тилакоидами. Грановые и межграновые тилакоиды различаются белковым составом.
Пиреноиды[править | править код]
Пиреноиды — центры синтеза полисахаридов в хлоропластах[9]. Строение пиреноидов разнообразно, и не всегда они морфологически выражены. Могут быть внутрипластидными и стебельчатыми, выступающими в цитоплазму. У зелёных водорослей и растений пиреноиды располагаются внутри хлоропласта, что связано с внутрипластидным запасанием крахмала.
Стигма[править | править код]
Стигмы, или глазки, встречаются в хлоропластах подвижных клеток водорослей. Стигмы содержат каротиноиды и состоят из липидных глобул. Располагаются вблизи основания жгутика и вместе с особым вздутием на нём выполняют роль фоторецептора, задействованного в осуществлении клеточного фототаксиса[10].
См. также[править | править код]
- Фотосинтез
- Триозофосфатный транслокатор
- Хромопласты
- Цианеллы
Примечания[править | править код]
Комментарии[править | править код]
- ↑ Хлоропласты организмов, относящихся к группе хромистов, имеют четырёхслойную оболочку. Предполагается, что в истории их возникновения включение одной клетки в состав другой происходило дважды.
- ↑ Например, у динофитовых и эвгленовых имеется 3 мембраны, а у охрофитов — 4.
- ↑ У криптофитовых, хлорарахниофитовых и некоторых динофитовых.
Примечания[править | править код]
- ↑ Тихонов А. Н. Трансформация энергии в хлоропластах — энергопреобразующих органеллах растительной клетки // Соровский Образовательный Журнал. 1996. № 4. С. 24—32
- ↑ Карпов, 2001, с. 246.
- ↑ Карпов, 2001, с. 249,246.
- ↑ Белякова, 2006, с. 35.
- ↑ Карпов, 2001, с. 249.
- ↑ Карпов, 2001, с. 250.
- ↑ Карпов, 2001, с. 235.
- ↑ Белякова, 2006, с. 32—34.
- ↑ Карпов, 2001, с. 239.
- ↑ Карпов, 2001, с. 240.
Литература[править | править код]
- Белякова Г. А. Водоросли и грибы // Ботаника: в 4 т. / Белякова Г. А., Дьяков Ю. Т., Тарасов К. Л. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — Т. 1. — 320 с. — 3000 экз. — ISBN 5-7695-2731-5.
- Карпов С.А. Строение клетки протистов. — СПб.: ТЕССА, 2001. — 384 с. — 1000 экз. — ISBN 5-94086-010-9.
- Lee, R. E. Phycology, 4th edition. — Cambridge: Cambridge University Press, 2008. — 547 с. — ISBN 9780521682770.
- ХЛОРОПЛАСТЫ // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2017); https://bigenc.ru/biology/text/4694635 Дата обращения: 23.06.2018
Фотосинтез происходит в эукариотических клеточных структурах, называемых хлоропластами. Хлоропласт — это тип органеллы растительных клеток, известный как зеленые пластиды. Пластиды помогают хранить и собирать необходимые вещества для производства энергии. Хлоропласт содержит зеленый пигмент, называемый хлорофиллом, который поглощает световую энергию для процесса фотосинтеза. Следовательно, название хлоропласт указывает на то, что эти органеллы представляют собой хлорофиллсодержащие пластиды.
Подобно митохондриям, хлоропласты имеют свою собственную ДНК, ответственны за производство энергии и воспроизводятся независимо от остальной части клетки посредством процесса деления, подобного бактериальному бинарному делению. Они также ответственны за производство аминокислот и липидных компонентов, необходимых для производства хлоропластов. Хлоропласты также встречаются в клетках других фотосинтезирующих организмах, таких как водоросли.
Хлоропласт: структура
Схема строения хлоропласт
Хлоропласты обычно встречаются в охранных клетках, расположенных в листьях растений. Охранные клетки окружают крошечные поры, называемые устьицами, открывая и закрывая их, чтобы обеспечить необходимый для фотосинтеза газообмен. Хлоропласты и другие пластиды развиваются из клеток, называемых пропластидами, которые являются незрелыми, недифференцированными клетками, развивающимися в разные типы пластид. Пропластид, развивающийся в хлоропласт, осуществляет этот процесс только при свете. Хлоропласты содержат несколько различных структур, каждая из которых имеет специализированные функции. Основные структуры хлоропласта включают:
- Мембрана — содержит внутренние и внешние липидные двухслойные оболочки, которые выступают в качестве защитных покрытий и сохраняют замкнутые структуры хлоропластов. Внутренняя мембрана отделяет строму от межмембранного пространства и регулирует прохождение молекул в/из хлоропласта.
- Межмембранное пространство — пространство между внешней и внутренней мембранами.
- Тилакоидная система — внутренняя система мембран, состоящая из сплющенных мешкообразных мембранных структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию.
- Тилакоид с просветом (люменом) — отсек в каждом тилакоиде.
- Грана — плотные слоистые стопки тилакоидных мешков (10-20), которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию.
- Строма — плотная жидкость внутри хлоропласта, содержащая внутри оболочки, но вне тилакоидной мембраны. Здесь происходит конверсия углекислого газа в углеводы (сахара).
- Хлорофилл — зеленый фотосинтетический пигмент в хлоропласт-гране, поглощающий световую энергию.
Хлоропласт: фотосинтез
При фотосинтезе энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию. Химическая энергия хранится в виде глюкозы (сахара). Двуокись углерода, вода и солнечный свет используются для производства глюкозы, кислорода и воды. Фотосинтез происходит в два этапа: световая фаза и темновая фаза.
Световая фаза фотосинтеза протекает только при наличии света и происходит внутри хлоропластовой граны. Первичным пигментом, используемым для преобразования световой энергии в химическую, является хлорофилл а. Другие пигменты, участвующие в поглощении света, включают хлорофилл b, ксантофилл и каротин. Во время световой фазы, солнечный свет преобразуется в химическую энергию в виде АТФ (молекулы, содержащей свободную энергию) и НАДФ (молекула, несущая электроны высокой энергии).
И АТФ, и НАДФ используются во время темновой фазы для получения сахара. Темновая фаза фотосинтеза, также известная как этап фиксации углерода или цикл Кальвина. Реакции на этой стадии возникают в строме. Строма содержит ферменты, которые облегчают серию реакций, использующих АТФ, НАДФ и углекислый газ для получения сахара. Сахар может храниться в виде крахмала, используемого во время дыхания или при производстве целлюлозы.
Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту
Анонимный вопрос · 23 декабря 2018
16,5 K
Есть 3 типа пластид: хромопласты, хлоропласты и лейкопласты.
- Хромопласты. Благодаря им растения имеют различную окраску, так как в этих структурах находятся пигменты. То есть апельсин имеет оранжевую окраску именно благодаря наличию в его клетках оранжевых хромопластов.
- Хлоропласты. Самые важные из пластид, так как в них происходит очень ценный для растений процесс — фотосинтез. Они имеют зеленый пигмент (хлорофилл), благодаря которому и возможен фотосинтез. Не трудно догодаться, что их будет очень много в зеленых частях растения, например, в листьях.
- Лейкопласты. В отличии от других пластидов, лейкопласты бесцветные. Их основная функция запасающая, следовательно их будет много в запасающих тканях растений.
Важная особенность пластид в том, что они могут переходить друг в друга. Например лейкопласты на солнце могут превращаться в хлоропласты.
Все пластиды состоят из 2 мембран (наружная и внутренняя). Под внутренней мембраной находится строма, в которой упакованы структуры похожие на монетные столбики (тилакоиды). Тилакоиды состоят из гран.
Эти органеллы также имеют рибосомы и ДНК.
Кхм. ну если вдаваться в подробности, то пластиды (Хромопласты) многих водорослей содежат по 4 (реже 3)… Читать дальше
Какие общие признаки характерны для представителей кишечнополостных?
Студент биофака УрФУ, редактор группы ВК «Эволюция. Жизнь во всех её формах и… · vk.com/lifeoftheearth
В настоящее время таксон «Кишечнополостные» считается зоологами устаревшим. Эта группа животных разделена на два типа — гребневики (Ctenophora) и стрекающие (Cnidaria). Две эти группы очень близки, их различия рассмотрим чуть позже.
Что же относится к главным характеристикам группы?
1) Для этих животных характерна радиальная симметрия (то есть через их тело при поперечном срезе можно провести несколько осей симметрии). Иначе говоря, при радиальной симметрии тело (или фигура) совпадает само с собой при вращении объекта вокруг определённой точки или прямой; тела этих животных можно разделить на несколько секторов. Человек, например, является билатерально симметричным животным, так как через нас можно провести лишь одну ось симметрии — левая и правая половины наших тел являются зеркальными отражениями.
2) Другой характерной чертой книдарий является чередование двух стадий в жизненном цикле — полипоидной (прикреплённой) и медузоидной (свободно плавающей медузы). Однако необходимо учесть, что чередования нет у гребневиков (всегда плавающие) и класса коралловых полипов (Anthozoa) — эта группа не образует медуз, всегда оставаясь прикреплёнными к субстрату.
3) Характерной чертой таксона также является наличие двух слоёв тела: внутреннего (энтодерма) и внешнего (экзодерма). Речь, разумеется, идёт не о двух слоях клеток, а о двух слоях тканей, дифференцированных клеток. Кроме того, кишечнополостные имеют мезоглею — рыхлый слой клеток между энто- и эктодермой. И тут возникает то самое отличие гребневиков от книдарий — их мезоглея развита заметно лучше, чем мезоглея книдарий. Мелочи? Только не для зоологов — появление третьего срединного слоя (мезодермы) — это важный ароморфоз, который выведет жизнь на новый уровень.
4) Дыхание и у книдарий и у гребневиков происходит всей поверхностью тела. Нервная система диффузная, состоит из отдельных рецепторных и нервных клеток, разбросанных по телу. В щупальцах имеются книдоциты – стрекательные клетки, служащие для защиты и добычи пищи.
На первом рисунке — чудный гребневик с поэтическим названием «пояс Венеры» ( Cestum veneris), на второй — обобщённый жизненный цикл стрекающих.
Какая общая характеристика царства грибов?
Грибы сочетают признаки растений и животных
- Признаки растений
1.Поглощение веществ в виде растворов(осмотрофный тип питания).
2.Не могут активно передвигаться.
3.Растут на протяжении всей жизни.
4.Есть клеточная стенка.
- Признаки животных:
1)Гетеротрофный тип питания (готовыми органическими веществами).
2)Нет пластид(хлоропластов), не способны к фотосинтезу.
3)Наличие углевода хитина. (хитин образует наружный скелет у членистоногих)
4)Запасные питательные вещества откладываются в виде гликогена.
5)В обменных реакциях есть мочевина.
Прочитать ещё 1 ответ
Какие основные свойства плазматической мембраны?
Цитоплазматическая мембрана состоит из:
1) Двойного слоя фосфолипидов (бислой) и холестерина, для придания прочности и жесткости мембране.
Молекула фосфолипида имеет гидрофильную головку и гидрофобные хвосты, определяющие ее избирательную проницаемость
-включенных белков разных видов
-цепей углеводов (олигосахаридов), именуемых гликокалликсом
Функции:
1) Избирательная проницаемость
Осуществляется благодаря билипидному слою и включённых в него транспортных белков
Они могут быть:
-поверхностные
-погруженные(интегральные)
-полупогруженные(полуинтегральные)
2)Рецепторная
На поверхности мембраны имееются углеводные хвосты, называемые гликокаликсом
Он является «маркером» клетки
Благодаря ему клетки узнают друг друга, взаимодействуют с окружающей средой
Если гликокалликс соединяется с белком, то такой комплекс называется ГЛИКОпротеид
Если с головкой фосфолипида, то ГЛИКОлипид
3)Барьерная
Мембрана разграничивает внутреннее содержимое клетки от окружающей среды
Почему возможно существование изомеров?
Изомеры, это вещества, имеющие один и тот же химический состав, но разное строение. Это возможно, потому что атомы присоединяются друг к другу не в определенном порядке, а в зависимости от количества свободных электронов, степени сродства и других химических свойств. Т е один и тот же атом может присоединиться к разным атомам в одной молекуле, особенно если молекула имеет несколько одинаковых атомов. Куда именно он присоединится зависит от воли случая. Так и появляются изомеры.
что входит в состав ядра? каковы его функции?
Имею естественно научное образование, в юношестве прикипел к литературе, сейчас…
Наглядно показано здесь
Мембрана выполняет функию защиты, плазма служит веществом, в котором находится ядрышко, в котором содержится наследственная информация, а рибосомы синтезируют белок для изменения ДНК.
Прочитать ещё 1 ответ
Функциональные особенности
Строение хлоропласта изучается школьниками в 6 классе на уроках биологии. К особенностям клеток относится наличие в строме рибосомы, ДНК, РНК. В мембране присутствует вещество, способное придать растениям соответствующий цвет. Для хлорофилла характерен зеленый оттенок, а для каротиноида:
- красный;
- желтый;
- оранжевый.
Значение хлорофилла для растений заключается в возможности осуществления процесса фотосинтеза. С учётом строения биологи выделяют 4 типа хлорофилла: a, b, c, d. Первые два содержатся в растениях на суше и зеленых водорослях. Типы a и c считаются растительными компонентами диатомовых, d и a — красных водорослей.
Для хлорофилла характерно поглощение солнечной энергии с последующей передачей иным молекулам. Разрушение зеленого вещества наблюдается в конце жизненного цикла органоида в результате резкого изменения светового дня и значения температуры. Часть хлоропластов превращается в хромопласты. Это приводит к изменению внутренней информации, появлению нового цветового оттенка, опадению листьев.
Принципы классификации
Пластиды делятся на три вида: лейкопласты (бесцветные), хлоропласты (окрашенные в зеленый цвет), хромопласты (имеют разные оттенки). На протяжении жизни клетки способны превращаться друг в друга. Лейкопластам свойственно переходить в хлоропласты, а последние за счёт появления бурых и прочих пигментов — в хромопласты, пластоглобулы.
Внешне зеленые вещества покрыты липидной и белковой мембранами. Полужидкая строма с тилакоидами (компартменты, ограниченные мембраной) считается основным веществом, в состав которого входят граны с каналами. Первые компоненты представлены в виде плоских круглых мешочков, расположенных перпендикулярно поверхности двухмембранных органоидов (ДО).
Уникальность их структуры заключается в хранении зеленого пигмента (хлорофилл). Главная функция хлоропластов связана с участием в фотосинтетическом явлении. В их состав входят жиры, зерна (митохондрия, пропластида), крахмал.
На долю липидов приходится до 30%. Они представлены тремя группами:
- Структурная. В состав входят амфипатические вещества.
- Гидрофобная. В группу входят каротиноиды, которые защищают зеленые вещества от фотоокисления. Одновременно они транспортируют водород.
- Жирорастворимая. Группа состоит из витаминов К и Е.
К другим компонентам, входящим в состав хлоропласта, относятся углеводы. Они представлены в виде продуктов фотосинтеза. До 25% приходится на долю минералов. Ферменты могут выполнять двойную функцию: катализацию различных реакций, обеспечение биосинтеза белков.
Внутренняя структурированность хлоропластов зависит от функциональных нагрузок, физиологического состояния. Молодые клетки размножаются за счет деления, а зрелые обладают выраженной системой гран. Если они стареют, происходит разрыв тилакоидов, распадается хлорофилл. Осенью деградация приводит к появлению хромопластов.
Главная роль хлоропластов в фотосинтезе обеспечена их способностью пассивно двигаться в клетках, увлекаемых током цитоплазмы. Веществу свойственно собирать свет и активно перемещаться с одного места на другое. При интенсивном свете оно поворачивается ребром к яркому солнцу, выстраиваясь вдоль стенок, которые параллельны лучам.
Если освещение слабое, схема движения хлоропластов следующая: они перемещаются на стенки, обращённые к солнцу, поворачиваясь наибольшей поверхностью. Когда освещение среднее, клетки занимают соответствующее положение. От условий освещения зависит то, какие пигменты хлоропластов появятся.
Для пластид и митохондрий свойственна полуавтономная степень. Кроме фотосинтеза, в первых компонентах происходит биосинтез белка. Так как они содержат в себе ДНК, поэтому принимают активное участие в наследственном комплексе: передача признаков, цитоплазматические свойства.
Описание хромопластов
К пластидам высших растений относятся хромопласты. Они имеют незначительные размеры. Для внутриклеточных органелл характерен разный окрас: красный, желтый, коричневый. Он придает соответствующий цвет осенью, плодам и цветкам, что необходимо для привлечения опылителей и животных, разносящих семена продолжительные расстояния.
Структура ткани похожа на иные пластиды. Внутренняя оболочка развита слабее внешней. У некоторых представителей она может отсутствовать. В каротиноидах (жирорастворимые пигменты) происходит накапливание кристаллов. Для определения точных функций вещества изучается таблица с формами хромопластов:
- многоугольная;
- овальная;
- серповидная;
- игольчатая.
Их роль в жизни растений до конца не выяснена. Ученые предполагают, что пигменты участвуют в окислительных и восстановительных процессах, необходимых для размножения и физиологического развития клеток.
Строение лейкопластов
В органоидах этого типа накапливаются питательные компоненты. Лейкопласты имеют 2 оболочки: внутреннюю и внешнюю. На свету им свойственно превращаться в хлоропласты, но в привычном состоянии органоиды бесцветны. Основная их форма — шаровидная. Размещены они в мягких частях растений:
- стебель;
- корень;
- луковица;
- листья.
С учетом накапливаемого вещества лейкопласты классифицируются на следующие виды: амилопласты, элайопласты, протеинопласты. В первую группу входят органоиды с крахмалом, находящиеся в каждом растении. Если лейкопласт полностью заполнен крахмалом, он называется крахмальным зерном. Для элайопластов характерно продуцирование и запас жиров, а для протеинопластов — скопление белковых веществ.
Лейкопласты обладают ферментной субстанцией, что способствует ускоренному протеканию химических реакций. В отрицательном жизненном периоде, когда не происходит фотосинтез, они расщепляют полисахариды на простые углеводы. Так как в луковицах содержится много органоидов, поэтому им свойственно переносить длительную засуху, жару, низкую температуру. После выполнения своих функций они становятся хромопластами.
Симбиотическая теория
Чтобы выяснить механизм появления пластид, митохондрий и других органоидов, рассматривается теория эндосимбиоза. Ее суть заключается в совместной и взаимовыгодной жизни органеллы с клеткой. Впервые теорию предложил Шимпер в 1883 году. В 1867 ученые работали над двойственной природой лишайников.
Биолог Фамицын, учитывая теорию Шимпера, предположил, что хлоропласты, как лишайники и водоросли, относятся к симбионтам. Ученые доказали, что митохондрии — аэробные бактерии, которые не размножаются за пределами клеток. Общие свойства, характерные для митохондрий и пластид:
- наличие двух замкнутых мембран;
- размножение бинарным делением;
- ДНК не связана с гистонами;
- наличие своего аппарата синтеза белка.
В ДНК пластид и митохондрий, в отличие от аналогичных структур прокариот, нет интронов. А в ДНК хлоропластов закодирована информация о некоторых белках, остальные данные находятся в ядре клетки. В результате эволюции часть генетического материала из генома перешло в ядро, поэтому хлоропласты и митохондрии не размножаются независимо.
Археи и бактерии не склонны к фагоцитозу. Они питаются только осмотрофно. Множественные биологические и химические исследования указывают на химерную сущность бактерий. Ученые не выяснили, как сливаются организмы из нескольких доменов. В условиях современности выявлены организмы, которые содержат в себе другие клетки в качестве эндосимбионтов. Они отличаются от первичных эукариотов тем, что не интегрируются в одно целое, не имеют своей индивидуальности.
Интересным организмом считается Mixotricha paradoxa. Чтобы двигаться, она использует 250 000 бактерий, которые фиксируются на ее поверхности. Митохондрии у этого организма вторично потеряны. Внутри находятся сферические аэробные микроорганизмы, которые заменяют органеллы.