Есть ли у покрытосеменных хлоропласты

Обновлено: 07.07.2024

Уникальной особенностью растительных клеток является присутствие в них ряда разнообразных цитоплазм этических телец, так называемых пластид. Среди этих пластид важнейшую роль в зеленой растительной клетке играют хлоропласт — центры фотосинтетической активности, в которых сосредоточены весь хлорофилл и все вспомогательные пигменты, связанные с фотосинтезом.

У высших растений хлоропласты по форме напоминают линзу. Диаметр их равен 5—8 мкм, а толщина — приблизительно 1 мкм. Каждый хлоропласт окружен двойной мембраной (обладающей избирательной проницаемостью) и содержит также сложную внутреннюю систему мембран. Основная структурная единица хлоропластов — тилакоид — представляет собой тонкий, плоский мешочек, ограниченный однослойной мембраной. В нем находятся хлорофилл, вспомогательные пигменты и ферменты, принимающие участие в фотохимических реакциях фотосинтеза. Тилакоиды собраны в группы наподобие стопки монет. Ути стопки называются гранами. Все пространство между гранами заполнено бесцветной стромой, в которой содержатся многие ферменты, участвующие в фиксации С02. В клетке имеется в среднем около 50 хлоропластов, причем каждый хлоропласт развивается, как полагают, из пропластиды. По-видимому, пропластиды способны реплицироваться путем какого-то деления (именно так и увеличивается их число в клетке); зрелые хлоропласты также иногда проявляют способность к репликации, однако это наблюдается реже. У этиолированных (выросших в темноте) растений пропластиды называются этиопластами.

Отметьте высокоупорядоченную структуру проламеллярного тела (1), из которого при освещении должны развиться граны. Видно, что в левом верхнем углу одна грана (2) уже начала развиваться. Видны также две мембраны оболочки (3) пластиды, строма (4) и жировая капелька (5). (Х44 000.)

Хлоропласты содержат свою, специфическую, ДНК, которая отличается от ядерной ДНК и передается по наследству через пропластиды, находящиеся в цитоплазме материнской клетки (яйцеклетки); от отцовского растения (через пыльцевую клетку) хлоропластная ДНК не наследуется. Содержащиеся в хлоропласте ферменты кодируются либо ядерной, либо хлоропла- стной ДНК, некоторые же из них, например рибулозобисфос- фаткарбоксилаза, состоят из двух белковых субъединиц, из которых одна кодируется ядерной ДНК, а другая — ДНК пластиды. В хлоропластах содержатся также рибосомы, РНК, аминокислоты и ферменты, необходимые для синтеза белка. Все это придает хлоропластам известную автономность, т. е. делает их в какой-то мере независимыми от остальных клеточных структур. Поэтому некоторые биологи полагают, что хлоропласта— это потомки каких-то посторонних организмов, которые когда-то случайно внедрились в незеленые клетки и тем самым сделали их автотрофными (способными самостоятельно создавать необходимые им питательные вещества путем фотосинтеза). Согласно этой гипотезе, фотосинтезирующие одноклеточные организмы, лишенные окруженных мембраной органелл (прокариоты), некогда случайно объединились с гетеротрофными организмами (неспособными к фотосинтезу и, следовательно, зависящими в своем питании от предобразованных питательных веществ). В эволюционном смысле это оказалось выгодным, и потому такой симбиотический (взаимовыгодный) союз сохранился в виде современной эукариотической растительной клетки, имеющей окруженное мембраной ядро и другие органеллы. В пользу такой точки зрения свидетельствуют результаты исследований ультраструктуры клеток. В этих исследованиях выявилось разительное сходство между хлоропласта- ми высших растений и сине-зелеными водорослями, у которых нет ни ядра, ни окруженных мембраной хлоропластов, а имеются только пронизывающие цитоплазму ламеллы ( 2.23). Митохондрии также содержат специфическую ДНК и аппарат белкового синтеза, а следовательно, и они, возможно, являются потомками каких-то свободноживущих организмов. Отмечено, что митохондрии обнаруживают известное структурное сходство с некоторыми примитивными бактериями, а их ДНК в химическом отношении родственна ДНК прокариотических организмов.

Видно, что фотосинтетические ламеллы (1) и строма (2) распределены по всей клетке. На ламмелах находятся дисковидные фикобилисомы (показаны стрелкой), содержащие несколько различных пигментов. (Х54 000.) Обратите внимание на сходство между этой клеткой и хлоропластом высшего растения ( 2.19).

В хлоропластах локализуются различные пигменты. Самый важный из них, хлорофилл, — единственный пигмент, непосредственно участвующий в фотосинтезе, — встречается в нескольких формах, слегка отличающихся одна от другой по спектрам поглощения. У некоторых водорослей хлоропласты особенно богаты фикобилинами — синим или красным, а в хлоропластах большинства высших растений присутствуют окрашенные в желтый, оранжевый или красный цвет каротиноиды. По-видимому, каротиноиды на свету защищают хлорофилл от разрушающего действия молекулярного кислорода. Кроме того, они повышают эффективность фотосинтеза, поглощая и передавая хлорофиллу энергию тех длин воли, которые хлорофиллом не поглощаются, благодаря чему эта энергия может все же использоваться для фотосинтеза. На протяжении почти всего вегетационного периода каротиноиды в листьях незаметны, поскольку их окраска маскируется высокой концентрацией хлорофилла; осенью же, когда концентрация хлорофилла в стареющих листьях снижается, ярко окрашенные каротиноиды выступают на первый план, так что осенняя окраска листвы зависит в основном именно от них. В какой-то мере, правда, на нее влияют и некоторые другие пигменты, находящиеся вне хлоропластов, например ярко-красные антоцианы, присутствующие в клеточных вакуолях.

СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ И ПИГМЕНТЫ

Пигменты представляют собой соединения, способные в силу своей электронной структуры поглощать излучение определенной длины волны в видимой части спектра. График, описывающий зависимость поглощения от длины волны, носит название спектра поглощения. Спектр поглощения данного соединения может быть уникальным, т. е. он может однозначно характеризовать это соединение, но если даже это не так, то он все же позволяет нам составить хотя бы некоторое представление о структуре поглощающего вещества.

Для того чтобы исследовать спектр поглощения какого-либо соединения, требуется монохроматический свет. Его получают при помощи призмы, дифракционной решетки или же светофильтра. Затем световой пучок пропускают через раствор изучаемого пигмента и сравнивают прошедшую через раствор световую энергию с энергией падающего пучка света.

В спектрофотометре осуществляются получение монохроматического светового пучка, пропускание его попеременно через раствор изучаемого вещества и через чистый растворитель, измерение /о и / и регистрация логарифма их отношения. Типичный спектр поглощения хлорофилла Ъ в органическом растворителе представлен на 2.24. Этот пигмент окрашен в зеленый цвет, потому что он поглощает в синей (400—450 нм) и красной (600—700 нм) областях спектра, но пропускает зеленые и желтые лучи.

В клетках высших растений помимо хлоропластов содержатся еще и другие типы пластид, лишенные характерных для хлоропластов ламеллярной структуры и фотосинтетического аппарата. Среди этих пластид различают бесцветные лейкопласты и окрашенные хромопласты, окраска которых определяется высокой концентрацией каротиноидных пигментов. Подобно хло- .ропластам, эти тельца, по-видимому, передаются по наследству через какие-то структуры типа пропластид, присутствующие в материнской цитоплазме. Лейкопласты играют в клетке роль хранилищ для запасных питательных веществ, таких, например, как крахмал, а потому, вероятно, у них имеется и ферментный аппарат, необходимый для синтеза этих веществ из более мелких молекул-предшественников. Хромопласты, по всей вероятности, способствуют опылению растений и распространению семян, так как они придают цветкам и плодам их яркую окраску, привлекающую животных. Как правило, хромопласты в клетке не развиваются, если в ней имеются хлоропласты. В некоторых зреющих плодах, например в томатах, переход от зеленой окраски к желтой, а затем к красной отражает три последовательные стадии развития: преобладание хлоропластов, убыль хлоропластов и рост числа хромопластов, нагруженных кароти- ноидами. Причины этого перехода не вполне ясны.

Смотрите также:

Хлоропласты - тела, заключающиеся в клетках растений, окрашенные в.
У высших растении Хлоропласты имеют весьма.

Хлоропласты — органеллы клеток зеленых растений, в к-рых осуществляется важнейший для жизни на Земле процесс — фотосинтез.

Хлоропласты и митохондрии очень похожи на некоторых бактерий, способных к фотосинтезу. В 1910 г. российский биолог К.С. Мережковский (1855–1921) высказал предположение.

Так, наконец, было четко показано: хлоропласты — это те фабрички, где растение умело переплавляет луч света в химические вещества.

Вообще-то говоря, типов хлорофилла несколько, и они находятся в растительных клетках в специальных органеллах, или пластидах — хлоропластах.

Главную функцию листьев— фотосинтез принял на себя неузнаваемо изменившийся стебель. Туда переместились зеленые хлоропласты.

plastos или plastidiosson группа полуавтономных клеточных органелл с различными функциями. Они содержатся в клетках водорослей, мха, папоротника, голосеменных и покрытосеменных. Наиболее заметной пластидой является хлоропласт, отвечающий за фотосинтез в растительных клетках..

По своей морфологии и функции существует большое разнообразие пластид: хромопласты, лейкопласты, амилопласты, этиопласты, олеопласты и другие. Хромопласты специализируются на хранении каротиноидных пигментов, амилопласты хранят крахмал, а пластиды, растущие в темноте, называются этиопластами..

Удивительно, но о пластидах сообщалось у некоторых паразитических червей и у некоторых морских моллюсков..

1 Общая характеристика
2 Структура
3 типа
- 3.1 Пропластиды
- 3.2 Хлоропласты
- 3.3 Амилопласты
- 3.4 Хромопласты
- 3.5 олеопласты
- 3.6 Лейкопласт
- 3.7 Геронтопласт
- 3.8 Эфиопласты
Общие характеристики

Пластиды - это органеллы, присутствующие в растительных клетках, покрытых двойной липидной мембраной. У них есть собственный геном, как следствие их эндосимбиотического происхождения..

Предполагается, что около 1,5 миллиардов лет назад клетка протоэукариота поглотила фотосинтетическую бактерию, породив эукариотическую линию..

Эволюционно мы можем выделить три пластидные линии: глаукофиты, линия красных водорослей (родопласты) и линия зеленых водорослей (хлоропласты). Зеленая родословная породила пластиды водорослей и растений.

Генетический материал имеет от 120 до 160 кб - у высших растений - и организован в виде замкнутой и кольцевой двухцепочечной молекулы ДНК.

Одной из самых ярких особенностей этих органелл является способность к взаимопревращению. Это изменение происходит благодаря наличию молекулярных и экологических стимулов. Например, когда эфиопласт получает солнечный свет, он синтезирует хлорофилл и становится хлоропластом.

В дополнение к фотосинтезу пластиды выполняют различные функции: синтез липидов и аминокислот, хранение липидов и крахмала, функционирование устьиц, окрашивание структур растений, таких как цветы и фрукты, и восприятие силы тяжести..

структура

Все пластиды окружены двойной липидной мембраной, а внутри они имеют небольшие мембранные структуры, называемые тилакоидами, которые могут значительно расширяться при определенных типах пластид..

Структура зависит от типа пластиды, и каждый вариант будет подробно описан в следующем разделе..

тип

Существует ряд пластид, которые выполняют различные функции в клетках растений. Однако граница между каждым типом пластид не очень ясна, так как между структурами существует значительное взаимодействие и существует возможность взаимопревращения..

Таким же образом, при сравнении разных типов клеток обнаруживается, что популяция пластид не является однородной. Среди основных типов пластид, встречающихся у высших растений, следующие:

proplastides

Это пластиды, которые еще не дифференцированы и ответственны за возникновение всех типов пластид. Они находятся в меристемах растений, как в корнях, так и в стеблях. Они также в эмбрионах и других молодых тканях.

Они представляют собой небольшие структуры длиной в один или два микрометра и не содержат пигмента. Они имеют тилакоидную мембрану и собственные рибосомы. В семенах пропластидии содержатся зерна крахмала, являющиеся важным источником запаса для зародыша..

Количество proplastidia на клетки варьируется, и может быть найдено от 10 до 20 из этих структур.

Распределение пропластидов в процессе деления клеток имеет важное значение для правильного функционирования меристем или конкретного органа. Когда происходит неравная сегрегация и клетка не получает пластид, она предназначена для быстрой смерти.

Следовательно, стратегия обеспечения справедливого деления пластид на дочерние клетки должна быть однородно распределена в цитоплазме клетки..

Аналогично, proplastidios должны наследоваться потомками и присутствовать в образовании гамет.

хлоропласты

Хлоропласты являются наиболее заметными и заметными пластидами растительных клеток. Его форма имеет овальную или сфероидальную форму, и их количество обычно варьируется от 10 до 100 хлоропластов на клетку, хотя может достигать 200.

Они имеют длину от 5 до 10 мкм и ширину от 2 до 5 мкм. Они расположены в основном в листьях растений, хотя они могут присутствовать в стеблях, черешках, незрелых лепестках и др..

Хлоропласты развиваются в структурах растения, которые не находятся под землей, из proplastidia. Самым известным изменением является производство пигментов, чтобы взять зеленый цвет, характерный для этой органеллы..

Как и другие пластиды, они окружены двойной мембраной, а внутри они имеют третью мембранную систему, тилакоиды, встроенные в строму..

Тилакоиды представляют собой структуры в форме дисков, которые сложены в гранулы. Таким образом, хлоропласт можно структурно разделить на три отсека: пространство между мембранами, строма и просвет тилакоида.

Как и в митохондриях, наследование хлоропластов от родителей к детям происходит со стороны одного из родителей (однополых), и у них есть собственный генетический материал..

функции

В хлоропластах происходит процесс фотосинтеза, который позволяет растениям захватывать свет от солнца и превращать его в органические молекулы. На самом деле, хлоропласты - единственные пластиды с фотосинтетическими способностями..

Этот процесс начинается в мембранах тилакоидов со светлой фазой, в которой закрепляются ферментативные комплексы и белки, необходимые для процесса. Заключительная стадия фотосинтеза, или темная фаза, происходит в строме.

амилопласты

Амилопласты специализируются на хранении крахмальных зерен. Они встречаются в основном в резервных тканях растений, таких как эндосперм в семенах и клубнях..

Большинство амилопластов образуются непосредственно из протоплазмы в процессе развития организма. Экспериментально, образование амилопластов было достигнуто путем замены ауксина фитогормона на цитокинины, вызывая уменьшение деления клеток и вызывая накопление крахмала..

Эти пластиды являются резервуарами широкого спектра энзимов, похожих на хлоропласты, хотя им не хватает хлорофилла и фотосинтетического механизма..

Восприятие серьезности

Амилопласты связаны с реакцией на ощущение гравитации. В корнях ощущение гравитации воспринимается клетками колумеллы.

В этой структуре находятся статолиты, которые являются специализированными амилопластами. Эти органеллы расположены на дне клеток колумеллы, что указывает на чувство тяжести.

Положение статолитов запускает серию сигналов, которые приводят к перераспределению гормона ауксина, вызывая рост структуры в пользу силы тяжести.

Крахмальные гранулы

Крахмал представляет собой полукристаллический нерастворимый полимер, образованный повторяющимися звеньями глюкозы, продуцирующий молекулы двух типов: амилопептин и амилозу..

Амилопептин имеет разветвленную структуру, в то время как амилоза является линейным полимером и накапливается в большинстве случаев в соотношении 70% амилопептина и 30% амилозы..

Гранулы крахмала имеют довольно организованную структуру, связанную с цепями амилопептина.

В исследованных амилопластах из эндосперма злаков их гранулы различаются по диаметру от 1 до 100 мкм и могут различать крупные и мелкие гранулы, которые обычно синтезируются в разных амилопластах..

cromoplastos

Хромопласты представляют собой очень гетерогенные пластиды, которые хранят различные пигменты в цветах, фруктах и других пигментированных структурах. Кроме того, в клетках есть определенные вакуоли, которые могут хранить пигменты.

У покрытосеменных необходимо иметь какой-то механизм для привлечения животных, ответственных за опыление; по этой причине естественный отбор способствует накоплению ярких и привлекательных пигментов в некоторых растительных структурах.

Как правило, хромопласты развиваются из хлоропластов в процессе созревания плодов, где зеленые плоды со временем приобретают характерный цвет. Например, незрелые помидоры зеленые, а когда созревают, они ярко-красные.

Основными пигментами, которые накапливаются в хромопластах, являются каротиноиды, которые являются переменными и могут представлять разные цвета. Каротины оранжевого цвета, ликопин красного цвета, а зеаксантин и виолаксантин желтого цвета..

Конечная окраска структур определяется комбинациями указанных пигментов.

элайопласты

Пластиды также способны хранить молекулы липидной или белковой природы. Олеопласты способны хранить липиды в специальных органах, называемых пластоглобулами..

Цветочные усики найдены и их содержимое попадает в стенку пыльцевого зерна. Они также очень распространены у некоторых видов кактусов..

Кроме того, олеопласты имеют различные белки, такие как фибриллин и ферменты, связанные с метаболизмом изопреноидов..

leucoplastos

Лейкопласты - это пластидии, лишенные пигментов. Следуя этому определению, амилопласты, олеопласты и протеинопласты могут быть классифицированы как варианты лейкопластов.

Лейкопласты обнаружены в большинстве растительных тканей. У них нет заметной тилакоидной мембраны, и у них мало пластоглобулинов..

У них есть метаболические функции в корнях, где они накапливают важные количества крахмала.

gerontoplasts

Когда растение стареет, происходит превращение хлоропластов в геронтопластах. В процессе старения тилакоидная мембрана разрушается, клетки пластогли накапливаются и хлорофилл разрушается.

этиопластах

Когда растения растут в условиях низкой освещенности, хлоропласты не развиваются должным образом, и образовавшаяся пластида называется этиопластом.

Этиопласты содержат зерна крахмала и не обладают мембраной тилакоида, широко развитой, как в зрелых хлоропластах. Если условия изменяются и света достаточно, этиопласты могут развиваться в хлоропластах.

Отдел покрытосеменные (цветковые) самый многочисленный, он включает 235-250 тысяч видов. Его представители обитают по всему миру: от холодной тундры до жарких тропиков, отдельные виды освоили пресные и морские водоемы.

Покрытосеменные составляют большую часть массы растительного сообщества, являются звеном в цепи питания (продуцентами) - важнейшими производителями органических веществ на суше, как водоросли - в морях и океанах.

Цветок - генеративный орган покрытосеменных (цветковых), высшая ступень полового размножения. Цветок характерен только для покрытосеменных растений, ни один из других отделов подобным генеративным органом не обладает. По своему строению цветок это видоизмененный обоеполый стробил, гомологичный стробилам голосеменных.

В отличие от голосеменных, у которых семязачатки лежат открыто на семенных чешуях, у цветковых семязачаток находится в замкнутом вместилище - завязи, сформированной из плодолистика (-ов).

Двойное оплодотворение, открытое Навашиным Сергеем Гавриловичем, уникальное явление, характерное только для цветковых. Оно связано с тем, что в зародышевый мешок попадают два спермия, один из которых (n) сливается с центральной клеткой (2n), с образованием запасного питательного вещества - эндосперма (3n). Другой спермий (n) сливается с яйцеклеткой (n) с образованием зиготы (2n), из которой развивается зародыш.

У цветковых появляется плод - генеративный орган, служащий для защиты и распространения семян.

Ксилема - проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных солей, представлена не трахеидами, а сосудами. Во флоэме ситовидные элементы окружены клетками-спутницами.

У покрытосеменных мы не найдем антеридиев и архегониев: гаметофиты максимально редуцированы.

В процессе опыления покрытосеменных участвуют насекомые, летучие мыши, птицы. Также опыление может происходить с помощью воды или ветра.

Особенностью цветковых является способность образовывать многоярусные сообщества, более устойчивые и продуктивные.

Многоярусность растительного сообщества служит приспособлением к равномерному распределению света: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые растения отлично чувствуют себя в тени светолюбивых :)

Классы покрытосеменных

Отдел покрытосеменные состоит из двух классов: однодольные и двудольные. К классу двудольных относятся семейства: крестоцветные, сложноцветные, розоцветные, бобовые (мотыльковые), пасленовые. Класс однодольные включает в себя семейства: злаковые, лилейные. Для каждого класса имеются характерные признаки.