Пластиды клетки

 Что такое пластиды клетки

 

 

 

Пластиды являются основными органоидами клеток растений и определенных фотосинтезирующих простейших. Отсутствуют пластиды у животных и грибов. Название происходит от слова «plastos», что в переводе с греческого языка значит — «вылепленный», «оформленный».

 

 

Пластиды имеют собственный геном — пластом, а также белоксинтезирующий аппарат, то есть у данных органоидов своя собственная дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), рибонуклеиновая кислота (РНК), а также рибосомы прокариотического вида. Соответственно они имеют возможность делится самостоятельно, независимо от деления клетки, поэтому пластиды называют полуавтономными органеллами.

 

 

Геном пластид похож на геном древних цианобактерий, что является доказательством одной из гипотез происхождения пластид от вышеназванных бактерий.

 

 

Развиваются пластиды из пропластид — более мелких органоидов.

 

В соответствии с выполняемыми функциями и по окраске, выделяют несколько типов пластид.

 

 

Виды пластид.

 

 

Совокупность пластид в клетке именуют пластидомом, но в зрелой клетке содержатся пластиды лишь одного вида.

 

Рассмотрим подробнее существующие типы пластид:

• хлоропласты – данные органеллы содержат пигмент хлорофилл, придающий зеленый окрас клеткам;
• хромопласты – в составе данного пластида содержатся каротиноиды – пигменты. Они могут придавать цвет клетке желтый, оранжевый и красный;
• лейкопласты – в составе этих органелл отсутствуют пигменты, поэтому они бесцветны. Они накапливают питательные вещества. В зависимости от этого выделяют несколько видов:
• протеинопласты — хранители белка;
• липидопласты или элайопласты — хранители липидов;
• амилопласты — хранители крахмала.

 

Не смотря на существование нескольких видов, пластиды объединены общим происхождением. Одной из главных их особенностью можно считать взаимопревращение в друг друга. Лейкопласты имеют возможность превращаться в хлоропласты, но при освещении (например окрашивание картофеля в зеленый цвет при попадании на свет), а хлоропласты имеют способность превращаться в хромопласты (самый известный пример — пожелтение листьев), такое превращение считают окончательной стадией развития данных органоидов. А хромопласты не могут преобразовываться в хлоропласты или лейкопласты.

 

 

 

Строение пластид.

 

 

 

Пластиды обладают сложным внутренним строением. Относятся они к двумембранным органоидам, то есть у них имеется внутренняя и внешняя мембрана.

 

Хлоропласты – пластиды зеленого цвета, в них содержится хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент. Длина данных пластид колеблется в диапазоне 5 — 10 мкм (исключением может быть длина до 24 мкм), диаметр — 2 — 4 мкм. Форму хлоропласты имеют в виде двояковыпуклой линзы.

 

 

У данных пластид существуют ограничения в виде двух мембран. Мембрана наружная является гладкой, а у внутренней мембраны сложная складчатая структура. Самая маленькая складка называется тилакоидом. Внутри которого протонный резервуар. Тилакоиды в хлоропластах существуют двух типов. Один тип, меньших размеров, их группа называется граной и внешне напоминает стопки монет. Другие, больше, находятся между тилакоидами гран и в межгранных участках стромы. Граны расположены в шахматном порядке.

 

В среднем в хлоропласте около 40-60 гран.  Они связываются между собой каналами – ламеллами. Внутреннюю область хлоропластов занимает бесцветная строма (матрикс). В ней откладываются крахмальные зерна — временные хранилища продуктов фотосинтеза. Временность их заключается в том, что данные зерна могут исчезать при перемещении растения в темноту на весь день, а затем снова появиться, если вынести растение на свет. Химический состав хлоропластов выглядит так:

• белок – 50%;
• жиры – 35%;
• пигменты – 7%;
• малое количество ДНК и РНК.

 

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) в хлоропластах сходна с ДНК бактерий и сине-зеленых водорослей.

 

Хлоропласты имеют возможность размножаться двумя способами:

• делением на две практически идентичные части;
• почкованием, то есть отделением маленькой части в виде пузырька, который увеличивается и развивается в новый хлоропласт.

 

Лейкопласты бывают шаровидной, округлой, веретеновидной формы. Присутствуют они во всех живых клетках растений. Так же имеют ограничения в виде двух мембран. Наружная – гладкая, а внутренняя образует тилакоиды. В строме лишь один или маленькое количество выростов мембраны, в основном пространство занято органическими веществами.

 

В лейкопластах отсутствуют пигменты, поэтому их сложно обнаружить. Множество лейкопластов находится в клетках подземных органов растений, например, корневища, клубни. В лейкопластах из простых органических соединений синтезируются более сложные вещества — крахмал, жиры и белки.

 

Хромопласты также имеют ограничения двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует тилакоиды или так же может быть гладкой. В строме находятся пигменты, отвечающие за нужную окраску – каротиноиды.

 

 

Функции пластид.

 

 

Функции пластид выделяют в зависимости от видов данных органоидов.

 

Важнейшая функция хлоропластов – это образование органических веществ из неорганических с использованием энергии света, то есть фотосинтез. Возвращаясь к строению хлоропластов, стоит обратить внимание на их граны, которые размещены в шахматном порядке именно для того, чтобы, не загораживать друг другу солнечный свет, что позволяет фотосинтезу протекать интенсивнее.

 

Основная функция, которую должны выполнить лейкопласты – накопить запасные питательные вещества. Они синтезируют и накапливают крахмал, жиры, белки. В лейкопластах содержатся ферменты, которые помогают синтезировать крахмал из глюкозы.

 

Хромопласты окрашивают разные части растений. Это привлекает насекомых опылять плоды и распространять семена.

 

Соответственно выделить можно три основные функции данных органоидов:

• участие в важном процессе фотосинтеза;
• хранение различных видов белков, крахмала, липидов;
• окраска цветов и плодов.

 

 

Роль пластид в клетке.

 

 

Пластиды — основные цитоплазматические органеллы клеток растений.

 

 

Роль пластид в клетке обусловлена их основными функциями:

• самовоспроизведение путем образования белков, ДНК, РНК;
• накопление питательных веществ (крахмалов, белков и так далее);
• фотосинтез;
• синтез регуляторных молекул (цитокинины, гиббереллины и др.);
• восстановление неорганических ионов (сульфата, нитрита).

 

Пластиды обеспечивают поддержание жизнедеятельности автотрофных клеток растений. Три вида органоидов отвечают за свои процессы, четко выполняют каждый свои функции, а в случае негативных условий превращаются в необходимый для дальнейшего существования органоид.

 

 

Самый важный пластид – хлоропласт.

 

 

Наиболее распространенным и изученным типом пластид является хлоропласты. Данные органеллы содержат пластид – хлорофилл. Который придает растениям зеленый цвет, кроме некоторых сапрофитов, паразитов и растений, находящихся в темном месте. Объяснить это можно тем, что синтез возможен только на свету. Главная особенность хлоропластов — они ответственны за фотосинтез. Данный процесс, как известно, является основным источником энергии для всего живого на планете. Хлоропласты отличаются от других органоидов неизменностью форм и размеров, независимо от типов растений.

 

 

Развитие пластид

 

 

Существуют несколько предположений происхождения пластид:

• первая гипотеза заключается в том, что пластиды появились в результате объединения бактерий гетеротрофных и автотрофных – теория симбиогенеза;
• вторая гипотеза – пластиды появились в результате поглощения наиболее мелких организмов крупными.

 

Пластиды возникают из пропластид — молодых зачаточных клеток. Развиваются данные органоиды за счет везикул, они открепляются от внутренней мембраны и упорядочиваются. Везикулы – это внутриклеточные органоиды, обеспечивающие метаболизм и транспортировку вещества, а также хранение ферментов. Они обеспечивают плавучесть клетки. Уровень развития пластид зависит от видов органоидов.

 

 

Размножение пластид

 

 

Размножаются пластиды путем деления развитых органоидов.

В образовательных тканях разделение органелл и клеток связано, в связи с этим численность пластид в материнских и дочерних клетках почти одинакова.

 

Процесс размножения схож с делением прокариотических клеток, то есть происходит сжатие в центральной части, затем возникает перетяжка между новыми образованиями и потом полное разделение. В основном делятся следующие органеллы:

• этиопласты;
• молодые хлоропласты;
• пропластиды.

 

В основном цветы во время процесса размножения приобретают материнские характеристики растения, так как мужские клетки часто деградируют в период развития гаметофита или двойного оплодотворения. У отдельных растений были обнаружены признаки наследования от обоих родителей, бывают и исключения в виде экземпляров с отцовскими типичными чертами.

 

 

Отличие пластид от вакуолей.

 

 

Вакуоли – крупные органеллы клеток растений. Вакуоли одномембранные органоиды в отличие от пластид.

 

Из-за своих больших размеров вакуоли занимают большую часть растительной клетки, отодвигая тем самым ядро, хлоропласты, митохондрии и другие, находящиеся в цитоплазме органеллы к периферии. Центральная вакуоль возникает из маленьких вакуолей, которые отсоединяются от эндоплазматического ретикулума (одного из органоидов клетки, состоящего из трубкообразных полостей), через слияние. Данная органелла окружена мембраной —  так называемым тонопластом. Заполняет вакуоль водный раствор неорганических солей, органических веществ (кислот, сахаров, белков), кислорода и углекислого газа – клеточный сок.

 

Различаются вакуоли от пластид и своими функциями.

Функции вакуоли:

• поддержание внутриклеточного тургора (давления) клетки и участие в общем водном режиме растения;
• содержание гидролитических ферментов (гидролазов), для автолиза (самопереваривания) старых клеток;
• накопление продуктов метаболизма;
• запас питательных веществ;
• определение цвета плодов, цветов, листьев с помощью специальных пигментов – антоциан.

 

В отличие от пластид, вакуоли встречаются в животных и грибных клетках.

 

 

Отличие пластид от митохондрий.

 

 

Митохондрии — органеллы, участвующие в выработке энергии в клетке. Из-за этого им часто дают определение – электростанция клетки. Данная органелла имеется во всех эукариотических клетках. Форма митохондрии обычно сферическая. Размеры могут достигать от 1 мкм до 70 мкм.

 

 

Митохондрии содержат в себе кристы и матрикс. Кристы представляют из себя складки внутренней мембраны митохондрий.  Они придают мембране особую измятую форму, обеспечивающую увеличение площади поверхности. Это увеличивает эффективность производства аденозинтрифосфата (АТФ), который является основным источником энергии для клеток. В матриксе содержится митохондриальная ДНК, РНК и собственный белоксинтезирующий аппарат митохондрии.

 

Выделяются следующие функции митохондрий:

• участие в клеточном дыхании;
• снабжение клетки энергией;
• хранение кальция;
• участие в процессе термогенеза.

 

В соответствии с выполняемыми функциями и размерами, можно отметить следующие различия двух органелл (соответственно митохондрий от пластид):

• митохондрии принимают участие в клеточном дыхании, в то время как пластиды участвуют в процессе фотосинтеза;
• митохондрии являются органеллами, вырабатывающими энергию – пластиды хранителями пищи (хранят глюкозу в виде крахмала);
• митохондрии находятся во всех эукариотических клетках, но пластиды – только в клетках растений;
• внутренняя мембрана митохондрий выглядит в виде складок, называются они кристами, а у пластид не выявлено складок;
• митохондрии меньше размером;
• митохондрии не имеют пигменты.

 

Не смотря на имеющиеся различия, среди перечисленных выше органелл, каждая из них, в соответствие с выполняемыми функциями играет большую роль в важных процессах, протекающих в клетках. Стоит выделить, что наличие пластид является отличительной особенностью растительной клетки. Их главная задача заключается в поддержании функционирования автотрофных клеток растений.