Salah satu perbezaan utama antara sel tumbuhan dan haiwan ialah kehadiran dalam sitoplasma organel pertama seperti plastid. Struktur, ciri proses pentingnya, serta kepentingan kloroplas, kromoplast dan leukoplas akan dibincangkan dalam artikel ini.
Struktur kloroplas
Plastik hijau, struktur yang akan kita pelajari sekarang, tergolong dalam organel wajib sel-sel spora yang lebih tinggi dan tumbuhan benih. Ia adalah organel selular dua membran dan mempunyai bentuk bujur. Nombor mereka dalam sitoplasma boleh berbeza. Sebagai contoh, sel-sel parenkim kolumnar pada helaian daun tembakau mengandungi sehingga seribu kloroplas, dalam batang tumbuhan keluarga bijirin dari 30 hingga 50.
Kedua-dua membran yang membentuk organoid mempunyai struktur yang berbeza: yang luarnya licin, tiga lapis, serupa dengan membran sel tumbuhan itu sendiri. Bahagian dalam mengandungi banyak lipatan yang dipanggil lamellae. Bersebelahan dengan mereka adalah kantung rata - tilakoid. Lamela membentuk rangkaiantubul selari. Di antara lamella terdapat badan tilakoid. Mereka dikumpulkan dalam susunan - bijirin yang boleh disambungkan antara satu sama lain. Nombor mereka dalam satu kloroplas ialah 60–150. Keseluruhan rongga dalaman kloroplas dipenuhi dengan matriks.
Organella mempunyai tanda-tanda autonomi: bahan keturunannya sendiri - DNA bulat, berkat kloroplas yang boleh membiak. Terdapat juga membran luar tertutup yang mengehadkan organel daripada proses yang berlaku dalam sitoplasma sel. Kloroplas mempunyai ribosom sendiri, i-RNA dan molekul t-RNA, yang bermaksud ia mampu sintesis protein.
Fungsi tilakoid
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, plastid sel tumbuhan - kloroplas - mengandungi kantung leper khas yang dipanggil tilakoid. Pigmen ditemui di dalamnya - klorofil (mengambil bahagian dalam fotosintesis) dan karotenoid (melaksanakan fungsi sokongan dan trofik). Terdapat juga sistem enzimatik yang menyediakan tindak balas fasa cahaya dan gelap fotosintesis. Tilakoid bertindak sebagai antena: ia memfokuskan kuanta cahaya dan mengarahkannya ke molekul klorofil.
Fotosintesis ialah proses utama kloroplas
Sel autotrof mampu mensintesis bahan organik secara bebas, khususnya glukosa, menggunakan karbon dioksida dan tenaga cahaya. Plastid hijau, yang fungsinya sedang kita kaji, merupakan sebahagian daripada fototrof - organisma multisel seperti:
- tumbuhan spora yang lebih tinggi (lumut, ekor kuda, lumut kelab,pakis);
- benih (gimnosperma - ginga, konifer, ephedra dan angiosperma atau tumbuhan berbunga).
Fotosintesis ialah sistem tindak balas redoks, yang berdasarkan proses pemindahan elektron daripada bahan penderma kepada sebatian yang “menerima” mereka, yang dipanggil penerima.
Tindak balas ini membawa kepada sintesis bahan organik, khususnya glukosa, dan pembebasan oksigen molekul. Fasa cahaya fotosintesis berlaku pada membran tilakoid di bawah tindakan tenaga cahaya. Kuanta cahaya yang diserap merangsang elektron atom magnesium yang membentuk pigmen hijau - klorofil.
Tenaga elektron digunakan untuk sintesis bahan intensif tenaga: ATP dan NADP-H2. Ia dibelah oleh sel untuk tindak balas fasa gelap yang berlaku dalam matriks kloroplas. Gabungan tindak balas sintetik ini membawa kepada pembentukan molekul glukosa, asid amino, gliserol dan asid lemak, yang berfungsi sebagai bahan binaan dan trofik sel.
Jenis plastid
Plastik hijau, struktur dan fungsi yang telah kita bincangkan sebelum ini, terdapat pada daun, batang hijau dan bukan satu-satunya spesies. Jadi, dalam kulit buah-buahan, dalam kelopak tumbuhan berbunga, dalam penutup luar pucuk bawah tanah - ubi dan mentol, terdapat plastid lain. Ia dipanggil kromoplast atau leukoplas.
Organel tidak berwarna (leucoplasts) mempunyai bentuk yang berbeza dan berbeza daripada kloroplas kerana iarongga dalam tidak mempunyai plat nipis - lamellae, dan bilangan tilakoid yang direndam dalam matriks adalah kecil. Matriks itu sendiri mengandungi asid deoksiribonukleik, organel pensintesis protein - ribosom dan enzim proteolitik yang memecahkan protein dan karbohidrat.
Leucoplasts juga mempunyai enzim - sintetase yang terlibat dalam pembentukan molekul kanji daripada glukosa. Akibatnya, plastid sel tumbuhan tidak berwarna mengumpul nutrien simpanan: butiran protein dan bijirin kanji. Plastid ini, yang berfungsi untuk mengumpul bahan organik, boleh bertukar menjadi kromoplast, contohnya, semasa masak tomato yang berada dalam peringkat kematangan seperti susu.
Di bawah mikroskop pengimbasan resolusi tinggi, perbezaan dalam struktur ketiga-tiga jenis plastid dapat dilihat dengan jelas. Ini, pertama sekali, melibatkan kloroplas, yang mempunyai struktur paling kompleks yang dikaitkan dengan fungsi fotosintesis.
Kromoplast - plastid berwarna
Bersama dengan sel tumbuhan hijau dan tidak berwarna, terdapat jenis organel ketiga yang dipanggil kromoplast. Mereka mempunyai pelbagai warna: kuning, ungu, merah. Struktur mereka adalah serupa dengan leukoplas: membran dalam mempunyai sejumlah kecil lamela dan sebilangan kecil tilakoid. Kromoplast mengandungi pelbagai pigmen: xantofil, karoten, karotenoid, yang merupakan bahan fotosintesis tambahan. Plastid inilah yang memberikan warna akar bit, lobak merah, buah-buahan pokok buah-buahan dan beri.
Bagaimana ia timbuldan saling mengubah plastid
Leucoplasts, chromoplasts, chlorops ialah plastid (struktur dan fungsi yang sedang kita kaji) yang mempunyai asal usul yang sama. Mereka adalah derivatif tisu meristematik (pendidikan), dari mana protoplastid terbentuk - organel seperti kantung dua membran sehingga saiz 1 mikron. Dalam cahaya, mereka merumitkan strukturnya: membran dalaman yang mengandungi lamellae terbentuk, dan klorofil pigmen hijau disintesis. Protoplastid menjadi kloroplas. Leukoplas juga boleh diubah oleh tenaga cahaya menjadi plastid hijau dan kemudian menjadi kromoplast. Pengubahsuaian plastid ialah fenomena yang meluas dalam dunia tumbuhan.
Kromatofor sebagai prekursor kloroplas
organisma fototropik prokariotik - bakteria hijau dan ungu, menjalankan proses fotosintesis dengan bantuan bacteriochlorophyll A, molekulnya terletak pada pertumbuhan dalaman membran sitoplasma. Ahli mikrobiologi menganggap kromatofor bakteria sebagai prekursor plastid.
Ini disahkan oleh strukturnya yang serupa dengan kloroplas, iaitu kehadiran pusat tindak balas dan sistem penangkap cahaya, serta hasil umum fotosintesis, yang membawa kepada pembentukan sebatian organik. Perlu diingatkan bahawa tumbuhan yang lebih rendah - alga hijau, seperti prokariot, tidak mempunyai plastid. Ini disebabkan oleh fakta bahawa pembentukan yang mengandungi klorofil - kromatofora, telah mengambil alih fungsinya - fotosintesis.
Bagaimana kloroplas berasal
Antara banyak hipotesisasal usul plastid, mari kita fikirkan tentang simbiogenesis. Menurut ideanya, plastid ialah sel (kloroplas) yang timbul pada zaman Archean hasil daripada penembusan bakteria fototropik ke dalam sel heterotrofik primer. Merekalah yang kemudiannya membawa kepada pembentukan plastid hijau.
Dalam artikel ini, kami mengkaji struktur dan fungsi organel dua membran sel tumbuhan: leukoplas, kloroplas dan kromoplast. Dan juga mengetahui kepentingannya dalam kehidupan selular.
