Una delle principali differenze tra cellule vegetali e animali è la presenza nel citoplasma dei primi organelli come i plastidi. La struttura, le caratteristiche dei loro processi vitali, nonché il significato di cloroplasti, cromoplasti e leucoplasti saranno discussi in questo articolo.
Struttura in cloroplasto
I plastidi verdi, la cui struttura studieremo ora, appartengono agli organelli obbligatori delle cellule delle spore superiori e delle piante da seme. Sono organelli cellulari a doppia membrana e hanno una forma ovale. Il loro numero nel citoplasma può essere diverso. Ad esempio, le cellule del parenchima colonnare di una lamina fogliare di tabacco contengono fino a mille cloroplasti, negli steli delle piante della famiglia dei cereali da 30 a 50.
Entrambe le membrane che compongono l'organoide hanno una struttura diversa: quella esterna è liscia, a tre strati, simile alla membrana della cellula vegetale stessa. Quello interno contiene molte pieghe dette lamelle. Adiacenti a loro ci sono sacche piatte - tilacoidi. Le lamelle formano una rete ditubuli paralleli. Tra le lamelle ci sono corpi tilacoidi. Sono raccolti in pile - grani che possono essere collegati tra loro. Il loro numero in un cloroplasto è 60-150. L'intera cavità interna del cloroplasto è riempita di matrice.
Organella ha segni di autonomia: il proprio materiale ereditario - il DNA circolare, grazie al quale i cloroplasti possono moltiplicarsi. C'è anche una membrana esterna chiusa che limita l'organello dai processi che si verificano nel citoplasma della cellula. I cloroplasti hanno i propri ribosomi, molecole di i-RNA e t-RNA, il che significa che sono in grado di sintetizzare proteine.
Funzioni tilacoidi
Come accennato in precedenza, i plastidi delle cellule vegetali - cloroplasti - contengono speciali sacche appiattite chiamate tilacoidi. In essi sono stati trovati pigmenti: clorofille (che partecipano alla fotosintesi) e carotenoidi (che svolgono funzioni di supporto e trofiche). Esiste anche un sistema enzimatico che fornisce le reazioni delle fasi chiare e scure della fotosintesi. I tilacoidi agiscono come antenne: concentrano i quanti di luce e li dirigono verso le molecole di clorofilla.
La fotosintesi è il processo principale dei cloroplasti
Le cellule autotrofiche sono in grado di sintetizzare in modo indipendente sostanze organiche, in particolare il glucosio, utilizzando anidride carbonica ed energia luminosa. I plastidi verdi, le cui funzioni stiamo attualmente studiando, sono parte integrante dei fototrofi - organismi multicellulari come:
- piante di spore superiori (muschi, equiseti, muschi,felci);
- semi (gimnosperme - ginga, conifere, efedra e angiosperme o piante da fiore).
La fotosintesi è un sistema di reazioni redox, che si basano sul processo di trasferimento di elettroni dalle sostanze donatrici ai composti che le “ricevono”, i cosiddetti accettori.
Queste reazioni portano alla sintesi di sostanze organiche, in particolare glucosio, e al rilascio di ossigeno molecolare. La fase leggera della fotosintesi si verifica sulle membrane tilacoidi sotto l'azione dell'energia luminosa. I quanti di luce assorbita eccitano gli elettroni degli atomi di magnesio che compongono il pigmento verde - clorofilla.
L'energia degli elettroni viene utilizzata per la sintesi di sostanze ad alta intensità energetica: ATP e NADP-H2. Vengono scissi dalla cellula per reazioni in fase oscura che si verificano nella matrice del cloroplasto. La combinazione di queste reazioni sintetiche porta alla formazione di molecole di glucosio, amminoacidi, glicerolo e acidi grassi, che fungono da materiale costruttivo e trofico della cellula.
Tipi di plastica
I plastidi verdi, la struttura e le funzioni di cui abbiamo discusso in precedenza, si trovano nelle foglie, negli steli verdi e non sono l'unica specie. Quindi, nella buccia dei frutti, nei petali delle piante da fiore, nelle coperture esterne dei germogli sotterranei - tuberi e bulbi, ci sono altri plastidi. Sono chiamati cromoplasti o leucoplasti.
Gli organelli incolori (leucoplasti) hanno una forma diversa e differiscono dai cloroplasti in quantola cavità interna non ha lastre sottili - lamelle e il numero di tilacoidi immersi nella matrice è piccolo. La matrice stessa contiene acido desossiribonucleico, organelli che sintetizzano le proteine - ribosomi ed enzimi proteolitici che scompongono proteine e carboidrati.
I leucoplasti hanno anche enzimi - sintetasi coinvolti nella formazione di molecole di amido dal glucosio. Di conseguenza, i plastidi delle cellule vegetali incolori accumulano nutrienti di riserva: granuli proteici e granuli di amido. Questi plastidi, la cui funzione è quella di accumulare sostanze organiche, possono trasformarsi in cromoplasti, ad esempio, durante la maturazione dei pomodori che si trovano nella fase di maturazione lattiginosa.
Sotto un microscopio a scansione ad alta risoluzione, le differenze nella struttura di tutti e tre i tipi di plastidi sono chiaramente visibili. Questo, in primo luogo, riguarda i cloroplasti, che hanno la struttura più complessa associata alla funzione della fotosintesi.
Cromoplasti - plastidi colorati
Insieme alle cellule vegetali verdi e incolori, esiste un terzo tipo di organello chiamato cromoplasti. Hanno una varietà di colori: giallo, viola, rosso. La loro struttura è simile ai leucoplasti: la membrana interna ha un piccolo numero di lamelle e un piccolo numero di tilacoidi. I cromoplasti contengono vari pigmenti: xantofille, caroteni, carotenoidi, che sono sostanze fotosintetiche ausiliarie. Sono questi plastidi che forniscono il colore delle radici di barbabietole, carote, frutti di alberi da frutto e bacche.
Come nasconoe trasformano reciprocamente i plastidi
Leucoplasti, cromoplasti, cloroplasti sono plastidi (la struttura e le funzioni di cui stiamo studiando) che hanno un'origine comune. Sono derivati di tessuti meristematici (educativi), da cui si formano i protoplastidi: organelli simili a sacchi a due membrane con dimensioni fino a 1 micron. Alla luce, complicano la loro struttura: si forma una membrana interna contenente lamelle e si sintetizza il pigmento verde clorofilla. I protoplastidi diventano cloroplasti. I leucoplasti possono anche essere trasformati dall'energia luminosa in plastidi verdi e quindi in cromoplasti. La modificazione dei plastidi è un fenomeno diffuso nel mondo vegetale.
I cromatofori come precursori dei cloroplasti
Organismi fototrofici procarioti - batteri verdi e viola, svolgono il processo di fotosintesi con l'aiuto della batterioclorofilla A, le cui molecole si trovano sulle escrescenze interne della membrana citoplasmatica. I microbiologi considerano i cromatofori batterici precursori dei plastidi.
Ciò è confermato dalla loro struttura simile ai cloroplasti, ovvero la presenza di centri di reazione e sistemi di cattura della luce, nonché dai risultati generali della fotosintesi, che portano alla formazione di composti organici. Va notato che le piante inferiori - le alghe verdi, come i procarioti, non hanno plastidi. Ciò è dovuto al fatto che le formazioni contenenti clorofilla - i cromatofori, hanno assunto la loro funzione - la fotosintesi.
Come sono nati i cloroplasti
Tra tante ipotesiorigine dei plastidi, soffermiamoci sulla simbiogenesi. Secondo le sue idee, i plastidi sono cellule (cloroplasti) sorte nell'era Archeana a seguito della penetrazione di batteri fototrofici nella cellula eterotrofica primaria. Furono loro che in seguito portarono alla formazione di plastidi verdi.
In questo articolo abbiamo studiato la struttura e le funzioni degli organelli a due membrane di una cellula vegetale: leucoplasti, cloroplasti e cromoplasti. E ha anche scoperto il loro significato nella vita cellulare.
