Jedna od glavnih razlika između biljnih i životinjskih stanica je prisutnost u citoplazmi prvih organela kao što su plastidi. O građi, značajkama njihovih vitalnih procesa, kao io značaju kloroplasta, kromoplasta i leukoplasta bit će riječi u ovom članku.
struktura kloroplasta
Zeleni plastidi, čiju ćemo građu sada proučavati, pripadaju obveznim organelama stanica viših spora i sjemenskih biljaka. One su stanične organele s dvostrukom membranom i imaju ovalni oblik. Njihov broj u citoplazmi može biti različit. Na primjer, stanice stupastog parenhima lisne ploče duhana sadrže do tisuću kloroplasta, u stabljikama biljaka obitelji žitarica od 30 do 50.
Obje membrane koje čine organoid imaju različitu strukturu: vanjska je glatka, troslojna, slična membrani same biljne stanice. Unutarnji sadrži mnogo nabora zvanih lamele. Uz njih su ravne vrećice - tilakoidi. Lamele čine mrežu odparalelne tubule. Između lamela nalaze se tilakoidna tijela. Skupljaju se u hrpe – zrna koja se mogu međusobno povezati. Njihov broj u jednom kloroplastu je 60-150. Cijela unutarnja šupljina kloroplasta ispunjena je matriksom.
Organella ima znakove autonomije: vlastiti nasljedni materijal - kružni DNK, zahvaljujući kojem se kloroplasti mogu razmnožavati. Postoji i zatvorena vanjska membrana koja ograničava organele od procesa koji se odvijaju u citoplazmi stanice. Kloroplasti imaju svoje ribosome, i-RNA i t-RNA molekule, što znači da su sposobni za sintezu proteina.
Tylakoid funkcije
Kao što je ranije spomenuto, plastidi biljnih stanica - kloroplasti - sadrže posebne spljoštene vrećice zvane tilakoidi. U njima su pronađeni pigmenti - klorofili (koji sudjeluju u fotosintezi) i karotenoidi (obavljaju potporne i trofičke funkcije). Postoji i enzimski sustav koji osigurava reakcije svjetlosne i tamne faze fotosinteze. Tilakoidi djeluju kao antene: fokusiraju kvante svjetlosti i usmjeravaju ih na molekule klorofila.
Fotosinteza je glavni proces kloroplasta
Autotrofne stanice su sposobne neovisno sintetizirati organske tvari, posebice glukozu, koristeći ugljični dioksid i svjetlosnu energiju. Zeleni plastidi, čije funkcije trenutno proučavamo, sastavni su dio fototrofa - višestaničnih organizama kao što su:
- biljke više spore (mahovine, preslice, mahovine,paprati);
- sjeme (gimnosperme - ginga, četinjača, efedra i kritosjemenjača ili cvjetnice).
Fotosinteza je sustav redoks reakcija, koje se temelje na procesu prijenosa elektrona s donorskih supstanci na spojeve koji ih "primaju", tzv. akceptore.
Ove reakcije dovode do sinteze organskih tvari, posebice glukoze, i oslobađanja molekularnog kisika. Svjetlosna faza fotosinteze nastaje na tilakoidnim membranama pod djelovanjem svjetlosne energije. Apsorbirani svjetlosni kvanti pobuđuju elektrone atoma magnezija koji čine zeleni pigment - klorofil.
Energija elektrona koristi se za sintezu energetski intenzivnih tvari: ATP i NADP-H2. Stanica ih cijepa za reakcije tamne faze koje se događaju u matriksu kloroplasta. Kombinacija ovih sintetskih reakcija dovodi do stvaranja molekula glukoze, aminokiselina, glicerola i masnih kiselina, koje služe kao građevni i trofički materijal stanice.
Vrste plastike
Zeleni plastidi, o čijoj smo strukturi i funkcijama ranije govorili, nalaze se u lišću, zelenim stabljikama i nisu jedina vrsta. Dakle, u kožici plodova, u laticama cvjetnica, u vanjskim pokrovima podzemnih izdanaka - gomolji i lukovice, nalaze se i drugi plastidi. Zovu se kromoplasti ili leukoplasti.
Bezbojne organele (leukoplasti) imaju drugačiji oblik i razlikuju se od kloroplasta po tome štounutarnja šupljina nema tanke ploče - lamele, a broj tilakoida uronjenih u matricu je mali. Sam matriks sadrži deoksiribonukleinsku kiselinu, organele koje sintetiziraju proteine - ribozome i proteolitičke enzime koji razgrađuju proteine i ugljikohidrate.
Leukoplasti također imaju enzime - sintetaze uključene u stvaranje molekula škroba iz glukoze. Kao rezultat toga, plastidi bezbojnih biljnih stanica akumuliraju rezervne hranjive tvari: proteinske granule i škrobna zrna. Ovi plastidi, čija je funkcija nakupljanje organskih tvari, mogu se pretvoriti u kromoplaste, primjerice, tijekom zrenja rajčice koja je u fazi mliječne zrelosti.
Pod skenirajućim mikroskopom visoke rezolucije jasno su vidljive razlike u strukturi sva tri tipa plastida. To se prije svega tiče kloroplasta, koji imaju najsloženiju strukturu povezanu s funkcijom fotosinteze.
Kromoplasti - obojeni plastidi
Zajedno sa zelenim i bezbojnim biljnim stanicama, postoji i treća vrsta organela nazvana kromoplasti. Imaju razne boje: žuta, ljubičasta, crvena. Njihova je struktura slična leukoplastima: unutarnja membrana ima mali broj lamela i mali broj tilakoida. Kromoplasti sadrže različite pigmente: ksantofile, karotene, karotenoide, koji su pomoćne fotosintetske tvari. Upravo ti plastidi daju boju korijena cikle, mrkve, plodova voćaka i bobičastog voća.
Kako nastajui međusobno transformiraju plastide
Leukoplasti, kromoplasti, kloroplasti su plastidi (čiju strukturu i funkcije proučavamo) koji imaju zajedničko porijeklo. Oni su derivati meristematskih (obrazovnih) tkiva, iz kojih nastaju protoplastidi - dvomembranske vrećaste organele veličine do 1 mikrona. Na svjetlu kompliciraju svoju strukturu: formira se unutarnja membrana koja sadrži lamele, a sintetizira se zeleni pigment klorofil. Protoplastidi postaju kloroplasti. Leukoplasti se također mogu transformirati svjetlosnom energijom u zelene plastide, a zatim u kromoplaste. Plastidna modifikacija je raširena pojava u biljnom svijetu.
Kromatofori kao prekursori kloroplasta
Prokariotski fototrofni organizmi - zelene i ljubičaste bakterije, provode proces fotosinteze uz pomoć bakterioklorofila A, čije se molekule nalaze na unutarnjim izraslinama citoplazmatske membrane. Mikrobiolozi smatraju da su bakterijske kromatofore prethodnici plastida.
To potvrđuje njihova slična struktura kao kloroplasti, odnosno prisutnost reakcijskih centara i sustava za hvatanje svjetlosti, kao i opći rezultati fotosinteze, koji dovode do stvaranja organskih spojeva. Valja napomenuti da niže biljke - zelene alge, poput prokariota, nemaju plastide. To je zbog činjenice da su formacije koje sadrže klorofil - kromatofore, preuzele svoju funkciju - fotosintezu.
Kako su nastali kloroplasti
Među mnogim hipotezamapodrijetlo plastida, zadržimo se na simbiogenezi. Prema njegovim zamislima, plastidi su stanice (kloroplasti) koje su nastale u arhejskoj eri kao rezultat prodora fototrofnih bakterija u primarnu heterotrofnu stanicu. Oni su kasnije doveli do stvaranja zelenih plastida.
U ovom članku proučavali smo strukturu i funkcije dvomembranskih organela biljne stanice: leukoplasta, kloroplasta i kromoplasta. I također otkrio njihov značaj u staničnom životu.
