Функции пластидов в клетке кратко
Обновлено: 05.07.2024
Пластиды — органоиды эукариотических растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. Совокупность пластид клетки образует пластидом. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:
- Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.
- Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.
- Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Пластида" в других словарях:
ПЛАСТИДА — ПЛАСТИДА, разновидность ОРГАНОИДОВ, находящихся в КЛЕТКАХ растений и зеленых водорослей. Пластиды имеют двойную мембрану и содержат ДНК. Среди примеров пластид можно назвать ХЛОРОПЛАСТЫ и лейкопласты … Научно-технический энциклопедический словарь
пластида — сущ., кол во синонимов: 5 • амилопласт (2) • органоид (5) • хлоропласт (2) • … Словарь синонимов
пластида — plastid пластида. Самовоспроизводящаяся клеточная органелла эукариотических растительных клеток; различают 3 основные группы П. хлоропласты (зеленые), лейкопласты (бесцветные) и хромопласты (желтые и красные); многие П. обладают собственным… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Пластида — ж. Окрашенное или бесцветное живое тельце, находящееся в протоплазме клеток растений. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
пластида — и, ж. Особливе живе тільце в протоплазмі рослинних клітин … Український тлумачний словник
пластида — іменник жіночого роду … Орфографічний словник української мови
пластидаҳо — [پلستيده ها] ю. бот. ҷисмчаҳои беранг ё рангдори протоплазмаи бофтаҳои растаниҳо, ки барои мавҷудияти растаниҳо аҳамияти калон доранд … Фарҳанги тафсирии забони тоҷикӣ
Клетка — элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию; основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. К. существуют и как самостоятельные организмы (см. Простейшие), и в… … Большая советская энциклопедия
органоид — хромопласт, пластида, хондриосома, органелла Словарь русских синонимов. органоид сущ., кол во синонимов: 5 • акросома (2) • … Словарь синонимов
Пластиды — это органоиды клеток растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. У животных и грибов пластид нет.
Пластиды делятся на несколько типов. Наиболее важный и известный — хлоропласт, содержащий зеленый пигмент хлорофилл, который обеспечивает процесс фотосинтеза.
Другими видами пластид являются разноцветные хромопласты и бесцветные лейкопласты. Также выделяют амилопласты, липидопласты, протеинопласты, которые часто считают разновидностями лейкопластов.
Все виды пластид связаны между собой общим происхождением или возможным взаимопревращением. Пластиды развиваются из пропластид – более мелких органоидов меристематических клеток.
Строение пластид
Большинство пластид относится к двумембранным органоидам, у них есть внешняя и внутренняя мембраны. Однако встречаются организмы, чьи пластиды имеют четыре мембраны, что связано с особенностями их происхождения.
Во многих пластидах, особенно в хлоропластах, хорошо развита внутренняя мембранная система, формирующая такие структуры как тилакоиды, граны (стопки тилакоидов), ламелы – удлиненные тилакоиды, соединяющие соседние граны. Внутренне содержимое пластид обычно называют стромой. В ней помимо прочего находятся крахмальные зерна.
Считается, что в процессе эволюции пластиды появились аналогично митохондриям — путем внедрения в клетку-хозяина другой прокариотической клетки, способной в данном случае к фотосинтезу. Поэтому пластиды считают полуавтономными органеллами. Они могут делиться независимо от делений клетки, у них есть собственная ДНК, РНК, рибосомы прокариотического типа, т. е. собственный белоксинтезирующий аппарат. Это не значит, что в пластиды не поступают белки и РНК из цитоплазмы. Часть генов, управляющей их функционированием, находится как раз в ядре.
Функции пластид
Функции пластид зависят от их типа. Хлоропласты выполняют фотосинтезирующую функцию. В лейкопластах накапливаются запасные питательные вещества: крахмал в амилопластах, жиры в элайопластах (липидопластах), белки в протеинопластах.
Хромопласты, за счет содержащихся в них пигментов-каротиноидов, окрашивают различные части растений – цветки, плоды, корнеплоды, осенние листья и др. Яркий окрас часто служит своеобразным сигналом для животных-опылителей и распространителей плодов и семян.
В дегенерирующих зеленых частях растений хлоропласты превращаются в хромопласты. Пигмент хлорофилл разрушается, поэтому остальные пигменты, несмотря на малое количество, становятся в пластидах заметными и окрашивают туже листву в желто-красные оттенки.
Разнообразие фототрофных эукариот и их пластид. Первичные пластиды найдены у фотосинтезирующих эукариот: у зеленых водорослей ((a) Ulva , Ульва ) и у их близких родственников – наземных растений ((b) Typha , Рогоз ), и у красных водорослей ((c) Chondracanthus ). Вторичные пластиды известны во многих линиях, включая некоторые многоклеточные водоросли ((f) Fucus , бурые водоросли). У некоторых вторичных пластид, имеется остаточное ядро эндосимбиотической водоросли (нуклеоморф) ((d) нуклеоморф Partenskyella glossopodia ). У некоторых динофлагеллят имеется дополнительный слой мембраны от третичного симбиоза (e) Durinskia , у которой 5 генетически различных частей: ядро хозяина (красный цвет), ядро эндосимбионта (синий), пластида эндосимбионта (желтый), митохондрия хозяина и эндосимбионта (фиолетовый). (g) Chromera velia недавно описанная водоросль, которая пролила свет на явление вторичного симбиоза. Иллюстрация к статье P. J. Keeling, ‘‘The endosymbiotic origin, diversification and fate of plastids’’
В.С. Мухина из Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича предлагает обзор современных представлений о возникновении и различных судьбах пластид в ходе развития живого мира. Новые методы исследований сходства последовательностей ДНК значительно прояснили картину возникновения органелл в разных таксонах. Представляется, что пластиды, возникшие в результате однократного первичного симбиоза праводоросли с цианобактериями, затем передавались между таксонами путем вторичных или даже третичных симбиозов. Таким образом, группа организмов, содержащих пластиды, не является однородной и пластиды в разных таксонах получены ими независимо друг от друга. Исследование сложных эволюционных путей пластид в клетках эукариот помогают проследить стадии перестроения систем наследования, транспорта веществ, биохимических путей хозяина и симбионта.
Гипотеза о том, что хлоропласты и другие пластиды в эукариотических клетках являются потомками цианобактерий, была высказана еще в начале ХХ века К.С. Мережковским и А.С. Фаминцыным. Гораздо позже, в 1983 г. Линн Маргелис разработала теорию эндосимбиогенеза для объяснения происхождения митохондрий и пластид от бактерий-симбионтов. Не вызывает сомнения, что консервативные (единообразные) митохондрии появились однократно у общего предка эукариот. Однако разнообразие пластид в растительном и животном мире наталкивает на иные выводы.
Рис. 1. Представленность пластидных организмов в разных группах эукариот.
На филогенетическом дереве можно выделить пять базовых эволюционных супергрупп: SAR, Archaeplastida, Excavata, Amoebozoa и Ophisthokonta. Первоначально пластиды возникли в группе Archaeplastida (показано звездочкой), а потом были переданы по цепочке симбиозов в другие клады. Жирным шрифтом выделены таксоны, имеющие в своем составе организмы с пластидами. Прямым подчеркиванием и штрихпунктиром отмечены водоросли с пластидами от зеленых (Chlorophyta) и красных (Rhodophyceae) водорослей соответственно, а пунктиром отмечен таксон, в котором есть организмы (Paulinella spp.) с пластидами, возникшими независимо от всех остальных (иллюстрация из обсуждаемой статьи).
Раньше при выяснении родственных отношений пластидосодержащих организмов большое значение придавали пигментному составу хлоропластов (см. заглавную иллюстрацию). Существовала гипотеза, согласно которой первичный симбиоз происходил неоднократно с бактериями, имеющими разный пигментный состав, который они сохранили до сих пор. Например, пластиды зеленых водорослей произошли от бактерий, содержащих хлорофилл b, а пластиды красных водорослей - от цианобактерий, имеющих фикобилины. Современная система эукариот, основанная на анализе родственных отношений по ДНК, показывает, что организмы, содержащие сходные по пигментному составу пластиды, имеются в разных эволюционных ветвях (рис. 1). Морфология пластид тоже может рассказать об эволюционной истории эндосимбиоза (рис. 2).
Рис. 2.Типы симбиозов.
При первичном симбиозе (а) праводоросль захватывает цианобактерию с образованием пластиды. Полученная пластида имеет две мембраны бактериального происхождения. Вторичные пластиды образуются в результате симбиоза протиста без пластиды с первичным симбионтом (б). В этом случае число мембран увеличивается до трех (+плазмалемма праводоросли) или четырех (+фагосомальная мембрана хозяина). Третичный симбиоз (в, г) характерен для водорослей из группы Dinoflagellata: последние чаще всего уже имеют вторичную пластиду, но могут заменить ее или дополнить новой, полученной из другого организма. Новая пластида появляется при захвате либо вторичного симбионта с пластидой от красной водоросли (в), либо зеленой водоросли (г). Пунктиром на рисунке показаны структуры, которые могут отсутствовать. (Иллюстрация к обсуждаемой статье)
Когда клетка хозяина захватывает бактерию, то последняя оказывается окружена несколькими оболочками: внешняя по отношению к поглощённой бактерии, так называемая фагосомальная мембрана хозяина, затем наружная мембрана цианобактерии, слизистый пептидогликановый слой и, наконец, внутренняя оболочка цианобактерий - плазмалемма. Как видно на рис. 2, первичный симбиоз происходит, когда эукариотическая клетка захватывает цианобактерию. В этом случае в результате симбиоза образуется эукариота с пластидой, окруженной двойной бактериальной мембраной. В ходе эволюции эндосимбиоза цианобактерия в клетке хозяина претерпевает постепенные структурные изменения: исчезает фагосомальная мембрана, часть бактериального генома мигрирует в ядерный геном хозяина, изменяется состав пигментов, осуществляющих фотосинтез. В качестве симбионта клетка хозяина может захватывать не только бактерию, но и другой содержащий пластиду организм. В этом случае возникает вторичный симбиоз, который, так же как и при первичном симбиозе, сохраняет следы поглощения в виде дополнительных мембран. Анализ ДНК и морфологии пластид у разных организмов показывает, что эукариоты приобретали пластиды в несколько этапов и часто независимо друг от друга.
Первичные пластиды, по-видимому, образовались в результате однократного симбиоза предка водоросли и цианобактерии в группе, названной благодаря этому – Archaeplastidae – лат. первозданные, древние пластиды (см. рис. 1, 3). В дальнейшем в этой группе выделились глаукофитовые, зеленые, красные водоросли и собственно растения. В группе глаукофитовых водорослей хлоропласты еще носят не стертые эволюцией черты захваченных цианобактерий: пептидогликановый слой между двумя бактериальными мембранами, сходный светособирающий комплекс, наличие только хлорофилла а. Время первичного эндосимбиоза по-разному трактуется в зависимости от используемых методов исследования. Так, согласно результатам анализа генов цианобактериального происхождения, перешедших в ядро хозяина, симбиоз имел место 1,2 млрд. лет назад. Сравнение 16S рРНК (одна из молекул рибосомальной РНК прокариот используется для анализа родства прокариот) и гена rbcL хлоропластов указывает на более раннее время события – 2,3 млрд. лет назад. По-видимому, имеется еще и другой, независимый, случай первичного эндосимбиоза: на основе одноклеточного эукариотического организма - амебы Paulinella из группы Rhizaria - и цианобактерии из порядка Prochlorales (см. рис. 3).
Рис. 3. Общая схема симбиозов среди пластидных организмов.
Первичный симбиоз (primary endosymbiosis) происходил дважды: между пра-водорослью из царства Archaeplastida и неизвестной цианобактерией, от которой произошли все пластиды основной ветви, и между эукариотической Paulinella и цианобактерией из порядка Prochlorales. После первичного симбиоза царство Archaeplastida разделилось на три таксона: Glaucophyta, Rhodophyceae и Chlorophyta. После этого события произошел вторичный симбиоз (secondary endosymbiosys): часть красных и зеленых водорослей стала эндосимбионтами нефотосинтезирующих организмов из других клад. Таким образом, водоросли из таксонов Dinoflagellata, Chromerida, Apicomplexa, Stramenopila, Haptophyta и Cryptophyta получили пластиду от красных водорослей, a Euglenida и Chlorarachniophyta - от зеленых. Помимо вторичного симбиоза, в кладе Dinoflagellata происходил третичный симбиоз (tertiary endosymbiosis), при котором пластида от красной водоросли была заменена или, в случае рода Kryptoperidinium , дополнена пластидой из других водорослей. Обозначения: серый цвет линии обозначает беспластидные оргинизмы, зеленая и красная линии – соответственно, ветвь зеленых и красных водорослей, ? – сомнения в однократности события. (Иллюстрация к статье P. J. Keeling ‘‘The endosymbiotic origin, diversification and fate of plastids’’ с корректировкой согласно обсуждаемой статье)
Все остальные эукариоты получили свои пластиды в результате вторичных и третичных эндосимбиозов (рис. 3). Спустя 200-300 млн. лет после первичного симбиоза некоторые не имеющие пластид эукариоты захватили красную водоросль (например динофлагеляты), другие – зеленую (эвглены) (см. рис. 3). От плененной водоросли постепенно оставалась только пластида. Однако такая пластида оказывается окруженной тремя или четырьмя мембранами: две бактериальные, мембрана (плазмалемма) водоросли и фагосомальная мембрана конечного хозяина (см. рис. 2). У некоторых представителей сохраняется редуцированное ядро (нуклеоморф) водоросли.
Вторичный эндосимбиоз с зелеными водорослями произошел не менее двух раз: эвглены и хлорарахниофиты получили их независимо друг от друга (см. рис. 3).
Пластиды — органоиды, специфичные для клеток растений (они имеются в клетках всех растений, за исключением большинства бактерий, грибов и некоторых водорослей).
В клетках высших растений находится обычно от 10 до 200 пластид размером 3-10мкм, чаще всего имеющих форму двояковыпуклой линзы. У водорослей зеленые пластиды, называемые хроматофорами, очень разнообразны по форме и величине. Они могут иметь звездчатую, лентовидную, сетчатую и другие формы.
Различают 3 вида пластид:
- Бесцветные пластиды — лейкопласты;
- окрашенные — хлоропласты (зеленого цвета);
- окрашенные — хромопласты (желтого, красного и других цветов).
Эти виды пластид до известной степени способны превращаться друг в друга — лейкопласты при накоплении хлорофилла переходят в хлоропласты, а последние при появлении красных, бурых и других пигментов — в хромопласты.
Строение и функции хлоропластов
Хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент — хлорофилл.
Основная функция хлоропласт — фотосинтез.
В хлоропластах есть свои рибосомы, ДНК, РНК, включения жира, зерна крахмала. Снаружи хлоропласта покрыты двумя белково-липидными мембранами, а в их полужидкую строму (основное вещество) погружены мелкие тельца — граны и мембранные каналы.
Строение хлоропласта
Граны (размером около 1мкм) — пакеты круглых плоских мешочков (тилакоидов), сложенных подобно столбику монет. Располагаются они перпендикулярно поверхности хлоропласта. Тилакоиды соседних гран соединены между собой мембранными каналами, образуя единую систему. Число гран в хлоропластах различно. Например, в клетках шпината каждый хлоропласт содержит 40-60 гран.
Хлоропласты внутри клетки могут двигаться пассивно, увлекаемые током цитоплазмы, либо активно перемещаться с места на место.
- Если свет очень интенсивен, они поворачиваются ребром к ярким лучам солнца и выстраиваются вдоль стенок, параллельных свету.
- При слабом освещении, хлоропласты перемещаются на стенки клетки, обращенные к свету, и поворачиваются к нему своей большой поверхностью.
- При средней освещенности они занимают среднее положение.
Этим достигаются наиболее благоприятные для процесса фотосинтеза условия освещения.
Хлорофилл
В гранах пластид растительной клетки содержится хлорофилл, упакованный с белковыми и фосфолипидными молекулами так, чтобы обеспечить способность улавливать световую энергию.
Молекула хлорофилла очень сходна с молекулой гемоглобина и отличается главным образом тем, что расположенный в центре молекулы гемоглобина атом железа заменен в хлорофилле на атом магния.
Сходство молекулы хлорофилла и молекулы гемоглобина
В природе встречается четыре типа хлорофилла: a, b, c, d.
Хлорофиллы a и b содержат высшие растения и зеленые водоросли, диатомовые водоросли содержат a и c, красные — a и d.
Лучше других изучены хлорофиллы a и b (их впервые разделил русский ученый М.С.Цвет в начале XXв.). Кроме них существуют четыре вида бактериохлорофиллов — зеленых пигментов пурпурных и зеленых бактерий: a, b, c, d.
Большинство фотосинтезирующих бактерий содержат бактериохлорофилл a, некоторые — бактериохлорофилл b, зеленые бактерии — c и d.
Хлорофилл обладает способностью очень эффективно поглощать солнечную энергию и передавать ее другим молекулам, что является его главной функцией. Благодаря этой способности хлорофилл — единственная структура на Земле, которая обеспечивает процесс фотосинтеза.
Главная функция хлорофилла в растениях — поглощение энергии света и передача ее другим клеткам.
Пластидам, так же, как и митохондриям, свойственна до некоторой степени автономность внутри клетки. Они размножаются путем деления.
Наряду с фотосинтезом, в пластидах происходит процесс биосинтеза белка. Благодаря содержанию ДНК пластиды играют определенную роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность).
Строение и функции хромопластов
Хромопласты относятся к одному из трех видов пластид высших растений. Это небольших размеров, внутриклеточные органеллы.
Хромопласты имеют различный окрас: желтый, красный, коричневый. Они придают характерный цвет созревшим плодам, цветкам, осенней листве. Это необходимо для привлечения насекомых-опылителей и животных, которые питаются плодами и разносят семена на дальние расстояния.
Строение хромопласта
Структура хромопласта похожа на другие пластиды. Их двух оболочек внутренняя развита слабо, иногда вовсе отсутствует. В ограниченном пространстве расположена белковая строма, ДНК и пигментные вещества (каротиноиды).
Каротиноиды – это жирорастворимые пигменты, которые накапливаются в виде кристаллов.
Форма хромопластов очень разнообразна: овальная, многоугольная, игольчатая, серповидная.
Роль хромопластов в жизни растительной клетки до конца не выяснена. Исследователи предполагают, что пигментные вещества играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах, необходимы для размножения и физиологичного развития клетки.
Строение и функции лейкопластов
Лейкопласты — это органоиды клетки, в которых накапливаются питательные вещества. Органеллы имеют две оболочки: гладкую наружную и внутреннюю с несколькими выступами.
Лейкопласты на свету превращаются в хлоропласты (к примеру зеленые клубни картофеля), в обычном состоянии они бесцветны.
Форма лейкопластов шаровидная, правильная. Они находятся в запасающей ткани растений, которая заполняет мягкие части: сердцевину стебля, корня, луковиц, листьев.
Строение лейкопласта
Функции лейкопластов зависят от их вида (в зависимости от накапливаемого питательного вещества).
- Амилопласты накапливают крахмал, встречаются во всех растениях, так как углеводы основной продукт питания растительной клетки. Некоторые лейкопласты полностью наполнены крахмалом, их называют крахмальными зернами.
- Элайопласты продуцируют и запасают жиры.
- Протеинопласты содержат белковые вещества.
Лейкопласты также служат ферментной субстанцией. Под действием ферментов быстрее протекают химические реакции. А в неблагоприятный жизненный период, когда процессы фотосинтеза не осуществляются, они расщепляют полисахариды до простых углеводов, которые необходимы растениям для выживания.
В лейкопластах не может происходить фотосинтез, потому что они не содержат гран и пигментов.
Луковицы растений, в которых содержится много лейкопластов, могут переносить длительные периоды засухи, низкую температуру, жару. Это связано с большими запасами воды и питательных веществ в органеллах.
Предшественниками всех пластид является пропластиды, небольшие органоиды. Допускают, что лейко — и хлоропласты способны трансформироваться в другие виды. В конечном итоге после выполнения своих функций хлоропласты и лейкопласты становятся хромопластами — это последняя стадия развития пластид.
Важно знать! Одновременно в клетке растения может находиться только один вид пластид.
Читайте также: