Хромопласты строение и функции кратко
Обновлено: 02.07.2024
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.
Хромопласты — окрашенные не зеленые пластиды растений. Содержат оранжевые и красноватые пигменты (каротин, каротиноиды) и желтые (ксантофиллы). Образуются из протопластид и бесцветных лейкопластов в результате накопления пигментов. Второй способ — из молодых хлоропластов при замещении хлорофилла каротином (рис. 1).
Происхождение хромопластов в большинстве случаев связано с хлоропластами, которые теряют хлорофилл и крахмал. Этот процесс хорошо заметен при распускании венчиков цветковых растений, созревании плодов, изменении окраски листьев осенью. Чисто-красные, синие, фиолетовые (антоцианы) и желтые пигменты некаротинного характера у высших растений не оформлены в пластиды, а растворены в клеточном соке.
Рис. 1. Происхождение хромопластов
Функции
Хромопласты — пластиды, в которых происходит синтез каротиноидов и ксантофиллов. Они определяют окраску частей растений, в которых встречаются, в желтый, оранжевый или красноватый цвета. Красноватые, оранжевые и желтые пластиды фотосинтетически не активны или мало активны.
Каротиноидные пигменты в лепестках венчика служат для привлечения опылителей. Хромопласты появляются в результате созревания или старения органа (созревшие плоды и корнеплоды, осенние листья). Незеленые пластиды служат для запасания питательных веществ, накопления ненужных продуктов обмена (листья осенью).
Строение
Хромопласты содержат белковую строму с гранулами. Существуют типы пластид, содержащих кристаллы белка и гранулы пигмента. Другие типы хлоропластов образованы кристаллами белка и пигмента или только пигментом (рис. 2). Отсутствуют постоянная форма и тилакоиды, как в хлоропластах.
Рис. 2. Строение хромопласта
Виды хромопластов
Строение
Шаровидные или глобулярные
Содержат липидные глобулы (диаметром 0,2–1 мкм), в которых сосредоточены пигменты
Образования прямоугольной или ромбической формы, на 25–45% состоящие из бета-каротина
Содержат нитевидные жидкие кристаллы в окружении оболочки из липидов и белкового фибриллина
Состоят из мембран, которые образуют многочисленные концентрические полые сферы
Роль хромопластов
Появление хромопластов имеет значение в эволюционном развитии многих групп растений. Яркая окраска привлекает насекомых-опылителей, животных, распространяющих плоды и семена. Пластиды также накапливают продукты обмена веществ растения. Хромопласты бурых водорослей содержат красные пигменты и небольшое количество хлорофилла, следовательно, участвуют в фотосинтезе.
Хромопласты (от греч. chromos – краска, и plastos – оформленный, вылепленный) – мелкие внутриклеточные, окрашенные органоиды высших растений, одни из трех типов пластид. Они могут быть желтого, оранжевого или красного цветов.
Встречаются в клетках созревших плодов, лепестках, в некоторых корнеплодах и пожелтевших листьях.
Навигация по статье
Строение хромопластов
Строение хромопласта схоже с остальными пластидами. Он имеет оболочку, которая образованна двумя мембранами. Внешняя мембрана предохраняет от слияния с цитоплазмой, внутренняя, ограничивает содержание хромопласта.
Внутри оболочки он заполнен стромой (белковая основа), в которой находятся кольцевая ДНК и красящие пигменты, каротиноиды.
Каротиноиды могут растворяться в липидных включениях, накапливаться в белковых фибриллах, или откладываться в виде кристаллов. Форма органелл разнообразная, зависит от характера включений.
Функции хромопластов
Главная функция – окрашивание лепестков цветов и зрелых плодов.
Яркая окраска предназначена для привлечения насекомых, которые опыляют растение и животных, которые, поедая плоды, распространяют семена.
Физиологическая роль хромопластов еще не до конца изучена. Исследования указывают на то, что каротиноиды принимают участие в процессах окисления и восстановления, являясь, чем то вреде светофильтра для хлоропластов. А также непосредственно участвуют в росте и размножения. Хромопласт основное место локализации растительных пигментов.
Все три типа пластид образовываются из пропластид, мелких органоидов, поэтому принято считать что лейкопласты, хлоропласты и хромопласты могут взаимно переходить друг в друга. Исследования показывают, что хромопласт – это конечная форма развития пластид, то есть постаревшие хлоропласты и лейкопласты.
cromoplastos Это растительные клеточные органеллы, которые отвечают за накопление каротиноидных пигментов, через которые красный, оранжевый и желтый будут отдаваться некоторым фруктам, растениям, корням и старым листьям..
Эти хромопласты являются частью семейства пластид или пластид, которые являются элементами растительных клеток, которые выполняют фундаментальные функции для растительных организмов..
В дополнение к хромопластам, есть также лейкопласты (у них нет пигментов, и их единственная функция - хранить), хлоропласты (их основная функция - фотосинтез) и пропластидии (они не имеют цвета и выполняют функции, связанные с фиксацией азота)..
Хромопласты могут быть получены из любой из вышеупомянутых пластид, хотя они чаще всего происходят из хлоропластов.
Это происходит потому, что они теряют зеленые пигменты, характерные для хлоропластов, и уступают место желтым, красным и оранжевым пигментам, которые образуют хромопласты..
Функции хромопластов
Основная функция хромопластов заключается в генерации цвета, и некоторые исследования пришли к выводу, что это назначение цвета важно для стимулирования опыления, поскольку оно может привлекать животных, отвечающих за опыление или распределение семян..
Этот тип пласто очень сложен; даже считается, что все его функции еще не известны.
Было установлено, что хромопласты достаточно активны в области метаболизма растительных организмов, поскольку они выполняют действия, связанные с синтезом различных элементов этих организмов..
Точно так же недавние исследования обнаружили, что хромопласт способен производить энергию, задача, ранее приписываемая другим клеточным органам. Этот процесс дыхания был назван хромореспирацией.
Далее мы подробно опишем различные типы хромопластов, которые существуют, и мы поговорим о хромореспирации и последствиях этого недавнего открытия.
Типы хромопластов
Существует классификация хромопластов на основе формы, принятой пигментами. Важно подчеркнуть, что часто встречаются разные типы хромопластов в одном и том же организме..
Основными типами хромопластов являются: глобулярные, кристаллические, трубчатые или фибриллярные и перепончатые..
С другой стороны, также важно отметить, что есть фрукты и растения, состав хромопластов которых может сбивать с толку, вплоть до невозможности с уверенностью определить, какой тип хромопласта содержит.
Примером этого является томат, чьи хромопласты имеют как кристаллические, так и мембранные характеристики.
Далее мы подробно опишем характеристики основных типов хромопластов:
шаровидный
Глобулярные хромопласты образуются в результате накопления пигментов и исчезновения крахмалов.
Это хромопласты, богатые липидными элементами. Внутри хромопластов находятся так называемые пластоглобулины, которые представляют собой несколько капель липида, которые содержат и транспортируют каротиноиды..
Когда они возникают, эти глобулярные хромопласты генерируют глобулы, которые не имеют мембраны, которая покрывает их. Глобулярные хромопласты обычно обнаруживаются, например, в киви или лечозе.
объектив
Кристаллические хромопласты характеризуются наличием длинных, узких игольчатых мембран, в которых накапливаются пигменты.
Затем генерируются разновидности кристаллов каротина, которые расположены внутри участков, окруженных мембранами. Эти хромопласты обычно содержатся в моркови и помидорах.
Трубчатые или фибриллярные
Наиболее характерной особенностью трубчатых или фибриллярных хромопластов является то, что они содержат структуры в форме трубок и пузырьков, в которых накапливаются пигменты. Их можно найти, например, в розах.
перепончатый
В случае мембранных хромопластов пигменты хранятся в обернутых мембранах в виде рулона по спирали. Этот тип хромопласта встречается, например, у нарциссов.
Cromorrespiración
Недавно было обнаружено, что хромопласты выполняют важную функцию, ранее предназначенную только для хлоропластов и органелл митохондриальных клеток..
Научные исследования, опубликованные в 2014 году, показали, что хромопласты способны производить химическую энергию.
Это означает, что они способны синтезировать молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), чтобы регулировать их метаболизм. Таким образом, хромопласты обладают способностью генерировать энергию сами.
Этот процесс производства энергии и синтеза АТФ известен как хромаспирация.
Эти результаты были сделаны исследователями Хоакин Аскон Бието, Марта Ренато, Альберт Боронат и Ирини Патераки из Университета Барселоны, Испания; и они были опубликованы в журнале американского происхождения Физиология растений.
Хромопласты, несмотря на то, что у них нет способности к кислородному фотосинтезу (то есть при котором выделяется кислород), являются очень сложными элементами с активным действием в области обмена веществ, у которых даже функции неизвестны до сих пор..
Хромопласты и цианобактерии
В рамках открытия хромо-дыхания произошла еще одна интересная находка. В структуре хромопластов был обнаружен элемент, который обычно является частью организма, из которого происходят пластиды: цианобактерии.
Цианобактерии - это бактерии, физически похожие на водоросли, способные к фотосинтезу; они являются единственными клетками, которые не имеют клеточного ядра и могут выполнять указанный процесс.
Эти бактерии могут противостоять экстремальным температурам и живут как в соленой, так и в пресной воде. Эти организмы относятся к первому поколению кислорода на планете, поэтому они имеют большое значение в эволюционном плане.
Таким образом, несмотря на то, что хромопласты считаются неактивными пластидами в отношении процесса фотосинтеза, исследования, проведенные учеными из Университета Барселоны, обнаружили элемент дыхания цианобактерий в дыхательном процессе хромопластов..
То есть, это открытие может указывать на то, что хромопласты могут иметь функции, аналогичные функциям цианобактерий, организмов, определяющих восприятие планеты, как теперь известно.
Изучение хромопластов находится в полном развитии. Это настолько сложные и интересные органеллы, что еще не было возможности полностью определить, каковы их функции и какое значение они имеют для жизни на планете..
Пластиды
Главная функция пластид – синтез органических веществ, благодаря наличию собственных ДНК и РНК и структур белкового синтеза. В пластидах также содержатся пигменты, обусловливающие их цвет. Всё|Все виды данных органелл имеют сложное внутреннее строение. Снаружи пластиду покрывают две элементарные мембраны, имеется система внутренних мембран, погружённых в строму или матрикс.
Классификация пластид по окраске и выполняемой функции подразумевает деление этих органоидов на три типа: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Пластиды водорослей именуются хроматофорами.
Хлоропласты – это зелёные пластиды высших растений, содержащие хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент. Представляют собой тельца|тельца округлой формы размерами от 4 до 10 мкм. Химический состав хлоропласта: примерно 50% белка|белка, 35% жиров, 7% пигментов, малое количество ДНК и РНК. У представителей разных групп растений комплекс пигментов, определяющих окраску и принимающих участие в фотосинтезе, отличается. Это подтипы хлорофилла и каротиноиды (ксантофилл и каротин). При рассматривании под световым микроскопом видна|видна зернистая структура пластид – это граны. Под электронным микроскопом наблюдаются небольшие прозрачные уплощённые мешочки (цистерны, или граны), образованные белково-липидной мембраной и располагающиеся в непосредственно в строме. Причём некоторые из них сгруппированы в пачки, похожие на столбики монет (тилакоиды гран), другие, более крупные находятся между тилакоидами. Благодаря такому строению, увеличивается активная синтезирующая поверхность липидно-белково-пигментного комплекса гран, в котором на свету происходит фотосинтез.
Хромопласты – пластиды, окраска которых бывает жёлтого, оранжевого или красного цвета|цвета, что обусловлено накоплением в них каротиноидов. Благодаря наличию хромопластов, характерную|характерную окраску имеют осенние листья, лепестки цветов, созревшие плоды (помидоры, яблоки). Данные органоиды могут быть различной формы – округлой, многоугольной, иногда игольчатой.
Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, основная функция которых обычно запасающая. Размеры этих органелл относительно небольшие. Они округлой либо слегка продолговатой формы, характерны|характерны для всех живых клеток растений. В лейкопластах осуществляется синтез из простых соединений более сложных – крахмала, жиров, белков, которые сохраняются про запас в клубнях, корнях, семенах|семёнах, плодах. Под электронным микроскопом заметно, что каждый лейкопласт покрыт двухслойной мембраной, в строме есть только один или небольшое число выростов мембраны, основное пространство заполнено органическими веществами. В зависимости от того, какие вещества накапливаются в строме, лейкопласты делят на амилопласты, протеинопласты и элеопласты.
Всё|Все виды пластид имеют общее|общее происхождение и способны переходить из одного вида в другой. Так, превращение лейкопластов в хлоропласты наблюдается при позеленении картофельных клубней на свету, а в осенний период в хлоропластах зелёных листьев разрушается хлорофилл, и они трансформируются в хромопласты, что проявляется пожелтением листьев. В каждой определённой клетке растения может быть только один вид пластид.
Видео по теме : Пластиды строение и функции
Пластиды строение и функции
Многие примерно знают, что такое пластиды, со школьной скамьи. В курсе ботаники говорится, что в растительных клетках пластиды могут быть разных форм, размеров и выполняют в клетке различные функции. Эта статья напомнит о структуре пластид, их видах и функциях тем, кто давно окончил школу, и будет полезна всем, кто интересуется биологией.
Строение
На картинке внизу схематически представлено строение пластидов в клетке. Независимо от её вида, у неё есть внешняя и внутренняя мембрана, выполняющие защитную функцию, строма — аналог цитоплазмы, рибосомы, молекула ДНК, ферменты.
В хлоропластах присутствуют особые структуры — граны. Граны формируются из тилакоидов — структур, похожих на диски. Тилакоиды принимают участие в синтезе АТФ и кислорода.
В хлоропластах в результате фотосинтеза формируются крахмальные зерна|зёрна.
Лейкопласты не пигментированы. В них не присутствуют тилакоиды, они не принимают участия в фотосинтезе. Большая|Большая часть лейкопластов сконцентрирована в стебле|стебле и корне растения.
Хромопласты имеют в своём составе липидные капли — структуры, содержащие липиды, необходимые для снабжения структуры пластид дополнительной энергией.
Пластиды могут быть разных цветов, размеров и форм. Размеры их колеблются в пределах 5-10 мкм. Форма обычно овальная или круглая, но может быть и любой|любой другой.
Виды пластид
Пластиды могут быть бесцветными (лейкопласты), зелёными (хлоропласты), жёлтыми или оранжевыми (хромопласты). Именно хлоропласты придают листьям растений зелёную окраску.
Другая разновидность пластид, хромопласты, отвечает за жёлтую, красную или оранжевую окраску.
Бесцветные пластиды в клетке выполняют функцию хранилища питательных веществ. В лейкопластах содержатся жиры, крахмал, белки|белки и ферменты. Когда растение нуждается в дополнительной энергии, крахмал расщепляется на мономеры — глюкозу.
Лейкопласты при определённых условиях (под действием солнечного света или при добавлении химических веществ) могут превращаться в хлоропласты, хлоропласты преобразуются в хромопласты, когда хлорофилл разрушается, и в окраске начинают преобладать красящие пигменты хромопластов — каротин, антоциан или ксантофилл. Это превращение заметно осенью, когда листья и многие плоды меняют цвет из-за разрушения хлорофилла и проявления пигментов хромопластов.
Функции
Как говорилось выше, пластиды могут быть разными, и их функции в растительной клетке зависят от разновидности.
Лейкопласты служат в основном для хранилища питательных веществ и поддержания жизнедеятельности растения за счёт способности запасать и синтезировать белки|белки, липиды, ферменты.
Хлоропласты играют ключевую роль в процессе фотосинтеза. При участии сконцентрированного в пластидах пигмента хлорофилла происходит преобразование углекислого газа и молекул воды|воды в молекулы глюкозы и кислорода.
Хромопласты благодаря яркой окраске привлекают насекомых для опыления растений. Исследование функций этих пластид до сих пор продолжается.
Читайте также: