Как происходит взаимопревращение пластид кратко

Обновлено: 08.07.2024

Пластиды одного типа могут переходить в пластиды другого типа. В самом деле, в проростках и во взрослых особях многие из пластид, возникающих в результате деления лейкопластов клеток зародыша, становятся хлоро- и хромопластами. Хлоропласт, теряя хлорофилл и обогащаясь каротиноидами (как в созревающих плодах шиповника) , становится хромопластом; лейкопласт при накоплении в его строме каротиноидов превращается в хромопласт (как в корнях моркови) . Достаточно обнажить верхнюю часть растущего в почве красного "корнеплода" моркови от земли, чтобы через некоторое время эта часть гипокотиля и корня позеленела: хромопласты клеток становятся хлоропластами.

Лейкопла́сты— бесцветные сферические пластиды в клетках растений. Лейкопласты образуются в запасающих тканях (клубнях, корневищах), клетках эпидермы и других частях растений. Синтезируют и накапливают крахмал (так называемые амилопласты), жиры, белки. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, синтезируется крахмал. На свету лейкопласты превращаются в хлоропласты. Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, основная функция которых обычно запасающая. Размеры этих органелл относительно небольшие. Они округлой либо слегка продолговатой формы, 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, 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.

Хромопласты – пластиды, окраска которых бывает желтого, оранжевого или красного цвета, что обусловлено накоплением в них каротиноидов.Хромопласты – нефотосинтезирующие пластиды, встречаются в цитоплазме клеток цветков, стеблей, плодов, листьев, придавая им соответствующую окраску. Хромопласты имеют более простое строение (почти отсутствуют тиллакоиды). Содержат разные пигменты – каротиноиды – красные, желтые, оранжевые, коричневые. Функции - Запас питательных веществ.

Существует три основных типа взаимопревращения пластид:

1) лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений;

2) хромопласты— окрашенные пластиды обычно желтого, красного иоранжевого цвета;

3) хлоропласты— зеленые пластиды.

Между пластидами могут происходить взаимопревращения. Наиболее частое превращение — лейкопластов в хлоропласты (позеленениеклубней картофеля на свету), а обратный процесс происходит в темноте. Хлоропласты превращаются в хромопласты - пожелтение листьев и покраснение плодов. Невозможное только превращение хромопластов в хлоропласты или лейкопласты.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Лейкопласты, хромопласты. Их структура, разнообразие, функции. Онтогенез и взаимопревращение пластид.

К постоянным компонентам (органоидам, органеллам) клеток высших растений и водорослей относятся пластиды. Сейчас есть несколько гипотез происхождения этих элементов, как и митохондрий. Согласно теории симбиогенеза, появились они в результате объединения гетеротрофных и автотрофных бактерий, по другой версии — по итогу поглощения крупными организмами более мелких.

Описание органоидов

Пластиды образуются из молодых зачаточных клеток, которые называются пропластидами. Они имеют округлую форму и обладают двумя мембранами, которые заполнены однородным веществом (матриксом). В матриксе находятся:

кольцевая дезоксирибонуклеиновая кислота;
прокариотические мелкие рибосомы;
геном органоидов.

Пропластиды попадают в новый органоид через яйцеклетку, и они могут делиться, образуя все типы органелл. Каждый вид пластид отличается от другого формой, строением и размерами. Обычные органоиды высших растений окружены внешней и внутренней оболочками, в которых число галактолипидов преобладает над количеством фосфолипидов.

Внешняя мембрана имеет гладкую форму, и она никогда не соединяется с внутренней. В строении пластид ее функцией считается транспортировка воды, ионов и метаболитов. Этот процесс осуществляется благодаря наличию порового белка.

Между мембранами есть точки тесного взаимодействия, и биологи предполагают, что в этих местах происходит переход белков из цитоплазмы. Внутренняя мембрана способна пропускать маленькие незаряженные молекулы и монокарбоновые кислоты.

Крупные и заряженные продукты метаболизма перемещаются белками переносчиками. Пластиды развиваются за счет везикул, которые отсоединяются от внутренней мембраны и упорядочиваются. Уровень развития зависит от видов органоидов.

Размножение и разновидности органелл

Размножение пластид происходит делением развитых органоидов. В образовательных тканях деление органелл и клеток взаимосвязано, поэтому количество пластид в материнских и дочерних клетках практически одинаковое.

Сам же процесс размножения сходен с делением прокариотических клеток, то есть в ее центральной части происходит сжатие, потом образуется перетяжка между новыми образованиями и затем полное разделение. Чаще всего делятся:

пропластиды;
этиопласты;
молодые хлоропласты.

Большинство видов цветов во время размножения приобретает характеристики материнского растения, так как мужские клетки часто деградируют в период развития гаметофита или двойного оплодотворения. У некоторых растений были замечены признаки наследования от обоих родителей, а иногда встречаются экземпляры с отцовскими характерными чертами. Пластиды наземных растений осуществляют ряд функций:

фотосинтез;
восстановление неорганических ионов;
синтез основных метаболитов и регулярных молекул;
накопление железа, липидов и крахмала.

Сводная таблица основных видов пластид:

Свойства	Хлоропласты	Хромопласты	Лейкопласты
Строение	Двухмембранный органоид с гранами и каналами	Органелла с неразвитой внутримембранной системой	Органоиды, находящиеся в частях растений, спрятанных от света
Цвет	Зеленые	Разноцветные	Бесцветные
Пигмент	Хлорофилл	Каротиноид	Отсутствует
Форма	Овальная	Многоугольная	Шаровидная
Функции	Фотосинтез	Накопление каротиноидов	Накопление питательных веществ
Преобразование	Переходят в хромопласты	Не преобразовываются	Становятся хролопластами и хромопластами

Роль хлоропластов

Этот класс пластидов считается самым изученным и важным в растительном мире. Органоид содержит пигмент хлорофилл, который окрашивает представителей растительного мира в зеленый цвет, кроме некоторых сапрофитов, паразитов и растений, содержащихся в темном месте.

Объясняется это тем, что синтез может протекать только на свету, а на неосвещенных участках растения обладают бледно-желтой окраской. Поэтому на рисунках растительных клеток эти органеллы всегда изображаются зеленым цветом. В структуру хлоропласта входят:

белки — около 50%;
хлорофиллы — от 5 до 10%;
каротиноиды — от 1 до 2%;
рибонуклеиновые кислоты (РНК) — от 0,5 до 3%.

Исключительная особенность этих органоидов в том, что в них протекает фотосинтез, образующий крахмал, который представляет собой мелкие зерна. В процессе синтеза хлорофилл поглощает световую энергию и перенаправляет ее на фотосинтетические реакции. Из органоидов хролофилл извлекается с помощью органических растворителей (спирт, ацетон).

Значение каротиноидов в хлоропластах еще не совсем доказано, но специалисты предполагают, что ими также поглощается и накапливается световая энергия, а затем передается хролофиллам. Хлоропласты отличаются от других органелл постоянством форм и размеров, независимо от вида растений.

Исключение составляют некоторые тенелюбивые растения, у которых количество и форма пластид чуть больше. Этот вид органоидов считается очень слабым, поэтому при взаимодействии с дистиллированной водой или раствором соли они быстро разбухают и расплываются. Такие изменения обычно происходят при малом количестве минеральных элементов в почве.

Но в природе встречаются и более стойкие хлоропласты, которые могут длительный период переносить низкие температуры. Например, кора осины начинает зеленеть ранней весной, когда по ночам бывают сильные заморозки. Крепкие органоиды входят в структуру клеток большинства хвойных пород деревьев, поэтому иголки у них постоянно зеленые.

Бесцветные лейкопласты

Такие пластиды в биологии представляют собой бесцветные органоиды, поэтому их очень сложно обнаружить даже в микроскоп. Обычно они становятся видны, если внутри есть большие включения. Это очень нежные пластиды и разрушаются быстрее, чем хлоропласты. Чаще всего бесцветные органеллы встречаются в частях растений, находящихся в темноте:

в корневой системе;
в клубнях картофеля;
в семенах;
в середине стеблей.

Кроме того, лейкопласты могут встречаться в сильно освещенных клетках растений, например, в кожице. В схеме клетки органеллы обычно располагаются рядом с ядром, нередко окружая его со всех сторон. В отличие от хролопластов, форма этих органоидов изменчива, и она может быть шаровидной, овальной или веретеновидной. В состав лейкопластов входят три вида органелл, которые выполняют определенные функции. В бесцветные органоиды входят:

амилопласты;
протеопласты;
олеопласты.

Среди всех видов лейкопластов преобладают амилопласты, которые предназначены для накапливания крахмала. Выяснить их строение очень сложно, так как даже использование микроскопа не позволяет изучить структуру этих органелл. Образование крахмальных зерен происходит посередине пластиды, и этот участок называется образовательным центром.

При особых условиях происходит взаимопревращение амилопласт с другими видами пластид. Олеопласты, которые образуют в клетках масла, встречаются намного реже, чем амилопласты. По определению эти пластиды представляют собой застарелые хлоропласты, которые потеряли хлорофилл.

При этом внутри матрикса происходит образование масла, которое после разрыва оболочки вытекает и сливается с маслами других пластид, образуя крупные жировые капли. В протеопластах происходит синтез дополнительного белка (протеина), который образуется в семенах разных растений.

Назначение хромопластов

Разноцветные хромопласты находятся в клетках многих лепестков, спелых плодов, фруктов и корнеплодов. Окраска этих органов обусловлена наличием в пластидах желтых и оранжевых пигментов.

Их также можно встретить в хлоропластах, но там они перекрываются хлорофиллом. Форма разноцветных органоидов непостоянна и зависит от состояния пигментов. В зависимости от строения каротиноидов существует три вида хромопластов:

Пластиды, у которых каротиноиды обладают формой кристаллов.
Органоиды с растворенными в липоидных глобулах пигментами.
Органеллы, где каротиноиды находятся в мелких пучках нитей и связаны с фибриллами белка.

Хромопласты обычно образуются из старых хлоропластов, за исключением моркови, где они развиваются из пропластид. Поэтому часть его плода, подпадающая под солнечные лучи, начинает зеленеть. Органоиды в моркови образовываются из крахмалоносных лейкопластов, а затем появляются каротиноиды, которые постепенно кристаллизуются.

С ростом в клетках каротина крахмал исчезает, а пластидная масса уменьшается. Кристаллизованный пигмент занимает большую часть хромопласта, поэтому форма органоида напрямую зависит от пигмента.

Роль хромопластов в обмене веществ еще мало изучена. Они не обладают способностью к фотосинтезу, так как в них нет хролофилла. Побочное значение этого органоида состоит в том, что они обеспечивают окраску цветов и плодов, которые привлекают разных насекомых для опыления.

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: