Что такое пластиды в растительной клетке

Что такое пластиды: строение и функция

Клетка сложная структура, состоит из множества компонентов, называемых органеллами. При этом состав растительной клетки несколько отличается от животной, а основное различие заключается в присутствии пластидов….

Описание клеточных элементов

Какие компоненты клеток именуются пластидами. Это структурные органоиды клетки, имеющие сложное строение и функции, важные для жизни растительных организмов.

Важно! Пластиды образуются из пропластид, которые находятся внутри клеток меристем или образовательной ткани и имеют гораздо меньший размер, чем зрелый органоид. А еще они делятся, подобно бактериям, на две половины перетяжкой.

Какое имеют пластиды строение под микроскопом рассмотреть сложно, благодаря плотной оболочке они не просвечиваются.

Однако, ученым удалось выяснить, что этот органоид имеет две мембраны, внутри заполнен стромой, аналогичной цитоплазме жидкостью.

Складки внутренней мембраны, уложенные стопочками, образуют граны, которые могут соединяться между собой.

Также внутри присутствуют рибосомы, липидные капли, зерна крахмала. Еще у пластид, особенно у хлоропластов, имеются свои молекулы ДНК.

Это интересно! Сходство, отличия и признаки: голосеменные и покрытосеменные растения

Классификация

Разделяются на три группы по цвету и выполняемым функциям:

Хлоропласты

Наиболее глубоко изучены, имеют зеленую окраску. Содержаться в листьях растений, иногда в стеблях, плодах и даже корнях. По внешнему виду похожи на округлые зернышки размером 4-10 микрометров. Малый размер и большое количество значительно увеличивает площадь рабочей поверхности.

Могут отличаться по цвету, это зависит от вида и концентрации содержащегося в них пигмента. Основной пигмент- хлорофилл, также присутствуют ксантофилл и каротин. В природе существует 4 вида хлорофилла, обозначаемых латинскими буквами: а, b, с, е. Первые два типа содержат клетки высших растений и зеленых водорослей, у диатомовых присутствуют только разновидности а и с.

Внимание! Подобно другим органоидам, хлоропласты способны стареть и разрушаться. Молодая структура способна к делению и активной работе. Со временем их граны разрушаются, а хлорофилл распадается.

Хлоропласты выполняют важную функцию: внутри них происходит процесс фотосинтеза преобразование солнечного света в энергию химических связей формирующихся углеводов. При этом они могут двигаться вместе с током цитоплазмы или активно передвигаться сами. Так, при слабом освещении они скапливаются у стенок клетки с большим количеством света и поворачиваются к нему большей площадью, а при очень активном освещении, наоборот, встают ребром.

Хромопласты

Приходят на смену разрушенным хлоропластам, бывают желтого, красного и оранжевого оттенков. Цветная окраска формируется благодаря содержанию каротиноидов.

Данные органоиды содержаться в листья, цветах и плодах растений. По форме могут быть округлыми, прямоугольными или даже игольчатыми. Строение аналогично хлоропластам.

Основная функция – придание окраски цветам и плодам, что позволяет привлечь насекомых- опылителей и животных, которые поедают плоды и тем самым способствуют распространению семян растения.

Важно! Ученые строят предположения о роли хромопластов в окислительно-восстановительных процессах клетки в качестве светофильтра. Рассматривается возможность их влияния на рост и размножение растений.

Лейкопласты

Данные пластиды имеют отличия в строении и функциях. Основная задача – запасать питательные вещества впрок, поэтому находятся они преимущественно в плодах, но также могут быть в утолщенных и мясистых частях растения:

Бесцветная окраска не позволяет выделить их в структуре клетки, однако лейкопласты легко разглядеть при добавлении небольшого количества йода, который, взаимодействуя с крахмалом, окрашивает их в синий цвет.

Форма близка к округлой, при этом внутри плохо развита система мембран. Отсутствие складок мембран помогает органоиду при запасании веществ.

Крахмальные зерна увеличиваются в размерах и легко разрушают внутренние мембраны пластиды, как-бы растягивая ее. Это позволяет накопить больше углеводов.

В отличие от других пластид, содержат молекулу ДНК в оформленном ядре. При этом, накапливая хлорофилл, лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.

Определяя, какую функцию выполняют лейкопласты, нужно отметить их специализацию, поскольку существует несколько типов, запасающих определенные вид органического вещества:

Помимо накопления, могут выполнять функцию расщепления веществ, для чего существуют ферменты, которые активизируются, когда возникает дефицит энергии или строительного материала.

В такой ситуации ферменты начинают расщеплять запасенные жиры и углеводы до мономеров, чтобы клетка получила необходимую энергию.

Все разновидности пластид, не смотря на особенности строения, обладают способностью превращаться друг в друга. Так, лейкопласты могут преобразоваться в хлоропласты, этот процесс мы видим при позеленении клубней картофеля.

В то же время, по осени хлоропласты превращаются в хромопласты, в результате чего листья желтеют. Каждая клетка содержит только один вид пластид.

Это интересно! Кто такие эукариоты и прокариоты: сравнительная характеристика клеток разных царств

Происхождение

Теорий происхождения множество, наиболее обоснованными среди них являются две:

Первая рассматривает образование клетки как процесс симбиоза, происходящего в несколько ступеней. В его ходе гетеротрофные и автотрофные бактерии объединяются, получая взаимную выгоду.

Вторая теория рассматривает образование клетки через поглощение более крупными организмами мелких. Однако, при этом не происходит их переваривание, они встраиваются в структуру бактерии, выполняя свою функцию внутри нее. Такое строение оказалось удобным и дало организмам преимущество перед другими.

Виды пластидов в растительной клетке

Пластиды их функции в клетке и типы

Вывод

Пластиды в растительных клетках – это своеобразная фабрика, где осуществляется производство, связанное с токсичными промежуточными веществами, высокой энергией и процессами преобразования свободных радикалов.

Источник

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:

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:

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:

Сводная таблица основных видов пластид:

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:

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:

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:

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:

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.

Источник

Пластиды: виды, строение и функции. Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты

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:

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.

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).

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.

Сводная таблица строения и функций пластид

Источник

Пластиды: общая характеристика, строение, виды и функции

Содержание:

Пластиды — специализированные органоиды, встречающиеся в живых эукариотических клетках растений. Для животных и грибов не характерны.

Виды пластидов

Совокупность пластид в клетке называют пластидомом, хотя в зрелой клетке содержатся пластиды только одного вида. В зависимости от окраски выделяют следующие пластиды:

Происхождение и трансформация пластид

Пластиды происходят одинаково – из пропластид. Эволюционными предками ученые считают бактерии, которые были поглощены другой бактерией эндоцитозом. Первая бактерия, скорее всего, могла преобразовывать энергию света.

Могут превращаться друг в друга по ситуации. В условиях слабой освещенности хлоропласты могут преобразовываться в лейкопласты. Хромопласты же могут образовываться из зеленых и бесцветных пластид в случае накопления каротиноидов.

Строение хлоропласта

Размер и число хлоропластов зависит от вида растения и клетки, где они расположены. На величину и очертания влияют условия среды и таксономичекая принадлежность растений. Например, у высших растений хлоропласты линзовидные. Крупные и богатые хлорофиллом, магнийсодержащим пигментом, органоиды у растений теневой зоны. У водорослей хлорофилл назван хроматофором и может принимать следующие формы: шаровидная, спиральная, чашевидная и другие.

Положение органоидов в клетке может меняться, так как они не закреплены, однако, чаще всего хлоропласты расположены близ клеточной стенки. Это нужно для того, чтобы улавливать свет.

Хлоропласты имеют двумембранную оболочку, которая отграничивает содержимое органоида от цитоплазмы. Мембраны не несут другие органоиды. У высших растений сильно развита внутренняя мембранная поверхность, которая образует плоские мешки – тилакоиды или более вытянутые – ламеллы. Несколько плотно собранных в стопки тилакоидов образуют граны. Важно: все тилакоиды расположены параллельно друг другу. На их стенках расположены молекулы хлорофилла. Граны связаны между собой тилакоидами стромы.

Строма – жидкая часть пластидов, где располагаются все части органоида.

Строение хромопласта

Встречаются в клетках лепестков, плодов, корнеплодах. Хромопласты разнообразны по форме и меньше хлоропластов. Система выростов внутренней мембраны не развита. Внутри пластида содержится пигменты желтого, оранжевого и красного цвета.

Строение лейкопласта

Лейкопласты – бесцветные пластиды. Встречаются в частях растениях, спрятанных от света, например в корнях, клубнях, семенах. Эти пластиды имеют шаровидную, чашевидную форму, но она может свободно меняться. Система выростов внутренней мембраны развита слабо. Тилакоиды одиночные, располагаются без особой ориентации в пространстве. Во всем остальной лейкопласты схожи с хлоропластами.

Выделяется несколько видов лейкопластов по запасаемым веществам

Функции пластидов

Пластиды

Функции

Фотосинтез – образование органических веществ из неорганических с использованием энергии света

Связаны с синтезом и накоплением запасных веществ

Окрашивают различные части растений, что важно для привлечения насекомых-опылителей

Пластиды поддерживают жизнедеятельность автотрофных клеток растений. Три вида органоидоидов отвечают за свои процессы, четко «делят обязанности», а в случае неблагоприятных условий трансформируются в необходимый для выживания органоид.

Источник