ПЛАСТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОСТАВ И ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В пластидах группы orgánulas или plastidiosson полуавтономные клетки с различными функциями. Они содержатся в клетках водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений. Самая известная пластида - хлоропласт, отвечающий за фотосинтез в растительных клетках.

В соответствии с их морфологией и функцией существует большое разнообразие пластид: хромопласты, лейкопласты, амилопласты, этиопласты, олеопласты и другие. Хромопласты специализируются на хранении каротиноидных пигментов, амилопласты хранят крахмал, а пластиды, которые растут в темноте, называются этиопластами.

Удивительно, но пластиды были обнаружены у некоторых паразитических червей и у некоторых морских моллюсков.

Общие характеристики

Пластиды - это органеллы, присутствующие в клетках растений, покрытые двойной липидной мембраной. У них есть собственный геном, что является следствием их эндосимбиотического происхождения.

Предполагается, что около 1,5 миллиарда лет назад протоэукариотическая клетка поглотила фотосинтезирующую бактерию, дав начало эукариотической линии.

Эволюционно можно выделить три линии пластид: глаукофиты, линию красных водорослей (родопласты) и линию зеленых водорослей (хлоропласты). Зеленая линия дала начало пластидам как из водорослей, так и из растений.

Генетический материал имеет размер от 120 до 160 т.п.н. у высших растений и организован в виде замкнутой кольцевой молекулы двухполосной ДНК.

Одна из самых ярких характеристик этих органелл - их способность к взаимопревращению. Это изменение происходит благодаря присутствию молекулярных стимулов и стимулов окружающей среды. Например, когда этиопласт получает солнечный свет, он синтезирует хлорофилл и становится хлоропластом.

Помимо фотосинтеза, пластиды выполняют различные функции: синтез липидов и аминокислот, хранение липидов и крахмала, функционирование устьиц, окраску структур растений, таких как цветы и фрукты, и восприятие силы тяжести.

Структура

Все пластиды окружены двойной липидной мембраной, а внутри они имеют небольшие мембранные структуры, называемые тилакоидами, которые могут значительно увеличиваться в некоторых типах пластид.

Структура зависит от типа пластиды, и каждый вариант будет подробно описан в следующем разделе.

Типы

Есть ряд пластид, которые выполняют различные функции в растительных клетках. Однако граница между каждым типом пластид не очень четкая, так как между структурами существует значительное взаимодействие и существует возможность взаимного преобразования.

Точно так же при сравнении разных типов клеток обнаруживается, что популяция пластид неоднородна. Среди основных типов пластид, встречающихся у высших растений, можно выделить следующие:

Пропластиды

Это пластиды, которые еще не были дифференцированы и ответственны за образование всех типов пластид. Они находятся в меристемах растений, как в корнях, так и в стеблях. Они также есть в эмбрионах и других молодых тканях.

Это небольшие структуры, длиной один или два микрометра, не содержащие пигмента. У них есть тилакоидная мембрана и собственные рибосомы. В семенах пропластидии содержат зерна крахмала, который является важным резервным источником для зародыша.

Количество пропластидий на клетку варьирует, и можно найти от 10 до 20 таких структур.

Распределение пропластидий в процессе деления клеток важно для правильного функционирования меристем или конкретного органа. Когда происходит неравномерная сегрегация и клетка не получает пластиды, она обречена на быструю гибель.

Следовательно, стратегия обеспечения равного деления пластид на дочерние клетки заключается в том, чтобы они были гомогенно распределены в цитоплазме клетки.

Точно так же пропластидии должны передаваться по наследству потомкам и присутствовать в образовании гамет.

Хлоропласты

Хлоропласты являются наиболее заметными пластидами растительных клеток. Его форма овальная или сфероидальная, и количество хлоропластов обычно колеблется от 10 до 100 на клетку, хотя может достигать 200.

Они имеют длину от 5 до 10 мкм и ширину от 2 до 5 мкм. Они расположены в основном в листьях растений, хотя могут присутствовать, среди прочего, на стеблях, черешках, незрелых лепестках.

Хлоропласты развиваются в не подземных структурах растений из пропластидий. Наиболее заметным изменением является производство пигментов, которые приобретают характерный зеленый цвет этой органеллы.

Как и другие пластиды, они окружены двойной мембраной, а внутри у них есть третья мембранная система, тилакоиды, встроенные в строму.

Тилакоиды - это дискообразные структуры, сложенные в зерна. Таким образом, хлоропласт можно структурно разделить на три части: пространство между мембранами, строму и просвет тилакоида.

Как и в митохондриях, наследование хлоропластов от родителей к детям происходит одним из родителей (монородителем), и у них есть собственный генетический материал.

Характеристики

В хлоропластах происходит фотосинтетический процесс, который позволяет растениям улавливать солнечный свет и преобразовывать его в органические молекулы. Фактически, хлоропласты - единственные пластиды, обладающие фотосинтетическими способностями.

Этот процесс начинается в тилакоидных мембранах с легкой фазы, в которой закреплены ферментные комплексы и белки, необходимые для этого процесса. Заключительный этап фотосинтеза, или темная фаза, происходит в строме.

Амилопласты

Амилопласты специализируются на хранении крахмальных зерен. Они находятся в основном в резервных тканях растений, например, в эндосперме семян и клубней.

Большинство амилопластов образуются непосредственно из протопластов в процессе развития организма. Экспериментально образование амилопластов было достигнуто путем замены ауксина фитогормона цитокининами, вызывая уменьшение деления клеток и индуцируя накопление крахмала.

Эти пластиды являются резервуарами для самых разных ферментов, подобных хлоропластам, хотя в них отсутствует хлорофилл и фотосинтетический аппарат.

Восприятие гравитации

Амилопласты связаны с реакцией на ощущение силы тяжести. В корнях ощущение силы тяжести воспринимается клетками колумеллы.

В этой структуре находятся статолиты, представляющие собой специализированные амилопласты. Эти органеллы расположены внизу ячеек колумеллы, что указывает на чувство тяжести.

Положение статолитов запускает серию сигналов, которые приводят к перераспределению гормона ауксина, вызывая рост структуры в пользу силы тяжести.

Гранулы крахмала

Крахмал представляет собой нерастворимый полукристаллический полимер, состоящий из повторяющихся единиц глюкозы, образующих два типа молекул, амилопептин и амилозу.

Амилопептин имеет разветвленную структуру, а амилоза - линейный полимер, и в большинстве случаев они накапливаются в пропорции 70% амилопептина и 30% амилозы.

Гранулы крахмала имеют довольно организованную структуру, связанную с цепями амилопептина.

В амилопластах, изученных из эндосперма злаков, гранулы различаются по диаметру от 1 до 100 мкм, и их можно различить между большими и маленькими гранулами, которые обычно синтезируются в разных амилопластах.

Хромопласты

Хромопласты - это очень гетерогенные пластиды, которые хранят различные пигменты в цветах, фруктах и ​​других пигментированных структурах. Кроме того, в клетках есть определенные вакуоли, в которых могут накапливаться пигменты.

У покрытосеменных необходимо иметь какой-то механизм для привлечения животных, ответственных за опыление; по этой причине естественный отбор способствует накоплению ярких и привлекательных пигментов в некоторых структурах растений.

Как правило, хромопласты развиваются из хлоропластов в процессе созревания плодов, когда зеленый плод со временем приобретает характерный цвет. Например, незрелые помидоры зеленые, а спелые - ярко-красные.

Основными пигментами, которые накапливаются в хромопластах, являются каротиноиды, которые могут иметь различный цвет. Каротины оранжевого цвета, ликопин - красного цвета, а зеаксантин и виолаксантин - желтого цвета.

Окончательная окраска структур определяется комбинациями указанных пигментов.

Oleoplasts

Пластиды также способны хранить молекулы липидной или белковой природы. Олеопласты способны накапливать липиды в специальных телах, называемых пластоглобулами.

Обнаруживаются цветочные усики, и их содержимое высвобождается на стенке пыльцевого зерна. Они также очень распространены у некоторых видов кактусов.

Кроме того, олеопласты содержат различные белки, такие как фибриллин и ферменты, связанные с метаболизмом изопреноидов.

Лейкопласты

Лейкопласты - это пластиды, лишенные пигментов. Следуя этому определению, амилопласты, олеопласты и протеинопласты могут быть классифицированы как варианты лейкопластов.

Лейкопласты находятся в большинстве тканей растений. У них нет заметной тилакоидной мембраны и мало плазматических глобул.

Они выполняют метаболические функции в корнях, где накапливают значительное количество крахмала.

Геронтопласты

Когда растение стареет, происходит превращение хлоропластов в геронтопласты. Во время процесса старения тилакоидная мембрана разрывается, глобулы плазмы накапливаются, а хлорофилл разрушается.

Эфиопласты

Когда растения растут в условиях низкой освещенности, хлоропласты не развиваются должным образом, и образовавшаяся пластида называется этиопластом.

Эфиопласты содержат зерна крахмала и не обладают широко развитой тилакоидной мембраной, как в зрелых хлоропластах. При изменении условий и достаточном освещении этиопласты могут превратиться в хлоропласты.

Ссылки

1. Бисвал, Калифорния, и Раваль, МК (2003). Биогенез хлоропластов: от пропластида до геронтопласта. Springer Science & Business Media.
2. Купер, GM (2000). Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates. Хлоропласты и другие пластиды. Доступно на: ncbi.nlm.nih.gov
3. Гулд, С.Б., Уоллер, РФ, и Макфадден, Г.И. (2008). Пластидная эволюция. Ежегодный обзор биологии растений, 59, 491–517.
4. Лопес - Хуэз, Э. и Пайк, К.А. (2004). Освобожденные пластиды: их развитие и их интеграция в развитие растений. Международный журнал биологии развития, 49 (5–6), 557–577.
5. Пайк, К. (2009). Пластидная биология. Издательство Кембриджского университета.
6. Пайк, К. (2010). Пластидное деление. AoB Plants, plq016.
7. Мудрый, Р.Р. (2007). Разнообразие форм и функций пластид. В Строение и функции пластид (стр. 3–26). Спрингер, Дордрехт.