Будова та функції пластид

Пластиди (від грец. plastos – утворений, виліплений, оформлений) – це двомемброннінопівовтономні оргонели рослинних клітин. Ці двомембранні органели характерні для рослин і деяких тварин (рослинних джгутиконосців). Вони оточені двома мембранами, всередині заповнені основною речовиною – стромою. Часто містять пігменти, що зумовлюють забарвлення. Утворюються пластиди з пропластид твірної тканини. Пропластиди – це дрібні двомембранні тільця. Спочатку вони круглі, згодом стають овальними. Це безбарвні, молоді стадії в розвитку всіх типів пластид, але для їх перетворення в пластиди потрібні певні умови. Наприклад, у квіткових рослин пропластиди перетворюються на хлоропласти лише на світлі. З огляду на роль, походження і забарвлення пластиди поділяють на декілька груп: хлоропласти, хромопласт і лейкопласти.

Хлоропласти (з грец. ch/oros – зелений) – зелені пластиди, у яких відбувається процес фотосинтезу. Зелене забарвлення зумовлюють фотосинтезуючі пігменти хлорофіли. Хлоропласти мають вигляд, здебільшого, лінзоподібних, сферичних тілець завдовжки до 10 мкм, тому їх добре видно у світловий мікроскоп. їхня форма та здатність змінювати своє положення є пристосуванням до освітлення. При значному освітленні вони повертаються боком до джерела світла, а за слабкого – орієнтуються більшою поверхнею до світла. Кількість хлоропластів у різних клітинах різна: у клітинах злаків – 30-50, у клітинах стовпчавстої паренхіми махорки – до 1000. Зовні хлоропласт оточений гладкою зовнішньою мембраною (1). Внутрішня мембрана (3) утворює систему паралельних вгинань у строму хлоропласта, які називаються ламелами (8). Між мембранами знаходиться міжмембранний простір (2). З ламелами пов’язана велика кількість тилакоїдів – замкнутих сплющених мішечків з двох мембран тилакоїдів (6).

Вони нагадують плоскі диски, всередині яких порожнина, що називається тілакоїдним простором, або люменом. У вищих рослин частина тилакоїдів (5) утворює скупчення у вигляді стовпчика монет – грани (7) хлоропласта. На внутрішній поверхні мембран гран тилакоїдів знаходяться численні грибоподібні утвори – квантосоми. Вони містять комплекси пігментів, які забезпечують перетворення світлової енергії в хімічну і називаються фотосистемами. У тилакоїдах знаходяться декілька видів хлорофілу, пігменти з групи каротиноїдів, зокрема оранжево-жовтий – каротин і жовтий – ксантофіл. Хлоропласти забезпечують асиміляцію двоокису вуглецю на світлі, завдяки якій утворюються органічні сполуки вуглеводи, тобто фотосинтез. Після тривалої дії світла в стромі (4) хлоропластів виникають і відкладаються зерна крохмалю (9) та краплини олій (12). Також у стромі містяться молекули хлоропластної ДНК (11), РНК, 70S рибосоми (10), які утворюють власну білоксинтезуючу систему хлоропластів, завдяки чому вони є напівавтономними.

Хромопласти (грец. chromos – забарвлений) – нефотосинтезуючі пластиди, забарвлені в жовтий, червоний або помаранчевий колір. Забарвлення хромопластів пов’язане з накопиченням в них каротиноїдів. Вони, як правило, розвиваються із

хлоропластів, мають приблизно такі самі розміри та форму. Хромопласти визначають забарвлення осіннього листя, пелюсток квітів, коренеплодів, стиглих плодів. Внутрішня мембрана відсутня або утворена поодинокими тилакоїдами.

Лейкопласти (грец. /eicos – білий) – це безбарвні пластиди, основною функцією яких є запасання речовин. Виникають із пропластид в клітинах підземних органів (корінь, бульби) і в глибших частинах надземних. Від хлоропластів відрізняються відсутністю розвиненої ламелярної системи. Розрізняють декілька видів лейкопластів: а) амілопласти, які синтезують і нагромаджують крохмаль; б) протеїнопласти, позбавлені гран, синтезують білки і відкладають їх у вигляді алейронових зерен клітин насіння; в) олеопласти (від лат. oleum – олія), у яких утворюються і відкладаються олії (наприклад, у клітинах насіння конопель, льону, рицини).

Пластиди різних типів мають спільне походження. Усі вони виникають з пропластид твірної тканини. Крім того, пластиди одного типу здатні перетворюватися на пластиди іншого. Наприклад, у процесі позеленіння бульб лейкопласти перетворюються на хлоропласти, у шкірках апельсинів і коренеплодах моркви хлоропласти перетворюються на хромопласти. Але хромопласти вже не пертворюються на пластиди інших типів, вони є кінцевим етапом розвитку пластид.

✅Пластиди – визначення, види, будова, функції

Пластиди в рослинних клітинах – органели, що розташовані в цитоплазмі. Невеликі тільця краще розглядати при великому збільшенні світлового мікроскопа. Внутрішня будова пластид, а також що роблять ці органели в клітині, вивчають за допомогою електронної мікроскопії. Основні відомості про структуру, місцезнаходження та функції основних видів пластид розглянемо в статті.

Види пластид

У клітинах вищих рослин знаходиться від 10 до 200 пластид, що мають власні мембрани. Наявність таких органел відрізняє рослинну клітку від тваринної. Розміри кожної пластиди становлять від 3 до 10 мікрометрів. Як виглядають пластиди в рослинних клітинах, які функції виконують, залежить від входячих до їх складу фарбувальних речовин (пігментів) та інших особливостей.

Пластиди зеленого кольору – хлоропласти. Вони містять пігмент хлорофіл, назва якого утворена від грецьких слів «хлорос» («зеленуватий») і «філлум» («лист»). У зелених пластидах відбувається фотосинтез. Визначення цього процесу необхідно запам’ятати: фотосинтез – це утворення органічних речовин з використанням енергії світла, води і вуглекислого газу.

Будова і функції пластид можна представити у вигляді таблиці, яка стане в пригоді при підготовці до уроку біології в 5 класі.

Часто зустрічаються в молодих органах рослин, коренях і насінні

Безбарвні пластиди (“лейкос” в перекладі означає “Білий”). Мають округлу форму

Зазвичай виконує в клітинах функцію зберігання запасних речовин (вуглеводів, білків, жирів)

Вегетативні органи рослин (зелене листя, молоді стебла)

Найчастіше мають форму дископодібних зерняток. Покриті щільною мембраною і містять в’язку плазму, тому добре видно в мікроскоп. Усередині стопкою розташовані маленькі тільця, що нагадують за формою монети

Виконують функцію живлення рослини

Квітки, стиглі плоди, Зрілі коренеплоди моркви, Осіннє листя

У них містяться два пігменти: каротин (оранжевого кольору) і ксантофіл (золотисто-жовтого кольору). Мають форму трикутних пластинок або паличок

Надають яскраве забарвлення квіткам, роблячи їх більш помітними для комах-запилювачів. Червоні і помаранчеві плоди приваблюють птахів, що поширюють насіння

Зелені пластиди у водоростей (хроматофори) мають різноманітні форми і розміри, можуть бути у вигляді стрічок, пластинок, чаш, сіточок.

Велика роль хлоропластів для рослинного організму і всього живого на нашій планеті. Завдяки хлорофілу рослини самі себе забезпечують харчуванням. Органічні речовини, створені зеленими клітинами, використовують в їжу тварини і людина.

Взаємоперетворення пластид

Часто можна спостерігати у рослин перехід одного виду пластид в інші. Плоди помідорів, яблунь, обліпихи, горобини спочатку зелені. У міру дозрівання вони фарбуються в червоний, помаранчевий або жовтий кольори через появу хромопластів. При наявності світла лейкопласти накопичують хлорофіл і перетворюються в хлоропласти. Восени зелене листя втрачають хлорофіл, в них більше стає хромопластів.

Пластиди здатні змінювати колір за рахунок протікання хімічних реакцій.

Лейкопласти містяться в бульбах картоплі. На світлі бульби зеленіють, тому що лейкопласти перетворюються в хлоропласти (зелені пластиди). Позеленілі бульби не можна вживати в їжу, вони накопичують отруйна речовина соланін.

Висновок

У біології розрізняють три основних види пластид, що відрізняються за забарвленням і функцій (хлоропласти, хромопласти і лейкопласти). Хлоропласти, що містять пігмент хлорофіл, характерні для всіх зелених рослин. За участю хлорофілу в рослинах відбувається важливий процес фотосинтезу.

Пластиди — характеристика, будова, види і функції

До постійних компонентів (органоїдів, органел) клітин вищих рослин і водоростей відносяться пластиди. Зараз є кілька гіпотез походження цих елементів, як і мітохондрій.

Відповідно до теорії симбіогенезу, з’явилися вони в результаті об’єднання гетеротрофних і автотрофних бактерій, за іншою версією — за підсумком поглинання великими організмами дрібніших.

Опис органоїдів

Пластиди утворюються з молодих зародкових клітин, які називаються пропластидами. Вони мають округлу форму і володіють двома мембранами, які заповнені однорідною речовиною (матриксом). У матриксі знаходяться:

• кільцева дезоксирибонуклеїнова кислота;
• прокаріотичні дрібні рибосоми;
• геном органоїдів.

Пропластиди потрапляють в новий органоїд через яйцеклітину, і вони можуть ділитися, утворюючи всі типи органел. Кожен вид пластид відрізняється від іншого формою, будовою і розмірами. Звичайні органели вищих рослин оточені зовнішньою і внутрішньою оболонками, в яких число галактоліпідів переважає над кількістю фосфоліпідів.

Зовнішня мембрана має гладку форму, і вона ніколи не з’єднується з внутрішньою. У будові пластид її функцією вважається транспортування води, іонів і метаболітів. Цей процес здійснюється завдяки наявності порового білка.

Між мембранами є точки тісної взаємодії, і біологи припускають, що в цих місцях відбувається перехід білків з цитоплазми. Внутрішня мембрана здатна пропускати маленькі незаряджені молекули і Монокарбонові кислоти.

Великі і заряджені продукти метаболізму переміщаються білками переносниками. Пластиди розвиваються за рахунок везикул, які від’єднуються від внутрішньої мембрани і впорядковуються. Рівень розвитку залежить від видів органоїдів.

Розмноження і різновиди органел

Розмноження пластид відбувається поділом розвинених органоїдів. В освітніх тканинах поділ органел і клітин взаємопов’язано, тому кількість пластид в материнських і дочірніх клітинах практично однакове.

Сам же процес розмноження схожий з поділом прокаріотичних клітин, тобто в її центральній частині відбувається стиснення, потім утворюється перетяжка між новими утвореннями і потім повний поділ. Найчастіше діляться:

Більшість видів квітів під час розмноження набуває характеристики материнської рослини, оскільки чоловічі клітини часто деградують в період розвитку гаметофита або подвійного запліднення. У деяких рослин були помічені ознаки успадкування від обох батьків, а іноді зустрічаються екземпляри з батьківськими характерними рисами. Пластиди наземних рослин здійснюють ряд функцій:

• фотосинтез;
• відновлення неорганічних іонів;
• синтез основних метаболітів і регулярних молекул;
• накопичення заліза, ліпідів і крохмалю.

Зведена таблиця основних видів пластид:

Роль хлоропластів

Цей клас пластидів вважається найбільш вивченим і важливим в рослинному світі. Органоїд містить пігмент хлорофіл, який забарвлює представників рослинного світу в зелений колір, крім деяких сапрофітів, паразитів і рослин, що містяться в темному місці.

Пояснюється це тим, що синтез може протікати тільки на світлі, а на неосвітлених ділянках рослини мають блідо-жовтим забарвленням. Тому на малюнках рослинних клітин ці органели завжди зображуються зеленим кольором. У структуру хлоропласту входять:

• білки – близько 50%;
• хлорофіли – від 5 до 10%;
• каротиноїди – від 1 до 2%;
• рибонуклеїнові кислоти — РНК) – від 0,5 до 3%.

Виняткова особливість цих органоїдів в тому, що в них протікає фотосинтез, що утворює крохмаль, який являє собою дрібні зерна. У процесі синтезу хлорофіл поглинає світлову енергію і перенаправляє її на фотосинтетичні реакції. З органоїдів хролофіл витягується за допомогою органічних розчинників (спирт, ацетон).

Значення каротиноїдів в хлоропластах ще не зовсім доведено, але фахівці припускають, що ними також поглинається і накопичується світлова енергія, а потім передається хролофіллам. Хлоропласти відрізняються від інших органел постійністю форм і розмірів, незалежно від виду рослин.

Виняток становлять деякі тіньолюбиві рослини, у яких кількість і форма пластид трохи більше. Цей вид органоїдів вважається дуже слабким, тому при взаємодії з дистильованою водою або розчином солі вони швидко розбухають і розпливаються. Такі зміни зазвичай відбуваються при малій кількості мінеральних елементів в грунті.

Але в природі зустрічаються і більш стійкі хлоропласти, які можуть тривалий період переносити низькі температури. Наприклад, кора осики починає зеленіти ранньою весною, коли ночами бувають сильні заморозки. Міцні органели входять в структуру клітин більшості хвойних порід дерев, тому голки у них постійно зелені.

Безбарвні лейкопласти

Такі пластиди в біології являють собою безбарвні органели, тому їх дуже складно виявити навіть в мікроскоп. Зазвичай вони стають видні, якщо всередині є великі включення. Це дуже ніжні пластиди і руйнуються швидше, ніж хлоропласти. Найчастіше безбарвні органели зустрічаються в частинах рослин, що знаходяться в темряві:

Крім того, лейкопласти можуть зустрічатися в сильно освітлених клітинах рослин, наприклад, в шкірці. У схемі клітини органели зазвичай розташовуються поруч з ядром, нерідко оточуючи його з усіх боків. На відміну від хролопластов, форма цих органоїдів мінлива, і вона може бути кулястої, овальної або веретеновидной. До складу лейкопластів входять три види органел, які виконують певні функції. У безбарвні органели входять:

Серед усіх видів лейкопластів переважають амілопласти, які призначені для накопичення крохмалю. З’ясувати їх будова дуже складно, оскільки навіть використання мікроскопа не дозволяє вивчити структуру цих органел. Освіта крохмальних зерен відбувається посередині пластиди, і ця ділянка називається освітнім центром.

При особливих умовах відбувається взаємоперетворення амілопласт з іншими видами пластид. Олеопласти, які утворюють в клітинах масла, зустрічаються набагато рідше, ніж амілопласти. За визначенням ці пластиди являють собою застарілі хлоропласти, які втратили хлорофіл.

При цьому всередині матриксу відбувається утворення масла, яке після розриву оболонки випливає і зливається з маслами інших пластид, утворюючи великі жирові краплі. У протеопластах відбувається синтез додаткового білка (протеїну), який утворюється в насінні різних рослин.

Призначення хромопластів

Різнокольорові хромопласти знаходяться в клітинах багатьох пелюсток, стиглих плодів, фруктів і коренеплодів. Забарвлення цих органів обумовлена наявністю в пластидах жовтих і помаранчевих пігментів.

Їх також можна зустріти в хлоропластах, але там вони перекриваються хлорофілом. Форма різнокольорових органоїдів непостійна і залежить від стану пігментів. Залежно від будови каротиноїдів існує три види хромопластів:

• Пластиди, у яких каротиноїди мають форму кристалів.
• Органели з розчиненими в ліпоїдних глобулах пігментами.
• Органели, де каротиноїди знаходяться в дрібних пучках ниток і пов’язані з фібрилами білка.

Хромопласти зазвичай утворюються зі старих хлоропластів, за винятком моркви, де вони розвиваються з пропластид. Тому частина його плоду, що підпадає під сонячні промені, починає зеленіти. Органели в моркві утворюються з крахмалоносних лейкопластів, а потім з’являються каротиноїди, які поступово кристалізуються.

З ростом в клітинах каротину крохмаль зникає, а пластидна маса зменшується. Кристалізований пігмент займає більшу частину хромопласта, тому форма органоїда безпосередньо залежить від пігменту.

Роль хромопластів в обміні речовин ще мало вивчена. Вони не мають здатності до фотосинтезу, так як в них немає хролофілла. Побічне значення цього органоида полягає в тому, що вони забезпечують забарвлення квітів і плодів, які залучають різних комах для запилення.