какую функцию выполняет хлоропласт

Хлоропласты: определение, строение, функции

Хлоропласты – это уникальные структуры, обнаруженные в растительных клетках, которые специализируются на преобразовании солнечного света в энергию, которую растения могут использовать. Этот процесс называется фотосинтезом.

Хлоропласты считаются органеллами в клетках растений. Органеллы – это специальные структуры в клетках, которые выполняют конкретные функции. Основная функция хлоропласта – фотосинтез. Другие функции хлоропластов включают борьбу с болезнями, накопление энергии для клетки и изготовление аминокислот. А подробнее о фотосинтезе читайте в учебнике по биологии за 9 класс В.И. Соболя.

Большинство хлоропластов овальной формы, но они могут быть и в форме звезды, чашки и ленты. Некоторые хлоропласты небольшие по сравнению с клеткой, тогда как другие могут занять большинство пространства внутри клетки.

Структура хлоропластов достаточно сложная. Внешняя часть хлоропласта защищена гладкой внешней мембраной, которая имеет избирательную проницаемость. Непосредственно во внешней мембране находится внутренняя мембрана, которая контролирует, какие молекулы могут проходить в хлоропласт и наружу. Внешняя мембрана, внутренняя мембрана и жидкость между ними составляют оболочку хлоропласта.

Тело хлоропласта состоит из гидрофильной белковой массы – стромы или матрикса. Это жидкость внутри хлоропласта, где плавают другие структуры, такие как тилакоиды. Строма пронизана системой двохмембранних пластин – ламелей, которые располагаются параллельными рядами. Парные ламели сливаются концами и образуют замкнутое кольцо – мешочек, который называется диском.

Пигменты придают хлоропласту и растению свою окраску. Самый распространенный пигмент – хлорофилл, который придает растениям зеленый цвет. Хлорофилл помогает поглощать энергию от солнечного света. Хлоропласты также имеют собственную ДНК и рибосомы для изготовления белков с РНК.

Хлоропласты используют фотосинтез для преобразования солнечного света в пищу. Хлорофилл захватывает энергию от света и накапливает ее в специальной молекуле под названием АТФ (аденозинтрифосфат). Позже АТФ сочетается с углекислым газом и водой для получения сахаров, таких как глюкоза, которую растение может использовать как пищу.

Интересные факты о хлоропластах:

В простых клетках, как у водорослей, может быть только один-два хлоропласты. Однако сложные растительные клетки могут содержать сотни.

Хлоропласты иногда могут передвигаться внутри клетки, чтобы расположиться там, где они лучше могут поглощать солнечный свет.

«Хлоро» в хлоропласте произошло от греческого слова chloros (означает зеленый).

Наиболее обильным белком в хлоропластах является белок Рубиско. Рубиско, пожалуй, самый распространенный белок в мире.

Клетки человека и животных не нуждаются в хлоропластах, поскольку мы получаем свою энергию от пищи и ее переваривания, а не через фотосинтез.

Ученые подсчитали, что в одном квадратном миллиметре листа есть около 500 000 хлоропластов.

На самом деле есть разные цвета хлорофилла. Хлорофилл А – зеленый, это самый распространенный тип. Хлорофилл С – золотистого или коричневого цвета.

Нужно выполнить домашнее задание по биологии? Ищите все готово в разделе «ГДЗ и решебники по биологии за 9 класс».

Источник

Функциональные особенности

Строение хлоропласта изучается школьниками в 6 классе на уроках биологии. К особенностям клеток относится наличие в строме рибосомы, ДНК, РНК. В мембране присутствует вещество, способное придать растениям соответствующий цвет. Для хлорофилла характерен зеленый оттенок, а для каротиноида:

Значение хлорофилла для растений заключается в возможности осуществления процесса фотосинтеза. С учётом строения биологи выделяют 4 типа хлорофилла: a, b, c, d. Первые два содержатся в растениях на суше и зеленых водорослях. Типы a и c считаются растительными компонентами диатомовых, d и a — красных водорослей.

Для хлорофилла характерно поглощение солнечной энергии с последующей передачей иным молекулам. Разрушение зеленого вещества наблюдается в конце жизненного цикла органоида в результате резкого изменения светового дня и значения температуры. Часть хлоропластов превращается в хромопласты. Это приводит к изменению внутренней информации, пожелтению и опадению листьев.

Принципы классификации

Пластиды делятся на три вида: лейкопласты (бесцветные), хлоропласты (окрашенные в зеленый цвет), хромопласты (имеют разные оттенки). На протяжении жизни клетки способны превращаться друг в друга. Лейкопластам свойственно переходить в хлоропласты, а последние за счёт появления бурых и прочих пигментов — в хромопласты, пластоглобулы.

Внешне зеленые вещества покрыты липидной и белковой мембранами. Полужидкая строма с тилакоидами (компартменты, ограниченные мембраной) считается основным веществом, в состав которого входят граны с каналами. Первые компоненты представлены в виде плоских круглых мешочков, расположенных перпендикулярно поверхности двухмембранных органоидов (ДО).

Уникальность их структуры заключается в хранении зеленого пигмента (хлорофилл). Главная функция хлоропластов связана с участием в фотосинтетическом явлении. В их состав входят жиры, зерна (митохондрия, пропластида), крахмал.

На долю липидов приходится до 30%. Они представлены тремя группами:

К другим компонентам, входящим в состав хлоропласта, относятся углеводы. Они представлены в виде продуктов фотосинтеза. До 25% приходится на долю минералов. Ферменты могут выполнять двойную функцию: катализацию различных реакций, обеспечение биосинтеза белков.

Внутренняя структурированность хлоропластов зависит от функциональных нагрузок, физиологического состояния. Молодые клетки размножаются за счет деления, а зрелые обладают выраженной системой гран. Если они стареют, происходит разрыв тилакоидов, распадается хлорофилл. Осенью деградация приводит к появлению хромопластов.

Главная роль хлоропластов в фотосинтезе обеспечена их способностью пассивно двигаться в клетках, увлекаемых током цитоплазмы. Веществу свойственно собирать свет и активно перемещаться с одного места на другое. При интенсивном свете оно поворачивается ребром к яркому солнцу, выстраиваясь вдоль стенок, которые параллельны лучам.

Если освещение слабое, схема движения хлоропластов следующая: они перемещаются на стенки, обращённые к солнцу, поворачиваясь наибольшей поверхностью. Когда освещение среднее, клетки занимают соответствующее положение. От условий освещения зависит то, какие пигменты хлоропластов появятся.

Для пластид и митохондрий свойственна полуавтономная степень. Кроме фотосинтеза, в первых компонентах происходит биосинтез белка. Так как они содержат в себе ДНК, поэтому принимают активное участие в наследственном комплексе: передача признаков, цитоплазматические свойства.

Описание хромопластов

К пластидам высших растений относятся хромопласты. Они имеют незначительные размеры. Для внутриклеточных органелл характерен разный окрас: красный, желтый, коричневый. Он придает соответствующий цвет осенью, плодам и цветкам, что необходимо для привлечения опылителей и животных, разносящих семена продолжительные расстояния.

Структура ткани похожа на иные пластиды. Внутренняя оболочка развита слабее внешней. У некоторых представителей она может отсутствовать. В каротиноидах (жирорастворимые пигменты) происходит накапливание кристаллов. Для определения точных функций вещества изучается таблица с формами хромопластов:

Их роль в жизни растений до конца не выяснена. Ученые предполагают, что пигменты участвуют в окислительных и восстановительных процессах, необходимых для размножения и физиологического развития клеток.

Строение лейкопластов

В органоидах этого типа накапливаются питательные компоненты. Лейкопласты имеют 2 оболочки: внутреннюю и внешнюю. На свету им свойственно превращаться в хлоропласты, но в привычном состоянии органоиды бесцветны. Основная их форма — шаровидная. Размещены они в мягких частях растений:

С учетом накапливаемого вещества лейкопласты классифицируются на следующие виды: амилопласты, элайопласты, протеинопласты. В первую группу входят органоиды с крахмалом, находящиеся в каждом растении. Если лейкопласт полностью заполнен крахмалом, он называется крахмальным зерном. Для элайопластов характерно продуцирование и запас жиров, а для протеинопластов — скопление белковых веществ.

Лейкопласты обладают ферментной субстанцией, что способствует ускоренному протеканию химических реакций. В отрицательном жизненном периоде, когда не происходит фотосинтез, они расщепляют полисахариды на простые углеводы. Так как в луковицах содержится много органоидов, поэтому им свойственно переносить длительную засуху, жару, низкую температуру. После выполнения своих функций они становятся хромопластами.

Симбиотическая теория

Чтобы выяснить механизм появления пластид, митохондрий и других органоидов, рассматривается теория эндосимбиоза. Ее суть заключается в совместной и взаимовыгодной жизни органеллы с клеткой. Впервые теорию предложил Шимпер в 1883 году. В 1867 ученые работали над двойственной природой лишайников.

Биолог Фамицын, учитывая теорию Шимпера, предположил, что хлоропласты, как лишайники и водоросли, относятся к симбионтам. Ученые доказали, что митохондрии — аэробные бактерии, которые не размножаются за пределами клеток. Общие свойства, характерные для митохондрий и пластид:

В ДНК пластид и митохондрий, в отличие от аналогичных структур прокариот, нет интронов. А в ДНК хлоропластов закодирована информация о некоторых белках, остальные данные находятся в ядре клетки. В результате эволюции часть генетического материала из генома перешло в ядро, поэтому хлоропласты и митохондрии не размножаются независимо.

Археи и бактерии не склонны к фагоцитозу. Они питаются только осмотрофно. Множественные биологические и химические исследования указывают на химерную сущность бактерий. Ученые не выяснили, как сливаются организмы из нескольких доменов. В условиях современности выявлены организмы, которые содержат в себе другие клетки в качестве эндосимбионтов. Они отличаются от первичных эукариотов тем, что не интегрируются в одно целое, не имеют своей индивидуальности.

Интересным организмом считается Mixotricha paradoxa. Чтобы двигаться, она использует 250 000 бактерий, которые фиксируются на ее поверхности. Митохондрии у этого организма вторично потеряны. Внутри находятся сферические аэробные микроорганизмы, которые заменяют органеллы.

Источник

Хлоропласты: строение и функции

Содержание:

Хлоропласты – двухмембранные органоиды растительных клеток, именно они играют ключевую роль в одном из самых важных биологических процессов в природе – фотосинтезе. В частности именно хлоропласты в процессе фотосинтеза выделяют зеленый пигмент хлорофилл, благодаря которому листья деревьев приобретают зеленый цвет (впрочем, не только листья, но и многие другие представители растительного мира, например водоросли). Какое строение хлоропластов, какие функции и процессы они осуществляются в жизнедеятельности клетки, об этом читайте далее.

Количество хлоропластов в растительной клетке может быть разным, у некоторых водорослей в клетке содержится лишь один большой хлоропласт, часто причудливой формы, в то время как в клетках некоторых высших растений находится множество хлоропластов. Особенно их много в так званных мезофильных тканях листьев, там одна клетка может иметь в себе до сотни хлоропластов.

Строение

Устройство хлоропласта включает в себя внутреннюю и внешнюю мембрану, (как и в клетке, они играют роль защитного барьера), межмембранное пространство, строму, тилакоиды, граны, ламеллы, люмен.

Вот так строение хлоропласта выглядит на картинке.

Как видим с картинки внутри хлоропласта имеется полужидкое пространство, именуемое стромой и приплюснутые диски – это тилакоиды. Последние объединены в стопки, названные гранамы, и сами граны соединены друг с другом при помощи длинных тилакоид, которые называют ламеллами. Именно в тилакоидах находится важный зеленый пигмент – хлорофилл.

В полужидкой строме хлоропласта находятся его молекулы ДНК и РНК, а также рибосомы, обеспечивающие этому важному органоиду некую автономность внутри клетки. Помимо этого в строме хлоропласта есть зерна крахмала, которые образуются при избытке углеводов, образованных при фотосинтетической активности.

Функции

Самая важная функция хлоропласта – это, конечно же, осуществление фотосинтеза. Об этом удивительном процессе на нашем сайте есть отдельная большая статья. Тем не менее, напомним, что при фотосинтезе хлоропластами растительных клеток при помощи солнечного света осуществляется синтез глюкозы из углекислого газа и воды. При этом в качестве важного «побочного продукта» выделяется кислород.

Основным фотосинтезирующим пигментом в этом процессе является хлорофилл, локализированный в мембранах тилакоидов, именно здесь проходят световые реакции фотосинтеза. Кроме хлорофилла тут же присутствуют ферменты и переносчики электронов.

Интересный факт: хлоропласты стараются расположиться в клетке таким образом, чтобы их тилакоидные мембраны находились под прямым углом к солнечному свету. Или говоря простым языком, хлоропласты в клетке всегда тянутся на свет.

Строение хлорофилла

Что же касается строения самого хлорофилла, то он состоит из длинного углеводного хвоста и порфириновой головки. Хвост его гидрофобен, то есть боится влаги, поэтому погружен в тилакоид, головка наоборот любит влагу и находится в жидкой субстанции хлоропласта – строме. Поглощение солнечного света осуществляется именно головкой хлорофилла.

К слову биологами различается несколько разных видов хлорофилла: хлорофилл a, хлорофилл b, хлорофилл c1, хлорофилл c2 и так далее, все они обладают разным спектром поглощения солнечного света. Но больше всего в растениях именно хлорофилла а.

Рекомендованная литература и полезные ссылки

Видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

Источник

Хлоропласты в клетке: функции, строение, состав и свойств

Пластиды. Структура и функции хлоропластов

3. Тилакоидные мембраны

4. Белковые комплексы

5. Биохимический синтез в строме хлоропластов

1. Эмбриональные клетки содержат бесцветные пропластиды.В зависимости от типа ткани они развиваются: в зеленые хлоропласты;

другие формы пластид — производные от хлоропластов (фило­генетически более поздние):

• желтые или красные хромопласты;

Строение и составхлоропластов.Вклетках высших растений, как и у некоторых водорослей, имеется около 10—200 чечевицеобразных хлоропластов величиной всего лишь 3—10 мкм.

Хлоропласты — пластиды клеток органов высших растений, на­ходящихся на свету, таких, как:

• неодревесневший стебель (наружные ткани);

• реже в эпидермисе и в венчике цветка.

Оболочка хлоропласта, состоящая из двух мембран, окружает бесцветную строму, которая пронизана множеством плоских замкнутых мембранных карманов (цистерн) — тилакоидов, ок­рашенных в зеленый цвет. Поэтому клетки с хлоропластами бывают зелеными.

Иногда зеленый цвет маскируется другими пигментами хлоро­пластов (у красных и бурых водорослей) или клеточного сока (у лесного бука). Клетки водорослей содержат одну или не­сколько различной форм хлоропластов.

В хлоропластах содержатся следующие различные пигменты (в зависимости от вида растений):

. хлорофилл А (сине-зеленый) — 70% (у высших растений и

• хлорофилл С, D и Е встречается реже — у других групп во­дорослей;

. оранжево-красные каротины (углеводороды);

• желтые (реже красные) ксантофиллы (окисленные кароти­ны). Благодаря ксантофиллу фикоксантину хлоропласты бу­рых водорослей (феопласты) окрашены в коричневый цвет;

• фикобилипротеиды, содержащиеся в родопластах (хлоропла­стах красных и сине-зеленых водорослей):

Функция хлоропластов: пигмент хлоропластов поглощает свет для осуществления фотосинтеза — процесса преобразования энергии света в химическую энергию органических веществ, пре­жде всего углеводов, которые синтезируются в хлоропластах из веществ, бедных энергией, — СО2 и Н2О

2. Прокариоты не имеют хлоропластов, но у них есть многочис­ленные тилакоиды,ограниченные плазматической мембраной:

• у фотосинтезирующих бактерий:

• трубчатые или пластинчатые;

• либо в форме пузырьков или долек;

• у сине-зеленых водорослей тилакоиды представляют собой уп­лощенные цистерны:

• образующие сферическую систему;

• либо параллельные друг другу;

• либо расположенные беспорядочно.

В эукариотических растительных клетках тилакоиды образуют­ся из складок внутренней мембраны хлоропласта. Хлоропласты от края до края пронизаны длинными тилакоидами стромы, вокруг которых группируются плотно упакованные и короткие тилакоиды гран. Стопки таких тилакоидов гран видны в свето­вом микроскопе как зеленые граны величиной 0,3—0,5 мкм.

3. Между гранами тилакоиды стромы сетевидно переплетены. Тилакоиды гран образуются из накладывающихся друг на друга выростов стромальных тилакоидов. При этом внутренние (ин-трацистернальные) пространства многих или всех тилакоидов остаются связанными между собой.

Тилакоидные мембраны толщиной 7—12 нм очень богаты бел­ком (содержание белка — около 50%, всего свыше 40 различ­ных белков).

В мембранах тилакоддов осуществляется та часть реакций фото­синтеза, с которой связано преобразование энергии, — так назы­ваемые световые реакции. В этих процессах участвуют две хло-рофиллсодержащие фотосистемы I и II, связанные цепью транс­порта электронов, и продуцирующая АТФ мембранная АТФаза. Используя метод замораживания-скалывания, можно расщеп­лять мембраны тилакоидов на два слоя по границе, проходя­щей между двумя слоями липидов. В этом случае с помощью электронного микроскопа можно видеть четыре поверхности:

• мембрану со стороны стромы;

• мембрану со стороны внутреннего пространства тилакоида;

— внутреннюю сторону липидного монослоя, прилегающего кстроме;

• внутреннюю сторону монослоя, прилегающего к внутреннему пространству.

Во всех четырех случаях видна плотная упаковка белковых час­тиц, которые в норме пронизывают мембрану насквозь, а при расслоении мембраны вырываются из того или другого липид­ного слоя.

4. С помощью детергентов (например, дигитонина) можно выде­лить из тилакоидных мембран шесть различных белковых ком­плексов:

• крупные ФСН-ССК-частицы, которые представляют собой гидрофобный интегральный белок мембраны. Комплекс ФСН-ССК находится в основном в тех местах, где мембраны сопри­касаются с соседним тилакоидом. Его можно разделить:

• и несколько одинаковых богатых хлорофиллом ССК-частиц. Это комплекс частиц, которые «собирают» кванты света и передают их энергию частице ФСП;

• частицы ФС1, гидрофобные интегральные белки мембраны;

• частицы с компонентами цепи транспорта электронов (цито-хромами), оптически неотличимые от ФС1. Гидрофобные ин­тегральные белки мембраны;

• CF0 — закрепленная в мембране часть мембранной АТФазы величиной 2—8 нм; представляет собой гидрофобный инте­гральный белок мембраны;

• CF1 — периферическая и легко отделяемая гидрофильная «го­ловка» мембранной АТФазы. Комплекс CF0-CF1 действует так же, как F0—F1 в митохондриях. Комплекс CF0-CF1 нахо­дится в основном в тех местах, где мембраны не соприкасаются;

• периферический, гидрофильный, очень слабо связанный фер­мент рибулозобифосфат-карбоксилаза, в функциональном от­ношении принадлежащий строме.

Молекулы хлорофилла содержатся в частицах ФС1, ФСП и ССК. Они амфипатические и содержат:

• гидрофильное дисковидное порфириновое кольцо, которое лежит на поверхности мембраны (в строме, во внутреннем пространстве тилакоида или с обеих сторон);

• гидрофобный остаток фитола. Фитольные остатки лежат в гид­рофобных белковых частицах.

5. В строме хлоропластов осуществляются процессы биохимическо­го синтеза(фотосинтеза), в результате которых откладываются:

• зерна крахмала (продукт фотосинтеза);

• пластоглобулы, которые состоят из липидов (главным образом гликолипидов) и накапливают хиноны:

• филлохинон (витамин К1);

• токоферилхинон (витамин Е);

• кристаллы железосодержащего белка фитоферритина (накоп­ление железа).

Где сконцентрирован пигмент хлорофилл?

Тестовое задание по цитологии и гистологии, естественно-психологический факультет, 010940 экология и природопользование, рус., осн., группа 21, Преподаватели, ответственные за разработку тестов – Бородулина О.В.,

Султанова А.К.

Что является основным веществом цитоплазмы?

В) гиалоплазма

Что такое гиалоплазма в физико-химическом понятии?

В) коллоидный раствор

С) истинный раствор

Какую функцию выполняет рибосома в клетке?

А) синтез белов

Каковы функции аппарата Гольджи?

D) синтез автолиза

Как называется выросты внутренней мембраны митохондрий?

В) кристы

Что образуют внутренние мембраны хлоропластов?

А) тилакоиды

Что является основным веществом митохондрий?

В) матрикс

Двумембранная оболочка свойственна:

А) митохондрии

9. В этих пластидах осуществляется фотосинтез:

В) в хлоропластах

Двумембранная оболочка свойственна:

С) хлоропластам

Где осуществляется локальный автолиз?

А) лизосомах

12. Первичный крахмал синтезируется:

С) хлоропластах

13. В митохондриях осуществляется:

А) синтез АТФ

Синтез липофильных веществ осуществляется:

А) агранулярной э.р.

15. Основное вещество ядра – это:

В) нуклеоплазма

D)матрикс

Е) нуклеиновые кислоты

Какой компонент клетки регулирует обмен веществ и сохраняет информацию?

D) ядро

Что синтезирует гладкий эндоплазматический ретикулум?

А) жиры

Из чего образуется гликокаликс?

А) углеводы

Назовите авторов клеточной теории?

В) Т. Шванн; М. Шлейден

С) А. Левенгук; М. Шлейден

Е) А. Мальпиги; Р. Гук

Что относится к не мембранным компонентам?

А) рибосомы

Кто открыл лизосомы?

А) Де Дюв

Где присутствуют белки – тубулины?

А) рибосоме

В) микротрубочках

D) Аппарате Гольджи

Е) эндоплазматическом ретикулуме

23. Прижизненное изучение клетки обозначается термином:

А) витальное

Какой органоид относится к не мембранному компоненту?

А) микротрубочки

Е) эндоплазматическая сеть

Какой углевод входит в состав гликокаликса?

А) глюкоза

Кто сформулировал положение « Omnis cellula e cellula»

С) Р. Вирхов

Почему митохондрии называют энергетическими станциями клетки?

А) синтезирует белки

В) синтезирует АТФ

С) синтезирует жиры

D) синтезирует углеводы

Е) синтезирует нуклеиновые кислоты

Что входит в химический состав хроматина?

А) ДНК, гистон, РНК

Что входит в состав ядрышка?

А) углеводы, белки

С) РНК, белки

Е) негистоновые белки

Кто открыл эндоплазматическую сеть?

Как называют одинаковые плечи хромосом?

А) метацентрические

Как называют хромосомы с неодинаковыми плечами?

А) метацентрические

Е) субметацентрические

Кто обнаружил микротрабекулярную сеть в гиалоплазме клетки?

Чем богата плазмалемма мембран, в отличие от внутренних мембран клетки?

С) белками

Е) нуклеиновыми кислотами

Какой краситель применяют для определения РНК в составе клетки?

А) галлоцианин

В) флуорохром родамин

Кто впервые применил термин «ядро»?

В) Р. Броун

В каком компоненте клетки скапливается крахмал?

В каком компоненте клетки осуществляется процесс транспорта и синтеза липофильных веществ?

А) агранулярной э.р.

В каком компоненте клетки осуществляется процесс транспорта и синтеза белка?

В) гранулярной э.р.

Какой из перечисленных компонентов клетки регулирует поступление веществ из внешней среды?

А) плазмалемма

Какой компонент клетки участвует в биосинтезе белка?

А) рибосомы

Е) перинуклеарное пространство

Где сконцентрирован пигмент хлорофилл?

А) оболочке хлоропласта

В) гранах

Строение и функции хлоропластов

Хлоропласты — пластиды высших растений, в которых идет процесс фотосинтеза, т. е. использование энергии световых лучей для образования из неорганических веществ (углекислого газа и воды) органических веществ с одновременным выделением в атмосферу кислорода. Хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы, размер их около 4-6 мкм. Находятся они в паренхимных клетках листьев и других зеленых частей высших растений.

Число их в клетке варьирует в пределах 25-50.

Строение хлоропласта, наблюдаемое с помощью электронного микроскопа, весьма сложное. Подобно ядру и митохондриям хлоропласт окружен оболочкой, состоящей из двух липопротеидных мембран. Внутреннюю среду представляет относительно однородная субстанция — матрикс, или строма, которую пронизывают мембраны — ламеллы. Ламеллы, соединенные друг с другом, образуют пузырьки — тилакоиды.

Плотно прилегая друг к другу, тилакоиды образуют граны, которые различают даже под световым микроскопом. В свою очередь, граны в одном или нескольких местах объединены друг с другом с помощью межгранных тяжей — тилакоидов стромы. Пигменты хлоропласта, участвующие в улавливании световой энергии, а также ферменты, необходимые для световой фазы фотосинтеза, вмонтированы в мембраны тилакоидов.

Структурной основой хлоропластов являются белки (50-55 % сухой массы), половина из них составляют водорастворимые белки. Такое высокое содержание белков объясняется их многообразными функциями в составе хлоропластов (структурные белки мембран, белки-ферменты, транспортные белки, сократительные белки, реценторные). Важнейшей составной частью хлоропластов являются липиды, (30-40%сух. м.).

В хлоропластах содержатся различные пигменты. В зависимости от вида растений это:

Благодаря ксантофиллу фикоксантину хлоропласты бурых водорослей (феопласты) окрашены в коричневый цвет;

Хлоропласт имеет собственную ДНК, то есть собственный геном и собственным аппаратом реализации генетической информации путем синтеза РНК и белка.

Основная функция хлоропластов, состоит в улавливании и преобразовании световой энергии.

В состав мембран, образующих граны, входит зеленый пигмент — хлорофилл.

Именно здесь происходят световые реакции фотосинтеза — поглощение хлорофиллом световых лучей и превращение энергии света в энергию возбужденных электронов. Электроны, возбужденные светом, т. е. обладающие избыточной энергией, отдают свою энергию на разложение воды и синтез АТФ. При разложении воды образуются кислород и водород. Кислород выделяется в атмосферу, а водород связывается белком ферредоксином.

Ферредоксин затем вновь окисляется, отдавая этот водород веществу-восстановителю, сокращенно обозначаемому НАДФ.

НАДФ переходит в восстановленную форму — НАДФ-H2. Таким образом, итогом световых реакций фотосинтеза является образование АТФ, НАДФ-H2 и кислорода, причем потребляются вода и энергия света.

В АТФ аккумулируется много энергии — она затем используется для синтезов, а также для других нужд клетки. НАДФ-H2 — аккумулятор водорода, причем легко его затем отдающий. Следовательно, НАДФ-H2 является химическим восстановителем.

Большое число биосинтезов связано именно с восстановлением, и в качестве поставщика водорода в этих реакциях выступает НАДФ-H2.

Далее, с помощью ферментов стромы хлоропластов, т. е. вне гран, протекают темновые реакции: водород и энергия, заключенная в АТФ, используются для восстановления атмосферного углекислого газа (CO2) и включения его при этом в состав органических веществ.

Первое органическое вещество, образующееся в результате фотосинтеза, подвергается большому числу перестроек и дает начало всему многообразию органических веществ, синтезирующихся в растении и составляющих его тело. Ряд из этих превращений происходит тут же, в строме хлоропласта, где имеются ферменты для образования Сахаров, жиров, а также все необходимое для синтеза белка.

Сахара могут затем либо перейти из хлоропласта в другие структуры клетки, а оттуда в другие клетки растения, либо образовать крахмал, зерна которого часто можно видеть в хлоропластах. Жиры тоже откладываются в хлоропластах или в виде капель, или в форме более простых веществ, предшественников жиров, выходят из хлоропласта.

Хлоропласты обладают известной автономией в системе клетки. В них имеются собственные рибосомы и набор веществ, определяющих синтез ряда собственных белков хлоропласта.

Имеются также ферменты, работа которых приводит к образованию липидов, входящих в состав ламелл, и хлорофилла. Как мы видели, хлоропласт располагает и автономной системой добывания энергии. Благодаря всему этому хлоропласты способны самостоятельно строить собственные структуры. Существует даже взгляд, что хлоропласты (как и митохондрии) произошли от каких-то низших организмов, поселившихся в растительной клетке и сперва вступивших с нею в симбиоз, а затем ставших ее составной частью, органоидом.

Еще одной очень важной функцией является, усвоение углекислоты в хлоропласте или, как принято говорить, фиксация углекислоты, то есть включение ее углерода в состав органических соединений, происходят в сложном цикле реакций, открытом Кальвином и Бенсоном и получившем их имя.

За это открытие им была присуждена Нобелевская премия. Ключевым ферментом цикла является рибулезобисфосфаткарбоксилаза (РБФК) — оксигеназа, которая обеспечивает присоединение углекислоты к пятиуглеродному соединению — сахару рибулезобисфосфату.

Образующийся при этом короткоживущий шестиуглеродный продукт распадается с образованием двух трехуглеродных молекул фосфоглицериновой кислоты.

Строение хлоропласта типично для пластид. Его оболочка состоит из двух мембран — внешней и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство. Внутри хлоропласта, путем отшнуровывания от внутренней мембраны, образуется сложная тилакоидная структура. Гелеобразное содержимое хлоропласта называется стромой.

Каждый тилакоид отделен от стромы одинарной мембраной. Внутреннее пространство тилакоида называется люмен. Тилакоиды в хлоропласте объединяются в стопки — граны.

Количество гран различно. Между собой они связаны особыми удлиненными тилакоидами — ламеллами. Обычный же тилакоид похож на округлый диск.

В строме содержатся собственное ДНК хлоропластов в виде кольцевой молекулы, РНК и рибосомы прокариотического типа. Таким образом, это полуавтономный органоид, способный самостоятельно синтезировать часть своих белков. Считается, что в процессе эволюции хлоропласты произошли от цианобактерий, начавших жить внутри другой клетки.

Строение хлоропласта обусловлено выполняемой функцией фотосинтеза.

Связанные с ним реакции происходят в строме и на мембранах тилакоидов. В строме — реакции темновой фазы фотосинтеза, на мембранах — световой. Поэтому они содержат различные ферментативные системы. В строме содержатся растворимые ферменты, участвующие в цикле Кальвина.

В мембранах тилакоидов содержатся пигменты хлорофиллы и каратиноиды.

Все они участвуют в улавливании солнечного излучения. Однако ловят разные спектры. Преобладание того или иного типа хлорофилла в определенной группе растений обуславливает их оттенок — от зеленого до бурого и красного (у ряда водорослей).

Большинство растений содержат хлорофилл а.

В строении молекулы хлорофилла выделяют головку и хвост. Углеводный хвост погружен в мембрану тилакоида, а головка обращена к строме и находится в ней.

Энергия солнечного света поглощается головкой, приводит к возбуждению электрона, который подхватывается переносчиками. Запускается цепь окислительно-восстановительных реакций, приводящих в конце концов к синтезу молекулы глюкозы. Таким образом энергия светового излучения превращается в энергию химических связей органических соединений.

Синтезируемые органические вещества могут накапливаться в хлоропластах в виде крахмальных зерен, а также выводится из него через оболочку.

Также в строме присутствуют жировые капли. Однако они образуются из липидов разрушенных мембран тилакоидов.

В клетках осенних листьев хлоропласты утрачивают свое типичное строение, превращаясь в хромопласты, у которых внутренняя мембранная система проще. Кроме того происходит разрушение хлорофилла, отчего становятся заметными каротиноиды, придающие листве желто-красные оттенки.

В зеленых клетках большинства растений обычно содержится много хлоропластов по форме похожих на немного вытянутый в одном направлении шар (объемный эллипс).

Однако у ряда водорослей в клетке может содержаться один огромный хлоропласт причудливой формы: в виде ленты, звездчатый и др.

Источник