ما هو بلاستيدات الخضراء؟ البلاستيدات الخضراء: التركيب والوظيفة

النباتات - واحدة من الموارد الرئيسية لكوكبنا. وبفضل النباتات في العالم هناك الأكسجين الذي نتنفسه، والغذاء يحتوي على قاعدة بيانات ضخمة من خلالها كل أشكال الحياة تعتمد. النباتات هي فريدة من نوعها من حيث أنها يمكن تحويل المركبات الكيميائية غير العضوية إلى مواد عضوية.

انهم يفعلون ذلك عن طريق التمثيل الضوئي. تستغرق هذه العملية الهامة مكان في العضيات نباتية معينة، البلاستيدات الخضراء. و أصغر عنصر في الواقع يضمن وجود جميع أشكال الحياة على كوكب الأرض. بالمناسبة، ما هو بلاستيدات الخضراء؟

التعريف الأساسي لل

ما يسمى هيكل محدد، التي توجد فيها عمليات التمثيل الضوئي، التي تهدف إلى ربط ثاني أكسيد الكربون وتشكيل بعض الكربوهيدرات. والمنتجات التي هي الأوكسجين. هذا ممدود العضيات في الطول، وتصل إلى 2-4 مم في العرض، طولها يأتي إلى 5.10 ميكرون. في بعض الأنواع من الطحالب الخضراء جدت في بعض الأحيان البلاستيدات الخضراء عمالقة امتدت بنسبة 50 ملم!

هذه الطحالب يمكن أن تكون أيضا ميزة أخرى: الخلية بأكملها لديهم فقط عضية واحدة هذا النوع. في خلايا النباتات العليا لديها عادة بين 10-30 البلاستيدات الخضراء. ومع ذلك، في قضيتهم، ويمكن تلبية استثناءات مشرق. وهكذا، في الأنسجة جرف التبغ التقليدية لديها 1000 البلاستيدات الخضراء في الخلية. ما هي البلاستيدات الخضراء؟ التمثيل الضوئي - هذا، ولكن ليس الدور الرئيسي الوحيد. إلى فهم واضح أهميتها في حياة النبات، فمن المهم معرفة جوانب كثيرة عن أصلهم والتنمية. كل هذا وصفه في هذه المادة.

أصل بلاستيدات الخضراء

لذلك، ما هو بلاستيدات الخضراء، علمنا. وكيف وقعت هذه العضيات؟ كيف أن النباتات كما يبدو جهاز فريد من نوعه يقوم بتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى معقدة المركبات العضوية؟

حاليا، بين العلماء بالنظر إلى أصل endosymbiotic هذه العضيات السائدة، وحدوث مستقل في خلايا النبات أمر مشكوك فيه جدا. ندرك جيدا أن حزاز - التكافل من الطحالب والفطريات. الطحالب وحيدة الخلية في نفس الوقت يعيش في خلايا الفطر. الآن يعتقد العلماء أنه في العصور القديمة البكتيريا الزرقاء الضوئي تسلل إلى الخلايا النباتية، ومن ثم فقدت بعض من "الاستقلال"، ونقل معظم الجينوم في النواة.

ولكن الميزة الرئيسية هي عضية جديدة الاحتفاظ بالكامل. انها مجرد عن عملية التمثيل الضوئي. على الرغم من جهاز اللازمة لأداء هذه العملية، يتم تشكيلها تحت سيطرة كل من نواة الخلية وبلاستيدات الخضراء نفسها. وهكذا، يتم التحكم في تقسيم هذه العضيات، وغيرها من العمليات المرتبطة بتنفيذ من المعلومات الوراثية في الحمض النووي عن طريق النواة.

دليل

نسبيا في الآونة الأخيرة، وفرضية الأصل في بدائيات النواة من هذه العناصر لم تكن شعبية جدا في الأوساط العلمية، وكثير اعتبرتها "الهواة افتراءات". ولكن بعد تحليل متعمق لتسلسل النوكليوتيدات في الحمض النووي من البلاستيدات الخضراء، وكان هذا الافتراض عقدت تأكيدا الرائعة. واتضح أن هذه الهياكل هي مشابهة جدا، حتى ترتبط ارتباطا وثيقا، وDNA من الخلايا البكتيرية. وهكذا، تم العثور على تسلسل مماثل في البكتيريا الزرقاء الذين يعيشون خالية. على وجه الخصوص، فإنها تبين أن الجينات المماثلة للغاية ATP-تجميع المجمع، وكذلك في "جهاز" النسخ والترجمة.

المروجين التي تحدد بداية قراءة المعلومات الوراثية من الحمض النووي والنوكليوتيدات محطة متواليات التي هي المسؤولة عن انتهائها، كما نظمت في صورة بكتيريا. بالطبع، كانت مليارات السنين من التحولات التطورية قادرة على إجراء العديد من التغييرات على بلاستيدات الخضراء، ولكن بقي تسلسل الجينات في بلاستيدات الخضراء دون تغيير على الاطلاق. وأنه هو - الدليل الكامل قاطعة على أن البلاستيدات الخضراء في واقع الأمر كان مرة واحدة سلف في بدائيات النواة. وربما كان الجسم الذي وقع أيضا البكتيريا الزرقاء الحديثة.

تطوير بلاستيدات الخضراء من proplastids

"الكبار" عضية تطور من proplastids. هذا هو صغير، عضية عديم اللون تماما، ليس لديها سوى عدد قليل من ميكرون في القطر. أنها محاطة كثيفة غشاء اثنين من طبقة، والذي يحتوي على حلقة من DNA محددة للبلاستيدات الخضراء. نظام الغشاء الداخلي هذه "الأجداد" لم يكن لديك العضيات. نظرا لحجم صغير للغاية من دراستهم أمر صعب للغاية، ولكن لأن البيانات على تنميتها منخفضة للغاية.

ومن المعروف أن هناك عدة مثل protoplastid في نواة الحيوانات والنباتات في كل بيضة. أثناء التطور الجنيني، تم تقسيمها وتحويلها إلى خلايا أخرى. فمن السهل للتحقق: تنتقل الصفات الوراثية التي ترتبط بطريقة أو بأخرى مع البلاستيدات فقط من خلال خط الأمهات.

وprotoplastidy الغشاء الداخلي خلال تنمية يبرز في عضية. هذه الهياكل تنمو غشاء الثايلاكويد، التي تعتبر مسؤولة عن تشكيل سباق الجائزة الكبرى وصفائح من عضية سدى. في protopastida الظلام الدامس يبدأ في التحول إلى تمهيدا للبلاستيدات الخضراء (etioplast). هذا عضي الأساسي وتتميز في هذا داخله هو التركيب البلوري معقدة جدا. مرة واحدة على ورقة للنبات يحصل ضوء، ودمرت تماما عليه. بعد ذلك، وتشكيل الهيكل الداخلي "التقليدي" للبلاستيدات الخضراء، التي تتشكل كما ثايلاكويد الوقت وصفائح.

النباتات الخلافات تخزين النشا

تحتوي كل خلية عدة meristemalnoy مثل proplastids (يختلف عددها باختلاف الأنواع النباتية وعوامل أخرى). وبمجرد أن تبدأ هذه الأنسجة الأولية للتحول إلى ورقة، ويتم تحويل العضيات السلائف في البلاستيدات الخضراء. لذلك، قد أكملت نموها، وأوراق القمح الصغيرة لديها البلاستيدات الخضراء في كمية من 100-150 وحدة. قليلا أكثر تعقيدا هو الحال فيما يتعلق بتلك النباتات القادرة على تراكم النشا.

وتراكمت أنها مخزون الكربوهيدرات في البلاستيدات، والتي تسمى amyloplasts. ولكن كيف يمكن لهذه العضيات هي موضوع هذه المقالة؟ بعد البطاطا لا تشارك في عملية التمثيل الضوئي الدرنات! اسمحوا لي أن أشرح هذا بمزيد من التفصيل.

لقد وجدنا أن بلاستيدات الخضراء، وكشف بالمناسبة العلاقة بين هذه العضية مع هياكل الكائنات بدائية النواة. هنا الوضع مشابه: لقد وجد العلماء منذ فترة طويلة أن amyloplasts كما البلاستيدات الخضراء تحتوي بالضبط نفس الحمض النووي، وتتشكل من بالضبط نفس protoplastid. وبناء على ذلك، ينبغي النظر في الجانب نفسه. وينبغي النظر Amyloplasts حقيقة كنوع خاص من بلاستيدات الخضراء.

كما شكلت amyloplasts؟

يمكنك رسم التشابه بين الخلايا protoplastidami وساق. ببساطة، amyloplasts في مرحلة ما تبدأ في التطور بطريقة مختلفة نوعا ما. العلماء، ومع ذلك، فقد تعلمت شيئا للاهتمام: أنها تمكنت من تحقيق التحويل المتبادل من البلاستيدات الخضراء من أوراق البطاطا في amyloplasts (والعكس بالعكس). قانونيته سبيل المثال، والمعروف أن كل تلميذ - درنات البطاطا إلى اللون الأخضر الفاتح.

معلومات أخرى حول سبل التفريق بين هذه العضيات

ونحن نعلم أنه خلال نضج ثمار الطماطم والتفاح وبعض النباتات الأخرى (وفي أوراق الأشجار والأعشاب والشجيرات في الخريف) هو عملية "تدهور" عندما تتحول البلاستيدات الخضراء في الخلايا النباتية إلى بلاستيدات ملونة. تحتوي هذه العضيات في تكوينها من المواد الملونة والكاروتينات.

ويرتبط تحويل ذلك إلى حقيقة أنه في ظل ظروف معينة هناك والتدمير الكامل لثايلاكويد، ومن ثم يكتسب التنظيم الداخلي عضية مختلفة. ومن هنا نعود إلى السؤال الذي بدأت تناقش في بداية المقال: تأثير نواة لتطوير البلاستيدات الخضراء. وهذا هو، من البروتينات الخاصة التي تم تجميعها في سيتوبلازم الخلايا، عضية تستهل عملية التكيف.

هيكل بلاستيدات الخضراء

بعد الحديث عن أصل وتطور من البلاستيدات الخضراء، أن تضع على هيكلها. وأكثر من ذلك لأنها مثيرة جدا للاهتمام ويستحق مناقشة مستقلة.

يتكون الهيكل الأساسي بلاستيدات الخضراء اثنين من الأغشية البروتين الدهني، الداخلية والخارجية. سمك كل منها حوالي 7 نانومتر، والمسافة بينهما - 20-30 نانومتر. كما هو الحال بالنسبة لغيرها من أشكال الطبقة الداخلية صانعة هيكل خاص، تبرز داخليا العضيم. في البلاستيدات الخضراء الناضجة هناك فقط نوعين من الأغشية "التواء". أول شكل من صفائح من سدى، والثانية - الغشاء الثايلاكويد.

صفائح وثايلاكويد

وتجدر الإشارة إلى أن هناك صلة واضحة لديها غشاء بلاستيدات الخضراء مع تشكيلات مماثلة داخل عضية. والحقيقة أن بعض طيات قد تمتد من جدار واحد إلى الآخر (كما هو الحال في الميتوكوندريا). حتى صفاحات قد تشكل نوعا من "كيس" أو سلسلة متفرعة. ومع ذلك، فإن معظم هذه الهياكل يتم ترتيب موازية لبعضها البعض ولا ترتبط مع بعضها البعض.

لا ننسى أنه لا تزال هناك داخل الغشاء بلاستيدات الخضراء وثايلاكويد. ومن مغلقة "أكياس" التي يتم ترتيبها في كومة. كما في الحالة السابقة، بين اثنين من الجدران من تجويف يبلغ طولها 20-30 نانومتر. ويطلق على قضبان "أكياس" وجها. كل عمود يمكن أن تصل إلى 50 ثايلاكويد، وفي بعض الحالات هناك ما هو أكثر من ذلك. منذ "حجم" المشترك من هذه أكوام قد يصل إلى 0.5 متر، ويمكن في بعض الأحيان يتم الكشف بواسطة المجهر الضوئي العادي.

قد يكون عدد من الوجوه، التي ترد في البلاستيدات الخضراء من النباتات العليا، وتصل إلى 40-60. كل الثايلاكويد ضيق جدا لتكسب آخر أن تشكل الأغشية الخارجية على طائرة واحدة. سمك طبقة في المفصل قد يكون ما يصل إلى 2 نانومتر. لاحظ أن هياكل مماثلة، والتي شكلت المجاورة لبعضها البعض وصفائح ثايلاكويد، من غير المألوف للغاية.

في أماكن اتصال كطبقة، تصل أحيانا نفس 2 نانومتر. وهكذا، البلاستيدات الخضراء (بنية ووظيفة التي من الصعب جدا) ليست بنية متجانسة واحد، وهو نوع من "دولة داخل الدولة". في بعض الجوانب، وهيكل هذه العضيات ليس أقل صعوبة من هيكل الخلية كله!

جرانة مترابطة، مع مساعدة من الصفيحة. لكن ثايلاكويد تجويف، والتي تشكل كومة، ودائما مغلق ولا التواصل مع الفضاء intermembrane. كما ترون، وهيكل بلاستيدات الخضراء معقد جدا.

ما هي الصبغات قد تكون موجودة في البلاستيدات الخضراء؟

التي قد تكون موجودة في سدى بلاستيدات الخضراء من كل؟ هناك جزيئات DNA منفصلة والعديد من الريبوسومات. في amyloplasts يترسب في سدى من الحبوب النشا. وفقا لذلك، بلاستيدات ملونة هناك أصباغ. بالطبع، هناك أصباغ مختلفة من البلاستيدات الخضراء، ولكن الأكثر شيوعا هو الكلوروفيل. وتنقسم على الفور إلى عدة أنواع:

• المجموعة الأولى (الأخضر والأزرق). ويحدث في 70٪ من الحالات وجدت في البلاستيدات الخضراء من النباتات العليا والطحالب.
• المجموعة B (الأصفر والأخضر). تم العثور على 30٪ المتبقية أيضا في النباتات العليا وأنواع الطحالب.
• مجموعة C، D و E أندر من ذلك بكثير. كان متوفرا في البلاستيدات الخضراء من بعض الأنواع من النباتات الدنيا والطحالب.

في الأعشاب البحرية الأحمر والبني في البلاستيدات الخضراء ليست نادرة جدا يمكن أن تكون أنواع مختلفة جدا من الأصباغ العضوية. بعض الطحالب يحتوي أيضا عموما كلها تقريبا من البلاستيدات الخضراء الصبغات الموجودة.

وظائف البلاستيدات الخضراء

وبطبيعة الحال، وظيفتها الرئيسية هي لتحويل الطاقة الضوئية إلى المكونات العضوية. سام الضوئي يحدث في سباق الجائزة الكبرى بمشاركة مباشرة من الكلوروفيل. أنها تمتص طاقة أشعة الشمس، وتحويلها إلى طاقة الإلكترونات المثارة. هذا الأخير، بعد أن مخزونها الزائد، وإعطاء فائض الطاقة التي تستخدم للتحلل المياه وتركيب ATP. عندما يتم تشكيل المياه الأكسجين والهيدروجين الاضمحلال. أولا، وكما ذكرنا سابقا، بل هو نتيجة ثانوية وتفرز في الفضاء المحيط، ويرتبط الهيدروجين مع بروتين معين، فيريدوكسين.

ويتأكسد مرة أخرى عن طريق تمرير عامل مختزل الهيدروجين، الذي يختصر في NADP الكيمياء الحيوية. وفقا لذلك، وانخفاض شكله - NADP-H2. ببساطة، في عملية التمثيل الضوئي يتم تحريرها التالية المواد: ATP، NADP-H2 وثانوية في شكل من الأوكسجين.

دور الطاقة ATP

وATP الناتجة من المهم للغاية، كما هو "بطارية" الرئيسية للطاقة الذي يذهب للاحتياجات المختلفة للخلية. تضم NADP-H2 اختزال، والهيدروجين، وهذا المركب قادر على إعطائه بسهولة إذا لزم الأمر. ببساطة، هو مادة كيميائية فعالة الحد من وكيل هي: في عملية التمثيل الضوئي، وهناك مجموعة من ردود الفعل التي بدونها ببساطة لا يمكن أن يحدث.

وعلاوة على ذلك، في حالة تأتي الانزيمات بلاستيدات الخضراء التي تعمل في الظلام، وغران هو الهيدروجين من ATP اختزال والطاقة بلاستيدات الخضراء المستخدمة لبدء تركيب عدد من المواد العضوية. منذ الضوئي يتم في ظروف الإضاءة الجيدة، وتستخدم المركبات المتراكمة لتلبية احتياجات المصانع أنفسهم في الظلام.

يمكنك الإنصاف القول أن هذه العملية في بعض النواحي تبدو مثيرة للريبة مثل التنفس. ما يميزه عن عملية التمثيل الضوئي؟ والجدول تساعدك على فهم هذا السؤال.

المنفذ القياسي	التركيب الضوئي	تنفس
عندما يكون هناك	فقط خلال النهار، عندما أشعة الشمس	في أي وقت
حيث العائدات	الخلايا التي تحتوي على الكلوروفيل	جميع الخلايا الحية
أكسجين	توزيع	امتصاص
CO2	امتصاص	توزيع
المواد العضوية	التوليف، انشقاق جزئي	تقسيم فقط
طاقة	يمتص	المدرجات

هذا ما يختلف عن التنفس الضوئي. الجدول التالي يوضح بشكل الاختلافات الرئيسية.

بعض "المفارقات"

أكثر من رد فعل لاحق يحدث هناك حق في سدى بلاستيدات الخضراء. المسار المستقبلي للمركبات توليفها مختلفة. على سبيل المثال، السكريات البسيطة فورا خارج العضيات تتراكم في أجزاء أخرى من الخلايا في شكل السكريات، في المقام الأول - النشا. في البلاستيدات الخضراء وقوعه كما ترسب الدهون وتراكم الأولي سلائفها، والتي هي ثم الإخراج إلى خلايا أخرى في المنطقة.

يجب أن يكون مفهوما بوضوح أن جميع تفاعلات التخليق تتطلب كميات هائلة من الطاقة. لها المصدر الوحيد لا يزال هو نفسه الضوئي. هذه هي العملية التي غالبا ما يتطلب الكثير من الطاقة التي لديها للحصول من خلال تدمير المواد تشكلت نتيجة عملية التوليف السابق! وبالتالي، فإن معظم الطاقة التي يتم الحصول عليها في مسارها، وينفق على تنفيذ عدد وافر من التفاعلات الكيميائية داخل الخلية النباتية.

فقط يتم استخدام نسبة معينة منه لتوجيه إنتاج تلك المواد العضوية التي يأخذ النبات للنمو خاصة بهم وتطوير أي تأخير في شكل من الدهون أو الكربوهيدرات.

سواء البلاستيدات الخضراء هي ثابتة؟

ويعتقد أن العضيات الخلوية، بما في ذلك البلاستيدات الخضراء (بنية ووظيفة التي نحن التفاصيل رسمت) بشكل صارم في مكان واحد. الأمر ليس كذلك. يمكن البلاستيدات الخضراء التحرك في جميع أنحاء القفص. وهكذا، في ضوء خافت أنها تميل إلى أن تحتل مكانة بالقرب من الجانب الأكثر مضيئة للخلية، في ظل ظروف معتدلة إلى الإضاءة الخافتة ويمكن اختيار بعض موقفا وسطا، حيث أنه من الممكن أن "الصيد" على أكبر قدر من الضوء. وهذا ما يسمى ظاهرة "انجذاب ضوئي".

مثل الميتوكوندريا، البلاستيدات الخضراء هي عضيات مستقلة تماما. لديهم ريبوسوم الخاصة بهم، وأنهم تصنيعه عدد من البروتينات محددة للغاية التي يتم استخدامها فقط من قبلهم. بل هناك مجمعات انزيم محددة، التي يتم إنتاجها في الدهون الخاصة المطلوبة لبناء الأغشية رقائقي. لقد تحدثت بالفعل عن أصل بدائيات النواة من هذه العضيات، ولكن ينبغي أن يضاف إلى ذلك أن بعض العلماء يعتقدون أحفاد البلاستيدات الخضراء منذ فترة طويلة لبعض الكائنات الطفيلية، التي أصبحت أول المتكافلة، ومن ثم تصبح تماما جزءا لا يتجزأ من الخلية.

وهذا يعني البلاستيدات الخضراء

بالنسبة للنباتات، فمن الواضح - توليفة من الطاقة والمواد، والتي تستخدم من قبل خلايا النبات. ولكن التمثيل الضوئي - وهي العملية التي توفر تراكم مستمر من المواد العضوية على نطاق عالمي. من ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن البلاستيدات الخضراء الماء وأشعة الشمس توليف عدد كبير من المركبات الجزيئات المعقدة. هذه القدرة هي سمة فقط بالنسبة لهم، والرجل لا يزال بعيدا عن تكرار هذه العملية في المختبر.

كل الكتلة الحيوية على سطح كوكبنا تدين بوجودها لهذا أصغر العضيات التي توجد في أعماق الخلايا النباتية. بدونها، بدون عملية، الجارية فيها التمثيل الضوئي على الأرض لن تكون الحياة في مظاهرها المعاصرة.

نأمل تعلمته من هذه المادة أن بلاستيدات الخضراء هي وما هو دورها في جسم النبات.