کلروپلاست چیست؟ کلروپلاست: ساختار و عملکرد

جهان سبزی یکی از ثروت اصلی سیاره ما است. این به لطف فلور روی زمین است که اکسیژن وجود دارد که همه ما نفس می کشد، یک منبع غذایی بزرگ وجود دارد که همه چیز بستگی دارد. گیاهان منحصر به فرد هستند که می توانند ترکیبات شیمیایی طبیعت معدنی را به مواد آلی تبدیل کنند.

آنها این کار را از طریق فتوسنتز انجام می دهند. این فرایند مهم در ارگانوئید گیاهی خاص و کلروپلاست ها صورت می گیرد. این کوچکترین عنصر در حقیقت وجود تمام زندگی در سیاره را تضمین می کند. به هر حال، کلرپلاست چیست؟

تعریف عمومی

ساختارهای خاصی که در آن پروسه های فتوسنتز رخ می دهد که به منظور اتصال دی اکسید کربن و تشکیل کربوهیدرات های خاص مورد استفاده قرار می گیرند. یک محصول جانبی اکسیژن است. این ارگانو بلند، به عرض 2-4 میکرون، طول آنها تا 5-10 میکرون است. در برخی از گونه های جلبک سبز، گاهی اوقات chloroplasts-غول های تا 50 میکرون کشش!

جلبک های مشابه ممکن است یکی دیگر از ویژگی های: در کل سلول آنها تنها یک organoid از این گونه است. در سلول های گیاهان بالاتر معمولا 10 تا 30 کلروپلاست وجود دارد. با این حال، در مورد آنها ممکن است استثنا های روشن وجود دارد. بنابراین، در یک پارچه پریزاد معمولی makhorka در 1000 کلروپلاست در یک قفس موجود است. چرا ما به این کلروپلاست ها نیاز داریم؟ فتوسنتز نقش اصلی آنها، اما نه تنها آنهاست. به منظور واضح بودن اهمیت آنها در زندگی گیاهان، مهم است که جنبه های بسیاری از مبدأ و پیشرفت آنها را بدانید. همه این موارد در بخش زیر شرح داده شده است.

منبع کلرپلاست

بنابراین، چیپس چیه، یاد گرفتیم. و این ارگانل ها از کجا آغاز شد؟ چگونه این اتفاق افتاد که گیاهان چنین دستگاهی منحصر به فردی دارند که دی اکسید کربن و آب را به ترکیبات آلی ترکیب می کنند؟

در حال حاضر، نقطه نظر در مورد منبع آندوسیمبیوتیک این organoids غالب در میان دانشمندان، از آنجا که رخداد مستقل آنها در سلول های گیاهی، مورد تردید است. به خوبی شناخته شده است که لیخن ترکیبی از جلبک ها و قارچ است. جلبکهای تک سلولی درون سلولی قارچی زندگی می کنند . در حال حاضر دانشمندان معتقدند که در زمان بسیار قدیم، سینوباکتریای فتوسنتزی نفوذ به سلول های گیاهی، و سپس به طور جزئی از دست "استقلال"، انتقال بسیاری از ژنوم به هسته.

اما organoid جدید ویژگی اصلی خود را به طور کامل حفظ کرده است. این فقط در مورد فرایند فتوسنتز است. با این حال، دستگاه خود، که برای انجام این فرایند ضروری است، تحت کنترل هسته سلول و کلروپلاست خود را تشکیل می دهد. بنابراین، تقسیم این orgoids و سایر فرآیندهای مرتبط با پیاده سازی اطلاعات ژنتیکی در DNA توسط هسته کنترل می شود.

شواهد

نسبتا اخیرا، فرضیه در مورد منشا پروکاریوت این عناصر در جامعه علمی بسیار محبوب نبود، بسیاری آن را "ساختگی آماتورها" میدانستند. اما پس از تجزیه و تحلیل عمیق توالی های نوکلئوتیدی در DNA کلرپلاست ها، این فرضیه به خوبی در حال تایید است. معلوم شد که این ساختارها بسیار DNA و مشابه با سلول های باکتری مشابه هستند. بنابراین، توالی مشابهی در سایانو بلوکهای آزاد زندگی یافت شد. به طور خاص، ژن های ATP-synthesizing complex بسیار شبیه هستند و همچنین در دستگاه های رونویسی و ترجمه.

سازندگان که آغاز خواندن اطلاعات ژنتیکی از DNA و همچنین توالی های نوکلئوتیدی ترمینال که مسئول آن توقف است، نیز در تصویر و شباهت توالی های باکتریایی سازماندهی می شوند. البته، میلیاردها سال تحولات تکاملی قادر به ایجاد تغییرات زیادی در کلرپلاست بود، اما توالی هایی در ژن های کلرپلفت کاملا مشابه بود. و این یک اثبات بی قاعده و کامل است که کلرپلاستها واقعا یک پروانه بینی پروکاریوتی داشتند. شاید این ارگانیسم باشد که از آن سینوپلاستی مدرن نیز منشعب شد.

توسعه کلرپلاست از proplastida

یک ارزیابی بالغ از یک پرولپتیست توسعه می یابد. این یک اندام کوچک و کاملا بی رنگ است که فقط چند میکرون قطر دارد. این یک غشای دو لایه متراکم است که حاوی DNA حلقه ای است که مخصوص کلرورپلاست است. سیستم غشای داخلی این "اجداد" organoids ندارد. به دلیل اندازه بسیار کوچکی از مطالعه آنها بسیار دشوار است، بنابراین اطلاعات مربوط به توسعه آنها بسیار کم است.

شناخته شده است که چندین پروتوپلاست در هسته هر تخم مرغ حیوانات و گیاهان وجود دارد. در طول رشد جنین آنها تقسیم شده و به سلول های دیگر منتقل می شوند. این آسان است برای تایید: نشانه های ژنتیکی است که به نوعی با plastids مرتبط هستند تنها در خط مادر انتقال می یابد.

غشاء داخلی پروتوپلاست ها در طول توسعه آن را به ارگانوئید تبدیل می کند. از این ساختارها، غشاهای تیلاکوئید رشد می کنند که مسئول تشکیل گرانولوم ها و لاملا ها از استروما ارگانوئید می باشد. در تاریکی کامل، پروتواستوستید شروع به تبدیل به یک پیش ساز کلروپلاست (etioplast) می کند. این ارگانوئید اولیه با این واقعیت مشخص می شود که درون آن یک ساختار کریستال نسبتا پیچیده است. به محض اینکه برگ گیاه نور می شود، به طور کامل سقوط می کند. پس از این، تشکیل "ساختار داخلی" کلرپلاست از "سنتی" رخ می دهد، که همانطور که توسط تیلاکوید ها و لاملا تشکیل شده است.

تفاوت گیاهان ذخیره نشاسته

هر سلول مریستمی دارای چندین پروپلازی است (تعداد آنها بسته به نوع گیاه و سایر عوامل متفاوت است). هنگامی که این بافت اولیه شروع به تبدیل به یک برگ می کند، پیش سازهای organoids تبدیل به کلروپلاست می شوند. بنابراین برگ جوان گندم که رشد آنها را تکمیل کرده کلوپولست ها را در مقدار 100-150 قطعه دارد. وضعیت در مورد گیاهانی که قادر به تجمع نشاسته هستند بسیار پیچیده است.

آنها ذخایر این کربوهیدرات را در plastids، که amyloplasts نامیده می شوند، انباشته می کنند. اما چه این orgoids را به موضوع مقاله ما؟ پس از همه، غده های سیب زمینی در فتوسنتز شرکت نمی کنند! اجازه دهید این سوال را دقیق تر توضیح دهم.

ما متوجه شدیم چه چلپروپلاستی، در طی مسیر آشکار شدن ارتباط این ارگانوئید با ساختارهای موجودات پروکایوتیست. در اینجا وضعیت شبیه است: دانشمندان مدتها متوجه شده اند که آمیلوپلاست ها مانند کلروپلاست ها دارای دقیقا همان DNA هستند و از پروتوپلاست های دقیقا تشکیل شده اند. بنابراین، آنها باید به همان شیوه درمان شوند. در واقع، آمیلوپلاست ها باید به عنوان نوع خاصی از کلرپلاست در نظر گرفته شوند.

چگونه amyloplasts شکل می گیرد؟

شما می توانید یک تقارن بین پروتوپلاست ها و سلول های بنیادی ایجاد کنید. به سادگی می گویند، آمیلوپلاست ها از یک نقطه خاص شروع به توسعه در مسیر دیگری کمی متفاوت است. با این حال، دانشمندان چیزی جالب یاد گرفتند: آنها موفق به تبدیل متقابل chloroplasts از برگ های سیب زمینی به amyloplasts (و بالعکس). مثال کونیکال، که به هر دانش آموز شناخته می شود - غده های سیب زمینی در سبز روشن.

اطلاعات دیگر در مورد روش های تمایز این organoids

ما می دانیم که در زمان رسیدن میوه های گوجه فرنگی، سیب و برخی از گیاهان (و در برگ های درخت، گیاهان و درختچه ها در دوره پاییز)، فرآیند "تخریب" رخ می دهد، زمانی که کلروپلاست ها در یک سلول گیاهی به کروموپلاست ها تبدیل می شوند. این ارگانوئید ها حاوی ترکیبات رنگدانه رنگی، کاروتنوئیدها هستند.

تحول به دلیل این واقعیت است که در شرایط خاص، تایلوکید ها به طور کامل از بین می روند، پس از آن organelle یک سازمان داخلی دیگر را به دست می آورد. در اینجا ما به مسئله ای که در ابتدای مقاله بحث شد، می پردازیم: تأثیر هسته بر توسعه کلرپلست ها. این، از طریق پروتئین های خاصی است که در سیتوپلاسم سلول ها تولید می شود و روند بازسازی فلزات را آغاز می کند.

ساختار کلرپلاست

در مورد مسائل مربوط به مبدأ و توسعه کلرورپلاست ها صحبت کردیم، ما باید بر ساختار آنها دقیق صحبت کنیم. علاوه بر این، بسیار جالب است و سزاوار یک بحث جداگانه است.

ساختار اصلی کلروپلاستها شامل دو غشای لیپوپروتئین داخلی و خارجی است. ضخامت هر یک در حدود 7 نانومتر است، فاصله بین آنها 20-30 نانومتر است. همانطور که در مورد دیگر plastids، لایه داخلی ساختار خاصی است که به organoid اعمال می شود. در کلروپلاست های بالغ، در این زمان دو نوع از این غشاها وجود دارد. اولین شکل لاملا از استروما، دوم - غشاء از thylakoids.

لاملا و تیلاکویید

لازم به ذکر است که یک اتصال روشن وجود دارد که دارای غشاء کلروپلاست های با سازند های مشابه است که در داخل organoid واقع شده اند. واقعیت این است که برخی از چشمانش می توانند از یک دیوار به دیگری (مثل میتوکندری) گسترش یابد. بنابراین لاملا می تواند یک نوع "کیسه" یا یک شبکه شاخه ای باشد. با این حال، اغلب این سازه ها موازی با یکدیگر هستند و به هیچ وجه متصل نیستند.

فراموش نکنید که thylakoids غشاء در داخل کلرپلاست وجود دارد. این بسته های "کیسه ای" هستند که در قالب پشته مرتب شده اند. همانطور که در مورد قبلی، فاصله بین 20-30 نانومتر بین دو دیواره حفره وجود دارد. میله های این "کیسه ها" نامیده می شوند. در هر ستون می توان تا 50 تیلاکویید داشته باشد و در برخی موارد حتی بیشتر باشد. از آنجا که ابعاد کلی این ستون ها می توانند به 0.5 میکرومتر رسیدن، گاهی اوقات می توانند با استفاده از یک میکروسکوپ نور معمولی شناسایی شوند.

تعداد کل گرانول هایی که در کلروپلاست های گیاهان بالاتر وجود دارد می توانند به 40 تا 60 برسند. هر تایلوکویید به گونه ای محکم به یکدیگر متصل است که غشاهای خارجی آن یک هواپیما واحد را تشکیل می دهند. ضخامت لایه در محل اتصال می تواند تا 2 نانومتر برسد. ما یادآوری می کنیم که چنین سازه هایی که توسط تایلکوید های مجاور و لاملا شکل گرفته اند بسیار معمول هستند.

در مکان هایی که در تماس هستند، یک لایه وجود دارد که گاهی اوقات به همان 2 نانومتر می رسد. بنابراین کلروپلاستها (که ساختار و عملکرد آنها بسیار پیچیده است) یک ساختار یکپارچه نیستند، بلکه یک نوع "دولت درون دولت" است. در برخی از جنبه ها، ساختار این orgoids کمتر از ساختار سلولی است.

گرن ها با استفاده از لاملا متصل می شوند. اما حفره های thylakoids که پشته ها را تشکیل می دهند، همیشه بسته هستند و با فضای بین فضایی ارتباط برقرار نمی کنند. همانطور که می بینید، ساختار کلروپلاست ها بسیار پیچیده است.

چه رنگدانه ها را می توان در کلروپلاست ها نگهداری کرد؟

چه چیزی می تواند در استروما هر chloroplast وجود دارد؟ مولکول های DNA جداگانه و بسیاری از ریبوزوم ها وجود دارد. گرانول نشاسته در استروما آمیلوپلاست ها ذخیره می شود. بر این اساس، در کروموپلاست رنگدانه های رنگی وجود دارد. البته، رنگدانه های کلروپلاست های مختلف وجود دارد، اما کلروفیل رایج است. این به چندین نوع تقسیم می شود:

• گروه A (آبی-سبز). این در 70٪ موارد رخ می دهد، در کلروپلاست های تمام گیاهان بالاتر و جلبک ها وجود دارد.
• گروه B (زرد و سبز). در 30 درصد باقی مانده نیز در گیاهان و جلبک های گونه های بالاتر وجود دارد.
• گروه های C، D و E بسیار کمتر از معمول هستند. کلروپلاست های برخی از گونه های جلبک های زیرین و گیاهان وجود دارد.

در جلبک قرمز و قهوه ای در کلرپلاست ها، رنگ های آلی کاملا متفاوت نیستند. در برخی از جلبکها به طور کلی تقریبا تمام رنگدانه های موجود کلروپلاست ها را شامل می شود.

عملکرد کلروفپلاست

البته، عملکرد اصلی آنها تبدیل انرژی نور به اجزاء آلی است. خود فتوسنتز در گرانول ها با مشارکت مستقیم کلروفیل رخ می دهد. این انرژی از نور خورشید را جذب می کند و آن را به انرژی الکترون های هیجان تبدیل می کند. دوم، با داشتن بیش از ذخایر خود، انرژی اضافی را که برای تجزیه آب و سنتز ATP استفاده می شود را از بین می برد. در طول تجزیه آب، اکسیژن و هیدروژن تشکیل می شوند. اولین، همانطور که قبلا در بالا ذکر شد، یک محصول جانبی است و به فضای اطراف آزاد می شود، و هیدروژن با یک پروتئین خاص، فریدوکسین همراه است.

این دوباره اکسید شده است، انتقال هیدروژن به عامل کاهش دهنده، که در بیوشیمی با اختصار NADPH نشان داده شده است. بر این اساس، فرم کاهش یافته آن NADP-H2 است. به عبارت ساده، در فرایند فتوسنتز، مواد زیر آزاد می شوند: ATP، NADP-H2 و یک محصول جانبی به شکل اکسیژن.

نقش انرژی ATP

ATP ناشی از آن بسیار مهم است، زیرا آن اصلیترین "باتری" انرژی است که به نیازهای مختلف سلول منتقل می شود. NADP-H2 حاوی یک عامل کاهش دهنده، هیدروژن است و این ترکیب قادر است در صورت لزوم به راحتی آن را فراهم کند. به عبارت ساده، این یک کاهش دهنده موثر شیمیایی است: در فرایند فتوسنتز، واکنش های بسیاری وجود دارد که به راحتی نمی توان بدون آن ادامه داد.

علاوه بر این، آنزیم های کلرورپلاستی وارد ماده می شوند که در تاریکی و خارج از شبکه عمل می کنند: هیدروژن از عامل کاهش دهنده و انرژی ATP توسط کلرپلاست برای شروع سنتز تعدادی از مواد آلی استفاده می شود. از آنجا که فتوسنتز در شرایط روشنایی خوب اتفاق می افتد، ترکیبات انباشته شده در تاریکی برای نیازهای گیاهان خود استفاده می شود.

شما می توانید به درستی متوجه شوید که این روند در برخی از جنبه ها مشکوک به تنفس مشابه است. تفاوت فتوسنتز چیست؟ جدول به شما در درک این سوال کمک خواهد کرد.

مقالات مقایسه	فتوسنتز	تنفس
هنگامی که	فقط در روز، در نور خورشید	هر زمان
کجاست؟	سلولهای حاوی کلروفیل	تمام سلولهای زنده
اکسیژن	اختصاص دادن	جذب
CO2	جذب	اختصاص دادن
مواد ارگانیک	سنتز، تقسیم جزئی	فقط تقسیم
انرژی	جذب شده است	اختصاص داده شده است

این است که چگونه فتوسنتز از تنفس متفاوت است. جدول به وضوح تفاوت های اصلی آنها را نشان می دهد.

برخی از "پارادوکسها"

اکثر واکنشهای پس از آن، بلافاصله در استروما کلرورپلاست رخ می دهد. روش بعدی مواد سنتزی متفاوت است. بنابراین، قندهای ساده بلافاصله فراتر از ارگانوئید می روند، در قسمت های دیگر سلول به شکل پلی ساکارید، ابتدا نشاسته جمع می شود. در کلروپلاست ها، هر دو رسوب چربی و پیش انباشت پیش ماده های آنها رخ می دهد و سپس به سایر نقاط سلول منتقل می شود.

باید به وضوح قابل درک است که همه واکنش های سنتز نیاز به مقدار زیادی از انرژی. تنها منبع او هنوز هم همان فتوسنتز است. این یک فرایند است که اغلب نیاز به انرژی زیادی است که آن را به از بین بردن مواد تشکیل به عنوان یک نتیجه از سنتز قبلی را دریافت کنید! بنابراین، بیشتر از انرژی است که در دوره خود به دست آمده است، در انجام یک کثرت از واکنش های شیمیایی در داخل سلول های گیاهی به سر برد.

فقط یک درصد خاصی از آن استفاده شود به طور مستقیم تولید آن دسته از مواد آلی است که این گیاه طول می کشد برای رشد خود و توسعه هر گونه تاخیر در قالب چربی یا کربوهیدرات.

آیا کلروپلاست استاتیک می باشد؟

اعتقاد بر این است که اندامکهای سلولی، از جمله کلروپلاست (ساختار و عملکرد است که ما جزئیات رنگ) به شدت در یک مکان. این طوری نیست. کلروپلاست می توانید در اطراف قفس است. بنابراین، در نور کم نور آنها تمایل به اشغال یک موقعیت در نزدیکی سمت روشن ترین از سلول، تحت شرایط متوسط تا کم نور می توانید برخی از موقعیت متوسط، که در آن این امکان را به "گرفتن" ترین نور خورشید است را انتخاب نمایید. این پدیده به نام "نور گرایی".

مانند میتوکندری، کلروپلاست ها اندامک کاملا مستقل هستند. آنها ریبوزوم خود، آنها سنتز تعدادی از پروتئین های مخصوصی هستند که تنها با آنها استفاده می شود. حتی یک مجتمع آنزیم خاص، که در چربی های خاص مورد نیاز برای ساخت و ساز غشاء ای از نقاشی های تولید وجود دارد. ما در حال حاضر در مورد منشاء پروکاریوتی از این اندامکها صحبت کرد، اما آن را باید اضافه کرد که برخی از محققان بر این باورند که فرزندان کلروپلاست قدیمی از برخی موجودات انگلی، که برای اولین بار همزیست شد، و سپس به طور کامل بخشی جدایی ناپذیر از سلول است.

معنی کلروپلاست

برای گیاهان، آشکار است - ترکیبی از انرژی و مواد، که توسط سلول های گیاهی استفاده می شود. اما فتوسنتز - یک فرایند است که تجمع ثابت از مواد آلی در مقیاس جهانی فراهم می کند. از دی اکسید کربن، آب و نور خورشید کلروپلاست می توانید تعداد زیادی از ترکیبات پیچیده ماکرومولکولی سنتز. این توانایی تنها برای آنها مشخص است، و مرد به دور از تکرار این روند در شرایط آزمایشگاهی.

همه زیست توده در سطح سیاره ما وجود خود را در این کوچکترین اندامک هایی که در اعماق سلول های گیاهی یافت مدیون است. بدون آنها، بدون طی مراحل مداوم خود را از فتوسنتز بر روی زمین خواهد بود زندگی در تظاهرات معاصر آن است.

ما امیدواریم که شما از این مقاله که کلروپلاست است و چه نقش آن در بدن گیاهی است به دست.