Chloropasty charakterystyka, funkcje i struktura

Chloroplasty Są rodzajem organelli komórkowych ograniczonych przez złożony system błony, charakterystyczny dla roślin i glonów. W tym plastidium jest chlorofil, pigment odpowiedzialny za procesy fotosyntezy, zielono warzyw i umożliwia autotroficzne życie tych linii.

Ponadto chloroplasty są związane z wytwarzaniem energii metabolicznej (ATP -adenozyny tryfosforanu), syntezy aminokwasów, witamin, kwasów tłuszczowych, składników lipidowych ich błon i zmniejszeniem azotynów. Odgrywa również rolę w produkcji substancji obronnych przeciwko patogenom.

Chloroplast. Autor: Miguelsierra [gfdl (http: // www.gnu antylopa.Org/copyleft/fdl.HTML) lub CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)], z Wikimedia Commons

Ta fotosyntetyczna organelle ma swój własny okrągły genom (DNA) i proponuje się, że podobnie jak mitochondria, pochodzą z procesu symbiozy między gospodarzem a przodkiem bakterii fotosyntetycznych.

[TOC]

Pochodzenie

Chloroplasty są organelami, które mają charakterystykę grup bardzo odległych organizmów: glony, rośliny i prokariotów. Dowody te sugerują, że Organelle pochodzi z ciała prokariotycznego z zdolnością do wykonywania fotosyntezy.

Szacuje się, że pierwszy organizm eukariotyczny, z zdolnością do wykonywania fotosyntezy, powstał około 1.000 milionów lat. Testy wskazują, że ten ważny skok ewolucyjny był spowodowany nabywaniem sinicy przez eukariotycznego gościa. Proces ten spowodował różne linie czerwonych, zielonych i roślin.

Podobnie podniesione są zdarzenia symbiozy wtórne i trzeciorzędne, w których eukariotyczna linia ustanawia symbiotyczny związek z inną eukarię Freukaryotę Wolnego życia.

W trakcie ewolucji genom rzekomego bakterii został zmniejszony, a niektóre z jej genów zostały przeniesione i zintegrowane z genomem jądra.

Organizacja obecnego genomu chloroplastu pamięta organizację prokariotycznego, jednak ma również atrybuty eukariotycznego materiału genetycznego.

Teoria endosimbiotyczna

Lynn Margulis zaproponował teorię endosimbiotyczną w serii książek opublikowanych między lat 60. a 80. Był to jednak pomysł, który prowadził już od XX wieku, zaproponowany przez Mereschkowsky.

Teoria ta wyjaśnia pochodzenie chloroplastów, mitochondriów i ciał podstawowych obecnych na Plagach. Zgodnie z tą hipotezą struktury te były kiedyś wolnymi prokariotami.

Nie ma wiele dowodów, które potwierdzają endosimbiotyczne pochodzenie ciał podstawowych z mobilnych prokariotów.

Natomiast istnieją ważne dowody, które potwierdzają endosimbiotyczne pochodzenie mitochondriów z α-proteobakterii i chloroplastów z cyjanobakterii. Najwyraźniejszym i silniejszym dowodem jest podobieństwo między obiema genomami.

Ogólne cechy chloroplastów

Chloroplasty są najbardziej widocznym rodzajem plastydów komórek roślinnych. Są to owalne struktury otoczone membranami, a wewnątrz występuje najsłynniejszy proces autotroficznych eukariontów: fotosynteza. Są strukturami dynamicznymi i mają swój własny materiał genetyczny.

Zwykle znajdują się na liściach roślin. Typowa komórka roślinna może mieć od 10 do 100 chloroplastów, chociaż liczba jest dość zmienna.

Podobnie jak mitochondria, dziedzictwo chloroplastów rodziców dla dzieci występuje przez jednego z rodziców, a nie obu. W rzeczywistości te organelle są dość podobne do mitochondriów w różnych aspektach, choć bardziej złożone.

Struktura (części)

Chloroplast. GMSOTAVIO [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0) lub gfdl (http: // www.gnu antylopa.Org/copyleft/fdl.html)], z Wikimedia Commons

Chloroplasty to duże organelle o długości od 5 do 10 µm. Charakterystyka tej struktury można wizualizować pod tradycyjnym mikroskopem optycznym.

Może ci służyć: nukleosom

Są otoczone podwójną membraną lipidową. Ponadto mają trzeci wewnętrzny system membran, zwany membranami tilacoidowymi.

Ten ostatni układ błoniasty tworzy zestaw struktur podobnych do albumu, znanego jako tilacoides. Związek thilacoidów w bateriach nazywa się „grana” i są ze sobą podłączone.

Dzięki temu systemowi potrójnych błon, wewnętrzna struktura chloroplastu jest złożona i jest podzielona na trzy przestrzenie: przestrzeń międzybłonowa (między dwiema błonami zewnętrznymi), zręb (znajdujący się w chloroplastu i na zewnątrz błony tilacoidów) i przez Ostatni świat.

Błony zewnętrzne i wewnętrzne

System membranowy jest związany z generowaniem ATP. Podobnie jak błony mitochondriów, to wewnętrzna błona determinuje przejście cząsteczek wewnątrz organelli. Fosfaditilcholina i fosfaditylglicerol są najliczniejszymi lipidami błon chloroplastowych.

Membrana zewnętrzna zawiera serię porów. Małe cząsteczki mogą swobodnie wprowadzać te kanały. Tymczasem wewnętrzna membrana nie pozwala na bezpłatny tranzyt tego rodzaju cząsteczek o niskiej masie. Aby cząsteczki mogły wejść, muszą to zrobić za pomocą określonych transporterów zakotwiczonych w błonie.

W niektórych przypadkach istnieje struktura zwana retikulum obwodowym, utworzona przez sieć membranową, specjalnie pochodzi z wewnętrznej błony chloroplastowej. Niektórzy autorzy uważają je za unikalne dla roślin z metabolizmem C4, chociaż znaleziono je w roślinach C3.

Funkcja tych kanalików i pęcherzyków nie jest jeszcze jasna. Proponuje się, aby mogli przyczynić się do szybkiego transportu metabolitów i białek w chloroplast.

Membrana Tilacoid

Membrana Tilacoid. Tameria Sur Wikipédia anglais [domena publiczna], przez Wikimedia Commons

Łańcuch przenośnika elektronów zaangażowany w procesy fotosyntetyczne występuje w tym systemie membranowym. Protony są pompowane przez tę membranę, od zrębu do wnętrza Tilacoides.

Ten gradient powoduje syntezę ATP, gdy protony są ponownie skierowane do zrębu. Proces ten jest równoważny temu, który występuje w błonie wewnętrznej mitochondriów.

Membrana tilacoidowa powstaje przez cztery typy lipidów: monogalaktozyloglicerolu, digicyloglicerolu diglaktozyloglicerolu, sulfonowosyloglicerolu i fosfatydyloglicerolu. Każdy typ wypełnia specjalną funkcję w dwuwarstwie lipidowej tego rozdziału.

Tilacoid

Tilacoids to struktury błoniaste w postaci worków lub płaskich dysków, które są układane w ”koszenila”(Liczba mnoga tej struktury jest Granum). Te albumy mają średnicę 300 do 600 nm. W wewnętrznej przestrzeni tilacoidów nazywa się Lumen.

TILACOID STACKing Architecture jest nadal dyskutowana. Zaproponowano dwa modele: pierwszy to model spiralny, w którym tilacoids są zwinięte wśród poggingów w postaci śmigła.

Natomiast drugi model proponuje rozwidlenie. Ta hipoteza sugeruje, że GRANA powstaje przez rozbiórki zrębu.

Stroma

Zręb jest galaretowatym płynem otaczającym tilacoid i znajduje się w wewnętrznym regionie chloroplastu. Region ten odpowiada cytosolowi rzekomego bakterii, które powstały tego typu plastyd.

W tym obszarze znajdują się cząsteczki DNA i duża ilość białka i enzymów. W szczególności są enzymy uczestniczące w cyklu Calvina, w celu utrwalenia bezwodnika węglowego w procesie fotosyntetycznym. Możesz także znaleźć granulki skrobiowe

Może ci służyć: cytoplazma: funkcje, części i cechy

W zrębie są rybosomy chloroplastów, ponieważ struktury te syntetyzują własne białka.

Genom

Jedną z najważniejszych cech chloroplastów jest to, że mają swój własny układ genetyczny.

Materiał genetyczny chloroplastów składa się z okrągłych cząsteczek DNA. Każda organelle ma wiele kopii tej okrągłej cząsteczki od 12 do 16 kb (kilobazy). Są one zorganizowane w strukturach zwanych nukleoidami i składają się z 10 do 20 kopii genomu plastikowego, wraz z białkami i cząsteczkami RNA.

Chloroplast DNA koduje około 120 do 130 genów. Spowodują one białka i RNA związane z procesami fotosyntetycznymi, takimi jak składnik fotosystemu I i II, syntaza ATP i jedna z podjednostek Rubisco.

Rubisco (karboksylaza/tlenka RIBULOSA-1,5-BISKOPOSFORAN) jest kluczowym kompleksem enzymatycznym w cyklu Calvin. W rzeczywistości rozważane jest najliczniejsze białko na planecie.

Transfer RNA i rybosomales są używane w tłumaczeniu wiadomości kodowanych w genomie chloroplastowym. Obejmuje rybosomale 23, 16S, 5s i 4,5S i 30 Transfer RIB. Koduje również dla 20 białek rybosomalnych i niektórych podjednostek polimerazy RNA.

Jednak pewne elementy niezbędne do działania chloroplastu są kodowane w genomie jądrowym komórki warzywnej.

Funkcje

Chloroplasty można uznać za ważne centrum metaboliczne w roślinach, w których występuje wiele reakcji biochemicznych dzięki szerokie spektrum enzymów i białek zakotwiczonych w błonach, które zawierają te organelle.

Mają krytyczną funkcję w organizmach roślinnych: jest to miejsce, w którym zachodzą procesy fotosyntetyczne, w którym światło słoneczne przekształca się w węglowodany, mając tlen jako produkt wtórny.

W chloroplastach również seria wtórnych funkcji biosyntezy. Następnie szczegółowo omówimy każdą funkcję:

Fotosynteza

Fotosynteza (po lewej) i oddychanie (dcha). Obraz prawa wyodrębnionego z BBC

Fotosynteza występuje dzięki chlorofilowi. Ten pigment znajduje się w chloroplastach, w błonach Tilacoid.

Składa się z dwóch części: pierścienia i ogona. Pierścień zawiera magnez i jest odpowiedzialny za wchłanianie światła. Może wchłonąć niebieskie i czerwone światło, odbijając zieloną strefę spektrum światła.

Reakcje fotosyntetyczne występują dzięki transferowi elektronów. Energia ze światła nadaje energię do pigmentu chlorofilu (mówi się, że cząsteczka jest „wzbudzona światłem”), powodując ruch tych cząstek w błonie tilacoidowej. Chlorofil otrzymuje swoje elektrony z cząsteczki wody.

Proces ten powoduje tworzenie gradientu elektrochemicznego, który umożliwia syntezę ATP w zrębie. Ta faza jest również znana jako „świetlisty”.

Druga część fotosyntezy (lub ciemnej fazy) występuje w zrębie i trwa w cytosolu. Jest również znany jako reakcje mocowania węgla. Na tym etapie produkty powyższych reakcji są wykorzystywane do budowy węglowodanów z CO₂.

Synteza biomolekułów

Ponadto chloroplasty mają inne wyspecjalizowane funkcje, które umożliwiają rozwój i wzrost rośliny.

W tej organelli występuje asymilacja azotanów i siarczanów i mają one niezbędne enzymy do syntezy aminokwasów, fitohormonów, witamin, kwasów tłuszczowych, chlorofilu i karotenoidów.

Może ci służyć: Integryny: Charakterystyka, struktura i funkcje

Niektóre badania zidentyfikowały ważną liczbę aminokwasów zsyntetyzowanych przez tę organelle. Kirk i współpracownicy badali produkcję aminokwasów w chloroplastach Vicia Faba L.

Autorzy ci stwierdzili, że najliczniejszymi syntetyzowanymi aminokwasami były glutaminian, asparaginian i treonina. Inne typy, takie jak Alanina, seryna i glikina, były również zsyntetyzowane, ale w mniejszej ilości. Wykryto również pozostałe aminokwasy.

Różne geny zaangażowane w syntezę lipidów zostały wyizolowane. Chloroplasty mają niezbędne drogi do syntezy lipidów isaprenoidalnych, niezbędne do produkcji chlorofilu i innych pigmentów.

Obrona patogenu

Rośliny nie mają układu odpornościowego opracowanego podobnie do systemu zwierząt. Dlatego struktury komórkowe muszą wytwarzać substancje przeciwdrobnoustrojowe, aby móc bronić się przed szkodliwymi środkami. W tym celu rośliny mogą syntetyzować reaktywny tlen (ROS) lub gatunki kwasu salicylowego.

Chloroplasty są związane z produkcją tych substancji, które eliminują możliwe patogeny, które wchodzą do rośliny.

Działają również jako „czujniki molekularne” i uczestniczą w mechanizmach alarmowych, przekazując informacje z innymi organelli.

Inne plastydy

Chloroplasty należą do rodziny organelli warzywnych zwanych plastydami lub tworzywami sztucznymi. Chloroplasty różnią się głównie od reszty plastydów poprzez posiadanie pigmentu chlorofilu. Pozostałe plastydy to:

-Chromoplastos: Struktury te zawierają karotenoidy, są obecne w kwiatach i kwiatach. Dzięki tym pigmentom struktury roślin mają żółte, pomarańczowe i czerwone kolory.

-Leukoplasty: te plastydy nie zawierają pigmentów i dlatego są białe. Służą jako rezerwacja i znajdują się w narządach, które nie otrzymują bezpośredniego światła.

-Amyloplasty: zawierają skrobię i znajdują się w korzeniach i bulwach.

Plastydy pochodzą ze struktur zwanych protoplastem. Jedną z najbardziej zaskakujących cech plastydów jest ich własność do zmiany, nawet jeśli są już w dojrzałym etapie. Ta zmiana jest wywoływana przez sygnały środowiskowe lub wewnętrzne rośliny.

Na przykład chloroplasty są zdolne do powstania chromoplastów. W przypadku tej zmiany zsyntetyzowane są membrana tilacoidowa i karotenoidy.

Bibliografia

1. Allen, J. F. (2003). Dlaczego chloroplasty i mitechondria zawierają genomy. Genomika porównawcza i funkcjonalna, 4(1), 31-36.
2. Cooper, g. M (2000). Komórka: zbliżaj się do molekularnej. Druga edycja. Sinauer Associates
3. Daniell, godz., Lin, c.-S., Yu, m., I Chang, W.-J. (2016). Genomy chloroplastowe: różnorodność, ewolucja i zastosowania w inżynierii genetycznej. Biologia genomu, 17, 134.
4. Gracen, v. I., Hilliard, J. H., Brown, r. H., & West, s. H. (1972). Resticulum peryfla w chloroplastach roślin różniących. Zakład, 107(3), 189-204.
5. Gray, m. W. (2017). Lynn Margulis i hipoteza endosymbionnt: 50 lat później. Biologia komórki molekularnej, 28(10), 1285-1287.
6. Jensen, s. 1. I., & Leister, D. (2014). Ewolucja chloroplastu, struktura i funkcje. Raporty F1000Prime, 6, 40.
7. Kirk, s. R., & Leech, r. M. (1972). Biosynteza aminokwasów przez izolowane chloroplatsy podczas fotosyntezy . Fizjologia roślin, pięćdziesiąt(2), 228-234.
8. Kobayashi, k., & Wada, H. (2016). Rola lipidów w biogenezie chloroplastów. W Lipidy w rozwoju roślin i glonów (PP. 103-125). Springer, Cham.
9. Sowden, r. G., Watson, s. J., & Jarvis, p. (2017). Rola chloroplastów w patologii roślin. Eseje w biochemii, EBC20170020.
10. Mądrzejszy. R., & Houber, j. K. (2007). Struktura i funkcja plastydów. Springer Science & Business Media.