Хлоропласты у эвглены зеленой: Что происходит в хлоропластах эвглены зеленой?

Пластиды. Хлоропласты, хромопласты и лейкопласты, их строение, местоположение и функции.

Билет № 12

Пластиды — органоиды эукариотических растений, прокариотов и некоторых фотосинтезирующих простейших (например, эвглены зеленой). Покрыты двойной мембраной и имеют в своём составе множество копий кольцевой ДНК. Совокупность пластид клетки образует пластидом. По окраске и выполняемой функции выделяют три основных типа пластид:

• Лейкопласты — неокрашенные пластиды, как правило, выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты.

• Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый, красный, зеленый или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов.

• Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Набор пигментов, участвующих в фотосинтезе (и, соответственно, определяющих окраску хлоропласта) различен у представителей разных таксономических отделов. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру.

Лейкопласты – бесцветные округлые пластиды, в которых обычно накапливаются запасные питательные вещества, в основном крахмал. По строению лейкопласты мало отличаются от протопластид, из которых он образуется: двумембранная оболочка окружает бесструктурную строму. Внутренняя мембрана, врастая в строму, образует немногочисленные тилакоиды. В лейкопластах имеются ДНК, рибосомы, а также ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ, в первую очередь крахмала. Лейкопласты, в которых синтезируется и накапливается запасной крахмал, называют амилопластами, белки – протеинопластами, масла – элайопластами.

Много амилопластов в клетках клубней картофеля, зерновок ржи, пшеницы и других органах растений где откладываются запасные вещества.

Хромопласты – пластиды оранжево-красного и желтого цвета, образующиеся из лейкопластов и хлоропластов в результате накопления в их строме каротиноидов. Они встречаются в клетках лепестков (лютик, нарцисс, тюльпан, одуванчик), зрелых плодов (томат, тыква, арбуз, апельсин), редко – корнеплодов (морковь, кормовая свекла), а также в осенних листьях.

Хромопласты – конечный этап в развитии пластид. По форме накопления каротиноидов различают следующие типы хромопластов: глобулярный пигменты растворены в липидных пластоглобулах; фибриллярный – пигменты накапливаются в белковых нитях; кристалический – пигменты откладываются в виде кристалов.

Зеленые хлоропласты – это органеллы фотосинтеза, относительно крупные структуры (5-10 мкм. в длину при диаметре 2-4 мкм.) овальной или дисковидной формы. Содержимое пластид называют стромой (матрикс).

В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула), РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна). Кроме того, в строме содержатся также ферменты, участвующие в фиксации диоксида углерода. Наружная мембрана гладкая. Внутренняя – образует пластинчатые впячивания – тилакоиды, большая часть которых укладывается в виде стопки монет и образует граны. Хлоропласты образуются из пропластид – мельчайших сферических недеференцированных телец, котрые содержатся в растущих частях растения (в клетках зародыша, образовательной ткани) и имеют зеленый цвет, обусловленный присутствием фотосинтезирующим пигмента хлорофилла.

Хлоропласты

(греч. «хлорос» — зеленый) — двухмембранные органеллы достаточно сложного строения, содержащие хлоро­филл и осуществляющие фотосинтез. Характерны только для растительных клеток ( рис. 1). У водорослей носителями хло­рофилла являются хроматофоры — предшественники пластид, они же встречаются у животного — эвглены зеленой (форма раз­нообразная). Хлоропласты высших растений имеют форму двоя­ковыпуклой линзы, наиболее рационально улавливающей свет. В клетке находится в среднем 10-30 (до 1000) хлоропластов. Дли­на пластиды составляет 5-10 мкм, толщина — 1-3, ширина — 2-4 мкм. Хлоропласты покрыты наружной гладкой мембраной, в то время как внутренняя мембрана образует в полости пласти­ды структуры, называемые тилакоидами (мешками). Дисковидные тилакоиды формируют граны, а трубковидные тилакоиды — тилакоиды стромы, соединяющие все граны в единую систему. В одной гране содержится от нескольких до 50 тилакоидов, а число гран в хлоропласте достигает 40-60. Пространство между тилакоидами стромы и гранами заполнено «основным ве­ществом» — стромой. состоящей из белков, липидов, углеводов, ферментов, АТФ. Кроме того, в строме находятся пластидная ДНК. РНК, рибосомы. Мембраны тилакоидов имеют типичное строение, но в отличие от других органелл они содержат крася­щие вещества — пигменты хлорофилл (зеленый) и каротиноиды (красно-оранжево-желтые). Хлорофилл — основной пигмент, связан с глобулярными белками в белково-пигментные комплексы, расположенные по наружной стороне мембраны тилакоидов гран. Каротиноиды — дополнительные пигменты, находятся в липидном слое мембраны, где они не видны, так как растворены в жирах. Но место их расположения точно соответ­ствует белково-пигментному комплексу, поэтому пигменты в мембранах не образуют непрерывного слоя, а распределены мозаично. Строение хлоропластов тесно связано с их функцией. В них происходит фотосинтез; на мембранах тилакоидов гран проходят световые реакции, в строме — фиксация углерода (темновые реакции). Хлоропласты — полуавтономные органел­лы, в которых синтезируются собственные белки, однако долго жить вне клетки они не могут, так как находятся под общим контролем ядра клетки. Размножаются они путем деления по­полам или могут образовываться из пропластид или из лейко­пластов. Пропластиды передаются через зиготу в виде очень ма­леньких телец, их диаметр составляет 0,4-1,0 мкм, они бесцветны и покрыты двойной мембраной. Пропластиды нахо­дятся в клетках конуса нарастания стебля и корня, зачатках ли­стьев. В зеленых органах листьях, стеблях — они превраща­ются в хлоропласты. По окончании жизненного цикла хлорофилл разрушается (обычное изменением длины светового дня и понижением температуры), часть хлоропластов превраща­ется в хромопласты — зеленые листья и плоды краснеют или желтеют, после чего опадают.

Рис. 1. Строение: а — хлоропласта, б — лейкопласта, в — хромопласта; 1 — внешняя мембрана, 2 — внутренняя мембрана, 3 — метрике (строма), 4 — тилакоиды стромы (ламеллы), 5 — грана, в — тилакоид граны, 7 —крахмальное зерно, 8 — каротино-иды в каплях липидов, 9 — ДНК, 10 — рибосомы, 11 — разрушающиеся мембранные структуры

 

Источник: Т. Л. Богданова  «Пособие для поступающих в вузы»

euglenid

эвглениды (или эвгленоиды

) являются одной из самых известных групп жгутиковых, обычно встречающихся в пресной воде, особенно когда она богата органическими материалами, с несколькими морскими и эндосимбиотическими членами. Многие эвглениды имеют хлоропласты и производят энергию за счет фотосинтеза, но другие питаются за счет фагоцитоза или строго за счет диффузии. Они принадлежат к типу Euglenozoa, и их клеточная структура типична для этой группы.

Дополнительные рекомендуемые знания

Эвглениды отличаются в основном наличием пелликулы, которая состоит из белковых полосок под клеточной мембраной, поддерживаемых дорсальными и вентральными микротрубочками. Это варьируется от жесткого до гибкого и придает клетке форму, часто придавая ей характерную исчерченность. У многих эвгленовых полоски могут скользить одна мимо другой, вызывая медленное движение, называемое метаболией. В противном случае они передвигаются с помощью жгутиков.

Эвглениды были впервые определены Отто Бючли в 1884 году как отряд жгутиковых Euglenida. Впоследствии ботаники относились к отделу водорослей Euglenophyta; таким образом, они были классифицированы и как животные, и как растения, поскольку они имеют общие характеристики с обоими. Этот конфликт является примером того, почему было принято королевство Протиста. Однако они сохраняли свое двойное размещение до тех пор, пока жгутиконосцы не были разделены, и оба названия до сих пор используются для обозначения группы.

Классификация эвгленид все еще изменчива, поскольку группы пересматриваются, чтобы соответствовать их молекулярной филогении. Однако в некоторой степени результаты подтверждают традиционные группы, основанные на различиях в питании и количестве жгутиков; во всяком случае, они служат отправной точкой для рассмотрения разнообразия эвгленид.

Как и у других Euglenozoa, примитивным способом питания является фагоцитоз. Добыча, такая как бактерии и более мелкие жгутиконосцы, проглатывается через цитостом, поддерживаемый микротрубочками. Они часто упакованы вместе, образуя два или более стержня, которые функционируют при проглатывании и Entosiphon образует выдвижной сифон. Большинство фаготрофных эвгленид имеют два жгутика, один передний и один задний. Последний используется для скольжения по субстрату. У некоторых, например у Peranema , ведущий жгутик жесткий и бьется только кончиком.

Блокировать цитату

=== Фототрофные эвглениды ===

Хлоропласты предположительно произошли от проглоченной зеленой водоросли. Они пигментированы хлорофиллами a и b , что придает им ярко-зеленый цвет. Часто они связаны с гранулами парамилона, запасного углевода, уникального для эвгленид. Большинство цветных эвгленидов также имеют

клеймо или глазное пятно, представляющее собой небольшое пятно красного пигмента на одной стороне жгутикового кармана. Это затеняет скопление светочувствительных кристаллов у основания ведущего жгутика, поэтому они вместе действуют как своего рода направленный глаз. Цитостом является рудиментарным, хотя питательные вещества все еще могут быть получены путем всасывания.

Некоторые цветные эвглениды имеют два примерно одинаковых жгутика, например Eutreptia , а некоторые — четыре. Однако у большинства задний жгутик укорочен, так что он не выходит из жгутикового кармана. Возникающий жгутик обычно совершает сложное петлеобразное движение, которое тянет эвгленид по слегка спиральному пути. К ним относятся общие роды Euglena

, Phacus и Trachelomonas , которые производят органический лорикан, покрывающий клетку. Существует также один род, Colacium , у которого зрелые клетки неподвижны и образуют разветвленные колонии, поддерживаемые слизистыми ножками.

В то время как хлоропласты зеленых водорослей и высших растений окружены двумя мембранами, хлоропласты эвгленид окружены тремя. Дополнительная мембрана представляет собой барьер для импорта белков-предшественников хлоропластов, отсутствующих в более простых двухмембранных хлоропластах, где белки хлоропластов синтезируются на свободных полисомах, а затем посттрансляционно импортируются непосредственно в хлоропласты. У эвгленид импорт белка принципиально отличается и состоит из трех этапов:

1. Синтез на полисомах, связанных с шероховатой эндоплазматической сетью (ЭР), с ко-транслокацией в ЭР;
2. Транспорт из отделения неотложной помощи в аппарат Гольджи; и
3. Импорт через три хлоропластные мембраны.

Дополнительная мембрана отражает вторичное происхождение хлоропластов эвгленид от других эукариотических водорослей, а не от прокариот, как у растений и других архепластид. Третья мембрана также имеется в хлоропластах большинства динофлагеллят, в то время как многие другие водоросли имеют хлоропласты с четырьмя мембранами.

Осмотротрофные эвглениды

Во многих случаях воздействие определенных химических веществ или длительное отсутствие света может привести к гибели хлоропластов без какого-либо другого вреда для организма. Есть ряд видов, у которых были потеряны хлоропласты, ранее относившиеся к отдельным родам, таким как Astasia (бесцветный Euglena ) и Hyalophacus (бесцветный Phacus ). Поскольку у них отсутствует развитый цитостом, эти формы питаются исключительно всасыванием.

Хлорофилл и хлоропласты | Спросите у биолога

показать/скрыть слова, чтобы узнать

Хлорофилл: пигмент, придающий растениям зеленый цвет и позволяющий им поглощать солнечный свет. .. подробнее

Хлоропласт: часть клетки растений, преобразующая световую энергию в энергию, которую растения могут использовать (сахар). Другие живые организмы, такие как водоросли, также имеют клетки, содержащие хлоропласты.

Тилакоид: дискообразные части растительной клетки, в которых происходят светозависимые реакции… подробнее

История хлорофилла и хлоропластов

Круглые зеленые хлоропласты заполняют середину растительной клетки. Изображение Кристиана Питерса.

Хлоропласты — крошечные фабрики внутри клеток растений. Они также обнаружены в клетках других организмов, использующих фотосинтез. Хлоропласты получают энергию солнечного света и используют ее для производства растительной пищи. Пищу можно использовать немедленно, чтобы дать клеткам энергию, или ее можно хранить в виде сахара или крахмала. Если его хранить, его можно использовать позже, когда растению нужно будет выполнить работу, например, вырастить новую ветку или сделать цветок.

Хлоропласты Вблизи

Внутри хлоропластов находятся специальные стопки блинообразных структур, называемых тилакоидами (от греческого thylakos = мешок или мешок). Тилакоиды имеют внешнюю мембрану, которая окружает внутреннюю область, называемую просветом. Светозависимые реакции происходят внутри тилакоида.

В наших клетках есть митохондрии (от греческого mitos = нить, а khondrion = маленькая гранула), наши структуры, производящие энергию. У нас нет хлоропластов. У растений есть как митохондрии, так и хлоропласты.

 

На этой модели хлоропласта показаны сложенные стопкой тилакоиды. Пространство внутри тилакоида называется просветом. Изображение предоставлено Гильермо Эстефани (artinaid.com).

И митохондрии, и хлоропласты преобразуют одну форму энергии в другую, которую могут использовать клетки. Как у растений появились хлоропласты? Хлоропласты когда-то были свободноживущими бактериями! Хлоропласты вступили в симбиотические (от греческого syn = вместе и bios = жизнь) отношения с другой клеткой, что в конечном итоге привело к растительным клеткам, которые мы имеем сегодня.

Быть зеленым

Хлорофилл, зеленый пигмент, содержащийся в хлоропластах, играет важную роль в реакциях, зависящих от света. Хлорофилл поглощает энергию солнечного света. Это также причина, почему растения зеленые. Возможно, вы помните, что цвета — это разные длины волн света. Хлорофилл улавливает красные и синие длины волн света и отражает зеленые длины волн.

Растения, которые теряют листья зимой, осенью начинают расщеплять хлорофилл. Это убирает зеленый цвет листьев. Изображение Джона Фаулера.

Помимо хлорофилла, растения имеют различные типы пигментов. Некоторые из них также помогают поглощать световую энергию. Эти различные пигменты наиболее заметны осенью. За это время растения производят меньше хлорофилла, и другие цвета больше не прячутся под зеленым.