Хлоропласты

Пластиды, как обязательный компонент растительной клетки, были описаны Левенгугов в 1676 году. Для пластидов характерна оболочка, состоящая из двух мембран. Пластиды имеют свой собственный генетический аппарат. Белок-синтезирующую систему и способны делиться внутри клетки. По пигментному составу выделяют следующие виды пластид: бесцветные (лейкопласты), хлоропласты и хромопласты. Цвет пластид обуславливается разным набором пигментов, присутствующих внутри мембран пластида.

Хлоропласты имеют зеленый цвет за счет наличия на внутренних мембранах пластиды пигментов хлорофиллов. Для всех фотосинтезирующих растений преобладающим является хлорофилл-а. На самом деле, их пять – а, б, с, д, е. Отлитчаются от способности улавливать и поглощать световые волны разной длины. Однако, для всех хлорофиллов характерно поглощение с двумя максимумами – в синей и красных частях света.

В хромопластах, который имеют красно-оранжевый цвет, тоже содержаться хлорофиллы, но они маскируются большим количеством пигментов каротиноидов. К каротиноидам относятся две большие группы: каротины (ненасыщенные углеводороды) и ксантофиллы (окисленные производные этих соединений, содержащие кислород в виде гидроксильных и эпоксидных групп). Функция каротиноидов – помощь в повышении эффективности фотосинтеза путем поглощения света той длины волны, которая слабо воспринимается хлорофиллом. Вторая функция – передача хлорофиллу этой дополнительной энергии. Поглощение каротиноидов осуществляется в сине-фиолетовой части спектра.

При формировании растительной клетки развитие пластид как обязательных структур происходит из пропластид. пропластида представляет собой мелкий двухмембранный пузырек, диаметром от 0,4 до 1 мкм, не имеющий каких-либо внутренних особенных черт строения. Мембраны пропластиды называются внутренней и внешней. Внутренняя мембрана пропластид может давать небольшие складки или образовывать мелкие вакуоли. Особенно много пропластид в делящихся тканях растений (меристемах). Увеличение числа пропластид происходит путем деления и дальнейшая их судьба зависит от условий развития растений. Если условия связаны с наличием света, то пропластида через стадию бесцветной промежуточной структуры лейкопласта переходит в зеленую структуру – хлоропласт.

Лейкопласты образуются из пропластид в темноте. Сначала происходит увеличение объема пластиды и формируется маса мелких пузырьков внутри, которые скапливаются в отдельные зоны и сложные решетчатые структуры, которые называются проламелярные тела. При освещении этих структур, эти мембранные пузырьки быстро реорганизуются и развивается полная система внутренних мембран, которые характерны для нормально организованного хлоропласта. Если же освещение не наступает и лейкопласты остаются в запасающих тканях растения, они приобретают шаровидную и элипсовидную форму. В них мало белков. Система внутренних мембран не развивается и лейкопласты, как бесцветные пластиды в запасающих тканях, выполняют функцию накопления различных веществ в виде включений. В темноте лейкопласты способны накапливать крахмал и тогда они превращаются в аминопласты. Аминопласты сплошь нафаршированы гранулами крахмала и полностью утрачивают какие-либо внутренние мембранные структуры. Если в лейкопластах накапливается в виде запасного продукта липидный компонент – жировые капли, то тогда лейкопласты превращаются в элайопласты. У лейкопластов могут накапливаться и гранулы белка и тогда это структура называется алейроновым зерном.

Если лейкопласт на какой-нибудь промежуточной стадии подвергнуть искуственному отсвещению, то от внутренней мембраны лейкопласта отшнуровываются небольшие пузыречки – везикулы, которые накапливаются в строме пластиды и формируют систему тилакоидов. Граны, ламеллы, все такое. Таким образом, внутри зрелого хлоропласта есть четыре вида мембран – внешняя, внутренняя, ламеллы и тилакоиды.

Хлоропласт является зеленым пластидом. Там осуществляется фотосинтез. Насыщение внутренними мембранами сильно зависит от освещенности, минерального питания, сезона года и гормонального статуса растения. Обычно хлоропласты имеют удлиненную форму, ширина их варьирует от двух до четырех микрометров, длина 5 – 10 мкм. Так же, как и у митохондрий, наружные мембраны хлоропластов обладают избирательной проницательностью и транспортируют большое количество чего-то там. А внутренние мембраны характеризуются слабой инициативой. У каждой мембраной ширина около 7 нанометров, расстояние между ними 20 – 30 нм. Внутренняя мембрана способна образовывать складчатые впячивания внутрь стромы.

Обычно, ламеллы в строме лежат параллельно друг другу и не образуют связей между собой. Тилакоиды же имеют форму дисков, внутреннее пространство называется люменом. В строме хлоропласта тилакоиды могут располагаться поодиночке. Такие структуры называются хлоропластами с агранулярными тилакоидами. Число тилакоидов на одну гранулу варьирует от несокльких штук до 70 и более. Размер гран достигает примерно 0, 5 мкм, поэтому граны таки видны внутри хлоропластов.

Полости камер тилакоидов всегда замкнуты и не переходят друг в друга. При естественном развитии хлоропласт в процессе жизнедеятельности растения в осенний сезон года переходит в структуру хромопласта, которая характеризуется тем, что преобладающим пигментом становится каротин. С другой стороны, бывает и развитие хромопласта минуя стадию хлоропласта. У растений, которые не подвергаются воздействию света. Морковь, например. Однако, если морковь посажена не глубоко и верхняя часть подвергается воздействию света, то могут получаться и злоропласты. На зеленой моркови есть солонин.