Ce este o plastidă în biologie? Plastide: tipuri, structură și funcții. Cloroplaste, cromoplaste, leucoplaste Care celule contin plastide

Cloroplaste- Acestea sunt plastide verzi ale plantelor superioare care conțin clorofilă - un pigment fotosintetic. Sunt corpuri rotunjite cu dimensiuni de la 4 la 10 microni. Compoziția chimică a cloroplastei: aproximativ 50% proteine, 35% grăsimi, 7% pigmenți, o cantitate mică de ADN și ARN. La reprezentanții diferitelor grupuri de plante, complexul de pigmenți care determină culoarea și participă la fotosinteză este diferit. Acestea sunt subtipuri de clorofilă și carotenoide (xantofilă și caroten). Când sunt privite la microscop cu lumină, structura granulară a plastidelor este vizibilă - acestea sunt grana. La microscop electronic, se observă mici saci turtiți (cisternă sau grana) transparente, formați dintr-o membrană proteino-lipidă și localizați direct în stromă. Mai mult, unele dintre ele sunt grupate în pachete care arată ca niște coloane de monede (tilacoid grana), altele, mai mari, sunt situate între tilacoizi. Datorită acestei structuri, suprafața activă de sinteză a complexului lipidic-protein-pigment al granei crește, în care fotosinteza are loc la lumină.
Cromoplastele
Leucoplaste sunt plastide incolore, a căror funcție principală este de obicei depozitarea. Aceste organite sunt relativ mici. Sunt rotunde sau ușor alungite, caracteristice tuturor celulelor vegetale vii. În leucoplaste, sinteza se realizează din compuși simpli ai celor mai complecși - amidon, grăsimi, proteine, care sunt depozitate în rezervă în tuberculi, rădăcini, semințe, fructe. La microscopul electronic, se observă că fiecare leucoplastă este acoperită cu o membrană cu două straturi, există doar una sau un număr mic de excrescențe membranare în stromă, spațiul principal este umplut cu substanțe organice. În funcție de ce substanțe se acumulează în stromă, leucoplastele sunt împărțite în amiloplaste, proteinoplaste și eleoplaste.

74. Care este structura nucleului, rolul său în celulă? Ce structuri ale nucleului îi determină funcțiile? Ce este cromatina?

Nucleul este componenta principală a celulei care transportă informația genetică.Nucleul este situat în centru. Forma este diferită, dar întotdeauna rotundă sau ovală. Dimensiunile sunt diverse. Conținutul miezului este o consistență lichidă. Există membrana, cromatina, cariolimfa (sucul nuclear), nucleolul. Învelișul nuclear este format din 2 membrane separate printr-un spațiu perinuclear. Învelișul este echipat cu pori prin care are loc schimbul de molecule mari de diferite substanțe. Poate fi in 2 stari: repaus - interfaza si diviziune - mitoza sau meioza.

Nucleul îndeplinește două grupe de funcții generale: una asociată cu stocarea efectivă a informațiilor genetice, cealaltă cu implementarea acesteia, cu asigurarea sintezei proteinelor.

Primul grup include procese asociate cu menținerea informațiilor ereditare sub forma unei structuri ADN neschimbate. Aceste procese sunt asociate cu prezența așa-numitelor enzime de reparare, care elimină deteriorarea spontană a moleculei de ADN (o rupere a unuia dintre lanțurile de ADN, o parte din deteriorarea radiațiilor), care păstrează structura moleculelor de ADN practic neschimbată într-un număr. a generaţiilor de celule sau organisme. Mai mult, reproducerea sau reduplicarea moleculelor de ADN are loc în nucleu, ceea ce face posibil ca două celule să obțină exact aceleași cantități de informații genetice, atât calitativ, cât și cantitativ. În nuclee au loc procesele de schimbare și recombinare a materialului genetic, care se observă în timpul meiozei (încrucișarea). În cele din urmă, nucleii sunt direct implicați în distribuția moleculelor de ADN în timpul diviziunii celulare.

Un alt grup de procese celulare asigurate de activitatea nucleului este crearea aparatului propriu-zis de sinteză a proteinelor. Aceasta nu este doar sinteza, transcrierea pe moleculele de ADN a diverșilor ARN mesager și ARN ribozomal. În nucleul eucariotelor, formarea subunităților ribozomale are loc și prin complexarea ARN-ului ribozomal sintetizat în nucleol cu proteine ribozomale care sunt sintetizate în citoplasmă și transferate în nucleu.

Astfel, nucleul nu este doar un recipient de material genetic, ci și un loc în care acest material funcționează și se reproduce. Prin urmare, pierderea lui lil, o încălcare a oricăreia dintre funcțiile enumerate mai sus, este dăunătoare celulei în ansamblu. Astfel, o încălcare a proceselor de reparare va duce la o modificare a structurii primare a ADN-ului și automat la o schimbare a structurii proteinelor, care va afecta cu siguranță activitatea lor specifică, care poate pur și simplu să dispară sau să se schimbe în așa fel încât nu asigură funcții celulare, în urma cărora celula moare. Încălcările replicării ADN-ului vor duce la oprirea reproducerii celulare sau la apariția celulelor cu un set inferior de informații genetice, ceea ce este, de asemenea, dăunător pentru celule. Același rezultat va duce la o încălcare a distribuției materialului genetic (molecule de ADN) în timpul diviziunii celulare. Pierderea ca urmare a deteriorarii nucleului sau în cazul încălcării oricăror procese de reglementare pentru sinteza oricărei forme de ARN va duce automat la oprirea sintezei proteinelor în celulă sau la încălcări grave ale acesteia.
Cromatina(greacă χρώματα - culori, vopsele) - aceasta este substanța cromozomilor - un complex de ADN, ARN și proteine. Cromatina este situată în interiorul nucleului celulelor eucariote și face parte din nucleoid la procariote. În compoziția cromatinei are loc realizarea informațiilor genetice, precum și replicarea și repararea ADN-ului.

75. Care este structura și tipurile de cromozomi? Ce este un cariotip, autozomi, heterozomi, seturi diploide și haploide de cromozomi?

Cromozomii sunt organite ale nucleului celular, a căror totalitate determină principalele proprietăți ereditare ale celulelor și organismelor. Setul complet de cromozomi dintr-o celulă, caracteristic unui organism dat, se numește cariotip. În orice celulă a corpului majorității animalelor și plantelor, fiecare cromozom este reprezentat de două ori: unul dintre ei a fost primit de la tată, celălalt de la mamă în timpul fuziunii nucleelor celulelor germinale în timpul fertilizării. Astfel de cromozomi se numesc omologi, setul de cromozomi omologi se numește diploid. În setul de cromozomi de celule ale organismelor dioice, există o pereche (sau mai multe perechi) de cromozomi sexuali, care, de regulă, diferă în diferite sexe în funcție de caracteristicile morfologice; restul cromozomilor se numesc autozomi. La mamifere, cromozomii sexuali conțin gene care determină sexul unui organism.
Semnificația cromozomilor ca organele celulare responsabile de stocarea, reproducerea și implementarea informațiilor ereditare este determinată de proprietățile biopolimerilor care îi alcătuiesc.
autozomiîn organismele vii cu determinare cromozomială a sexului se numesc cromozomi perechi, care sunt la fel în organismele masculine și feminine. Cu alte cuvinte, cu excepția cromozomilor sexuali, toți ceilalți cromozomi din organismele dioice vor fi autozomi.
Autozomii sunt desemnați prin numere de serie. Astfel, o persoană din setul diploid are 46 de cromozomi, dintre care 44 de autozomi (22 de perechi, notate cu numere de la 1 la 22) și o pereche de cromozomi sexuali (XX pentru femei și XY pentru bărbați).
Set haploid de cromozomi Să începem cu haploid. Este un grup de cromozomi complet diferiți, adică. într-un organism haploid există mai multe dintre aceste structuri nucleoproteice care sunt diferite unele de altele (foto). Setul haploid de cromozomi este caracteristic plantelor, algelor și ciupercilor. Set diploid de cromozomi Acest set este o astfel de colecție de cromozomi, în care fiecare dintre ei are un geamăn, adică. aceste structuri nucleoproteice sunt dispuse în perechi (foto). Setul diploid de cromozomi este caracteristic tuturor animalelor, inclusiv oamenilor. Apropo, despre ultimul. O persoană sănătoasă are 46 dintre ele, adică. 23 de cupluri. Cu toate acestea, sexul său este determinat de doar două, numite sex, - X și Y. Citiți mai multe pe SYL.ru:

76. Definiți ciclul celular, descrieți fazele acestuia. Ce funcții ale vieții sunt asigurate de diviziunea celulară?

ciclul celulei- aceasta este perioada de existență a unei celule din momentul formării ei prin divizarea celulei mamă până la propria diviziune sau moarte.

Ciclul celular eucariote este format din două perioade:
1 O perioadă de creștere celulară numită „interfază” în care se sintetizează ADN-ul și proteinele și se fac preparate pentru diviziunea celulară.

2Perioada de diviziune celulară, numită „faza M” (de la cuvântul mitoză - mitoză).

Diviziune celulara. Un organism crește prin divizarea celulelor sale. Capacitatea de a diviza este cea mai importantă proprietate a vieții celulare. Prin divizare, celula își dublează toate componentele structurale și, ca urmare, apar două celule noi. Cel mai comun mod de diviziune celulară este mitoza - diviziunea celulară indirectă.

Anterior24252627282930313233343536373839Următorul

plastide

Plastidele sunt principalele organele citoplasmatice ale celulelor vegetale autotrofe. Numele provine de la cuvântul grecesc „plastos”, care înseamnă „sculptat”.

Funcția principală a plastidelor este sinteza substanțelor organice, datorită prezenței propriilor structuri de sinteză a ADN și ARN și proteine. Plastidele conțin și pigmenți care le determină culoarea. Toate tipurile de aceste organite au o structură internă complexă. În exterior, plastida este acoperită de două membrane elementare; există un sistem de membrane interne scufundate în stromă sau matrice.

Clasificarea plastidelor după culoare și funcție presupune împărțirea acestor organite în trei tipuri: cloroplaste, leucoplaste și cromoplaste. Plastidele algelor se numesc cromatofori.

Mai mult, unele dintre ele sunt grupate în pachete care arată ca niște coloane de monede (tilacoid grana), altele, mai mari, sunt situate între tilacoizi. Datorită acestei structuri, suprafața activă de sinteză a complexului lipidic-protein-pigment al granei crește, în care fotosinteza are loc la lumină.

Cromoplastele- plastide, a căror culoare este galbenă, portocalie sau roșie, datorită acumulării de carotenoide în ele. Datorită prezenței cromoplastelor, frunzele de toamnă, petalele de flori, fructele coapte (roșii, mere) au o culoare caracteristică. Aceste organite pot fi de diferite forme - rotunde, poligonale, uneori în formă de ac.

Leucoplaste sunt plastide incolore, a căror funcție principală este de obicei depozitarea. Aceste organite sunt relativ mici.

Sunt rotunde sau ușor alungite, caracteristice tuturor celulelor vegetale vii. În leucoplaste, sinteza se realizează din compuși simpli ai celor mai complecși - amidon, grăsimi, proteine, care sunt depozitate în rezervă în tuberculi, rădăcini, semințe, fructe. La microscopul electronic, se observă că fiecare leucoplastă este acoperită cu o membrană cu două straturi, există doar una sau un număr mic de excrescențe membranare în stromă, spațiul principal este umplut cu substanțe organice. În funcție de ce substanțe se acumulează în stromă, leucoplastele sunt împărțite în amiloplaste, proteinoplaste și eleoplaste.

Toate tipurile de plastide au o origine comună și sunt capabile să treacă de la un tip la altul. Astfel, transformarea leucoplastelor în cloroplaste se observă atunci când tuberculii de cartof devin verzi la lumină, iar toamna, clorofila este distrusă în cloroplastele frunzelor verzi, iar acestea se transformă în cromoplaste, care se manifestă prin îngălbenirea frunzelor. În fiecare celulă specifică a unei plante, poate exista un singur tip de plastidă.

Plastidele sunt organite ale celulelor vegetale și ale unor protozoare fotosintetice. Animalele și ciupercile nu au plastide.

Plastidele sunt împărțite în mai multe tipuri. Cel mai important și cunoscut este cloroplastul, care conține clorofila pigmentului verde, care asigură procesul de fotosinteză.

Alte tipuri de plastide sunt cromoplastele multicolore și leucoplastele incolore. De asemenea, sunt izolate amiloplastele, lipidoplastele, proteinoplastele, care sunt adesea considerate soiuri de leucoplaste.

Toate tipurile de plastide sunt interconectate printr-o origine comună sau o posibilă interconversie. Plastidele se dezvoltă din proplastide - organele mai mici ale celulelor meristematice.

Structura plastidelor

Majoritatea plastidelor sunt organite cu două membrane, au o membrană exterioară și una interioară.

Cu toate acestea, există organisme ale căror plastide au patru membrane, ceea ce este asociat cu particularitățile originii lor.

În multe plastide, în special în cloroplaste, sistemul membranar intern este bine dezvoltat, formând structuri precum tilacoizi, grana (stive de tilacoizi), lamele - tilacoizi alungiți care leagă granele învecinate. Conținutul intern al plastidelor este denumit în mod obișnuit stromă. Printre altele, conține boabe de amidon.

Se crede că în procesul de evoluție, plastidele au apărut similar mitocondriilor - prin introducerea unei alte celule procariote în celula gazdă, capabilă de fotosinteză în acest caz. Prin urmare, plastidele sunt considerate organite semi-autonome. Se pot împărți independent de diviziunile celulare, au propriul lor ADN, ARN, ribozomi de tip procariotic, adică propriul aparat de sinteză a proteinelor. Aceasta nu înseamnă că proteinele și ARN-ul din citoplasmă nu intră în plastide. O parte din genele care controlează funcționarea lor se află doar în nucleu.

Funcțiile plastidelor

Funcțiile plastidelor depind de tipul lor. Cloroplastele îndeplinesc o funcție fotosintetică. Piesele de schimb se acumulează în leucoplaste nutrienți: amidon în amiloplaste, grăsimi în elaioplaste (lipidoplaste), proteine în proteinoplaste.

Cromoplastele, datorită pigmenților carotenoizi pe care îi conțin, colorează diverse părți ale plantelor - flori, fructe, rădăcini, frunze de toamnă etc. Culoarea strălucitoare servește adesea ca un fel de semnal pentru polenizarea animalelor și distribuitorilor de fructe și semințe.

În părțile verzi degenerate ale plantelor, cloroplastele se transformă în cromoplaste. Pigmentul de clorofilă este distrus, astfel încât restul pigmenților, în ciuda cantității mici, devin vizibile în plastide și colorează același frunziș în nuanțe galben-roșu.

Plastidele sunt organitele celulelor vegetale. Unul dintre tipurile de plastide sunt cloroplastele fotosintetice. Alte soiuri comune sunt cromoplastele și leucoplastele. Toate sunt unite de unitatea de origine și de planul general al structurii. Distinge - predominanța anumitor pigmenți și funcțiile îndeplinite.

Plastidele se dezvoltă din proplastide, care sunt prezente în celulele țesutului educațional și sunt semnificativ mai mici ca dimensiune decât organoidul matur. În plus, plastidele sunt capabile să se împartă în două prin constricție, care este similară cu diviziunea bacteriilor.

În structura plastidelor, membranele exterioare și interioare sunt izolate, conținutul interior este stroma, sistemul de membrană interioară, care se dezvoltă în special în cloroplaste, unde formează tilacoizi, grana și lamele.

Stroma conține ADN, ribozomi, Tipuri variate ARN. Astfel, ca și mitocondriile, plastidele sunt capabile de sinteza independentă a unora dintre moleculele proteice necesare. Se crede că în procesul de evoluție, plastidele și mitocondriile au apărut ca urmare a unei simbioze a diferitelor organisme procariote, dintre care unul a devenit celula gazdă, în timp ce altele au devenit organele ei.

Funcțiile plastidelor depind de tipul lor:

cloroplaste→ fotosinteza,
cromoplaste→ colorarea părților plantelor,
leucoplaste→ furnizarea de nutrienți.

Celulele vegetale conțin predominant un tip de plastidă. Clorofila pigmentară predomină în cloroplaste, prin urmare celulele care le conţin sunt verzi. Cromoplastele conțin pigmenți carotenoizi care dau culoare de la galben la portocaliu la roșu.

Leucoplastele sunt incolore.

Colorarea florilor și fructelor plantei în culori strălucitoare de către cromoplaste atrage insectele polenizatoare și animalele de răspândire a semințelor. În frunzele de toamnă, are loc distrugerea clorofilei, ca urmare, culoarea este determinată de carotenoizi. Din această cauză, frunzișul capătă culoarea potrivită. În acest caz, cloroplastele se transformă în cromoplaste, care sunt adesea considerate ca etapa finală a dezvoltării plastidelor.

Leucoplastele, atunci când sunt iluminate, se pot transforma în cloroplaste. Acest lucru poate fi observat la tuberculii de cartofi atunci când încep să devină verde la lumină.

Există mai multe tipuri de leucoplaste în funcție de tipul de substanțe acumulate în ele:

proteinoplaste→ veverițe,
elaioplaste, sau lipidoplaste, → grăsimi,
amiloplaste→ carbohidrați, de obicei sub formă de amidon.

De pe banca școlii. În cursul botanicii, se spune că în celulele vegetale plastidele pot fi de diferite forme, dimensiuni și pot îndeplini diverse funcții în celulă. Acest articol va aminti despre structura plastidelor, tipurile și funcțiile lor celor care au absolvit școala cu mult timp în urmă și va fi util tuturor celor interesați de biologie.

Structura

Imaginea de mai jos arată schematic structura plastidelor dintr-o celulă. Indiferent de tipul său, are o membrană exterioară și interioară care funcționează functie de protectie, stroma - analog al citoplasmei, ribozomilor, moleculei de ADN, enzimelor.

În cloroplaste există structuri speciale - grana. Grana este formată din tilacoizi, structuri asemănătoare discurilor. Tilacoizii iau parte și oxigenul.

În cloroplaste, boabele de amidon se formează ca rezultat al fotosintezei.

Leucoplastele nu sunt pigmentate. Nu conțin tilacoizi, nu participă la fotosinteză. Majoritatea leucoplastelor sunt concentrate în tulpina și rădăcina plantei.

Cromoplastele au în compoziție picături lipidice - structuri care conțin lipide necesare pentru a furniza energie suplimentară structurii plastidelor.

Plastidele pot fi de diferite culori, dimensiuni și forme. Dimensiunile lor variază între 5-10 microni. Forma este de obicei ovală sau rotundă, dar poate fi oricare alta.

Tipuri de plastide

Plastidele pot fi incolore (leucoplaste), verzi (cloroplaste), galbene sau portocalii (cromoplaste). Cloroplastele sunt cele care dau frunzelor plantelor culoarea verde.

O altă varietate este responsabilă pentru colorarea galbenă, roșie sau portocalie.

Plastidele incolore din celulă acționează ca un depozit de nutrienți. Leucoplastele conțin grăsimi, amidon, proteine și enzime. Când planta are nevoie de energie suplimentară, amidonul este descompus în monomeri - glucoză.

Leucoplastele în anumite condiții (sub influența razelor solare sau cu adaos de substanțe chimice) se pot transforma în cloroplaste, cloroplastele sunt transformate în cromoplaste atunci când clorofila este distrusă, iar pigmenții coloranți ai cromoplastelor - caroten, antocianin sau xantofilă - încep să predomine la culoare. . Această transformare se observă toamna, când frunzele și multe fructe își schimbă culoarea din cauza distrugerii clorofilei și a manifestării pigmenților cromoplastici.

Funcții

După cum sa menționat mai sus, plastidele pot fi diferite, iar funcțiile lor în celula vegetală depind de varietate.

Leucoplastele servesc în principal la stocarea nutrienților și la menținerea activității vitale a plantei datorită capacității de a stoca și sintetiza proteine, lipide și enzime.

Cloroplastele joacă un rol cheie în procesul de fotosinteză. Cu participarea pigmentului de clorofilă concentrat în plastide, dioxidul de carbon și moleculele de apă sunt transformate în molecule de glucoză și oxigen.

Cromoplastele, datorită culorilor lor strălucitoare, atrag insectele pentru polenizarea plantelor. Studiul funcțiilor acestor plastide este încă în curs de desfășurare.

Plastidele sunt organite ale celulelor vegetale și ale unor protozoare fotosintetice. Animalele și ciupercile nu au plastide.

Plastidele sunt împărțite în mai multe tipuri. Cel mai important și cunoscut este cloroplastul, care conține clorofila pigmentului verde, care asigură procesul de fotosinteză.

Tipuri de plastide: cloroplaste, cromoplaste, leucoplaste

Toate tipurile de plastide sunt interconectate printr-o origine comună sau o posibilă interconversie. Plastidele se dezvoltă din proplastide - organele mai mici ale celulelor meristematice.

Structura plastidelor

Majoritatea plastidelor sunt organite cu două membrane, au o membrană exterioară și una interioară. Cu toate acestea, există organisme ale căror plastide au patru membrane, ceea ce este asociat cu particularitățile originii lor.

Funcțiile plastidelor

Funcțiile plastidelor depind de tipul lor. Cloroplastele îndeplinesc o funcție fotosintetică. Nutrienții de rezervă se acumulează în leucoplaste: amidon în amiloplaste, grăsimi în elaioplaste (lipidoplaste), proteine în proteinoplaste.

cloroplast

Plastidele sunt organite membranare care se găsesc în organismele eucariote fotosintetice (plante superioare, alge inferioare, unele organisme unicelulare). Plastidele sunt înconjurate de două membrane, matricea lor are propriul sistem genomic, funcțiile plastidelor sunt asociate cu furnizarea de energie a celulei, care merge la nevoile fotosintezei.
La plantele superioare s-a găsit un întreg set de plastide diferite (cloroplast, leucoplast, amiloplast, cromoplast), care sunt o serie de transformări reciproce ale unui tip de plastidă în altul. Structura principală care desfășoară procesele fotosintetice este cloroplastul.
La plantele superioare apare și diviziunea cloroplastelor mature, dar foarte rar. O creștere a numărului de cloroplaste și formarea altor forme de plastide (leucoplaste și cromoplaste) ar trebui să fie considerată o cale de transformare a structurilor precursoare, proplastide. Întregul proces de dezvoltare a diferitelor plastide poate fi reprezentat ca o serie monotropă (mergând într-o singură direcție) de modificări în forme:

Multe studii au stabilit natura ireversibilă a tranzițiilor ontogenetice ale plastidelor. La plantele superioare, apariția și dezvoltarea cloroplastelor se produc prin modificări ale proplastidelor. Proplastidele sunt vezicule mici (0,4-1 μm) cu două membrane care nu au caracteristici distinctive ale structurii lor interne. Se deosebesc de vacuolele citoplasmatice prin conținutul lor mai dens și prin prezența a două membrane delimitare, externă și internă. Membrana interioară poate da mici pliuri sau poate forma mici vacuole. Proplastidele se găsesc cel mai adesea în țesuturile plantelor divizate (celule ale meristemului rădăcinii, frunze, în punctele de creștere ale tulpinilor etc.). După toate probabilitățile, o creștere a numărului lor are loc prin diviziune sau înmugurire, separarea veziculelor mici cu două membrane de corpul proplastidei.

Cloroplaste

Cloroplastele sunt structuri în care au loc procese fotosintetice, ducând în cele din urmă la legarea dioxidului de carbon, eliberarea de oxigen și sinteza zaharurilor. structuri de formă alungită cu lățimea de 2-4 microni și lungimea de 5-10 microni. Algele verzi au cloroplaste gigantice (cromatofore), atingând o lungime de 50 de microni.
algele verzi pot avea un cloroplast pe celulă. De obicei, există în medie 10-30 de cloroplaste pe celulă de plante superioare. Există celule cu un număr mare de cloroplaste. De exemplu, aproximativ 1000 de cloroplaste au fost găsite în celulele gigantice ale țesutului de palisadă al corifanului.
Cloroplastele sunt structuri delimitate de două membrane - interioară și exterioară. Membrana exterioară, ca și cea interioară, are o grosime de aproximativ 7 µm; acestea sunt separate una de cealaltă printr-un spațiu intermembranar de aproximativ 20-30 nm. Membrana interioară a cloroplastelor separă stroma plastidică, asemănătoare cu matricea mitocondrială. În stroma unui cloroplast matur al plantelor superioare, sunt vizibile două tipuri de membrane interne. Acestea sunt membrane care formează lamele plate, extinse de stromă și membrane tilacoide, vacuole sau saci plate în formă de disc.
Lamelele de stroma (aproximativ 20 μm grosime) sunt saci goale sau plate sau arată ca o rețea de canale ramificate și interconectate situate în același plan. De obicei, lamelele stromei din interiorul cloroplastului se află paralele între ele și nu formează conexiuni între ele.
Pe lângă membranele stromale, în cloroplaste se găsesc tilacoizi membranosi. Acestea sunt pungi plate închise cu membrană, având forma unui disc. Mărimea spațiului intermembranar este de asemenea de aproximativ 20-30 nm. Astfel de tilacoizi formează stive ca o coloană de monede, numite grana.
Numărul de tilacoizi per bob variază foarte mult, de la câțiva la 50 sau mai mult. Dimensiunea unor astfel de stive poate ajunge la 0,5 μm, astfel încât boabele sunt vizibile în unele obiecte într-un microscop cu lumină. Numărul de boabe din cloroplastele plantelor superioare poate ajunge la 40-60. Tilacoizii din grana sunt atât de aproape unul de celălalt încât straturile exterioare ale membranelor lor sunt strâns legate; la joncțiunea membranelor tilacoide se formează un strat dens de aproximativ 2 nm grosime. Pe lângă camerele închise ale tilacoizilor, grana include de obicei și secțiuni de lamele, care formează, de asemenea, straturi dense de 2 nm la punctele de contact dintre membranele lor și membranele tilacoide. Lamelele de stroma, astfel, par să conecteze boabele individuale ale cloroplastului. Cu toate acestea, cavitățile camerelor tilacoide sunt întotdeauna închise și nu trec în camerele spațiului intermembranar al lamelelor stromei. Lamelele stromei și membranele tilacoide se formează prin separarea de membrana interioară în fazele inițiale ale dezvoltării plastidelor.
În matricea (stroma) cloroplastelor se găsesc molecule de ADN și ribozomi; există și depunerea primară a polizaharidei de rezervă, amidonul, sub formă de boabe de amidon.
Caracteristica cloroplastelor este prezența în ele a pigmenților, clorofilelor, care dau culoare plantelor verzi. Cu ajutorul clorofilei, plantele verzi absorb energia luminii solare și o transformă în energie chimică.

Funcțiile cloroplastelor

genomul plastidelor

La fel ca mitocondriile, cloroplastele au propriul sistem genetic care asigură sinteza unui număr de proteine în interiorul plastidelor. În matricea cloroplastelor se găsesc ADN, diverși ARN și ribozomi. S-a dovedit că ADN-ul cloroplastelor diferă mult de ADN-ul nucleului. Este reprezentat de molecule ciclice de până la 40-60 microni lungime, având o greutate moleculară de 0,8-1,3x108 daltoni. Pot exista multe copii ale ADN-ului într-un singur cloroplast. Deci, într-un cloroplast individual de porumb există 20-40 de copii ale moleculelor de ADN. Durata ciclului și rata de replicare a ADN-ului nuclear și cloroplastic, așa cum se arată în celulele de alge verzi, nu se potrivesc. ADN-ul cloroplastului nu este complexat cu histone. Toate aceste caracteristici ale ADN-ului cloroplast sunt apropiate de cele ale ADN-ului celulelor procariote. Mai mult, asemănarea ADN-ului dintre cloroplaste și bacterii este susținută și de faptul că principalele secvențe reglatoare transcripționale (promotori, terminatori) sunt aceleași. Toate tipurile de ARN (mesager, transfer, ribozomal) sunt sintetizate pe ADN-ul cloroplastelor. ADN-ul cloroplastic codifică ARNr, care face parte din ribozomii acestor plastide, care aparțin tipului procariotic 70S (conțin ARNr 16S și 23S). Ribozomii din cloroplast sunt sensibili la antibioticul cloramfenicol, care inhibă sinteza proteinelor în celulele procariote.
La fel ca și în cazul cloroplastelor, ne confruntăm din nou cu existența unui sistem special de sinteză a proteinelor, diferit de cel din celulă.
Aceste descoperiri au trezit din nou interesul pentru teoria originii simbiotice a cloroplastelor. Ideea că cloroplastele a apărut prin combinarea celulelor heterotrofe cu alge procariote albastru-verzi, exprimată la începutul secolelor XIX și XX. (A.S. Fomintsin, K.S. Merezhkovsky) își găsește din nou confirmarea. Această teorie este susținută de similitudinea uimitoare în structura cloroplastelor și algelor albastre-verzi, asemănarea cu principalele lor caracteristici funcționale și, în primul rând, cu capacitatea de procese fotosintetice.
Sunt cunoscute numeroase fapte despre adevărata endosimbioză a algelor albastre-verzi cu celule de plante inferioare și protozoare, unde acestea funcționează și furnizează celulei gazdă produse de fotosinteză. S-a dovedit că cloroplastele izolate pot fi selectate și de unele celule și folosite de acestea ca endosimbioți. La multe nevertebrate (rotifere, moluște) care se hrănesc cu alge superioare, pe care le digeră, cloroplastele intacte se află în interiorul celulelor glandelor digestive. Astfel, în celulele unor moluște erbivore au fost găsite cloroplaste intacte cu sisteme fotosintetice funcționale, a căror activitate a fost monitorizată prin încorporarea C14O2.
După cum sa dovedit, cloroplastele pot fi introduse în citoplasma celulelor fibroblaste de șoarece prin pinocitoză. Cu toate acestea, nu au fost atacați de hidrolaze. Astfel de celule, care includeau cloroplaste verzi, s-au putut împărți în cinci generații, în timp ce cloroplastele au rămas intacte și au efectuat reacții fotosintetice. S-a încercat cultivarea cloroplastelor în medii artificiale: cloroplastele puteau fotosintetiza, în ele avea loc sinteza ARN, au rămas intacte timp de 100 de ore, iar diviziunile s-au observat chiar și în 24 de ore. Dar apoi a avut loc o scădere a activității cloroplastelor și au murit.
Aceste observații și o serie de studii biochimice au arătat că trăsăturile de autonomie deținute de cloroplaste sunt încă insuficiente pentru menținerea pe termen lung a funcțiilor lor și cu atât mai mult pentru reproducerea lor.
Recent, a fost posibil să se descifreze complet întreaga secvență de nucleotide din molecula de ADN ciclic a cloroplastelor de plante superioare. Acest ADN poate codifica până la 120 de gene, dintre care: gene pentru 4 ARN-uri ribozomale, 20 de proteine ribozomale ale cloroplastelor, gene pentru unele subunități ale ARN polimerazei cloroplastice, mai multe proteine ale fotosistemelor I și II, 9 din 12 subunități ale ATP sintetazei, părți de proteine ale complexelor lanțului de transport de electroni, una dintre subunitățile ribulozodifosfat carboxilază (enzima cheie pentru legarea CO2), 30 de molecule de ARNt și alte 40 de proteine încă necunoscute. Interesant, un set similar de gene în ADN-ul cloroplastelor a fost găsit la reprezentanți atât de îndepărtați ai plantelor superioare precum tutunul și mușchiul de ficat.
Masa principală a proteinelor cloroplastice este controlată de genomul nuclear. S-a dovedit că o serie dintre cele mai importante proteine, enzime și, în consecință, procesele metabolice ale cloroplastelor se află sub controlul genetic al nucleului. Deci, nucleul celular controlează etapele individuale ale sintezei clorofilei, carotenoidelor, lipidelor, amidonului. Multe enzime din stadiul întunecat și alte enzime sunt sub control nuclear, inclusiv unele componente ale lanțului de transport de electroni. Genele nucleare codifică ADN polimeraza și aminoacil-ARNt sintetaza cloroplastelor. Majoritatea proteinelor ribozomale sunt sub controlul genelor nucleare. Toate aceste date ne fac să vorbim despre cloroplaste, precum și mitocondrii, ca structuri cu autonomie limitată.
Transportul proteinelor din citoplasmă la plastide are loc în principiu similar cu cel din mitocondrii. Aici, în locurile în care membranele exterioare și interioare ale cloroplastei converg, există proteine integrale care formează canale care recunosc secvențele semnal ale proteinelor cloroplastice sintetizate în citoplasmă și le transportă la stroma matricei. Conform unor secvențe semnal suplimentare, proteinele importate din stromă pot fi încorporate în membranele plastide (tilacoide, lamele stromale, membrane exterioare și interioare) sau localizate în stromă, făcând parte din ribozomi, complexe enzimatice ale ciclului Calvin etc.
Asemănarea surprinzătoare a structurii și proceselor energetice în bacterii și mitocondrii, pe de o parte, și în alge-albastru-verzi și cloroplaste, pe de altă parte, servește drept argument puternic în favoarea teoriei originii simbiotice a acestor organite. Conform acestei teorii, apariția celulei eucariote a trecut prin mai multe etape de simbioză cu alte celule. În prima etapă, celulele de tipul bacteriilor heterotrofe anaerobe au inclus bacterii aerobe care s-au transformat în mitocondrii. În paralel, în celula gazdă, genoforul procariot este format într-un nucleu izolat din citoplasmă. Deci celule eucariote heterotrofe ar fi putut apărea. Relațiile endosimbiotice repetate dintre celulele eucariote primare și algele albastre-verzi au dus la apariția în acestea a unor structuri de tip cloroplast care permit celulelor să desfășoare procese de autosinteză și să nu depindă de prezența substraturilor organice (Fig. 236). În timpul formării unui astfel de sistem viu compozit, o parte din informația genetică a mitocondriilor și plastidelor s-ar putea schimba, fi transferată în nucleu. Deci, de exemplu, două treimi din cele 60 de proteine ribozomale ale cloroplastelor sunt codificate în nucleu și sintetizate în citoplasmă și apoi integrate în ribozomii cloroplastici, care au toate proprietățile ribozomilor procarioți. Un astfel de transfer al unei mari părți a genelor procariote către nucleu a condus la faptul că aceste organele celulare, păstrând o parte din autonomia lor anterioară, au intrat sub controlul nucleului celular, ceea ce determină într-o măsură mai mare toate funcțiile celulare principale.
proplastide
La lumină normală, proplastidele se transformă în cloroplaste. În primul rând, cresc, cu formarea de pliuri ale membranei localizate longitudinal din membrana interioară. Unele dintre ele se extind pe toată lungimea plastidei și formează lamele de stromă; altele formează lamele tilacoide, care se stivuiesc și formează granule de cloroplaste mature. O dezvoltare oarecum diferită a plastidelor are loc în întuneric. La răsadurile etiolate, la început, apare o creștere a volumului plastidelor, etioplastelor, dar sistemul membranelor interne nu construiește structuri lamelare, ci formează o masă de bule mici care se acumulează în zone separate și chiar pot forma structuri complexe de zăbrele. (corpi prolamelari). Membranele etioplastelor conțin protoclorofilă, un precursor al clorofilei galbene. Sub acțiunea luminii, din etioplaste se formează cloroplaste, protoclorofila se transformă în clorofilă, se sintetizează noi membrane, enzime fotosintetice și componente ale lanțului de transport de electroni.
Când celulele sunt iluminate, veziculele și tubii membranari se reorganizează rapid, din care se dezvoltă un sistem complet de lamele și tilacoizi, care este caracteristic unui cloroplast normal.
Leucoplastele diferă de cloroplaste prin absența unui sistem lamelar dezvoltat (Fig. 226 b). Se găsesc în celulele țesuturilor de depozitare. Datorită morfologiei lor incerte, leucoplastele sunt greu de distins de proplastide și uneori de mitocondrii. Ele, ca și proplastidele, sunt sărace în lamele, dar totuși capabile să formeze structuri tilacoide normale sub influența luminii și să dobândească o culoare verde. Pe întuneric, leucoplastele pot acumula diverse substanțe de rezervă în corpurile prolamelare, iar în stroma leucoplastelor se depun boabe de amidon secundar. Dacă în cloroplaste se depune așa-numitul amidon tranzitoriu, care este prezent aici doar în timpul asimilării CO2, atunci în leucoplaste poate avea loc o adevărată stocare a amidonului. În unele țesuturi (endosperma de cereale, rizomi și tuberculi), acumularea de amidon în leucoplaste duce la formarea de amiloplaste complet umplute cu granule de amidon de rezervă situate în stroma plastidei (Fig. 226c).
O altă formă de plastide la plantele superioare este cromoplastul, care devine de obicei galben ca urmare a acumulării carotenoidelor în ea (Fig. 226d). Cromoplastele sunt formate din cloroplaste și mult mai rar din leucoplastele lor (de exemplu, în rădăcina unui morcov). Procesul de decolorare și modificări ale cloroplastelor este ușor de observat în timpul dezvoltării petalelor sau când fructele se coc. În acest caz, plastidele se pot acumula colorate galbenîn ele apar picături (globuli) sau corpuri sub formă de cristale. Aceste procese sunt asociate cu o scădere treptată a numărului de membrane din plastidă, cu dispariția clorofilei și a amidonului. Procesul de formare a globulelor colorate se explică prin faptul că, atunci când lamelele cloroplastelor sunt distruse, se eliberează picături de lipide, în care diverși pigmenți (de exemplu, carotenoizi) se dizolvă bine. Astfel, cromoplastele sunt forme degeneratoare de plastide supuse lipofanerozei, descompunerii complexelor lipoproteice.

Plastidele sunt organite membranare care se găsesc în organismele eucariote fotosintetice (plante superioare, alge inferioare, unele organisme unicelulare). La plantele superioare s-a găsit un întreg set de plastide diferite (cloroplast, leucoplast, amiloplast, cromoplast), care sunt o serie de transformări reciproce ale unui tip de plastidă în altul. Structura principală care realizează procesele fotosintetice este cloroplastul (Fig. 226a).

cloroplast. După cum sa menționat deja, structura cloroplastei, în principiu, seamănă cu structura mitocondriilor. De obicei, acestea sunt structuri alungite cu o lățime de 2-4 µm și o lungime de 5-10 µm. Algele verzi au cloroplaste gigantice (cromatofore), atingând o lungime de 50 de microni. Numărul de cloroplaste din celulele vegetale este diferit. Deci, algele verzi pot avea câte un cloroplast fiecare, plantele superioare au în medie 10-30, iar în celulele gigantice ale țesutului de palisadă al corvanului s-au găsit aproximativ 1000 de cloroplaste per celulă.

Membrana exterioară a cloroplastelor, precum și cea interioară, au o grosime de aproximativ 7 microni, sunt separate între ele printr-un spațiu intermembranar de aproximativ 20-30 nm. Membrana interioară a cloroplastelor separă stroma plastidică, asemănătoare cu matricea mitocondrială. În stroma unui cloroplast matur al plantelor superioare, sunt vizibile două tipuri de membrane interne. Acestea sunt membrane care formează lamele plate, extinse de stromă și membrane tilacoide, vacuole sau saci plate în formă de disc.

Lamelele de stroma (aproximativ 20 μm grosime) sunt saci goale sau plate sau arată ca o rețea de canale ramificate și interconectate situate în același plan. De obicei, lamelele stromei din interiorul cloroplastului se află paralele între ele și nu formează conexiuni între ele.

Pe lângă membranele stromale, cloroplastele conțin tilacoizi membranosi. Acestea sunt pungi plate închise cu membrană, având forma unui disc. Mărimea spațiului intermembranar este de asemenea de aproximativ 20-30 nm. Astfel de tilacoizi formează grămezi ca o coloană de monede, numite grana (Fig. 227). Numărul de tilacoizi per bob variază foarte mult, de la câțiva la 50 sau mai mult. Dimensiunea unor astfel de stive poate ajunge la 0,5 μm, astfel încât boabele sunt vizibile în unele obiecte într-un microscop cu lumină. Numărul de boabe din cloroplastele plantelor superioare poate ajunge la 40-60. Tilacoizii din grana sunt atât de aproape unul de celălalt încât straturile exterioare ale membranelor lor sunt strâns legate; la joncțiunea membranelor tilacoide se formează un strat dens de aproximativ 2 nm grosime. Pe lângă camerele închise ale tilacoizilor, grana include de obicei și secțiuni de lamele, care formează, de asemenea, straturi dense de 2 nm la punctele de contact dintre membranele lor și membranele tilacoide. Lamelele de stroma, astfel, par să conecteze boabele individuale ale cloroplastului. Cu toate acestea, cavitățile camerelor tilacoide sunt întotdeauna închise și nu trec în camerele spațiului intermembranar al lamelelor stromei. Lamelele stromei și membranele tilacoide se formează prin separarea de membrana interioară în fazele inițiale ale dezvoltării plastidelor.

Matricea (stroma) cloroplastelor conține molecule de ADN, ribozomi; există și depunerea primară a polizaharidei de rezervă, amidonul, sub formă de boabe de amidon.

Funcțiile cloroplastelor.În cloroplaste au loc procese fotosintetice, care conduc la legarea dioxidului de carbon, la eliberarea de oxigen și la sinteza zaharurilor.

Caracteristica cloroplastelor este prezența în ele a pigmenților, clorofilelor, care dau culoare plantelor verzi. Cu ajutorul clorofilei, plantele verzi absorb energia luminii solare și o transformă în energie chimică.

Procesul final principal aici este legarea dioxidului de carbon cu utilizarea apei pentru a forma diferiți carbohidrați și eliberarea de oxigen. Moleculele de oxigen, care sunt eliberate în timpul fotosintezei în plante, se formează datorită hidrolizei unei molecule de apă. Procesul de fotosinteză este un lanț complex format din două faze: lumină și întuneric. Prima, care procedează numai în lumină, este asociată cu absorbția luminii de către clorofile și cu desfășurarea unei reacții fotochimice (reacția Hill). În a doua fază, care se desfășoară pe întuneric, CO2 este fixat și redus, ducând la sinteza carbohidraților.

Ca urmare a fazei de lumină, au loc sinteza ATP și reducerea NADP (nicotinamidă adenin dinucleotide fosfat), care sunt apoi folosite în reducerea CO2, în sinteza carbohidraților aflati deja în faza întunecată a fotosintezei.

În stadiul întunecat al fotosintezei, datorită NADP-ului redus și a energiei ATP, se leagă CO2 atmosferic, ceea ce duce la formarea carbohidraților. Acest proces de fixare a CO2 și de formare a carbohidraților constă din mai multe etape care implică un număr mare de enzime (ciclul Calvin).

În stroma cloroplastelor, nitriții se reduc la amoniac, datorită energiei electronilor activați de lumină; la plante, acest amoniac servește ca sursă de azot în sinteza aminoacizilor și nucleotidelor.

Ontogenie și rearanjamente funcționale ale plastidelor. O creștere a numărului de cloroplaste și formarea altor forme de plastide (leucoplaste și cromoplaste) este considerată o cale pentru transformarea structurilor precursoare, proplastidă. Întregul proces de dezvoltare a diferitelor plastide este reprezentat de o serie de modificări de forme care merg într-o singură direcție:

Proplastida ® leukoplast ® chloroplast ® cromoplast

¯ amiloplast¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

S-a stabilit natura ireversibilă a tranzițiilor ontogenetice ale plastidelor. La plantele superioare, apariția și dezvoltarea cloroplastelor se produc prin modificări ale proplastidelor (Fig. 231).

Proplastidele sunt vezicule cu două membrane mici (0,4-1 μm) care se deosebesc de vacuolele citoplasmatice prin conținut mai dens și prezența a două membrane delimitare, externă și internă (ca promitocondriile din celulele de drojdie). Membrana interioară poate da mici pliuri sau poate forma mici vacuole. Proplastidele se găsesc cel mai adesea în țesuturile plantelor divizate (celule ale meristemului rădăcinii, frunze, în punctele de creștere ale tulpinilor etc.). O creștere a numărului lor are loc prin divizare sau înmugurire, separarea veziculelor mici cu două membrane de corpul proplastid.

Soarta unor astfel de proplastide depinde de condițiile de dezvoltare a plantelor. La lumină normală, proplastidele se transformă în cloroplaste. În primul rând, cresc, cu formarea de pliuri ale membranei localizate longitudinal din membrana interioară. Unele dintre ele se extind pe toată lungimea plastidei și formează lamele de stromă; altele formează lamele tilacoide, care se stivuiesc și formează granule de cloroplaste mature.

În întuneric, răsadurile cresc inițial în volumul plastidelor, etioplastelor, dar sistemul membranelor interne nu construiește structuri lamelare, ci formează o masă de bule mici care se acumulează în zone separate și pot forma chiar structuri complexe de zăbrele (corpi prolamelare). . Membranele etioplastelor conțin protoclorofilă, un precursor al clorofilei galbene. Când celulele sunt iluminate, veziculele și tubii membranari se reorganizează rapid, din care se dezvoltă un sistem complet de lamele și tilacoizi, care este caracteristic unui cloroplast normal.

Leucoplastele, spre deosebire de cloroplaste, nu au un sistem lamelar dezvoltat (Fig. 226 b). Se găsesc în celulele țesuturilor de depozitare. Datorită morfologiei lor incerte, leucoplastele sunt greu de distins de proplastide și uneori de mitocondrii. Ele, ca și proplastidele, sunt sărace în lamele, dar totuși capabile să formeze structuri tilacoide normale sub influența luminii și să dobândească o culoare verde. Pe întuneric, leucoplastele pot acumula diverse substanțe de rezervă în corpurile prolamelare, iar în stroma leucoplastelor se depun boabe de amidon secundar. Dacă în cloroplaste se depune așa-numitul amidon tranzitoriu, care este prezent aici doar în timpul asimilării CO2, atunci în leucoplaste poate avea loc o adevărată stocare a amidonului. În unele țesuturi (endosperma de cereale, rizomi și tuberculi), acumularea de amidon în leucoplaste duce la formarea de amiloplaste complet umplute cu granule de amidon de depozitare situate în stroma plastidei (Fig. 226c).

O altă formă de plastide la plantele superioare este cromoplast, colorată de obicei în lumină galbenă ca urmare a acumulării carotenoidelor în ea (Fig. 226d). Cromoplastele sunt formate din cloroplaste și mult mai rar din leucoplastele lor (de exemplu, în rădăcina unui morcov). Procesul de decolorare și modificări ale cloroplastelor este ușor de observat în timpul dezvoltării petalelor sau când fructele se coc. În același timp, în plastide se pot acumula picături (globuli) de culoare galbenă sau în ele apar corpuri sub formă de cristale. Aceste procese se datorează scăderii treptate a numărului de membrane din plastidă, cu dispariția clorofilei și a amidonului. Procesul de formare a globulelor colorate se explică prin faptul că, atunci când lamelele cloroplastelor sunt distruse, se eliberează picături de lipide, în care diverși pigmenți (de exemplu, carotenoizi) se dizolvă bine. Astfel, cromoplastele sunt forme degeneratoare de plastide supuse lipofanerozei, descompunerii complexelor lipoproteice.

Structuri fotosintetice ale celulelor eucariote inferioare și procariote. Structura plastidelor din plantele fotosintetice inferioare (algele verzi, brune și roșii) este în general similară cu cloroplastele celulelor plantelor superioare. Sistemele lor membranare conțin și pigmenți fotosensibili. Cloroplastele de alge verzi și brune (uneori numite cromatofori) au și membrane exterioare și interioare; acesta din urmă formează saci plate dispuși în straturi paralele, aceste forme nu au fațete (Fig. 232). În algele verzi, cromatoforul conține pirenoizi, care sunt o zonă înconjurată de mici vacuole, în jurul căreia se depune amidonul (Fig. 233).

Forma cloroplastelor din algele verzi este foarte diversă - acestea sunt fie panglici spiralate lungi (Spirogira), rețele (Oedogonium), fie mici, rotunde, similare cu cloroplastele plantelor superioare (Fig. 234).

Dintre organismele procariote, multe grupuri posedă aparate fotosintetice și, în legătură cu aceasta, au o structură specială. Pentru microorganismele fotosintetice (alge albastre-verzi și multe bacterii), este caracteristic ca pigmenții fotosensibili ai acestora să fie asociați cu membrana plasmatică sau cu excrescențe ale acesteia direcționate adânc în celulă.

În membranele algelor albastre-verzi, pe lângă clorofilă, există pigmenți de ficobilină. Membranele fotosintetice ale algelor albastre-verzi formează saci plate (lamele) care sunt aranjate paralel între ele, formând uneori stive sau spirale. Toate aceste structuri membranare sunt formate prin invaginări ale membranei plasmatice.

La bacteriile fotosintetice (Chromatium), membranele formează vezicule mici, al căror număr este atât de mare încât umplu aproape cea mai mare parte a citoplasmei.

genomul plastidelor. La fel ca mitocondriile, cloroplastele au propriul sistem genetic care asigură sinteza unui număr de proteine în interiorul plastidelor. În matricea cloroplastelor se găsesc ADN, diverși ARN și ribozomi. S-a dovedit că ADN-ul cloroplastelor diferă mult de ADN-ul nucleului. Este reprezentat de molecule ciclice de până la 40-60 microni lungime, având o greutate moleculară de 0,8-1,3x108 daltoni. Pot exista multe copii ale ADN-ului într-un singur cloroplast. Deci, într-un cloroplast individual de porumb există 20-40 de copii ale moleculelor de ADN. Durata ciclului și rata de replicare a ADN-ului nuclear și cloroplastic, așa cum se arată în celulele de alge verzi, nu se potrivesc. ADN-ul cloroplastului nu este complexat cu histone. Toate aceste caracteristici ale ADN-ului cloroplast sunt apropiate de cele ale ADN-ului celulelor procariote. Mai mult, asemănarea ADN-ului dintre cloroplaste și bacterii este susținută și de faptul că principalele secvențe reglatoare transcripționale (promotori, terminatori) sunt aceleași. Toate tipurile de ARN (mesager, transfer, ribozomal) sunt sintetizate pe ADN-ul cloroplastelor. ADN-ul cloroplastic codifică ARNr, care face parte din ribozomii acestor plastide, care aparțin tipului procariotic 70S (conțin ARNr 16S și 23S). Ribozomii din cloroplast sunt sensibili la antibioticul cloramfenicol, care inhibă sinteza proteinelor în celulele procariote.

Întreaga secvență de nucleotide din molecula de ADN ciclic a cloroplastelor plantelor superioare a fost complet descifrată. Acest ADN poate codifica până la 120 de gene, dintre care: gene pentru 4 ARN-uri ribozomale, 20 de proteine ribozomale ale cloroplastelor, gene pentru unele subunități ale ARN polimerazei cloroplastice, mai multe proteine ale fotosistemelor I și II, 9 din 12 subunități ale ATP sintetazei, părți de proteine ale complexelor lanțului de transport de electroni, una dintre subunitățile ribulozodifosfat carboxilază (enzima cheie pentru legarea CO2), 30 de molecule de ARNt și alte 40 de proteine încă necunoscute. Interesant, un set similar de gene în ADN-ul cloroplastelor a fost găsit la reprezentanți atât de îndepărtați ai plantelor superioare precum tutunul și mușchiul de ficat.

Masa principală a proteinelor cloroplastice este controlată de genomul nuclear. Un număr dintre cele mai importante proteine, enzime și, în consecință, procesele metabolice ale cloroplastelor se află sub controlul genetic al nucleului. Majoritatea proteinelor ribozomale sunt sub controlul genelor nucleare. Toate aceste date vorbesc despre cloroplaste ca structuri cu autonomie limitată.

4.6. Citoplasmă: sistemul musculo-scheletic (citoschelet)

În centrul tuturor reacțiilor motorii numeroase ale celulei se află mecanisme moleculare comune. În plus, prezența aparatelor motorii este combinată și asociată structural cu existența unor formațiuni intracelulare de susținere, cadru sau scheletice. Prin urmare, ei vorbesc despre sistemul musculo-scheletic al celulelor.

Componentele citoscheletice includ complexe de proteine filamentoase, neramificate sau filamente (filamente subțiri).

Există trei grupuri de filamente, care diferă în ceea ce privește compoziție chimică atât ultrastructură cât și proprietăți funcționale. Cele mai subțiri fire sunt microfilamente; diametrul lor este de aproximativ 8 nm și constau în principal din proteină actină. Un alt grup de structuri filamentoase sunt microtubulii, care au un diametru de 25 nm și constau în principal din proteina tubulină, iar în final filamente intermediare cu un diametru de aproximativ 10 nm (intermediare față de 6 nm și 25 nm), formate din diferite, dar înrudite. proteine.(Fig. 238, 239).

Toate aceste structuri fibrilare sunt implicate în procesele de mișcare fizică a componentelor celulare sau chiar a celulelor întregi, în unele cazuri ele joacă un rol pur scheletic. Elemente ale citoscheletului se găsesc în toate celulele eucariote fără excepție; analogi ai acestor structuri fibrilare se gasesc si la procariote.

Proprietățile comune ale elementelor citoscheletului sunt că sunt polimeri fibrilari proteici, neramificați, instabili, capabili de polimerizare și depolimerizare, care duc la mobilitatea celulară, de exemplu, la o schimbare a formei celulei. Componentele citoscheletului, cu participarea unor proteine suplimentare speciale, pot fi stabilizate sau forma ansambluri fibrilare complexe și joacă doar un rol de schelă. Atunci când interacționează cu alte proteine translocatoare speciale (sau proteine motorii), acestea sunt implicate într-o varietate de mișcări celulare.

După proprietățile și funcțiile lor, elementele citoscheletului sunt împărțite în două grupe: numai fibrile de schelă - filamente intermediare și musculo-scheletice - microfilamente de actină care interacționează cu proteinele motorii - miozinele și microtubulii de tubulină care interacționează cu proteinele motorii dineine și kinezine.

Al doilea grup de fibrile ale citoscheletului (microfilamente și microtubuli) oferă două moduri fundamental diferite de mișcare. Prima dintre ele se bazează pe capacitatea proteinei principale a microfilamentului, actina, și a proteinei principale a microtubulilor, tubulina, de a polimeriza și depolimeriza. Când aceste proteine sunt asociate cu membrana plasmatică, modificările morfologice ale acesteia sunt observate sub forma formării de excrescențe (pseudopodia și lamellopodia) la marginea celulei.

Cu o altă metodă de mișcare, fibrilele de actină (microfilamente) sau tubulina (microtubuli) sunt structuri de ghidare de-a lungul cărora se deplasează proteine mobile speciale - motoare. Acestea din urmă se pot lega de membrana sau componentele fibrilare ale celulei și, prin urmare, pot participa la mișcarea lor.