Пластиди и митохондрии – строеж и функции

Общи характеристики

  • Двойна мембрана
    • външна от еукариотен тип
    • вътрешна от бактериален тип
  • Енергетична функция – с тилакоиди или кристи (вътрешномембранни структури)
  • Полуавтономност – собствена ДНК и експресионен апарат (реплизоми, РНК-полимерази, рибозоми)
  • Бактериални характеристики: мембрани бактериален тип, 70s рибозоми
  • Ендосимбиотичен произход. Размножаване чрез просто делене.

Пластиди

    • Двойномембранни органели, характерни само за растителните клетки [w]
    • Основна функция: фотосинтеза – улавяне на слънчевата енергия и синтез на въглехидрати
    • Ендосимбиотичен произход
  • Класификация спoред оцветяването
    • Левкопласти: безцветни [w]
    • Хлоропласти[w]: с хлорофил [w], зелени
    • Хромопласти: червени, оранжеви, жълти [w]
  • Онтогенетично развитие
    • Пропластиди: малки двумембранни органели с по-плътно съдържание и с размери 0.4-1 μm. Най-често в делящи се меристемни клетки. Съдържат кристалоподобни проламеларни тела (предшественици на тилакоидните структури). При осветяване се развиват до хлоропласти, на тъмно – през етиопласти до левкопласти.
    • Левкопласти[w]: безцветни пластиди в клетката, със слабо развита мембранна система. Различават се в зависимост от натрупваните резервни вещества:
      • амилопласти – с натрупана скорбяла
      • протеопласти – с натрупани белтъци
      • елейопласти – с натрупани мазнини
    • Хлоропласти: Развиват се на светло, съдържат хлоофил в тилакоидни мембрани. Това е основната метаболитно активна форма на пластидите
    • Хромопласти: Представляват разрушаващи се пластиди. При разпадането на хлорофила се разпадат и тилакоидите. Остават червените пигменти, които се струпват с други остатъци в паракристалинни структури.
  • Филогенетично развитие на пластидите
    • Теория за серийната ендосимбиоза: Цианобактерия + аеробна хетеротрофна клетка
    • Доказателства
      • Полуавтономност – собствен геном, подобен на цианобактериалния
      • Рибозоми от 70s тип (бактериален тип)
      • Вътрешна мембрана от бактериален тип

  • Хлоропласти [w] [i]
    • Особености на хлоропластите

      • Съдържат се в клетките на зелените части на растенията и по-дълбоко, разположени тъкани като паренхим на кората, коленхим и др.
      • Функция: изпълняват процеса фотосинтеза
      • Извършват пасивно движение в клетката, следствие от цитоплазменото движение с цел оптимална ориентация във връзка с функциите [видео]
      • Размножаване чрез делене на съществуващи пластиди (пропластиди, хлоропласти) – вгъване на пръстен от протеиди (подобно на бактериалното делене)

      • Форма:
        • Лещовидна при кормусните растения
        • Разнообразна при талусните растения
    • Еволюционни тенденции: увеличаване на фотосинтезиращата повърхност
      • Централен масивен хлоропласт (хроматофор) с разгъвания към перифериятаи слабо развита вътрешномембранна система – при водораслите
      • Множество самостоятелни дребни хлоропласти с регулируема позиция – при висшите растения
        • Размери при висшите растения: 4-6 mkm до 1-5 mkm
        • Брой при висшите растения: от 15 до 50 (100).

    • Химичен състав на хлоропластите

      • вода 60-70%
      • белтъци: 50% с.в., липиди 20-40% с.в.
      • хлорофили[w] (зелени пигменти): 9%
      • каротиноиди[w] (жълто-червени пигменти): 4.5%
      • нуклеинови киселини: РНК 2-4%, ДНК под 5%
      • метални йони: Mg, Fe, Mn, Zn …
        Магнезият е необходим за молекулите на хлорофила
    • Строеж на хлоропластите
      • Мембрани:
        • Двойна мембрана: външната граничи с ендоплазмената мрежа
        • Тилакоиди (ламели) с мембранен строеж. Два типа: на граните и на стромата
      • Грани: пакети от 20-100 тилакоида, осъществяват светлинната фаза на фотосинтезата. След разрушаване на хлорофила се разпадат.
      • Строма: сходна с бактериална цитоплазма, съдържа ДНК, РНК, 70s рибозоми, скорбяла, липофилни гранули

    • Фотосинтеза: процес на превръщане на водата и CO2 в глюкоза и кислород [видео]
      • Светлинна фаза: протича в граните – разпадане на водата до кислород и водородни атоми за редукция на съединения-енергоносители (ATP и NADPH.H)
      • Тъмнинна фаза: протича в стромата – синтез на глюкоза от CO2 с енергия от молекулите енергоносители
  • Хромопласти [i]
    • Червени до жълти пластиди, краен етап от развитието на пластидите
    • Разрушени мембрани, разрушен хлорофил
    • Пигменти в паракристалинни структури: каротини, ксантофили, ликопин
    • Ефект за зоохорията – привличат животните
    • Форма: глобуларни, фибриларни, мембранни, кристалинни, в зависимост от паракристалинните структури и етапа на разрушаване
    • Променливо количество в клетките (различна възраст и качество в клетката)

Митохондрии

    • Наименование: две гръцки думи – “нишка” и “гранула”
    • Универсален клетъчен органел, срещан в почти всички еукариотни клетки
    • Безцветни, 1.5-7 mkm, закръглени или разклонени, 1-1000 в клетка [w]
    • Полуавтономни
  • Произход
    • Онтогенетичен: от ултрамикроскопични мемранни структури в хиалоплазмата.
    • Филогенетичен: ендосимбиоза, обща за всички еукариоти

  • Структура [w] [видео]
  • Външна мембрана
      • дебелина 7 nm, сходна с ендоплазмената
      • неспецифична проницаемост
      • порови белтъци за транспорт на молекули до 5 kD
      • други белтъци
    • Перимитохондриално пространство
    • Вътрешна мембрана
      • дебелина 6 nm
      • образува инвагинации, наречени кристи
      • белтъчно съдържание 75%
      • Оксизоми: гъбести тела (надмолекулни ензимни комплекси) по вътрешната мембрана и кристите – АТФ синтазна активност [видео]
    • Матрикс: ДНК, РНК, рибозоми; съответства на бактериалната цитоплазма
  • Енергетична функция
    • Аеробно дишане (Цикъл на Кребс) – разпадане на глюкозата до CO2 и вода с образуване на енергия (АТФ) чрез окислително фосфорилиране [видео]
    • Акумулатор за енергетични молекули: АТФ (Аденозинтрифосфат) и редуцирани ФАД (флавин аденин динуклеотид) и НАДФ (Никотинамид аденин динуклеотид фосфат).
    • Доставяне на енергия за всички процеси в клетката.
  • Особености
    • Полуавтономност – собствен генетичен апарат, зависим от ядрото. Броят им се увеличава чрез делене на съществуващи, напълно развити митохондрии, чрез изтъняване с последващо прищъпване
    • Старите митохондрии се разграждат от лизозомите
    • Ендосимбиотичен произход

Въпроси:

  1. Кои са характеристиките на пластидите и митохондриите, които ги доближават по устройство до бактериите?
  2. На какво се дължи различният цвят при левкопласти, хлоропласти и хромопласти?
  3. Защо хлоропластите са с константна форма и цвят, а хромопластите варират?
  4. Каква е разликата във функциите на митохондрии и хлоропласти?



Стоянов К. & Райчева Цв. 2011-2017. Анатомия и морфология на растенията. Курс за самостоятелна подготовка на студентите от ОКС бакалавър.
онлайн версия обновена на 03.09.2017 от К. Стоянов
www.botanica.gallery & www.botanica.ovo.bg
(cc) цитирането е задължително

 

Вашият коментар