Пластиди и митохондрии – строеж и функции

Общи характеристики

^[видео]

• 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] [видео]}
• Основна функция: фотосинтеза – улавяне на слънчевата енергия и синтез на въглехидрати ^[видео]
• 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 <

    • 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, 0.5-3 μm, 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. 2011-2023. Анатомия и морфология на растенията. Курс за самостоятелна подготовка на студентите от ОКС бакалавър.
онлайн версия обновена на 31.01.2023 от К. Стоянов
www.botanica.gallery
(cc) цитирането е задължително