Пластиды - характеристика, строение, виды и функции

Описание органоидов

Пластиды образуются из молодых зачаточных клеток, которые называются пропластидами. Они имеют округлую форму и обладают двумя мембранами, которые заполнены однородным веществом (матриксом). В матриксе находятся:

• кольцевая дезоксирибонуклеиновая кислота;
• прокариотические мелкие рибосомы;
• геном органоидов.

Пропластиды попадают в новый органоид через яйцеклетку, и они могут делиться, образуя все типы органелл. Каждый вид пластид отличается от другого формой, строением и размерами. Обычные органоиды высших растений окружены внешней и внутренней оболочками, в которых число галактолипидов преобладает над количеством фосфолипидов.

Внешняя мембрана имеет гладкую форму, и она никогда не соединяется с внутренней. В строении пластид ее функцией считается транспортировка воды, ионов и метаболитов. Этот процесс осуществляется благодаря наличию порового белка.

Между мембранами есть точки тесного взаимодействия, и биологи предполагают, что в этих местах происходит переход белков из цитоплазмы. Внутренняя мембрана способна пропускать маленькие незаряженные молекулы и монокарбоновые кислоты.

Крупные и заряженные продукты метаболизма перемещаются белками переносчиками. Пластиды развиваются за счет везикул, которые отсоединяются от внутренней мембраны и упорядочиваются. Уровень развития зависит от видов органоидов.

Размножение и разновидности органелл

Размножение пластид происходит делением развитых органоидов. В образовательных тканях деление органелл и клеток взаимосвязано, поэтому количество пластид в материнских и дочерних клетках практически одинаковое.

Сам же процесс размножения сходен с делением прокариотических клеток, то есть в ее центральной части происходит сжатие, потом образуется перетяжка между новыми образованиями и затем полное разделение. Чаще всего делятся:

• пропластиды;
• этиопласты;
• молодые хлоропласты.

Большинство видов цветов во время размножения приобретает характеристики материнского растения, так как мужские клетки часто деградируют в период развития гаметофита или двойного оплодотворения. У некоторых растений были замечены признаки наследования от обоих родителей, а иногда встречаются экземпляры с отцовскими характерными чертами. Пластиды наземных растений осуществляют ряд функций:

• фотосинтез;
• восстановление неорганических ионов;
• синтез основных метаболитов и регулярных молекул;
• накопление железа, липидов и крахмала.

Сводная таблица основных видов пластид:

Роль хлоропластов

Этот класс пластидов считается самым изученным и важным в растительном мире. Органоид содержит пигмент хлорофилл, который окрашивает представителей растительного мира в зеленый цвет, кроме некоторых сапрофитов, паразитов и растений, содержащихся в темном месте.

Объясняется это тем, что синтез может протекать только на свету, а на неосвещенных участках растения обладают бледно-желтой окраской. Поэтому на рисунках растительных клеток эти органеллы всегда изображаются зеленым цветом. В структуру хлоропласта входят:

• белки — около 50%;
• хлорофиллы — от 5 до 10%;
• каротиноиды — от 1 до 2%;
• рибонуклеиновые кислоты (РНК) — от 0,5 до 3%.

Исключительная особенность этих органоидов в том, что в них протекает фотосинтез, образующий крахмал, который представляет собой мелкие зерна. В процессе синтеза хлорофилл поглощает световую энергию и перенаправляет ее на фотосинтетические реакции. Из органоидов хролофилл извлекается с помощью органических растворителей (спирт, ацетон).

Значение каротиноидов в хлоропластах еще не совсем доказано, но специалисты предполагают, что ими также поглощается и накапливается световая энергия, а затем передается хролофиллам. Хлоропласты отличаются от других органелл постоянством форм и размеров, независимо от вида растений.

Исключение составляют некоторые тенелюбивые растения, у которых количество и форма пластид чуть больше. Этот вид органоидов считается очень слабым, поэтому при взаимодействии с дистиллированной водой или раствором соли они быстро разбухают и расплываются. Такие изменения обычно происходят при малом количестве минеральных элементов в почве.

Но в природе встречаются и более стойкие хлоропласты, которые могут длительный период переносить низкие температуры. Например, кора осины начинает зеленеть ранней весной, когда по ночам бывают сильные заморозки. Крепкие органоиды входят в структуру клеток большинства хвойных пород деревьев, поэтому иголки у них постоянно зеленые.

Бесцветные лейкопласты

Такие пластиды в биологии представляют собой бесцветные органоиды, поэтому их очень сложно обнаружить даже в микроскоп. Обычно они становятся видны, если внутри есть большие включения. Это очень нежные пластиды и разрушаются быстрее, чем хлоропласты. Чаще всего бесцветные органеллы встречаются в частях растений, находящихся в темноте:

• в корневой системе;
• в клубнях картофеля;
• в семенах;
• в середине стеблей.

Кроме того, лейкопласты могут встречаться в сильно освещенных клетках растений, например, в кожице. В схеме клетки органеллы обычно располагаются рядом с ядром, нередко окружая его со всех сторон. В отличие от хролопластов, форма этих органоидов изменчива, и она может быть шаровидной, овальной или веретеновидной. В состав лейкопластов входят три вида органелл, которые выполняют определенные функции. В бесцветные органоиды входят:

• амилопласты;
• протеопласты;
• олеопласты.

Среди всех видов лейкопластов преобладают амилопласты, которые предназначены для накапливания крахмала. Выяснить их строение очень сложно, так как даже использование микроскопа не позволяет изучить структуру этих органелл. Образование крахмальных зерен происходит посередине пластиды, и этот участок называется образовательным центром.

При особых условиях происходит взаимопревращение амилопласт с другими видами пластид. Олеопласты, которые образуют в клетках масла, встречаются намного реже, чем амилопласты. По определению эти пластиды представляют собой застарелые хлоропласты, которые потеряли хлорофилл.

При этом внутри матрикса происходит образование масла, которое после разрыва оболочки вытекает и сливается с маслами других пластид, образуя крупные жировые капли. В протеопластах происходит синтез дополнительного белка (протеина), который образуется в семенах разных растений.

Назначение хромопластов

Разноцветные хромопласты находятся в клетках многих лепестков, спелых плодов, фруктов и корнеплодов. Окраска этих органов обусловлена наличием в пластидах желтых и оранжевых пигментов.

Их также можно встретить в хлоропластах, но там они перекрываются хлорофиллом. Форма разноцветных органоидов непостоянна и зависит от состояния пигментов. В зависимости от строения каротиноидов существует три вида хромопластов:

1. Пластиды, у которых каротиноиды обладают формой кристаллов.
2. Органоиды с растворенными в липоидных глобулах пигментами.
3. Органеллы, где каротиноиды находятся в мелких пучках нитей и связаны с фибриллами белка.

Хромопласты обычно образуются из старых хлоропластов, за исключением моркови, где они развиваются из пропластид. Поэтому часть его плода, подпадающая под солнечные лучи, начинает зеленеть. Органоиды в моркови образовываются из крахмалоносных лейкопластов, а затем появляются каротиноиды, которые постепенно кристаллизуются.

С ростом в клетках каротина крахмал исчезает, а пластидная масса уменьшается. Кристаллизованный пигмент занимает большую часть хромопласта, поэтому форма органоида напрямую зависит от пигмента.

Роль хромопластов в обмене веществ еще мало изучена. Они не обладают способностью к фотосинтезу, так как в них нет хролофилла. Побочное значение этого органоида состоит в том, что они обеспечивают окраску цветов и плодов, которые привлекают разных насекомых для опыления.