אחד ההבדלים העיקריים בין תאים צמחיים ובעלי חיים הוא הנוכחות בציטופלזמה של האברונים הראשונים כמו פלסטידים. המבנה, תכונות התהליכים החיוניים שלהם, כמו גם המשמעות של כלורופלסטים, כרומופלסטים וליקופלסטים יידונו במאמר זה.
מבנה כלורופלסט
פלסטידים ירוקים, שאת מבנהם נלמד כעת, שייכים לאברונים המחייבים של תאים של צמחי נבגים וזרעים גבוהים יותר. הם אברונים תאיים עם ממברנה כפולה ובעלי צורה אליפסה. מספרם בציטופלזמה יכול להיות שונה. לדוגמה, התאים של הפרנכימה העמודית של להב עלה של טבק מכילים עד אלף כלורופלסטים, בגבעולים של צמחים ממשפחת הדגנים מ-30 עד 50.
לשני הממברנות המרכיבות את האורגנואיד מבנה שונה: החיצוני חלק, תלת-שכבתי, בדומה לממברנה של תא הצמח עצמו. הפנימי מכיל קפלים רבים הנקראים למלות. סמוך אליהם שקים שטוחים - thylakoids. הלמלות יוצרות רשת שלצינורות מקבילים. בין הלמלות יש גופים thylakoid. הם נאספים בערימות - גרגרים שניתן לחבר זה לזה. מספרם בכלורופלסט אחד הוא 60-150. כל החלל הפנימי של הכלורופלסט מלא במטריקס.
לאורגנלה יש סימנים של אוטונומיה: חומר תורשתי משלה - DNA מעגלי, שבזכותו כלורופלסטים יכולים להתרבות. ישנה גם קרום חיצוני סגור המגביל את האברון מהתהליכים המתרחשים בציטופלזמה של התא. לכלורופלסטים יש ריבוזומים משלהם, מולקולות i-RNA ו-t-RNA, מה שאומר שהם מסוגלים לסנתז חלבונים.
פונקציות Thylakoid
כפי שהוזכר קודם לכן, פלסטידים של תאי צמחים - כלורופלסטים - מכילים שקים פחוסים מיוחדים הנקראים thylakoids. נמצאו בהם פיגמנטים - כלורופילים (המשתתפים בפוטוסינתזה) וקרוטנואידים (המבצעים פונקציות תומכות וטרופיות). קיימת גם מערכת אנזימטית המספקת את התגובות של השלבים הבהירים והכהים של הפוטוסינתזה. תילקואידים פועלים כאנטנות: הם ממקדים את קוונטות האור ומכוונים אותם למולקולות כלורופיל.
פוטוסינתזה הוא התהליך העיקרי של כלורופלסטים
תאים אוטוטרופיים מסוגלים לסנתז באופן עצמאי חומרים אורגניים, בפרט גלוקוז, באמצעות פחמן דו חמצני ואנרגיית אור. פלסטידים ירוקים, שאת תפקידיהם אנו חוקרים כעת, הם חלק בלתי נפרד מפוטוטרופים - אורגניזמים רב-תאיים כגון:
- צמחי נבגים גבוהים יותר (טחבים, זנב סוס, טחב מועד,שרכים);
- זרעים (ג'ימנוספרמים - ג'ינגה, עצי מחט, שרביטן ואנגיוספרמים או צמחים פורחים).
פוטוסינתזה היא מערכת של תגובות חיזור, המבוססות על תהליך העברת אלקטרונים מחומרים תורמים לתרכובות ש"מקבלות" אותם, מה שנקרא מקבלי.
תגובות אלו מובילות לסינתזה של חומרים אורגניים, בפרט גלוקוז, ולשחרור חמצן מולקולרי. שלב האור של הפוטוסינתזה מתרחש על ממברנות thylakoid תחת פעולת אנרגיית האור. קוונטות האור הנספגות מעוררות את האלקטרונים של אטומי המגנזיום המרכיבים את הפיגמנט הירוק - כלורופיל.
אנרגיה של אלקטרונים משמשת לסינתזה של חומרים עתירי אנרגיה: ATP ו-NADP-H2. הם מבוקעים על ידי התא עבור תגובות פאזה כהה המתרחשות במטריצת הכלורופלסט. השילוב של תגובות סינתטיות אלו מוביל ליצירת מולקולות של גלוקוז, חומצות אמינו, גליצרול וחומצות שומן, המשמשות כחומר הבניין והטרופי של התא.
סוגי פלסטיד
פלסטידים ירוקים, שעל המבנה והתפקודים שלהם דנו קודם, נמצאים בעלים, גבעולים ירוקים ואינם המינים היחידים. אז, בעור של פירות, בעלי כותרת של צמחים פורחים, בכיסויים החיצוניים של יורה תת קרקעי - פקעות ונורות, יש פלסטידים אחרים. הם נקראים כרומופלסטים או לוקופלסטים.
לאברונים חסרי צבע (לאוקופלסטים) יש צורה שונה ונבדלים מכלורופלסטים בכך שהםלחלל הפנימי אין צלחות דקות - למלות, ומספר התילקואידים הטבולים במטריצה קטן. המטריצה עצמה מכילה חומצה דאוקסיריבונוקלאית, אברונים מסנתזים חלבונים - ריבוזומים ואנזימים פרוטאוליטיים המפרקים חלבונים ופחמימות.
לאוקופלסטים יש גם אנזימים - סינתטאז המעורבים ביצירת מולקולות עמילן מגלוקוז. כתוצאה מכך, פלסטידים של תאים צמחיים חסרי צבע צוברים חומרי הזנה רזרבה: גרגירי חלבון ודגני עמילן. הפלסטידים הללו, שתפקידם לצבור חומרים אורגניים, יכולים להפוך לכרומופלסטים, למשל, במהלך הבשלת עגבניות שנמצאות בשלב של הבשלה חלבית.
תחת מיקרוסקופ סריקה ברזולוציה גבוהה, הבדלים במבנה של כל שלושת סוגי הפלסטידים נראים בבירור. זה, קודם כל, נוגע לכלורופלסטים, בעלי המבנה המורכב ביותר הקשור לתפקוד הפוטוסינתזה.
כרומופלסטים - פלסטידים צבעוניים
לצד תאי צמחים ירוקים וחסרי צבע, קיים סוג שלישי של אברון הנקרא כרומופלסטים. יש להם מגוון של צבעים: צהוב, סגול, אדום. המבנה שלהם דומה ללוקופלסטים: בקרום הפנימי יש מספר קטן של lamellae ומספר קטן של thylakoids. כרומופלסטים מכילים פיגמנטים שונים: קסנטופילים, קרוטנים, קרוטנואידים, שהם חומרי עזר לפוטוסינתזה. הפלסטידים הללו הם שמספקים את צבע השורשים של סלק, גזר, פירות של עצי פרי ופירות יער.
איך הם מתעורריםולהפוך הדדית פלסטידים
לאוקופלסטים, כרומופלסטים, כלורופלסטים הם פלסטידים (את המבנה והתפקודים שלהם אנו חוקרים) שמקורם משותף. הם נגזרות של רקמות מריסטמטיות (חינוכיות), מהן נוצרות פרוטופלסטידים - אברונים דמויי שק דו-קרום בגודל של עד 1 מיקרון. באור הם מסבכים את המבנה שלהם: נוצר קרום פנימי המכיל למלות, והפיגמנט הירוק מסונתז כלורופיל. פרוטופלסטידים הופכים לכלורופלסטים. גם לוקופלסטים יכולים להפוך על ידי אנרגיית האור לפלסידים ירוקים ולאחר מכן לכרומופלסטים. שינוי פלסטיד הוא תופעה נפוצה בעולם הצמחים.
כרומטפורים כמבשרים של כלורופלסטים
אורגניזמים פוטוטרופיים פרוקריוטיים - חיידקים ירוקים וסגולים, מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה בעזרת בקטריוכלורופיל A, שהמולקולות שלו ממוקמות על הצמחים הפנימיים של הממברנה הציטופלזמית. מיקרוביולוגים מחשיבים את הכרומטפורים של חיידקים כמבשרים של פלסטידים.
זה מאושש על ידי המבנה הדומה שלהם לכלורופלסטים, כלומר נוכחותם של מרכזי תגובה ומערכות לכידת אור, כמו גם התוצאות הכלליות של פוטוסינתזה, המובילות להיווצרות תרכובות אורגניות. יש לציין שלצמחים נמוכים יותר - אצות ירוקות, כמו פרוקריוטות, אין פלסטידים. זאת בשל העובדה שתצורות המכילות כלורופיל - כרומטפורים, השתלטו על תפקידן - פוטוסינתזה.
איך נוצרו הכלורופלסטים
בין הרבה השערותמקור הפלסטידים, הבה נתעכב על סימביוגנזה. לפי רעיונותיו, הפלסטידים הם תאים (כלורופלסטים) שצמחו בעידן הארכאים כתוצאה מחדירת חיידקים פוטוטרופיים לתא ההטרוטרופי הראשוני. הם אלו שהובילו מאוחר יותר להיווצרות פלסטידים ירוקים.
במאמר זה, חקרנו את המבנה והתפקודים של אברונים דו-ממברניים של תא צמחי: לויקופלסטים, כלורופלסטים וכרומופלסטים. וגם גילה את המשמעות שלהם בחיים הסלולריים.
