Пластиди

Пластида - це органели, властиві одним тільки рослинним клітинам; у вищих рослин вони утворюються з пропластид - дрібних тілець, які виявляються в меристематичних зонах рослини. Пластида оточені подвійною мембраною. З пропластид - залежно від їх місцезнаходження в рослині - можуть утворитися різні типи пластид. Існують різні класифікації пластид. Одна з найпростіших наступна.

Хромопласти. Хромопластами називають нефотосинтезуючі забарвлені пластиди, що містять головним чином червоні, помаранчеві та жовті пігменти (каротиноїди). Найбільше хромопластів в плодах (наприклад, томату і червоного перцю) і в квітках, де їх яскраве забарвлення необхідне для залучення комах, птахів та інших тварин, за допомогою яких відбувається запилення рослин і розповсюдження насіння. Помаранчевий пігмент, від якого залежить забарвлення кореня моркви, також знаходиться в хромопластах.

Лейкопласти. Це безбарвні пластиди, що не містять пігментів. Вони пристосовані для зберігання запасів поживних речовин, і тому їх особливо багато в запасаючих органах - коренях, насінні і молодих листках. Залежно від природи речовин що накопичуються в лейкопластах їх ділять на групи: в амілопластах, наприклад, запасається крохмаль, в ліпідопластах (елайопластах, або ще олеопластах) - ліпіди у вигляді олії або жиру (приклад - насіння соняшника), а в характерних для деякого насіння (бобові) протеінопластах - білки.

Хлоропласти. Це пластиди, що містять хлорофіл і каротиноїди і здійснюють фотосинтез. Хлоропласти знаходяться головним чином в листі.

У еукаріот фотосинтез відбувається в особливих органелах, так званих хлоропластах. Хлоропласти розсіяні в цитоплазмі, їх число варіює від одного (як у Chlamydomonas та Chlorella) приблизно до ста (в палісадних клітинах мезофіла). У вищих рослин хлоропласти на зрізі зазвичай мають двояковипуклу форму, а розглядаючи зверху здаються округлими. Діаметр хлоропластів близько 3-10 мкм (в середньому 5 мкм), так що вони добре помітні в світловий мікроскоп. У водоростей форма хлоропластів більш різноманітна; наприклад, у Spirogyra вони спіралеподібні, у Chlamydomonas чашоподібні.

Хлоропласти утворюються з невеличких недиференційованих тілець, що називаються протопластами. Такі тільця маються на зростаючих частинах рослини (в клітинах меристеми), вони оточені подвійною мембраною - майбутньою оболонкою хлоропласта. В хлоропластах завжди містяться хлорофіл і інші пігменти, що приймають участь у фотосинтезі. Пігменти локалізовані в системі мембран, які занурені в основну речовину хлоропласта - строму. Деталі будови хлоропластів виявляються за допомогою електронного мікроскопа. Мембранна система - це те місце, де відбуваються світлові реакції фотосинтезу. В мембранах знаходяться хлорофіл ї інші пігменти, ферменти й переносники електронів. Вся система складається з безлічі плоских, заповнених рідиною мішечків, так званих тілакоїдів. Тілакоїди місцями упаковані в стопки - грани. Окремі грани з’єднані одна з одною ламелами їх ще називають тілакоїдними містками (одношарові). Кожна грана схожа на купку монет, складених стовпчиком, а ламели частіше за все мають вигляд пластинок. У світловому мікроскопі грани ледь помітні у вигляді дрібних зерняток.

В стромі відбуваються темнові реакції фотосинтезу. За своєю будовою строма нагадує гель; в ній знаходяться розчинні ферменти, в тому числі всі ферменти циклу Кальвіна, а також інші хімічні сполуки, зокрема цукри й органічні кислоти. Надлишок вуглеводів, які утворилися в процесі фотосинтезу, запасається тут у вигляді зерен крохмалю (головним чином при освітленні). З мембранами часто бувають зв’язані кулеподібні крапельки ліпідів. Їх стає помітно більше, коли мембрани старіють ї руйнуються. Мабуть, в цих крапельках акумулюються ліпіди мембран. В хромопластах вони часто бувають дуже великими, й в них накопичуються каротиноїдні пігментні.

Однією з цікавих особливостей хлоропластів, крім їх здібності до фотосинтезу, є наявність білоксинтезуючого апарату. В 60-і роки було доведено, що й в хлоропластах, і в мітохондріях є ДНК і рибосоми. Це привело до виникнення гіпотези про те, що в тих клітинах, де маються ці органели, вони можуть бути частково або повністю незалежними від клітинного ядра. Було навіть виказана припущення, що мітохондрії і хлоропласти - це прокаріотичні організми, які проникли в клітини еукаріот на ранніх етапах еволюції життя. Згідно теорії ендосимбіозу ці органели уособлюють крайню форму симбіозу.

У фотосинтезуючих прокаріот (синьо-зелених водоростей ї деяких бактерій) хлоропластів немає; фотосинтетичні пігменти знаходяться у них не в хлоропластах, а в мембранах, розташованих всередині цитоплазми. Тому така клітина нагадує один великий хлоропласт, тим більше що й за своїми розмірами вони майже не розрізняються.

Хоча хлоропласти і мітохондрії можуть кодувати і синтезувати деякі зі своїх білків, було встановлено, що в них недостатньо ДНК, щоб кодувати всі їх власні білки, тому еволюційне походження цих органел все ще залишається неясним.