1.5. Типи пластид, їх будова, локалізація, функції

Пластиди - двомембранні органели евкаріотичних рослинних клітин, різноманітні за будовою, пов'язані між собою процесами взаємоперетворення, основною функцією яких є пластичний обмін.

Кількість пластид в рослинних клітинах різноманітна найчастіше 20-100 на клітину. Пластиди відносяться до напівавтономних органел завдяки наявності власного генетичного та білоксинтетичного апарату. Вони здатні розмножуватися в клітині шляхом поділу, який відбувається незалежно від поділу ядра Існують різні типи пластид (рис. 3.8), між якими можливі взаємоперетворення.

•Пропластиди - дрібні (біля 1 мкм) попередники інших пластид; багато їх в меристематичних клітинах.

•Лейкопласти - найдрібніші безбарвні нефотосинтезуючі пластиди різної форми, в яких відбувається накопичення запасних поживних речовин (амілопласти накопичують крохмаль, олеопласти - олії, протеїнопласти - білки). Лейкопласти зустрічаються в клітинах меристем, бульб, сім'ядолей, ендосперму, кореневищ, епідермі. Лейкопласти можуть перетворюватися в хлоропласти, рідше - хромопласти.

а б Рис. 3.8. Типи пластид. а - лейкопласти в клітинах традесканції,

б - хромопласти в клітинах горобини. 1 - лейкопласти, 2 - ядро, 3 - вакуоля,

4 - цитоплазматичні тяжі, 5 - хромопласти, 6 - хлоропласти.

•Хромопласти - нефотосинтезуючі яскраво забарвлені пластиди. Хромопласти містять у матриксі червоні, оранжеві і жовті пігменти (каротиноїди). Розвиваються хромопласти переважно з хлоропластів, зустрічаються вони у яскраво забарвлених частинах рослин - осінніх листках, плодах, пелюстках.

•Хлоропласти - це фотосинтезуючі зелені пластиди; зустрічаються в клітинах надземних органів рослин, особливо в хлоренхімі листків та зелених плодів.

Хлоропласти, на відміну від інших пластид, мають складну внутрішньомембранну систему, занурену в середовище пластиди (строму) (рис. 3.9). Окремі мембранні мішечки (тилакоїди) зібрані в грани, де розташовуються один над одним подібно до стопки монет. В мембрані тилакоїдів локалізуються молекули хлорофілів, каротиноїдів та ферментів, що беруть участь в світлових реакціях фотосинтезу.

Фотосинтез - окисно-відновний процес відновлення вуглекислого газу воднем води за рахунок сонячної енергії з утворенням органічних речовин та виділенням кисню (якщо донором-відновником виступає вода).

Хлорофіл - зелений пігмент рослин, основу якого складає магній-порфіриновий комплекс. Хлорофіл бере безпосередню участь у фотофосфорилюванні, відновленні води з виділенням кисню. Після попадання світла на молекули хлорофілів відбуваються окисно-відновні процеси, в результаті яких виникає електрохімічний потенціал, що використовується у макроергічних (енерговитратних) синтезах. Результатом фотосинтезу є утворення з простих неорганічних сполук (вуглекислого газу та води) органічних речовин.

Існують 4 типи хлорофілу (а, Ь, с, d), що відрізняються спектрами поглинання:

•хл. а трапляється у всіх евкаріотичних фотосинтезуючих організмів;

•хл. Ь притаманний вищим рослинам та зеленим водоростям;

•хл. с - зустрічається у бурих та діатомових водоростей;

•хл. d - зустрічається у червоних водоростей.

Рис. 3.9. Порівняння ультраструктури різних пластид, а -хлоропласт, b - лейкопласт, с- амілопласт, d - хромопласт. 1 -грана, 2 - крохмальні зерна, З - поодинокі тилакоїди, 4 - зовнішня мембрана, 5 - строма, 6 - ліпідні краплі з барвником.

Складну систему внутрішніх мембран мають не всі пластиди. Внутрішньомембранна структура лейкопластів слабо розвинена, утворює нечисленні тилакоїди (рис. 3.9). Разом з тим, в стромі їх відкладають різні поживні речовини. В хромопластах є нечисленні тилакоїди, але головною особливістю їх будови є присутність специфічних барвників (каротин, ксантофіл, антоціан), що надають їм забарвлення.