Ciri -ciri, Fungsi dan Struktur Chloropasts

The Chloroplasts Mereka adalah sejenis organ sel yang dibatasi oleh sistem membran kompleks, ciri tumbuhan dan alga. Dalam plastidium ini adalah klorofil, pigmen yang bertanggungjawab untuk proses fotosintesis, hijau sayur -sayuran dan membolehkan kehidupan autotropik dari keturunan ini.

Di samping itu, kloroplas berkaitan dengan penjanaan tenaga metabolik (ATP - adenosin tryphosphate), sintesis asid amino, vitamin, asid lemak, komponen lipid membran mereka dan pengurangan nitrit. Ia juga mempunyai peranan dalam pengeluaran bahan pertahanan terhadap patogen.

Chloroplast. Oleh Miguelsierra [GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html) atau cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)], dari Wikimedia Commons

Organelle fotosintesis ini mempunyai genom pekelilingnya sendiri (DNA) dan dicadangkan bahawa, seperti mitokondria, mereka berasal dari proses simbiosis antara tuan rumah dan bakteria fotosintesis nenek moyang.

[TOC]

Asal

Kloroplas adalah organel yang mempunyai ciri -ciri kumpulan organisma yang sangat jauh: alga, tumbuh -tumbuhan dan prokariot. Bukti ini menunjukkan bahawa Organelle berasal dari badan prokariotik dengan keupayaan untuk melakukan fotosintesis.

Dianggarkan bahawa organisma eukariotik pertama, dengan keupayaan untuk melakukan fotosintesis, berasal dari 1.000 juta tahun. Ujian menunjukkan bahawa lompatan evolusi penting ini disebabkan oleh pengambilalihan cyanobacterial oleh tetamu eukariotik. Proses ini menimbulkan keturunan alga merah, hijau dan tumbuhan yang berbeza.

Begitu juga, peristiwa simbiosis menengah dan tertiary dibangkitkan di mana keturunan eukariotik mewujudkan hubungan simbiotik dengan eukaryota fotosintesis yang lain.

Sepanjang perjalanan evolusi, genom bakteria yang sepatutnya telah dikurangkan dan beberapa gennya telah dipindahkan dan diintegrasikan ke dalam genom nukleus.

Organisasi genom chloroplast semasa mengingati prokariotik, namun ia juga mempunyai sifat bahan genetik eukariotik.

Teori endosimbiotik

Teori endosimbiotik dicadangkan oleh Lynn Margulis dalam satu siri buku yang diterbitkan antara tahun 60 -an dan 80 -an. Walau bagaimanapun, adalah idea yang telah memandu sejak tahun 1900 -an, yang dicadangkan oleh Mereschkowsky.

Teori ini menerangkan asal -usul kloroplas, mitokondria dan badan basal yang terdapat di tempat lentur. Menurut hipotesis ini, struktur ini pernah menjadi prokariot percuma.

Tidak banyak bukti yang menyokong asal endosimbiotik badan basal dari prokariot mudah alih.

Sebaliknya, terdapat bukti penting yang menyokong asal endosimbiotik mitokondria dari α-proteobakteria dan kloroplas dari cyanobacteria. Bukti yang paling jelas dan kuat adalah persamaan antara kedua -dua genom.

Ciri -ciri umum kloroplas

Kloroplas adalah jenis plastid sel tumbuhan yang paling jelas. Mereka adalah struktur bujur yang dikelilingi oleh membran dan di dalamnya berlaku proses eukaryotes autotropik yang paling terkenal: fotosintesis. Mereka adalah struktur dinamik dan mempunyai bahan genetik mereka sendiri.

Mereka biasanya terletak di daun tumbuhan. Sel tumbuhan biasa boleh mempunyai 10 hingga 100 kloroplas, walaupun bilangannya agak berubah -ubah.

Seperti mitokondria, warisan kloroplas ibu bapa kepada kanak -kanak berlaku oleh salah seorang ibu bapa dan bukannya kedua -duanya. Malah, organel ini agak serupa dengan mitokondria dalam pelbagai aspek, walaupun lebih kompleks.

Struktur (bahagian)

Chloroplast. Oleh GMSOTAVIO [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0) atau GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)], dari Wikimedia Commons

Kloroplas adalah organel besar, panjang 5 hingga 10 μm. Ciri -ciri struktur ini dapat digambarkan di bawah mikroskop optik tradisional.

Boleh melayani anda: nukleosom

Mereka dikelilingi oleh membran lipid berganda. Di samping itu, mereka mempunyai sistem membran dalaman ketiga, yang dipanggil membran tilacoid.

Sistem membran terakhir ini membentuk satu set struktur yang serupa dengan album, yang dikenali sebagai Tilacoides. Kesatuan thilacoids dalam bateri dipanggil "grana" dan disambungkan antara satu sama lain.

Terima kasih kepada sistem membran triple ini, struktur dalaman kloroplas adalah kompleks dan dibahagikan kepada tiga ruang: ruang intermembran (antara dua membran luaran), stroma (yang terdapat di kloroplas dan di luar membran tilacoid) dan oleh Terakhir lumen tilacoid.

Membran luaran dan dalaman

Sistem membran berkaitan dengan generasi ATP. Seperti membran mitokondria, ia adalah membran dalaman yang menentukan laluan molekul di dalam organelle. Phosphaditilcholine dan Phosphaditylglycerol adalah lipid yang paling banyak membran kloroplas.

Membran luar mengandungi siri liang. Molekul kecil boleh memasuki saluran ini dengan bebas. Sementara itu, membran dalaman, tidak membenarkan transit percuma jenis molekul berat rendah ini. Agar molekul masuk, mereka mesti melakukannya dengan cara pengangkut tertentu berlabuh ke membran.

Dalam sesetengah kes terdapat struktur yang dipanggil retikulum periferal, dibentuk oleh rangkaian membran, khususnya berasal dari membran kloroplas dalaman. Beberapa penulis menganggap mereka unik untuk tumbuh -tumbuhan dengan metabolisme C4, walaupun mereka telah ditemui di kilang C3.

Fungsi tiub dan vesikel ini belum jelas. Adalah dicadangkan bahawa mereka boleh menyumbang kepada pengangkutan pesat metabolit dan protein dalam chloroplast atau untuk meningkatkan permukaan membran dalaman.

Membran tilacoid

Membran tilacoid. Tameria Sur Wikipédia Anglais [Domain Awam], melalui Wikimedia Commons

Rantaian penghantar elektron yang terlibat dalam proses fotosintesis berlaku dalam sistem membran ini. Proton dipam melalui membran ini, dari stroma ke pedalaman tilacoides.

Kecerunan ini menghasilkan sintesis ATP, apabila proton diarahkan semula ke stroma. Proses ini bersamaan dengan yang berlaku dalam membran dalaman mitokondria.

Membran tilacoid dibentuk oleh empat jenis lipid: monogalactosyl diacylglycerol, diglactosyl diacylglycerol, sulfoquinovosyl diacylglycerol dan phosphatidylglycerol. Setiap jenis memenuhi fungsi khas dalam lipid bilayer bahagian ini.

Tilacoid

Tilacoids adalah struktur membran dalam bentuk beg atau cakera rata yang disusun dalam "Cochineal"(Plural struktur ini adalah Granum). Album -album ini mempunyai diameter 300 hingga 600 nm. Di ruang dalaman tilacoid ia dipanggil lumen.

Senibina penyusun tilacoid masih dibahaskan. Dua model dicadangkan: yang pertama adalah model heliks, di mana tilacoids dilancarkan di antara penyerang dalam bentuk kipas.

Sebaliknya, model lain mencadangkan bifurasi. Hipotesis ini menunjukkan bahawa grana dibentuk oleh stroma bifurcations.

Stroma

Stroma adalah cecair gelatin yang mengelilingi tilacoid dan terdapat di rantau dalaman kloroplas. Rantau ini sepadan dengan sitosol bakteria yang sepatutnya yang berasal dari plastidium jenis ini.

Di kawasan ini adalah molekul DNA dan sejumlah besar protein dan enzim. Khususnya adalah enzim yang mengambil bahagian dalam kitaran Calvin, untuk penetapan anhidrida karbonik dalam proses fotosintesis. Anda juga boleh mencari granul kanji

Boleh melayani anda: sitoplasma: fungsi, bahagian dan ciri

Dalam stroma adalah ribosom kloroplas, kerana struktur ini mensintesis protein mereka sendiri.

Genom

Salah satu ciri yang paling penting dalam kloroplas ialah mereka mempunyai sistem genetik mereka sendiri.

Bahan genetik kloroplas terdiri daripada molekul DNA bulat. Setiap organelle mempunyai banyak salinan molekul bulat ini sebanyak 12 hingga 16 kb (kilobases). Mereka dianjurkan dalam struktur yang dipanggil nukleoid dan terdiri daripada 10 hingga 20 salinan genom plastik, bersama dengan protein dan molekul RNA.

DNA Chloroplast mengekodkan kira -kira 120 hingga 130 gen. Ini mengakibatkan protein dan RNA yang berkaitan dengan proses fotosintesis seperti komponen fotosistem I dan II, sintesis ATP dan salah satu subunit Rubisco.

Rubisco (ribulosa-1,5-bishoposphate carboxylase/oxygenase) adalah kompleks enzimatik penting dalam kitaran Calvin. Malah, protein yang paling banyak di planet bumi dianggap.

Pindahkan RNA dan ribosomal digunakan dalam terjemahan mesej yang dikodkan dalam genom kloroplas. Termasuk ribosomales 23s, 16s, 5s dan 4.5s dan 30 pemindahan tulang rusuk. Ia juga mengkodekan untuk 20 protein ribosom dan subunit tertentu polimerase RNA.

Walau bagaimanapun, unsur -unsur tertentu yang diperlukan untuk operasi kloroplas dikodkan dalam genom nuklear sel sayuran.

Fungsi

Kloroplas boleh dianggap sebagai pusat metabolik penting dalam tumbuh.

Mereka mempunyai fungsi kritikal dalam organisma tumbuhan: ia adalah tempat di mana proses fotosintesis berlaku, di mana cahaya matahari berubah menjadi karbohidrat, mempunyai oksigen sebagai produk menengah.

Dalam kloroplas juga siri fungsi sekunder biosintesis. Seterusnya kita akan membincangkan setiap fungsi secara terperinci:

Fotosintesis

Photosynthesis (kiri) dan pernafasan (DCHA). Imej kanan yang diekstrak dari BBC

Photosynthesis berlaku terima kasih kepada klorofil. Pigmen ini berada dalam kloroplas, dalam membran tilacoid.

Ia terdiri daripada dua bahagian: cincin dan ekor. Cincin ini mengandungi magnesium dan bertanggungjawab untuk penyerapan cahaya. Ia dapat menyerap cahaya biru dan merah, mencerminkan zon hijau spektrum cahaya.

Reaksi fotosintesis berlaku terima kasih kepada pemindahan elektron. Tenaga dari cahaya memberikan tenaga kepada pigmen klorofil (dikatakan bahawa molekul itu "teruja dengan cahaya"), menyebabkan pergerakan zarah -zarah ini dalam membran tilacoid. Klorofil memperoleh elektronnya dari molekul air.

Proses ini menghasilkan pembentukan kecerunan elektrokimia yang membolehkan sintesis ATP dalam stroma. Fasa ini juga dikenali sebagai "bercahaya".

Bahagian kedua fotosintesis (atau fasa gelap) berlaku di stroma dan berterusan di sitosol. Ia juga dikenali sebagai tindak balas penetapan karbon. Pada peringkat ini, produk tindak balas di atas digunakan untuk membina karbohidrat dari CO₂.

Sintesis Biomolekul

Di samping itu, kloroplas mempunyai fungsi khusus lain yang membolehkan perkembangan dan pertumbuhan kilang.

Dalam organel ini, asimilasi nitrat dan sulfat berlaku, dan mereka mempunyai enzim yang diperlukan untuk sintesis asid amino, phytohormones, vitamin, asid lemak, klorofil dan karotenoid.

Boleh melayani anda: integrit: ciri, struktur dan fungsi

Kajian tertentu telah mengenal pasti sejumlah asid amino yang disintesis oleh organelle ini. Kirk dan kolaborator mengkaji pengeluaran asid amino dalam kloroplas Vicia Faba L.

Penulis -penulis ini mendapati bahawa asid amino yang paling banyak disintesis adalah glutamat, aspartat dan treonin. Jenis lain, seperti Alanina, Serine dan Glycina juga disintesis tetapi dalam jumlah yang kurang. Asid amino yang tinggal juga dikesan.

Gen yang berbeza yang terlibat dalam sintesis lipid telah diasingkan. Kloroplas mempunyai jalan yang diperlukan untuk sintesis lipid isaprenoid, penting untuk pengeluaran klorofil dan pigmen lain.

Pertahanan patogen

Tumbuhan tidak mempunyai sistem imun yang dibangunkan serupa dengan haiwan. Oleh itu, struktur selular mesti menghasilkan bahan antimikrob untuk dapat mempertahankan terhadap agen berbahaya. Untuk tujuan ini, tumbuh -tumbuhan boleh mensintesiskan oksigen reaktif (ROS) atau spesies asid salisilik.

Kloroplas berkaitan dengan pengeluaran bahan -bahan ini yang menghapuskan patogen yang mungkin memasuki kilang.

Mereka juga berfungsi sebagai "sensor molekul" dan mengambil bahagian dalam mekanisme amaran, menyampaikan maklumat kepada organel lain.

Plastid lain

Kloroplas milik keluarga organel sayur -sayuran yang dipanggil plastids atau plastik. Kloroplas berbeza terutamanya dari plastid yang lain dengan memiliki pigmen klorofil. Plastid lain adalah:

-Chromoplastos: Struktur ini mengandungi karotenoid, terdapat dalam bunga dan bunga. Terima kasih kepada pigmen ini, struktur tumbuhan mempunyai warna kuning, oren dan merah.

-Leukoplas: plastid ini tidak mengandungi pigmen dan oleh itu putih. Mereka berfungsi sebagai tempahan dan ditemui di organ yang tidak menerima cahaya langsung.

-Amyloplasts: Mereka mengandungi kanji dan terdapat dalam akar dan ubi.

Plastid berasal dari struktur yang disebut protoplast. Salah satu ciri plastids yang paling mengejutkan adalah harta mereka untuk menukar jenis, walaupun mereka sudah berada di peringkat matang. Perubahan ini dicetuskan oleh isyarat alam sekitar atau intrinsik tumbuhan.

Sebagai contoh, kloroplas mampu menimbulkan kromoplas. Untuk perubahan ini, membran tilacoid hancur dan karotenoid disintesis.

Rujukan

1. Allen, j. F. (2003). Mengapa kloroplas dan mitechondria mengandungi genom. Genomik perbandingan dan berfungsi, 4(1), 31-36.
2. Cooper, g. M (2000). Sel: pendekatan molekul. Edisi kedua. Associates Sinauer
3. Daniell, h., Lin, c.-S., Yu, m., & Chang, w.-J. (2016). Genom Chloroplast: Kepelbagaian, Evolusi, dan Aplikasi dalam Kejuruteraan Genetik. Biologi Genom, 17, 134.
4. Gracen, v. Dan., Hilliard, j. H., Coklat, r. H., & Barat, s. H. (1972). Restisulum periphal dalam kloroplas tumbuhan yang berbeza dalam laluan penetapan CO 2 dan hutortespirion. Tumbuhan, 107(3), 189-204.
5. Kelabu, m. W. (2017). Lynn Margulis dan Hipotesis Endosymbionnt: 50 tahun kemudian. Biologi molekul sel, 28(10), 1285-1287.
6. Jensen, ms. Dan., & Leister, D. (2014). Evolusi, struktur dan fungsi kloroplas. Laporan F1000Prime, 6, 40.
7. Kirk, ms. R., & Lintah, r. M. (1972). Biosintesis asid aminino oleh kloroplat terpencil semasa fotosintesis . Fisiologi tumbuhan, lima puluh(2), 228-234.
8. Kobayashi, k., & Wada, h. (2016). Peranan lipid dalam biogenesis kloroplas. Dalam Lipid dalam pembangunan tumbuhan dan alga (ms. 103-125). Springer, Cham.
9. Sowden, r. G., Watson, s. J., & Jarvis, p. (2017). Peranan kloroplas dalam patologi tumbuhan. Esei dalam Biokimia, EBC20170020.
10. Lebih bijak. R., & Hoober, J. K. (2007). Struktur dan fungsi plastid. Media Sains & Perniagaan Springer.