Una de les principals diferències entre cèl·lules vegetals i animals és la presència al citoplasma dels primers orgànuls com els plastids. En aquest article es parlarà de l'estructura, les característiques dels seus processos vitals, així com la importància dels cloroplasts, cromoplasts i leucoplasts.
Estructura del cloroplast
Els plastids verds, l'estructura dels quals estudiarem ara, pertanyen als orgànuls obligatoris de les cèl·lules de les plantes amb espores i llavors superiors. Són orgànuls cel·lulars de doble membrana i tenen forma ovalada. El seu nombre al citoplasma pot ser diferent. Per exemple, les cèl·lules del parènquima columnar d'una fulla de tabac contenen fins a mil cloroplasts, a les tiges de plantes de la família dels cereals de 30 a 50.
Les dues membranes que formen l'organoide tenen una estructura diferent: la externa és llisa, de tres capes, semblant a la membrana de la pròpia cèl·lula vegetal. L'interior conté molts plecs anomenats làmines. Al costat d'ells hi ha sacs plans: tilacoides. Les làmines formen una xarxa detúbuls paral·lels. Entre les làmines hi ha cossos tilacoides. Es recullen en piles: grans que es poden connectar entre si. El seu nombre en un cloroplast és de 60 a 150. Tota la cavitat interna del cloroplast està plena de matriu.
L'orgànella té signes d'autonomia: el seu propi material hereditari: ADN circular, gràcies al qual els cloroplasts es poden multiplicar. També hi ha una membrana externa tancada que limita l'orgànul dels processos que es produeixen al citoplasma de la cèl·lula. Els cloroplasts tenen els seus propis ribosomes, molècules i-RNA i t-ARN, el que significa que són capaços de síntesi de proteïnes.
Funcions tilacoides
Com s'ha esmentat anteriorment, els plastids de cèl·lules vegetals (cloroplasts) contenen sacs especials aplanats anomenats tilacoides. S'hi van trobar pigments: clorofil·les (participant en la fotosíntesi) i carotenoides (que fan funcions de suport i tròfiques). També hi ha un sistema enzimàtic que proporciona les reaccions de les fases clara i fosca de la fotosíntesi. Els tilacoides actuen com a antenes: concentren quants de llum i els dirigeixen cap a molècules de clorofil·la.
La fotosíntesi és el procés principal dels cloroplasts
Les cèl·lules autòtrofs són capaços de sintetitzar de manera independent substàncies orgàniques, en particular glucosa, utilitzant diòxid de carboni i energia lluminosa. Els plastids verds, les funcions dels quals estem estudiant actualment, formen part integral dels fotòtrofs, organismes pluricel·lulars com ara:
- plantes d'espores més altes (molses, cues de cavall, molses de porra,falgueres);
- llavors (gimnospermes - ginges, coníferes, efedra i angiospermes o plantes amb flors).
La fotosíntesi és un sistema de reaccions redox, que es basen en el procés de transferència d'electrons de les substàncies donants als compostos que les "reben", els anomenats acceptors.
Aquestes reaccions condueixen a la síntesi de substàncies orgàniques, en particular glucosa, i a l'alliberament d'oxigen molecular. La fase lluminosa de la fotosíntesi es produeix a les membranes tilacoides sota l'acció de l'energia lumínica. Els quants de llum absorbits exciten els electrons dels àtoms de magnesi que formen el pigment verd: la clorofil·la.
L'energia dels electrons s'utilitza per a la síntesi de substàncies intensives en energia: ATP i NADP-H2. Són escindits per la cèl·lula per a les reaccions de fase fosca que es produeixen a la matriu del cloroplast. La combinació d'aquestes reaccions sintètiques condueix a la formació de molècules de glucosa, aminoàcids, glicerol i àcids grassos, que serveixen com a material constructiu i tròfic de la cèl·lula.
Tipus de plàstic
Els plastids verds, l'estructura i les funcions dels quals hem comentat anteriorment, es troben en fulles, tiges verdes i no són l'única espècie. Per tant, a la pell dels fruits, als pètals de les plantes amb flors, a les cobertes exteriors dels brots subterranis - tubercles i bulbs, hi ha altres plastids. S'anomenen cromoplasts o leucoplasts.
Els orgànuls incolors (leucoplasts) tenen una forma diferent i es diferencien dels cloroplasts perquèla cavitat interna no té plaques primes - lamines, i el nombre de tilacoides immersos a la matriu és petit. La pròpia matriu conté àcid desoxiribonucleic, orgànuls que sintetitzen proteïnes: ribosomes i enzims proteolítics que descomponen proteïnes i hidrats de carboni.
Els leucoplasts també tenen enzims: sintetases implicades en la formació de molècules de midó a partir de glucosa. Com a resultat, els plastids incolors de cèl·lules vegetals acumulen nutrients de reserva: grànuls de proteïnes i grans de midó. Aquests plastids, la funció dels quals és acumular substàncies orgàniques, poden convertir-se en cromoplasts, per exemple, durant la maduració dels tomàquets que es troben en l'etapa de maduració lletosa.
Sota un microscopi d'escaneig d' alta resolució, les diferències en l'estructura dels tres tipus de plastids són clarament visibles. Això, en primer lloc, es refereix als cloroplasts, que tenen l'estructura més complexa associada a la funció de la fotosíntesi.
Cromoplasts - plastids de colors
Amb les cèl·lules vegetals verdes i incolores, hi ha un tercer tipus d'orgànuls anomenats cromoplasts. Tenen una varietat de colors: groc, morat, vermell. La seva estructura és semblant als leucoplasts: la membrana interna té un petit nombre de lamines i un petit nombre de tilacoides. Els cromoplasts contenen diversos pigments: xantofil·les, carotens, carotenoides, que són substàncies fotosintètiques auxiliars. Són aquests plastids els que proporcionen el color de les arrels de la remolatxa, la pastanaga, els fruits dels arbres fruiters i les baies.
Com sorgeixeni es transformen mútuament plastids
Leucoplasts, cromoplasts, cloroplasts són plastids (l'estructura i funcions dels quals estem estudiant) que tenen un origen comú. Són derivats de teixits meristemàtics (educatius), a partir dels quals es formen protoplastids: orgànuls semblants a sacs de dues membranes de fins a 1 micra. A la llum, compliquen la seva estructura: es forma una membrana interna que conté làmines i es sintetitza el pigment verd clorofil·la. Els protoplàstids es converteixen en cloroplasts. Els leucoplasts també es poden transformar per energia lluminosa en plastids verds i després en cromoplasts. La modificació dels plastids és un fenomen molt estès al món vegetal.
Cromatòfors com a precursors de cloroplasts
Els organismes fototròfics procariotes: bacteris verds i morats, duen a terme el procés de la fotosíntesi amb l'ajuda de la bacterioclorofil·la A, les molècules de la qual es troben a les excreixes internes de la membrana citoplasmàtica. Els microbiòlegs consideren que els cromatòfors bacterians són precursors dels plastids.
Això es confirma per la seva estructura similar als cloroplasts, és a dir, la presència de centres de reacció i sistemes de captura de llum, així com els resultats generals de la fotosíntesi, que condueixen a la formació de compostos orgànics. Cal tenir en compte que les plantes inferiors: les algues verdes, com els procariotes, no tenen plastids. Això es deu al fet que les formacions que contenen clorofil·la, els cromatòfors, han assumit la seva funció: la fotosíntesi.
Com es van originar els cloroplasts
Entre moltes hipòtesisorigen dels plastids, detenim-nos en la simbiogènesi. Segons les seves idees, els plastids són cèl·lules (cloroplasts) que van sorgir a l'era Arcaica com a resultat de la penetració de bacteris fototròfics a la cèl·lula heteròtrofa primària. Van ser ells els que més tard van conduir a la formació de plastids verds.
En aquest article hem estudiat l'estructura i les funcions dels orgànuls de dues membranes d'una cèl·lula vegetal: leucoplasts, cloroplasts i cromoplasts. I també va descobrir la seva importància en la vida cel·lular.
