Kloroplasztisz és más plasztiszokban 1983 Galston és Davis n, p Satter
Kloroplasztiszok és egyéb plasztiszokban
Egy egyedülálló tulajdonsága a növényi sejtek a bennük való jelenléte számos különböző citoplazmatikus sejtek, az úgynevezett plasztiszokban. Ezek közül a plasztid döntő szerepet a zöld növényi sejt kloroplasztisz játszani (ábra 2.19 és 2.20.) - a központok fotoszintetikus aktivitás, amelyek koncentrált az összes klorofill és az összes kisegítő pigmentek összefüggő fotoszintézis.
Ábra. 2.19. Kloroplasztisz Samanea saman, ahol nyilvánvalóan a folyamat részlege. (Jóvoltából Morse M. J. Yale University.) Látható, a két membrán alkotó héj (1) a kloroplaszt; .. Faces (2), azaz tilakoid verem; stroma membrán (3), amely összeköti a Grana; stroma (4) és számos zsírcseppek (5). A citoplazmában körülvevő kloroplaszt, mitokondrium több látható (6). (X16 000.)
A magasabb rendű növényekben, kloroplasztisz alakú lencse. Átmérője 8,5 mikron, és a vastagsága - körülbelül 1 mikron. Mindegyik kloroplaszt körül egy kettős membrán (amelyek szelektív permeabilitás), és magában foglalja összetett belső membrán rendszert. Az alapvető szerkezeti egysége kloroplasztisz - tilakoid - vékony. lapos táska, korlátozott egyrétegű membrán. Ez tartalmazza a klorofill pigmentek és a kiegészítő részt vevő enzimek, fotokémiai reakciók a fotoszintézis. Tilakoidok gyűjtött csoportok, mint érme stack. Ezek stack nevű oldalait. Minden közötti tér szélei tele van színtelen stroma, amely számos, a részt vevő enzimek CO2 megkötésére. A cellában van átlagosan mintegy 50 kloroplasztok, mindegyik kloroplaszt fejleszt úgy gondoljuk, hogy a proplasztisz. Úgy tűnik, Proplasztiszok képes szaporodni egyes hasadási (így, és növeli azok számát a cellában); érett kloroplasztokat is olykor képes lemásolni, de ez kevésbé gyakori. Az elsárgult (termesztett sötétben) proplasztisz növény nevű etioplast.
Ábra. 2.20. A kloroplasztisz Samanea, tartalmaz több nagy keményítő szemcsék (1). (X16 000.) (jóvoltából Morse M. J. Yale University.)
Kisebb, kloroplasztisz, proplasztisz nem inherens kloroplasztisz lamelláris (réteges) szerkezetét. Ehelyett tartalmaznak prolamelláris test - rendezett, „parakristályos” középső csatorna, amelyek megváltoztatják az orientáció, és kapcsolja a párhuzamos rétegeket (ábra 2.21.) Miután a megfelelő stimulációt a fény. A virágzó növények, vagy zárvatermők, növények érett kloroplasztiszokban alakulhat ki proplasztisz csak világít, míg a nyitvatermők ez az átalakulás befejeződött, és teljes sötétségben. Egy másik különbség a legtöbb nyitvatermők és zárvatermők miatt relatív képességét konvertáló protochlorophyll klorofill pigment, t. E. elvégzésére reakciót, amelyben egy molekula protochlorophyll két hidrogénatom kapcsolódik, és a maradékot fitol ( „fitolny farok”) (ábra. 2,22). Minden zárvatermők ehhez az átalakításhoz szüksége fényt, és néhány nyitvatermők, akkor is előfordulhat, a sötétben. A szövetekben a gyökér kloroplasztiszok általában nem alakul ki még a fény, de néhány növény, különösen a sárgarépa és a hajnalka, gyökér sejtek lehetnek a zöld fény. Az a kérdés, hogy miért plasztiszaiban citoplazmájában egyes sejtek nem termőképes, továbbra is nyitott.
Ábra. 2.21. Etioplasztiszt (proplasztisz) a primer levél 10 napos borsó termesztett növényeket a sötétben. (Jóvoltából Hurkman W. J. Purdue Egyetemen.) Megjegyzés prolamelláris nagymértékben rendezett szerkezetű test (1), amely fejlődni megvilágítás során arcát. Látjuk, hogy a bal felső sarokban egy arc (2) már megkezdődött, hogy dolgozzon. Láthatók továbbá a két héj membrán (3) plasztisz stroma (4) és a zsír-cseppek (5). (X44 000.)
Kloroplasztokat tartalmazzák a saját, specifikus DNS, amely eltér a sejtmagi DNS öröklődik át proplasztisz citoplazmájában található az anya cella (tojás); a apa növény (egy pollen ketrec) kloroplaszt DNS nem öröklődik. Tartalmazza a kloroplaszt enzimek által kódolt vagy nukleáris vagy hloroilastnoy DNS, egy részük, mint például ribulozobisfos-fatkarboksilaza amely két fehérje alegységek, amelyek közül az egyik által kódolt nukleáris DNS, és a másik - a plasztid DNS. A kloroplasztisz is tartalmaznak riboszómák, RNS, aminosavakat és enzimeket szükséges fehérjeszintézis. Mindez ad bizonyos autonómiával a kloroplasztisz t. E. teszi számukra, hogy bizonyos mértékben független a többi sejt, struktúrákban. Ezért egyes biológusok úgy vélik, hogy kloroplasztokat - leszármazottai az idegen organizmusok, aki egyszer véletlenül behatolt a nem zöld sejtekben és ezáltal tette őket autotróf (képes önállóan létrehozni a táplálkozás szükséges fotoszintézis révén). E hipotézis szerint, egysejtű fotoszintetizáló szervezetek rászoruló organelya membrán veszi körül (prokarióták) egyszer véletlenül összeolvadt heterotróf szervezetek (képtelen fotoszintézis, és ennek következtében független a táplálkozás predobrazovannyh tápanyagok). Az evolúció, ez kiderült, hogy nyereséges legyen, és mivel egy ilyen szimbiotikus (kölcsönösen előnyös) unió maradt formájában a modern eukarióta növényi sejt, amelynek membránnal körülvett magot és más sejtszervecskék. Ennek érdekében nézet mutatja a vizsgálatok eredményeit a ultrastruktúráját sejteket. Ezek a vizsgálatok kimutatták, feltűnő közötti hasonlóság kloroplasztjaiban magasabb rendű növények és a kék-zöld alga, hogy nincs mag, vagy egy membrán veszi körül a kloroplasztisz, és már csak áthatoló citoplazmában lamellákkal (ábra. 2,23). A mitokondriumok is tartalmaznak specifikus DNS és a fehérje szintézist készülékek, és következésképpen, ezek lehetnek leszármazottai néhány ingyenes-organizmusok. Megjegyzendő. mitokondriumok mutatnak bizonyos szerkezeti hasonlóságokat primitív baktériumok és azok a DNS kémiailag rokon DNS prokarióta szervezetekre.
Ábra. 2.22. Zárvatermők hogy protoklorofillid fény összekötő két hidrogénatom, miáltal alakítjuk klorofillid. Későbbi csatlakozás transzferek egyenlege klorofillid fitol a klorofill. Az alábbiakban látható a szerkezet klorofill a. Megjegyzés: a magnézium-atom egy központi helyzetben, és ahhoz csatolt négy pirrol gyűrű (I-IV). Ez a struktúra hasonlít hem található, amely a közepén a vas atom is kapcsolódik négy pirrolgyűrűhöz. A protochlorophyll -C-C- gyűrűt IV (jelölve ovális keretben) helyébe egy -C = C-
Hívei a kérdéses hipotézis azt mutatják, hogy ha például egysejtű ostoros Eugtena nőnek több generáció meglehetősen magas hőmérsékleten, a szorzás a sejtek magukat, megelőzve a sokszorosítása kloroplasztisz, így a sejtek fokozatosan egyre inkább sápadt. A végén, ennek eredményeként ez a „hígítási” alakult teljesen színtelen sejtek, amelyek már nem lesz egyetlen kloroplasztisz, és nem a proplasztisz. Ezek a sejtek maradnak, nem zöld, örökre elvesztette azt a képességét, hogy autotrophy. Azt is okozhat eltűnése kloroplasztisz ható sejtek streptomycin és néhány egyéb anyagok. Más szóval, a sejteket „gyógyult” a „megtölteni” saját kloroplasztisz segítségével akár hő terápia, vagy kemoterápia.
A biológusok megtanulták, hogy izoláljuk intakt kloroplasztok sejtekből differenciális centrifugálással. Belátható, hogy a kloroplasztok egy ideig tartani az összes sajátságait fotoszintetikus apparátus a sejt. Elszigetelt ép kloroplasztokat világos elkülönítését CO2. engedje O2 és generál nagy energiájú foszfát kötések. Azonban kívül kloroplasztisszal sejtek nem képesek, hogy megtarthassák a saját létét, sem tenyészteni. Ha tényleg vannak jelen a sejtben a „megszállók”, miután behatolt kívülről, meg kell ismerni, hogy ezek most nagymértékben független a többi celluláris struktúrákat.
Különböző pigmentek kloroplaszt lokalizált. A legfontosabb ezek közül, a klorofill - a pigment az egyetlen közvetlenül a fotoszintézisben szerepet játszó, - fordul elő több formában, kissé eltér egymástól az abszorpciós spektrumok. Néhány alga kloroplasztokat különösen gazdagok fikobilinek - kék vagy piros, és a többség a kloroplasztiszban magasabb rendű növények vannak jelen a festett sárga, narancssárga vagy piros karotinoidok. Úgy látszik, a fény a karotinoidok megvédje klorofill tönkretegyék fellépés molekuláris oxigén. Emellett növelik a fotoszintézis hatékonyságát, elnyeli és energiát visz a klorofill hullámhosszokon, hogy nem szívódik fel a klorofill, így ez az energia továbbra is használható a fotoszintézishez. Az egész a legtöbb a vegetációs periódus karotinoidok a levelek láthatatlan, mert a szín elfedi a magas koncentrációja a klorofill; ősszel, amikor a koncentráció a klorofill öregedő levelek csökken, élénk színű karotinoidok előtérbe, úgy, hogy az őszi színező lombozat függ alapvetően tőlük. Bizonyos mértékig, azonban befolyásolja néhány egyéb pigmentek, amelyek kívül esnek a kloroplaszt, mint például a világos piros antocianinok a sejtben jelen vakuolákban.
abszorpciós spektrumát a pigmentek és
Pigmentek olyan vegyületek, amelyek révén az elektronikus szerkezet elnyelik a sugárzást egy adott hullámhosszú a látható spektrumban. Graph leíró abszorpciós hullámhossz függését az úgynevezett abszorpciós spektrum. Az abszorpciós spektrum a vegyület lehet egyedi, t. E. Ez lehet egyértelműen jellemzi ezt a kapcsolatot, de akkor is, ha ez nem, akkor továbbra is lehetővé teszi számunkra, hogy legalább néhány ötlet a szerkezet a nedvszívó anyag.
Annak érdekében, hogy vizsgálja meg a abszorpciós spektrumát vegyület szükséges monokromatikus fényt. Ezt a vegyületet egy prizma segítségével, diffrakciós rács vagy a szűrő. Ezután a fénysugár áthalad a pigment-oldatot tanulmányoztuk, és összehasonlítottuk vezetünk át a fényenergia az energia a beeső fénysugár. Az energia elnyelését függ az abszorpciós koefficiens (# 945;) pigment koncentrációja (c), és az optikai úthossz (l). Ez a kapcsolat - gyakran nevezik a törvény a Beer-Lambert - felírható a következőképpen:
ahol I0 - energia a beeső fény, és én - az energia átjutó fény a megoldást. Az oldatok általában használja a tízes alapú logaritmus, és ahelyett, hogy az abszorpciós koefficiens (# 945;) extinkciós koefficienst használva (# 949;). Most már levelet
ahol a C - koncentráció mol / l, I - optikai útvonal cm # 949; - moláris extinkciós koefficiens liter / mol / cm. A mennyiség lgI0 / I - az abszorpciós (A), vagy optikai sűrűség (OD).
A spektrofotométer hajtjuk kapjunk monokromatikus fénynyalábot váltakozva halad át az oldaton, a vizsgálati anyag és után tiszta oldószerrel, I0 és I érték és nyilvántartási logaritmusának a kapcsolatukat. Tipikus klorofill abszorpciós spektrum egy szerves oldószerben b ábrán látható. 2.24. Ez a pigment zöld, mert elnyeli a kék (400-450 nm) és vörös (600-700 nm) régióit a spektrum, de továbbítja a zöld és sárga sugarak.
Ábra. 2.24. Klorofill abszorpciós spektrum egy szerves oldószerben b
Amellett, hogy a magasabb növényi sejtek kloroplasztok tartalmazhat még más típusú plasztid, megfosztva jellemző a lamelláris szerkezet a kloroplasztisz és a fotoszintetikus apparátus. Ezek között leucoplasts színtelen plasztiszokban megkülönböztetni kromoplasztok és festett, festés határozzuk meg nagy koncentrációban karotinoid pigmentek. Mint kloroplasztisz, ezek borjú nyilvánvalóan örökölte valamilyen típusú szerkezet proplasztisz az anyai citoplazmában. Leucoplasts szerepet játszanak a sejtek tárolási helyettesítésére irányuló tápanyagok, mint például a keményítő, hanem azért, mert valószínűleg, hogy van egy enzim és berendezés szintéziséhez szükséges ezen anyagok a kisebb prekurzor molekulák. Kromoplasztok, valószínűleg hozzájárul a beporzás és magterjesztési, mivel azok adnak virágok és gyümölcsök azok világos színezés, hogy vonzza az állatokat. Általános szabály, hogy kromoplasztok a ketrecben nem alakul ki, ha tartalmazza kloroplasztokat. Egyes érési gyümölcsök, mint például a paradicsom, átmenet a zöld színező sárgára, majd a vörös tükrözi három egymást követő fejlődési szakaszban: a túlsúlya a kloroplaszt, kloroplasztisz és a csökkenő számának növekedése kromoplasztok megrakott karotinoidok. Ennek oka a lépés nem világos.