Ургамлын ертөнц бол манай гарагийн гол баялаг юм. Дэлхий дээрх ургамлын ертөнцийн ачаар бид бүгд амьсгалж буй хүчилтөрөгч, бүх амьд биетүүд үүн дээр тулгуурладаг асар том хүнсний бааз байдаг. Ургамал нь органик бус химийн нэгдлүүдийг органик бодис болгон хувиргаж чаддагаараа онцлог юм.
Тэд үүнийг фотосинтезээр хийдэг. Энэ хамгийн чухал үйл явц нь ургамлын өвөрмөц органеллууд болох хлоропластуудад явагддаг. Энэ хамгийн жижиг элемент нь үнэндээ дэлхий дээрх бүх амьдрал оршин тогтнохыг баталгаажуулдаг. Дашрамд хэлэхэд хлоропласт гэж юу вэ?
Үндсэн тодорхойлолт
Энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг холбож, тодорхой нүүрс ус үүсгэхэд чиглэсэн фотосинтезийн процесс явагддаг тодорхой бүтцийн нэр юм. Дагалдах бүтээгдэхүүн нь хүчилтөрөгч юм. Эдгээр нь сунасан органелл бөгөөд 2-4 микрон өргөн, урт нь 5-10 микрон хүрдэг. Зарим төрлийн ногоон замаг заримдаа 50 микрон урт аварга хлоропласттай байдаг!
Ижил замаг байж болноӨөр нэг онцлог шинж чанар: бүхэл эсийн хувьд тэд энэ зүйлийн зөвхөн нэг эрхтэнтэй байдаг. Дээд ургамлын эсүүдэд ихэвчлэн 10-30 хлоропласт байдаг. Гэсэн хэдий ч тэдний хувьд гайхалтай үл хамаарах зүйлүүд байж болно. Тиймээс энгийн шагийн палисад эдэд нэг эсэд 1000 хлоропласт байдаг. Эдгээр хлоропластууд юунд зориулагдсан бэ? Фотосинтез нь тэдний гол үүрэг боловч цорын ганц үүрэг биш юм. Ургамлын амьдрал дахь тэдгээрийн ач холбогдлыг тодорхой ойлгохын тулд тэдгээрийн гарал үүсэл, хөгжлийн олон талыг мэдэх нь чухал юм. Энэ бүгдийг өгүүллийн үлдсэн хэсэгт тайлбарласан болно.
Хлоропластын гарал үүсэл
Тиймээс хлоропласт гэж юу болохыг бид олж мэдсэн. Эдгээр органеллууд хаанаас ирсэн бэ? Ургамал нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усыг нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүд болгон хувиргадаг ийм өвөрмөц аппаратыг хэрхэн бүтээсэн бэ?
Одоогоор эрдэмтдийн дунд эдгээр органеллуудын эндосимбиотик гарал үүслийн талаархи үзэл бодол давамгайлж байна, учир нь тэдгээр нь ургамлын эсэд бие даасан байдлаар илэрч байгаа нь эргэлзээтэй байна. Хаг бол замаг, мөөгөнцрийн симбиоз гэдгийг сайн мэддэг. Нэг эст замаг нь мөөгний эс дотор амьдардаг. Эрдэмтэд эрт дээр үед фотосинтезийн цианобактери нь ургамлын эсэд нэвтэрч, улмаар "бие даасан байдлаа" хэсэгчлэн алдаж, геномын ихэнх хэсгийг цөмд шилжүүлдэг байсныг эрдэмтэд баталж байна.
Гэхдээ шинэ органоид үндсэн шинж чанараа бүрэн хадгалсан. Энэ нь зөвхөн фотосинтезийн үйл явцын тухай юм. Гэсэн хэдий ч, энэ үйл явцыг явуулахад шаардлагатай аппарат нь өөрөө дор үүсдэгэсийн цөм болон хлоропластыг хоёуланг нь хянах. Тиймээс эдгээр органеллуудын хуваагдал болон генетикийн мэдээллийг ДНХ болгон хэрэгжүүлэхтэй холбоотой бусад процессуудыг цөм удирддаг.
Нотлох баримт
Харьцангуй саяхан эдгээр элементүүдийн прокариот гаралтай гэсэн таамаг шинжлэх ухааны нийгэмлэгт тийм ч түгээмэл биш байсан тул олон хүн үүнийг "сонирхогчдын бүтээл" гэж үздэг. Гэхдээ хлоропластуудын ДНХ дахь нуклеотидын дарааллыг гүнзгийрүүлэн шинжилсний дараа энэ таамаглал гайхалтайгаар батлагдсан. Эдгээр бүтэц нь нянгийн эсийн ДНХ-тэй маш төстэй, бүр холбоотой болох нь тогтоогдсон. Тиймээс чөлөөт амьд цианобактерид ижил төстэй дараалал олдсон. Ялангуяа ATP-ийн нийлэгжүүлэгч цогцолборын генүүд, мөн транскрипц, орчуулгын "машин"-ын генүүд маш төстэй болсон.
ДНХ-ээс удамшлын мэдээллийг уншиж эхлэх эхлэлийг тодорхойлдог дэмжигчид, түүнчлэн түүний төгсгөлийг хариуцдаг нуклеотидын төгсгөлийн дарааллыг бактерийн дүрс, дүр төрхөөр зохион байгуулдаг. Мэдээжийн хэрэг, олон тэрбум жилийн хувьслын өөрчлөлт нь хлоропласт олон өөрчлөлтийг хийж болох боловч хлоропласт генийн дараалал нь яг ижил хэвээр байв. Энэ бол хлоропластууд урьд өмнө нь прокариот өвөг дээдэстэй байсныг үгүйсгэх аргагүй, бүрэн нотолгоо юм. Энэ нь орчин үеийн цианобактери үүссэн организм байж магадгүй.
Пропластидаас хлоропласт үүсэх
"Насанд хүрсэн" органоид нь пропластидаас үүсдэг. Энэ бол жижиг, бүрэн өнгөгүй юмхэдхэн микрон хэмжээтэй эрхтэн. Энэ нь хлоропласт өвөрмөц дугуй ДНХ агуулсан өтгөн хоёр давхаргат мембранаар хүрээлэгдсэн байдаг. Органеллуудын эдгээр "өвөг дээдэс" нь дотоод мембраны системгүй байдаг. Хэт жижиг хэмжээтэй учир тэдний судалгаа маш хэцүү тул хөгжлийн талаарх мэдээлэл тун бага байна.
Эдгээр протопластидын хэд хэдэн нь амьтан, ургамлын өндөгний эс бүрийн цөмд байдаг нь мэдэгдэж байна. Үр хөврөлийн хөгжлийн явцад тэдгээр нь хуваагдаж, бусад эсүүдэд шилждэг. Үүнийг шалгахад хялбар: пластидуудтай ямар нэгэн байдлаар холбоотой удамшлын шинж чанарууд нь зөвхөн эхийн шугамаар дамждаг.
Протопластидын дотоод мембран нь хөгжлийн явцад органоид руу цухуйдаг. Эдгээр бүтцээс тилакоид мембранууд ургадаг бөгөөд тэдгээр нь органоидын стромын мөхлөг ба ламелла үүсэх үүрэгтэй. Бүрэн харанхуйд протопастид нь хлоропласт (этиопластын) урьдал болж хувирч эхэлдэг. Энэхүү анхдагч органоид нь түүний дотор нэлээд төвөгтэй талст бүтэц байрладаг гэдгээрээ онцлог юм. Ургамлын навчис дээр гэрэл тусмагц бүрэн устдаг. Үүний дараа хлоропластын "уламжлалт" дотоод бүтэц үүсдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн тилакоид ба ламеллагаар үүсдэг.
Цардуул хадгалах үйлдвэрийн ялгаа
Меристем эс бүр эдгээр пропластидын хэд хэдэн хэсгийг агуулдаг (тэдгээрийн тоо нь ургамлын төрөл болон бусад хүчин зүйлээс хамаарч өөр өөр байдаг). Энэхүү анхдагч эд нь навч болон хувирч эхэлмэгц урьдал органеллууд хлоропласт болж хувирдаг. Тэгэхээр,ургаж дууссан залуу улаан буудайн навч нь 100-150 ширхэг хлоропласттай байдаг. Цардуул хуримтлуулах чадвартай ургамлын хувьд бүх зүйл арай илүү төвөгтэй байдаг.
Тэд энэ нүүрс усыг амилопласт гэж нэрлэгддэг пластидуудад хадгалдаг. Гэхдээ эдгээр органеллууд нь бидний нийтлэлийн сэдэвтэй ямар холбоотой вэ? Эцсийн эцэст, төмсний булцуу нь фотосинтезд оролцдоггүй! Энэ асуудлыг илүү дэлгэрэнгүй тодруулъя.
Бид хлоропласт гэж юу болохыг олж мэдсэн бөгөөд энэ органоид нь прокариот организмын бүтэцтэй ямар холбоотой болохыг олж мэдсэн. Энд байдал ижил төстэй байна: эрдэмтэд хлоропласт шиг амилопластууд нь яг ижил ДНХ агуулдаг бөгөөд яг ижил протопластидуудаас үүсдэг болохыг эрдэмтэд эртнээс олж мэдсэн. Тиймээс тэдгээрийг нэг талаас нь авч үзэх хэрэгтэй. Үнэндээ амилопластыг хлоропластын тусгай төрөл гэж үзэх хэрэгтэй.
Амилопласт хэрхэн үүсдэг вэ?
Протопласид болон үүдэл эсийн хооронд ижил төстэй зүйлийг хийж болно. Энгийнээр хэлэхэд амилопластууд хэзээ нэгэн цагт арай өөр замаар хөгжиж эхэлдэг. Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд нэгэн сонирхолтой зүйлийг олж мэдэв: тэд төмсний навчнаас хлоропластыг амилопласт (мөн эсрэгээр) болгон хувиргаж чадсан. Төмсний булцуу гэрэлд ногоон өнгөтэй болдог нь сургуулийн сурагч бүрийн мэддэг хууль ёсны жишээ юм.
Эдгээр эрхтэнүүдийг ялгах аргын талаарх бусад мэдээлэл
Улаан лооль, алим болон бусад зарим ургамлын жимс боловсорч гүйцэх явцад (намрын улиралд мод, өвс, бут сөөгний навчинд)ургамлын эс дэх хлоропластууд хромопласт болж хувирах үед "задрал". Эдгээр органелл нь өнгөт пигмент болох каротиноид агуулдаг.
Энэ хувирал нь тодорхой нөхцөлд тилакоидууд бүрэн устаж, улмаар органелл өөр дотоод зохион байгуулалттай болдогтой холбоотой юм. Энд бид өгүүллийн эхэнд хэлэлцэж эхэлсэн асуудалд дахин эргэж орлоо: хлоропластын хөгжилд цөм үзүүлэх нөлөө. Энэ нь эсийн цитоплазмд нийлэгждэг тусгай уургуудаар дамжуулан органоидыг өөрчлөх үйл явцыг эхлүүлдэг.
Хлоропласт бүтэц
Хлоропластын гарал үүсэл, хөгжлийн талаар ярьсны дараа бид тэдгээрийн бүтцийн талаар илүү дэлгэрэнгүй ярих хэрэгтэй. Үүнээс гадна, энэ нь маш сонирхолтой бөгөөд тусдаа хэлэлцэх нь зүйтэй юм.
Хлоропластын үндсэн бүтэц нь дотор болон гадна гэсэн хоёр липопротейн мембранаас бүрдэнэ. Тус бүрийн зузаан нь ойролцоогоор 7 нм, тэдгээрийн хоорондох зай нь 20-30 нм байна. Бусад пластидын нэгэн адил дотоод давхарга нь органоид руу цухуйсан тусгай бүтцийг үүсгэдэг. Боловсорч гүйцсэн хлоропластуудад нэг дор хоёр төрлийн ийм "буруу" мембран байдаг. Эхнийх нь стромын ламелла, сүүлийнх нь тилакоид мембран үүсгэдэг.
Ламелла ба тилакоидууд
Хлоропласт мембран нь органоидын дотор байрлах ижил төстэй формацуудтай тодорхой холболттой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Баримт нь түүний зарим атираа нь нэг хананаас нөгөө хананд хүрч чаддаг (митохондри шиг). Тиймээс ламелла нь нэг төрлийн "уут" эсвэл салаалсан хэлбэртэй байж болносүлжээ. Гэхдээ ихэнхдээ эдгээр байгууламжууд хоорондоо зэрэгцээ байрладаг бөгөөд ямар ч байдлаар холбогддоггүй.
Хлоропласт дотор мөн мембраны тилакоид байдаг гэдгийг битгий мартаарай. Эдгээр нь овоонд байрлуулсан хаалттай "уут" юм. Өмнөх тохиолдлын адил хөндийн хоёр хананы хооронд 20-30 нм зайтай байна. Эдгээр "уут" -ын багануудыг үр тариа гэж нэрлэдэг. Багана бүр нь 50 хүртэлх тилакоид агуулж болох ба зарим тохиолдолд үүнээс ч их байдаг. Ийм стекийн ерөнхий "хэмжээ" нь 0.5 микрон хүрч чаддаг тул заримдаа энгийн гэрлийн микроскоп ашиглан илрүүлж болно.
Дээд ургамлын хлоропласт агуулагдах үр тарианы нийт тоо 40-60 хүрч болно. Тилакоид бүр нөгөөдөө маш нягт наалддаг тул тэдгээрийн гаднах мембранууд нь нэг хавтгай болдог. Уулзвар дахь давхаргын зузаан нь 2 нм хүртэл байж болно. Зэргэлдээх thylakoids болон lamellae-аас үүссэн ийм бүтэц нь ховор биш гэдгийг анхаарна уу.
Тэдний холбоо барих газруудад заримдаа ижил 2 нм хүрдэг давхарга байдаг. Тиймээс хлоропласт (бүтэц, үйл ажиллагаа нь маш нарийн төвөгтэй) нь нэг цул бүтэц биш, харин нэг төрлийн "төрийн төлөв" юм. Зарим талаараа эдгээр органеллуудын бүтэц нь эсийн бүтцээс дутуугүй нарийн төвөгтэй байдаг!
Грана нь ламеллагийн тусламжтайгаар хоорондоо нарийн холбогддог. Гэхдээ стек үүсгэдэг thylakoids-ийн хөндий нь үргэлж хаалттай байдаг бөгөөд мембран хоорондын мембрантай ямар ч байдлаар холбогддоггүй.орон зай. Таны харж байгаагаар хлоропластын бүтэц нэлээд төвөгтэй байдаг.
Хлоропластуудад ямар пигмент агуулагддаг вэ?
Хлоропласт бүрийн стромд юу агуулагдаж болох вэ? ДНХ-ийн бие даасан молекулууд, олон рибосомууд байдаг. Амилопластын хувьд цардуулын үр тариа нь стромд хуримтлагддаг. Үүний дагуу хромопластууд нь өнгөт пигментүүдтэй байдаг. Мэдээжийн хэрэг, янз бүрийн хлоропласт пигментүүд байдаг боловч хамгийн түгээмэл нь хлорофилл юм. Энэ нь нэг дор хэд хэдэн төрөлд хуваагдана:
- А бүлэг (цэнхэр-ногоон). Энэ нь тохиолдлын 70% -д тохиолддог бөгөөд бүх дээд ургамал, замагны хлоропласт агуулагддаг.
- Б бүлэг (шар-ногоон). Үлдсэн 30% нь өндөр төрлийн ургамал, замагт байдаг.
- C, D, E бүлгүүд илүү ховор байдаг. Зарим төрлийн доод замаг, ургамлын хлоропластуудаас олддог.
Улаан болон хүрэн далайн замагны хлоропласт нь огт өөр төрлийн органик будагтай байх нь элбэг. Зарим замаг нь ерөнхийдөө бараг бүх хлоропласт пигментүүдийг агуулдаг.
Хлоропласт функцүүд
Мэдээж тэдний гол үүрэг нь гэрлийн энергийг органик бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хувиргах явдал юм. Фотосинтез нь өөрөө хлорофилийн шууд оролцоотойгоор үр тарианд тохиолддог. Энэ нь нарны гэрлийн энергийг шингээж, өдөөгдсөн электронуудын энерги болгон хувиргадаг. Сүүлийнх нь илүүдэл хангамжтай тул усыг задлах, ATP-ийн нийлэгжилтэд ашигладаг илүүдэл энерги ялгаруулдаг. Ус задрахад хүчилтөрөгч, устөрөгч үүсдэг. Эхнийх нь бидний дээр бичсэнчлэн дагалдах бүтээгдэхүүн бөгөөд хүрээлэн буй орон зайд ялгардаг ба устөрөгч нь тусгай уураг болох ферредоксинтэй холбогддог.
Дахин исэлдэж, устөрөгчийг бууруулагч бодис руу шилжүүлдэг бөгөөд биохимид үүнийг NADP гэж товчилдог. Үүний дагуу түүний бууруулсан хэлбэр нь NADP-H2 юм. Энгийнээр хэлбэл, фотосинтезийн үр дүнд дараах бодисууд үүсдэг: ATP, NADP-H2 болон хүчилтөрөгчийн дайвар бүтээгдэхүүн.
ATP-ийн энергийн үүрэг
Үйлдвэрлэсэн ATP нь эсийн төрөл бүрийн хэрэгцээг хангах энергийн гол "аккумлятор" учир туйлын чухал юм. NADP-H2 нь бууруулагч бодис болох устөрөгчийг агуулдаг бөгөөд энэ нэгдэл нь шаардлагатай бол амархан өгөх чадвартай. Энгийнээр хэлбэл, энэ нь үр дүнтэй химийн бууруулагч бодис юм: фотосинтезийн явцад үүнгүйгээр явагдах боломжгүй олон урвал явагддаг.
Дараа нь хлоропласт ферментүүд үйлчилж, харанхуйд болон гранаас гадуур үйлчилдэг: ангижруулагч бодисоос гаргаж авсан устөрөгч болон ATP-ийн энергийг хлоропласт олон тооны органик бодисын нийлэгжилтийг эхлүүлэхийн тулд ашигладаг.. Гэрэлтүүлэг сайтай нөхцөлд фотосинтез явагддаг тул хуримтлагдсан нэгдлүүд нь өдрийн харанхуй цагт ургамлын хэрэгцээнд зарцуулагддаг.
Энэ үйл явц нь зарим талаараа амьсгалахтай сэжигтэй төстэй гэдгийг та зөв анзаарч болно. Фотосинтез түүнээс юугаараа ялгаатай вэ? Хүснэгт нь танд энэ асуудлыг ойлгоход тусална.
| Харьцуулах зүйлс | Фотосинтез | Амьсгал |
| Энэ нь тохиолдох үед | Зөвхөн өдрийн цагаар, нарны гэрэлд | Хэзээ ч |
| Хаана гоожиж байна | Хлорофилл агуулсан эс | Бүх амьд эсүүд |
| Хүчилтөрөгч | Онцлох | Шингээлт |
| CO2 | Шингээлт | Онцлох |
| Органик бодис | Синтез, хэсэгчилсэн хуваагдал | Зөвхөн хуваах |
| Эрчим хүч | Залгиж байна | Тодорсон |
Фотосинтез нь амьсгалаас ийм л ялгаатай. Хүснэгтэд тэдний гол ялгааг тодорхой харуулсан.
Зарим "парадокс"
Цаашдын ихэнх урвалууд яг тэнд, хлоропластын стромд явагддаг. Синтез болсон бодисын цаашдын зам өөр байна. Тиймээс энгийн сахар нь органоидоос шууд гарч, эсийн бусад хэсэгт полисахарид, ялангуяа цардуул хэлбэрээр хуримтлагддаг. Хлоропластуудад өөх тос хуримтлагдах ба тэдгээрийн урьдал бодисууд хуримтлагдаж, улмаар эсийн бусад хэсэгт ялгардаг.
Бүх хайлуулах урвал нь асар их энерги шаарддаг гэдгийг тодорхой ойлгох хэрэгтэй. Үүний цорын ганц эх сурвалж нь ижил фотосинтез юм. Энэ нь ихэвчлэн маш их энерги шаарддаг процесс бөгөөд үүнийг олж авах шаардлагатай байдаг.өмнөх синтезийн үр дүнд үүссэн бодисыг устгах! Тиймээс түүний явцад олж авсан энергийн ихэнх хэсэг нь ургамлын эс доторх олон химийн урвалыг явуулахад зарцуулагддаг.
Түүний зөвхөн зарим хэсгийг нь ургамал өөрөө ургах, хөгжүүлэх зорилгоор авдаг органик бодисыг шууд гаргаж авах эсвэл өөх тос, нүүрс ус хэлбэрээр хуримтлуулахад ашигладаг.
Хлоропласт статик уу?
Хлоропластууд зэрэг эсийн органеллууд (бүтэц, үүргийг бид дэлгэрэнгүй тайлбарласан) нэг газар байрладаг гэдгийг ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг. Энэ үнэн биш. Хлоропластууд эсийн эргэн тойронд хөдөлж чаддаг. Тиймээс, бага гэрэлд тэд эсийн хамгийн их гэрэлтдэг талын ойролцоо байр суурь эзэлдэг, дунд болон бага гэрлийн нөхцөлд нарны гэрлийг хамгийн их "барьж" чаддаг завсрын байрлалыг сонгож чаддаг. Энэ үзэгдлийг "фототакси" гэж нэрлэдэг.
Хлоропласт нь митохондритай адил бие даасан органелл юм. Тэд өөрсдийн гэсэн рибосомтой бөгөөд зөвхөн өөрсдийнхөө хэрэглэдэг хэд хэдэн өндөр өвөрмөц уургийг нийлэгжүүлдэг. Бүр тусгай ферментийн цогцолборууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн үйл ажиллагааны явцад тусгай липидүүд үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь ламеллагийн бүрхүүлийг барихад шаардлагатай байдаг. Эдгээр органеллуудын прокариот гарал үүслийн талаар бид аль хэдийн ярьсан боловч зарим эрдэмтэд хлоропластыг эхлээд симбионт болсон зарим шимэгч организмын эртний удам гэж үздэгийг нэмж хэлэх хэрэгтэй.эсийн салшгүй хэсэг болсон.
Хлоропластын ач холбогдол
Ургамлын хувьд энэ нь тодорхой юм - энэ нь ургамлын эсэд ашиглагддаг энерги, бодисын нийлэгжилт юм. Гэхдээ фотосинтез нь гаригийн хэмжээнд органик бодисын байнгын хуримтлалыг баталгаажуулдаг үйл явц юм. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, нарны гэрлээс хлоропласт нь асар олон тооны нарийн төвөгтэй өндөр молекулын нэгдлүүдийг нэгтгэж чаддаг. Энэ чадвар нь зөвхөн тэдний хувьд онцлог бөгөөд хүн энэ үйл явцыг хиймэл нөхцөлд давтахаас хол хэвээр байна.
Манай гарагийн гадаргуу дээрх бүх биомасс нь ургамлын эсийн гүнд байрладаг эдгээр хамгийн жижиг органеллуудаас үүдэлтэй. Тэдгээргүйгээр, фотосинтезийн үйл явцгүйгээр дэлхий дээр орчин үеийн илрэлүүдээр амьдрал байхгүй байх байсан.
Та энэ нийтлэлээс хлоропласт гэж юу болох, ургамлын организмд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг талаар олж мэдсэн гэж найдаж байна.
