Пластиды¶

Пластиды — это двумембранные органеллы растительных клеток, в которых происходят процессы фотосинтеза, синтеза аминокислот, жирных кислот и некоторых других веществ. Пластиды встречаются у всех зелёных растений и водорослей, а также у некоторых простейших, но отсутствуют у животных и грибов. Их название происходит от греческого слова, означающего «сформированный, образованный». Пластиды обладают собственной кольцевой ДНК и рибосомами, что позволяет им синтезировать часть необходимых белков независимо от ядра клетки.

¶Строение

Пластиды окружены двумя мембранами: наружной и внутренней, между которыми расположен межмембранный промежуток. Внутренняя мембрана образует систему внутренних мембранных структур, характерных для каждого типа пластид. Вся система мембран называется тилакоидной. Внутри пластиды находится строма — полужидкая матрица, содержащая ферменты, рибосомы и пластидную ДНК.

¶Классификация

По строению и выполняемым функциям различают три основных типа пластид:

¶Хлоропласты

Хлоропласты — наиболее изученный тип пластид. Их размеры составляют 4–10 мкм в длину и 2–4 мкм в толщину. Внутренняя мембрана образует дисковидные структуры — тилакоиды, которые группируются в граны, соединённые между собой ламеллами. На мембранах тилакоидов расположены фотосинтетические комплексы, содержащие хлорофилл и другие пигменты. Именно здесь происходит световая стадия фотосинтеза, а в строме — темновая (кальвиновский цикл). В одной клетке листа может содержаться от нескольких десятков до нескольких сотен хлоропластов.

¶Хромопласты

Хромопласты содержат каротиноиды — жёлтые, оранжевые и красные пигменты. Они придают окраску зрелым плодам (помидорам, перцам), цветам и осенним листьям. Хромопласты образуются из хлоропластов при созревании плодов или увядании листьев, а также из лейкопластов. В хромопластах мембранные структуры часто разрушаются, а пигменты накапливаются в виде кристаллов или капель.

¶Лейкопласты

Лейкопласты — бесцветные пластиды, накапливающие запасные вещества. В зависимости от того, что именно запасается, их подразделяют на:

• Амилопласты — накапливают крахмал (в клубнях картофеля, зёрнах пшеницы);
• Элайопласты — запасают жиры (в семенах подсолнечника);
• Аллейопласты — накапливают белки (в зёрнах злаков).

Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты при попадании клетки на свет — так происходит, например, при прорастании картофельных клубней.

¶Происхождение и эндосимбиоз

Согласно эндосимбиотической теории, предложенной в XX веке, пластиды произошли от свободноживущих цианобактерий, которые были поглощены древними эукариотическими клетками. В ходе эволюции симбионт и хозяин образовали единый организм, а бактериальные гены частично переместились в ядро клетки. В пользу этой теории свидетельствуют:

• двумембранное строение пластид;
• наличие собственной кольцевой ДНК, сходной с бактериальной;
• рибосомы, сходные с бактериальными по размеру и структуре;
• способность пластид к самостоятельному делению.

¶Биогенез

Пластиды не возникают из нуля — они всегда образуются путём деления уже существующих пластид. Новые пластиды появляются в результате деления материнской пластиды на две дочерние. Каждая дочерняя пластид получает копию пластидной ДНК. Этот процесс обеспечивает постоянное наличие пластид в делящихся клетках растений.

¶Значение

Пластиды играют ключевую роль в жизни растений. Хлоропласты осуществляют фотосинтез — процесс, благодаря которому на Земле существуют кислород и органические вещества. Хромопласты и лейкопласты участвуют в накоплении запасных веществ и определяют окраску растительных органов. Пластидная ДНК является объектом исследования в области филогенетики и молекулярной ботаники — по её строению устанавливают родственные связи между видами растений.

Источники:

• «Ботаника. Царство растений» — учебник под редакцией А. Л. Тахтаджяна
• «Биология клетки» — учебник под редакцией Е. Н. Панова
• «Растения. Биология» — учебник под редакцией А. Л. Тахтаджяна
• «Ботаника» — учебник под редакцией И. В. Грушиной