Một trong những điểm khác biệt chính giữa tế bào thực vật và động vật là sự hiện diện trong tế bào chất của các bào quan đầu tiên như plastids. Cấu trúc, tính năng của các quá trình quan trọng của chúng, cũng như tầm quan trọng của lục lạp, tế bào sắc tố và bạch cầu sẽ được thảo luận trong bài viết này.
Cấu trúc lục lạp
Plastids xanh, cấu trúc mà bây giờ chúng ta sẽ nghiên cứu, thuộc về bào quan bắt buộc của tế bào của thực vật có mầm và bào tử bậc cao. Chúng là những bào quan tế bào có màng kép và có hình bầu dục. Số lượng của chúng trong tế bào chất có thể khác nhau. Ví dụ, các tế bào của nhu mô cột của phiến lá thuốc lá chứa tới một nghìn lục lạp, trong thân cây thuộc họ ngũ cốc từ 30 đến 50.
Cả hai màng tạo nên organoid đều có cấu trúc khác nhau: màng ngoài nhẵn, có 3 lớp, tương tự như màng của tế bào thực vật. Phần bên trong chứa nhiều nếp gấp gọi là phiến kính. Liền kề với chúng là các túi phẳng - thylakoid. Các lamellae tạo thành một mạng lướihình ống song song. Giữa các phiến lá là các thể thylakoid. Chúng được thu thập trong các ngăn xếp - các hạt có thể kết nối với nhau. Số lượng của chúng trong một lục lạp là 60–150. Toàn bộ khoang bên trong của lục lạp chứa đầy chất nền.
Organella có các dấu hiệu tự trị: vật liệu di truyền của riêng nó - DNA hình tròn, nhờ đó lục lạp có thể nhân lên. Ngoài ra còn có một màng ngoài đóng kín để hạn chế bào quan khỏi các quá trình xảy ra trong tế bào chất của tế bào. Lục lạp có ribosome, phân tử i-RNA và t-RNA của riêng chúng, có nghĩa là chúng có khả năng tổng hợp protein.
Các chức năng
Thylakoid
Như đã đề cập trước đó, plastids của tế bào thực vật - lục lạp - chứa các túi dẹt đặc biệt gọi là thylakoid. Các sắc tố được tìm thấy trong chúng - chất diệp lục (tham gia vào quá trình quang hợp) và carotenoit (thực hiện các chức năng hỗ trợ và dinh dưỡng). Ngoài ra còn có một hệ thống enzym cung cấp các phản ứng của pha sáng và pha tối của quá trình quang hợp. Thylakoid hoạt động như ăng-ten: chúng tập trung lượng tử ánh sáng và hướng chúng đến các phân tử diệp lục.
Quang hợp là quá trình chính của lục lạp
Tế bào tự dưỡng có khả năng tổng hợp độc lập các chất hữu cơ, cụ thể là glucose, sử dụng carbon dioxide và năng lượng ánh sáng. Plastids xanh, có chức năng mà chúng ta đang nghiên cứu, là một phần không thể thiếu của sinh vật quang dưỡng - sinh vật đa bào như:
- thực vật bào tử bậc cao (rêu, cỏ đuôi ngựa, rêu câu lạc bộ,dương xỉ);
- hạt (cây hạt trần - ginga, cây lá kim, cây ma hoàng và cây hạt kín hoặc thực vật có hoa).
Quang hợp là một hệ thống các phản ứng oxy hóa khử, dựa trên quá trình chuyển điện tử từ các chất cho sang các hợp chất “nhận” chúng, cái gọi là chất nhận.
Những phản ứng này dẫn đến sự tổng hợp các chất hữu cơ, đặc biệt là glucose, và giải phóng oxy phân tử. Pha sáng của quá trình quang hợp xảy ra trên màng thylakoid dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng. Lượng tử ánh sáng hấp thụ kích thích các điện tử của nguyên tử magiê tạo nên sắc tố xanh lục - diệp lục.
Năng lượng của electron được sử dụng để tổng hợp các chất tiêu tốn nhiều năng lượng: ATP và NADP-H2. Chúng bị tế bào phân cắt để tạo ra các phản ứng pha tối xảy ra trong chất nền lục lạp. Sự kết hợp của các phản ứng tổng hợp này dẫn đến sự hình thành các phân tử glucose, axit amin, glycerol và axit béo, đóng vai trò là chất xây dựng và dinh dưỡng của tế bào.
Plastid các loại
Plastids xanh, cấu trúc và chức năng mà chúng ta đã thảo luận trước đó, được tìm thấy trong lá, thân xanh và không phải là loài duy nhất. Vì vậy, trong vỏ quả, trong cánh hoa của thực vật có hoa, trong vỏ ngoài của chồi ngầm - củ và củ, có các plastids khác. Chúng được gọi là tế bào sắc tố hoặc tế bào bạch cầu.
Bào quan không màu (leucoplasts) có hình dạng khác và khác với lục lạp ở điểmkhoang bên trong không có các phiến mỏng - phiến mỏng, và số lượng thylakoid được ngâm trong chất nền là ít. Bản thân chất nền có chứa axit deoxyribonucleic, bào quan tổng hợp protein - ribosome và các enzym phân giải protein giúp phân hủy protein và carbohydrate.
Leucoplasts cũng có các enzym - synthetase tham gia vào quá trình hình thành các phân tử tinh bột từ glucose. Kết quả là, plastids tế bào thực vật không màu tích lũy các chất dinh dưỡng dự trữ: hạt protein và hạt tinh bột. Những plastids này, có chức năng là tích lũy các chất hữu cơ, có thể biến thành các tế bào sắc tố, chẳng hạn như trong quá trình chín của cà chua đang ở giai đoạn chín sữa.
Dưới kính hiển vi quét độ phân giải cao, có thể thấy rõ sự khác biệt trong cấu trúc của cả ba loại plastids. Trước hết, điều này liên quan đến lục lạp, có cấu trúc phức tạp nhất liên quan đến chức năng quang hợp.
Chromoplasts - plastids màu
Cùng với các tế bào thực vật màu xanh lục và không màu, có một loại bào quan thứ ba gọi là tế bào sắc tố. Chúng có nhiều màu: vàng, tím, đỏ. Cấu trúc của chúng tương tự như bạch cầu: màng trong có một số lượng nhỏ các phiến kính và một số lượng nhỏ thylakoid. Tế bào sắc tố chứa các sắc tố khác nhau: xanthophylls, carotenes, carotenoid, là những chất bổ trợ cho quang hợp. Chính những plastids này tạo ra màu sắc của rễ củ cải đường, cà rốt, hoa quả của cây ăn quả và quả mọng.
Chúng phát sinh như thế nàovà chuyển đổi lẫn nhau các plastids
Leucoplasts, chromoplasts, chloroplasts là plastids (cấu trúc và chức năng mà chúng ta đang nghiên cứu) có một nguồn gốc chung. Chúng là các dẫn xuất của các mô phân sinh (giáo dục), từ đó các nguyên sinh chất được hình thành - các bào quan giống như túi hai màng có kích thước lên tới 1 micron. Dưới ánh sáng, chúng làm phức tạp cấu trúc của chúng: một màng bên trong chứa các phiến kính được hình thành, và chất diệp lục sắc tố xanh lá cây được tổng hợp. Protoplastids trở thành lục lạp. Các tế bào bạch sản cũng có thể được biến đổi bởi năng lượng ánh sáng thành plastids màu xanh lục và sau đó thành các tế bào sắc tố. Biến đổi plastid là một hiện tượng phổ biến trong thế giới thực vật.
Tế bào sắc tố là tiền thân của lục lạp
Sinh vật quang dưỡng sinh nhân sơ - vi khuẩn màu xanh lá cây và màu tím, thực hiện quá trình quang hợp với sự hỗ trợ của chất diệp lục vi khuẩn A, các phân tử của chúng nằm trên các lỗ phát triển bên trong của màng tế bào chất. Các nhà vi sinh vật học coi tế bào sắc tố của vi khuẩn là tiền chất của plastids.
Điều này được khẳng định bởi cấu trúc tương tự của chúng với lục lạp, cụ thể là sự hiện diện của các trung tâm phản ứng và hệ thống bẫy ánh sáng, cũng như kết quả chung của quá trình quang hợp, dẫn đến sự hình thành các hợp chất hữu cơ. Cần lưu ý rằng thực vật bậc thấp - tảo lục, giống như sinh vật nhân sơ, không có plastids. Điều này là do sự hình thành có chứa chất diệp lục - tế bào sắc tố, đã đảm nhận chức năng của chúng - quang hợp.
Lục lạp có nguồn gốc như thế nào
Trong số nhiều giả thuyếtnguồn gốc của plastids, chúng ta hãy xem xét sự phát sinh cộng sinh. Theo ý tưởng của ông, plastids là những tế bào (lục lạp) phát sinh từ thời Archean do sự xâm nhập của vi khuẩn quang dưỡng vào tế bào dị dưỡng sơ cấp. Chính họ sau này đã dẫn đến sự hình thành của plastids màu xanh lá cây.
Trong bài này, chúng ta đã nghiên cứu cấu trúc và chức năng của các bào quan hai màng của tế bào thực vật: bạch cầu, lục lạp và tế bào sắc tố. Và cũng tìm ra tầm quan trọng của chúng trong đời sống tế bào.
