Лейкопласты функции и строение таблица: Строение и функции пластид: хлоропласт, хромопласт, лейкопласт

ПЛАСТИДЫ — это… Что такое ПЛАСТИДЫ?

Конспект урока биологии на тему «Строение клетки: органоиды» (9 класс))

УРОК 7 МИТОХОНДРИИ И ПЛАСТИДЫ.

ЦЕЛИ: расширить и углубить представление о двумембранных органоидах клетки, их биологической роли. Корректировать представление учащихся с помощью метода моделирования биологических объектов. Показать взаимосвязь химической организации и выполняемой функции органоида.

Оборудование: модель «Хлоропласт», таблицы «Строение митохондрии», «Строение хлоропласта», «Строение эукариотической клетки». Пластилин.

Методика: самостоятельная работа.

План урока.

1. Актуализация знаний по теме «Строение клетки. Ядро. Плазматическая мембрана» (опрос)

— Какие основные части клетки вы знаете?

— Как устроено ядро эукариотической клетки?

— Какое значение имеют поры в мембране ядра?

— Какую роль в клетке выполняет ядро?

— Каково строение плазматической мембраны? Её значение?

— Как связано строение клеточной мембраны с ее функциями}

— Как происходит активное поглощение веществ клеткой?

2. Изучение нового.

1 этап. Пластиды: строение, роль в клетках растений.

Пластиды. Это органоиды, свойственные только клеткам рас­тений. Существует три вида пластид: зеленые хлоропласты, цветные (но не зеленые) хромопласты и бесцветные лейко­пласты.

Хлоропласт (таблица) по форме напоминает диск или шар диаметром 4—6 мкм с двойной мембраной — наружной и внут­ренней. Внутри хлоропласта имеются ДНК, рибосомы и особые мембранные структуры — граны, связанные между собой и с внутренней мембраной хлоропласта. В каждом хлоропласте око­ло 50 гран, расположенных в шахматном порядке для лучшего, улавливания света. В мембранах гран находится хлорофилл, благодаря хлорофиллу в хлоропластах происходит превращение энергии солнечного света в химическую энергию АТФ. Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза органических со­единений, в первую очередь углеводов.

Хромопласты. Пигменты красного и желтого цвета, находя­щиеся в хромопластах, придают различным частям растений крнсную и желтую окраску. Корень моркови, плоды томатов окрашены благодаря пигментам, содержащимся в хромопластах. Сочетание хромопластов, содержащих разные пигменты, создает большое разнообразие окрасок цветков и плодов растений.

Лейкопласты являются местом накопления запасного питательного вещества — крахмала. Особенно много лейкопластов в клетках клубней картофеля. На свету лейкопласты могут превратиться в хлоропласты (в результате чего клубни картофеля зеленеют. Осенью хлоропласты превращаются в хромопласты. Зелёные листья и плоды желтеют и краснеют.

(Ученики продолжают заполнять таблицу «Строение клетки», делают рисунок органоида)

2 этап. Митохондрии: строение и значение.

В цитоплазме клеток животных и растений расположены так называемые энергетические органоиды — ми­тохондрии (от греч. «митос» — нить, «хондрион» — зерно). Фор­ма митохондрий различна, они могут быть овальными, палочко­видными, нитевидными со средним диаметром 1 мкм и длиной 7 мкм. Число митохондрий зависит от функциональной активно­сти клетки и может достигать десятка тысяч в летательных мышцах насекомых.

Внутреннее строение митохондрий (таблица,рисунки) изучено с помощью электронного микроскопа. На электронных микрофо­тографиях видно, что митохондрии снаружи ограничены внешней мембраной, которая в основном имеет то же строение, что и плазматическая мембрана. Под наружной мембраной распола­гается внутренняя мембрана, образующая многочисленные складки — кристы. Внутри митохондрий находятся РНК, ДНК и рибосомы, отличающиеся от цитоплазматических. В ее мемб­раны встроены специфические ферменты, с помощью которых в митохондрии происходит преобразование энергии пищевых ве­ществ в энергию АТФ, необходимую для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

(Ученики продолжают заполнять таблицу «Строение клетки», делают рисунок органоида)

3. Моделирование строения пластид и митохондрий. Самостоятельная работа с пластилином. Коррекция.

4. Обобщение по уроку.

Кроме ядра в клетке имеются другие двумембранные полуавтономные органоиды – митохондрии и у растений – пластиды. На кристах внутренней мембраны происходит образование высокоэнергетического вещества – АТФ. Пластиды в клетках растений бывают трёх типов: лейкопласты, хлоропласты и хромопласты. Хлоропласты содержат зелёный пигмент хлорофилл, молекулы которого улавливают энергию солнечного света, необходимую для синтеза углеводов. Таким образом уже на молекулярном и органоидном уровнях организации живой материи происходит разделение на царства животные и растения.

5. Тесты по теме урока.

1. Между первым и вторым понятием в задании существует определённая связь. Такая же связь существует между третьим и одним из понятий, приведённых ниже. Найдите это понятие.

Хлоропласты: зелёные пластиды = наследственный аппарат клетки: _____

1) хромопласты,

2) хромосомы

3) лейкопласты

4) ядрышки

цитоплазма : обмен веществ = клеточная стенка:

1. фотосинтез

2. защита клетки

3. запасание веществ

4. растворение веществ

2. Школьник взял для исследования сорванный с дерева лист. Он пытался увидеть под микроскопом хлоропласты в клетках. Ничего, кроме тёмно-зелёного поля он не увидел. В чём заключалась его ршибка?

1. В неправильной установке света

2. нужно было поставить большее увеличение

3. нужно было сделать тонкий срез листа

4. нужно было подкрасить лист красителями

1. Почему митохондрии образно называют «силовыми станциями» клетки? 2. Опишите особенности строения митохондрии и хлоропласта в связи с их функциями в клетке.

Домашнее задание. Заполнить таблицу.

Контрольная работа по биологии по теме «Строение клетки» | Учебно-методический материал по биологии (5 класс) на тему:

Контрольная работа № 2 по теме «Строение клетки»

Вариант 1

         Часть А. В предложенных заданиях необходимо выбрать и обвести ОДИН номер верного

                         ответа из четырех предложенных.             (Каждый правильный ответ 1 балл)

1. Чтобы рассмотреть устройство клетки, необходимо приготовить:

1) штативную лупу                                2) увеличительное стекло        

3) ручную лупу                                      4) микропрепарат

2. Процесс размножения клетки называют:

1) дыханием                                            2) делением                                   

3) питанием                                            4) ростом

3. Зелёный цвет растений обусловлен присутствием в клетках особых зелёных пластид:

1) вакуолей                                             2) лейкопластов                                

3) хлоропластов                                     4) цитоплазмы

4. Основную часть старой клетки занимает:

1) ядро                                                     2) вакуоль                                       

3) цитоплазма                                         4) оболочка

5. Клетки бактерий имеют:

1) клеточную стенку                              2) ядро                                              

3) ядерное вещество                              4) ядрышко

6. Простейшим увеличительным прибором является:

1) световой микроскоп                          2) штативная лупа                        

3) электронный микроскоп                   4) ручная лупа

7. Основным запасным питательным растительных клеток является:

1) крахмал                                               2) вода                                            

3) клейковина                                         4) масло

8. Все живые клетки растения дышат, что проявляется в виде

1) выделения углекислого газа             2) выделения кислорода                 

3) почвенного питания                          4) роста и размножения

9. Резервуары, в которых накапливается клеточный сок, называются

1) пластиды                                             2) вакуоли                                           

3) лейкопласты                                        4) цитоплазма

10. Защищает содержимое клетки от внешних воздействий

1) цитоплазма                                          2) вакуоль                                          

3) ядро                                                      4) оболочка

11. В цитоплазме одноклеточной водоросли хлореллы располагается один пластид,

      который называется:

1) хлоропласт                                          2) хроматофор                                   

3) лейкопласт                                          4) хромопласт

12. У инфузории-туфельки процесс удаления избытка воды и продуктов обмена

      происходит через:

1) пищеварительные вакуоли                2) сократительные вакуоли             

3) оболочку                                              4) цитоплазму

13. Пресноводную гидру относят к:

1) многоклеточным животным              2) колониальным организмам              

3) многоклеточным гриба                       4) многоклеточным растениям

14. В клетках семян гороха, фасоли, чечевицы содержится большое количество:

1) белка                                                    2) соли                                                  

3) масла                                                  4) сахара

15. Каким ученым была открыта клетка:

1) Антони ван Левенгуком                    2) Шлейден Матиасом                          

3) Робертом Гуком                                 4) Шванн Теодором

16. Основным веществом клетки является:

1) вода                                                      2) белок                                                  

3) соли                                                      4) крахмал

       Часть В. В предложенных заданиях ответ необходимо записать в виде числа или набора

                      символов.                                              (Правильный ответ 2 балла)

В1.Установите соответствие между частью клетки и функцией, которую она выполняет.

      Для этого к каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца.

Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

В2. Установите соответствие между частями клетки и особенностями их строения. Для этого

       к каждому элементу первого столбца подберите позицию из второго столбца.

 Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

В3. Расположите в правильном порядке события, которые происходят при делении клетки:

1) переход хромосом к противоположным концам клетки

2) расположение хромосом по «экватору» клетки

3) распад оболочки ядра

4) удвоение числа хромосом

5) образование перегородки в средней части клетки

6) образование материнской и дочерней клетки

Часть С. Запишите полный развернутый письменный ответ на предложенный вопрос (3 балла).

С1.  Что общего в строении клеток всех эукариот?

Контрольная работа № 2 по теме «Строение клетки»

Вариант 2

Часть А. В предложенных заданиях необходимо выбрать и обвести номер верного ответа из четырех предложенных. Каждый правильный ответ 1 балл.

1. За счёт деления клеток происходит:

1) заживление ран                          2) листопад у растений                          

3)фотосинтез                                  4) вытекание крови из раны

2.Сложный прибор, с помощью которого можно рассмотреть клеточное строение растения, называется:

1) увеличительное стекло                                    2) микроскоп                               

3) штативная лупа                                                   4) микропрепарат

3. Ядро является главным органоидом, потому что оно:

1) самый крупный органоид                               2) передвигается по цитоплазме      

3) участвует в делении клетки                           4) производит питательные вещества

4.   В клетках семени подсолнечника содержатся капли особых запасных питательных веществ

1) крахмала                                                                 2) масел                                             

3) солей                                                                         4) белков

 5.   Клеточного строения НЕ имеют

  1) некоторые виды инфузорий                   2)   плесневые грибы              

  3) бактерии                                                   4)вирусы     

 6. В животной клетке отсутствуют:

1) ядро                                                             2)митохондрии                          

3) пластиды                                                    4) цитоплазма      

 7. Линзы,  расположенные выше тубуса светового микроскопа, образуют

1) объектив                                                     2) штатив                                    

3) окуляр                                                         4) зеркало    

 8. К углеводам относят:

1) интерферон                                                       2) инсулин                                      

3) крахмал                                                             4) гемоглобин  

9. Вязкое вещество, заполняющее клетку- это

1) ядро                                                            2)цитоплазма                               

3)мембрана        4) ядерное вещество

10. Клеточную оболочку поверх мембраны НЕ имеют клетки:

1)растений                                                        2) животных                               

3) грибов                                                           4)бактерий

11. К ядерным (имеющих ядро) организмам относятся:

1) растения, животные и бактерии              2) растения, животные и грибы   

3) бактерии, грибы и растения                     4) бактерии, грибы и животные

12. Вакуоль- это органоид, который:

1) запасает воду и минеральные вещества  2)регулирует все процессы жизнедеятельности

 3) выполняет защитную функцию              4) улавливает энергию солнечных лучей 

13.Хлоропласты в клетке

1) осуществляют фотосинтез                                 2)поддерживают давление    

 3)накапливают воду и минеральные вещества   4) выполняет защитную функцию

 14. Клеточное ядро открыл

1) Р. Гук                                                          2) А. Левенгук                          

3) Р. Броун                                                      4) М. Шлейден

15. Амёбу  относят к

1) одноклеточным  животным                     2) колониальным организмам          

3) многоклеточным гриба                            4) одноклеточным растениям

 16.Хроматофоры хлореллы и хламидомонады

1)удаляют излишки воды из клетки             2)осуществляют фотосинтез     

3) обеспечивают подвижность                      4)запасают воду и мин. вещества

          Часть В. В предложенных заданиях ответ необходимо записать в виде числа или набора

                          символов.                                                   (Правильный ответ 2 балла)

В1.  Установите соответствие между частями клетки и выполняемыми ими функциями (одна функция лишняя) Для этого к каждому элементу первого столбца подберите одну позицию из второго столбца. Запишите цифры выбранных ответов.

  Найдите соответствие между частями клетки и функциями.

В2.  Что из перечисленного явления частью животной клетки? Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны

1)Мембрана                                               4) цитоплазма

2) клеточная стенка                                  5) Вакуоль

3) Хлоропласт                                            6) ядро

В3. Определите органоиды амёбы, обозначенные на рисунке:

1. Сократительная вакуоль
2. Ложноножка
3. Ядро
4. Цитоплазма
5. Пищеварительная вакуоль

Часть С. Запишите полный развернутый письменный ответ на предложенный вопрос (3 балла).

В клетках каких живых организмов присутствуют хлоропласты? Какова их функция (зачем они нужны)?

Пластиды — определение, структура, типы, функции и схема

Главная »Клеточная биология» Пластиды — определение, структура, типы, функции и схема

Пластиды Определение

• Пластид — это органелла с двойной мембраной, участвующая в синтезе и хранении пищи, обычно обнаруживаемая в клетках фотосинтезирующих растений.
• Пластиды были открыты и названы Эрнстом Геккелем, но А. Ф. В. Шимпер первым дал четкое определение.
• Они необходимы для жизненно важных процессов, таких как фотосинтез и хранение пищи.
• Пластида, содержащая зеленый пигмент (хлорофилл), называется хлоропластом, тогда как пластида, содержащая пигменты, кроме зеленого, называется хромопластом. Пластида, в которой отсутствуют пигменты, называется лейкопластом и участвует в основном в хранении пищи.

Источник изображения: Sitanshu Sekhar Sahu (https: // doi.org / 10.1186 / 1471-2105-14-S14-S7)

Недифференцированный пластид называется пропластидом . Позже он может развиться в любую из других пластид.

А. Хлоропласты

• Хлоропласты, вероятно, самые известные из пластид.
• Они отвечают за фотосинтез.
• Хлоропласт заполнен тилакоидами, в которых происходит фотосинтез, а хлорофилл остается.

Б. Хромопласты

• Хромопласты — это единицы, в которых пигменты хранятся и синтезируются в растении.
• Они содержатся в цветущих растениях, фруктах и ​​стареющих листьях.
• Хлоропласты фактически превращаются в хромопласты.
• Каротиноидные пигменты учитывают различный цвет фруктов и осенних листьев. Одна из основных причин появления этих структур и цветов — привлечение опылителей.

C. Лейкопласты

• Лейкопласты — это непигментированные органеллы.
• Они находятся в нефотосинтезирующих частях растения, таких как корни.
• В зависимости от того, что нужно растению, они могут стать просто навесами для хранения крахмала, липидов и белков.
• Их чаще используют для синтеза аминокислот и жирных кислот.
• Лейкопласт может быть амилопластом, накапливающим крахмал, элайопластом, накапливающим жир, или протеинопластом, накапливающим белки.

D. Геронтопласты

• Геронтопласты — это в основном хлоропласты, которые проходят процесс старения.
• Это хлоропласты листьев, которые начинают превращаться в различные органеллы или перестраиваются, поскольку лист больше не использует фотосинтез (например, в осенние месяцы).

В зависимости от своей морфологии и функции пластиды обладают способностью дифференцировать или повторно дифференцироваться между этими и другими формами.

• Хлоропласты могут быть сферическими, яйцевидными или дискообразными у высших растений и звездчатыми, чашевидными или спиралевидными, как у некоторых водорослей.
• Обычно они имеют диаметр 4-6 мкм и количество в каждой клетке высших растений от 20 до 40, равномерно распределенных по цитоплазме.
• Хлоропласт ограничен двумя липопротеиновыми мембранами, внешней и внутренней мембраной, с межмембранным пространством между ними.
• Внутренняя мембрана включает матрикс, строму которого содержат небольшие цилиндрические структуры, называемые грана. Большинство хлоропластов содержат 10-100 грана.

Изображение предоставлено Луисом Фернандо Боттером.

• Каждая гранула имеет несколько дискообразных перепончатых мешочков, называемых гранулами или тилакоидами (80–120 Å в поперечнике), наложенных друг на друга.
• Граны соединены сетью анастомозирующих канальцев, называемых межгранами или пластинками стромы.
• Одиночные тилакоиды, называемые тилакоидами стромы, также обнаруживаются в хлоропластах.
• Электронно-плотные тела, осмофильные гранулы наряду с рибосомами (70S), кольцевая ДНК, РНК и растворимые ферменты циклов Кальвина также присутствуют в матриксе стромы.
• Таким образом, хлоропласты имеют три разные мембраны: внешнюю, внутреннюю и тилакоидную.
• Тилакоидная мембрана состоит из липопротеина с большим количеством липидов: галактолипидов, сульфолипидов, фосфолипидов.
• Внутренняя поверхность тилакоидной мембраны гранулярна в организации из-за небольших сфероидальных квантосом.
• Квантосомы представляют собой фотосинтетические единицы и состоят из двух структурно различных фотосистем, ФС I и ФС II, содержащих около 250 молекул хлорофилла.Каждая фотосистема имеет антенные комплексы хлорофилла и один реакционный центр, в котором происходит преобразование энергии. В высших растениях присутствуют пигменты хлорофилла-а, хлорофилла-b, каротина и ксантофилла.
• Две фотосистемы и компоненты цепи переноса электронов асимметрично распределены по тилакоидной мембране. Акцепторы электронов как ФС I, так и ФС II находятся на внешней (стромальной) поверхности тилакоидной мембраны. Доноры электронов ФС I находятся на внутренней (тилакоидное пространство) поверхности.

Все клетки растений содержат пластиды в той или иной форме. Эта перекличка указывает на их функциональное разнообразие и демонстрирует, что пластиды лежат в основе функционирования клеток растений.

• Пластиды — место производства и хранения важных химических соединений, используемых клетками автотрофных эукариот.
• Тилакоидная мембрана содержит все ферментные компоненты, необходимые для фотосинтеза.Взаимодействие между хлорофиллом, переносчиками электронов, факторами связи и другими компонентами происходит внутри тилакоидной мембраны. Таким образом, тилакоидная мембрана представляет собой специализированную структуру, которая играет ключевую роль в захвате света и транспорте электронов.
• Таким образом, хлоропласты являются центрами синтеза и метаболизма углеводов.
• Они имеют решающее значение не только в фотосинтезе, но и в хранении основных пищевых продуктов, особенно крахмала.
• Его функция во многом зависит от наличия пигментов.Пластида, участвующая в синтезе пищи, обычно содержит пигменты, которые также отвечают за цвет структуры растения (например, зеленый лист, красный цветок, желтые плоды и т. Д.).
• Подобно митохондриям, пластиды имеют собственную ДНК и рибосомы. Следовательно, они могут быть использованы в филогенетических исследованиях.

1. Смит, К. М., Маркс, А. Д., Либерман, М. А., Маркс, Д. Б., и Маркс, Д. Б. (2005). Базовая медицинская биохимия Марка: клинический подход.Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
2. http://www.biologydiscussion.com/plastids/plastids-types-structure-and-function-with-diagram/38591
3. Koolman, J. & Röhm, K.-H. (2005). Цветной атлас биохимии. Штутгарт: Тиме.
4. Альбертс, Б. (2004). Существенная клеточная биология. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: научный паб Garland.
5. Верма, П. С. и Агравал, В. К. (2006). Клеточная биология, генетика, молекулярная биология, эволюция и экология (1-е изд.). S.Chand and Company Ltd.
6. https://www.biology-online.org/dictionary/Plastid
7. https://study.com/academy/lesson/plastids-definition-structure-types-functions.html
8. Лигуд Р. К. (2010). Пластидная биология. Анналы ботаники, 106 (1), ix.
9. https://www.britannica.com/science/plastid

Leucoplast — обзор | Темы ScienceDirect

(i) Полифенолоксидазы

Полифенолоксидазы (PPO) повсеместно встречаются у высших растений, а также присутствуют в бактериях, грибах и животных.Это би-медные кислородзависимые металлоферменты, которые катализируют одно- или двухэлектронное окисление фенолов.

Растительные полифенолоксидазы обычно представляют собой белки с M _r s порядка 40–72 кДа, ⁵⁵¹ , физиологические функции которых in planta остаются плохо изученными. Было обнаружено, что некоторые из них связаны с корневыми пластидами, амилопластами картофеля, лейкопластами, этиопластами, хлоропластами и пластидоподобными частицами; они обычно присутствуют в клубнях, листьях, корнях хранения, фруктах и ​​частях цветов. Однако нет убедительных данных, связывающих строго очищенные и охарактеризованные PPO с какой-либо конкретной ролью в лигнификации.

Тем не менее, к 1953 году Фройденберг предположил, используя неочищенные ферментные препараты, ^{419,520,552–555} , что окисление монолигнола, приводящее к образованию лигнина, происходит под влиянием полифенолоксидазы и кислорода. Интересно, что этот препарат, по-разному называемый фенолдегидрогеназой, катехолоксидазой и дегидрогеназой и редуктазой грибов, соответственно, был получен из экстракта прессованного сока гриба (например, Agaricus campestris ), который даже не биосинтезирует лигнины.

Mason and Cronyn ⁵⁴⁷ дополнительно исследовали предполагаемую роль очищенной оксидазы грибов в образовании лигнина, не было предоставлено никаких подробностей очистки, кроме того, что она обладала активностью катехолоксидазы 150 единиц / мг. Однако они пришли к выводу, что этот ферментный препарат не отвечает за окисление монолигнола из-за наблюдаемого незначительного потребления кислорода. Скорее, они предположили, что оксидаза, присутствующая в сырых экстрактах грибов Фройденберга, была некоторыми другими ферментативными видами.

Позже Хигучи предложил, основываясь на исследованиях с неочищенными ферментными препаратами из побегов бамбука ( Phyllostachys heterocycla , P. nigra var Heronis и P. rediculata ), ⁵³⁵ , а также с другими неочищенными гомогенаты из японских лаковых грибов ( Psalliota campestris ), ⁵²² , что оксидаза в экстрактах грибов Фройденберга могла быть лакказой.

10.1: Структура и компоненты растительных клеток

Растительные клетки

Компоненты растительных клеток

Клеточная стенка, плазменная мембрана и средняя пластинка

Плазмодесмы — это каналы через клеточную стенку и среднюю пластинку, где соединяется плазматическая мембрана соседних клеток (и, следовательно, цитоплазма).

Ядро

Пластиды

Пластиды — это органеллы, возникшие в результате эндосимбиотического события в истории эволюции растений. У растений пластиды имеют две мембраны.

Хлоропласты

Хлоропласты — это пластиды, содержащие зеленые пигменты, называемые хлорофиллами.

Хромопласты

Хромопласты — это пластиды, не содержащие хлорофилла, но содержащие другие пигменты, такие как каротиноиды. Каротиноидные пигменты отражают такие цвета, как желтый, оранжевый и красный.

Лейкопласты

Лейкопласты — это пластиды, не содержащие пигментов. Основная функция лейкопластов — хранить крахмалы и масла. Лейкопласты, хранящие крахмал, называются амилопластами (как в амилозе).

Центральная вакуоль

Центральная вакуоль — большая органелла, которая часто заполняет большую часть растительной клетки. Он заполнен жидкостью и окружен мембраной под названием tonoplast . Растения могут изменять концентрацию растворенного вещества в центральной вакуоли, чтобы влиять на структуру клеток и движение воды. Это также место для хранения пигментов, таких как антоцианы, или других вторичных метаболитов, таких как фитотоксины.

Атрибуции

Контент Марии Морроу, CC BY-NC

Определение, типы, основная структура и функции

Определение, типы, основная структура и функции

Пластиды — это группа филогенетически и физиологически связанных органелл, обнаруженных во всех типах растений и водорослей. По своей роли различные типы пластид участвуют в метаболизме растений, тем самым способствуя росту и развитию растений.Одной из основных характеристик этих органелл является то, что они имеют двойную мембрану.

В клетках пластиды в основном участвуют в производстве и хранении пищи. Поэтому они участвуют в таких процессах, как фотосинтез, синтез аминокислот и липидов, а также в хранении различных материалов и в некоторых других функциях.

Помимо растений и водорослей, пластиды также встречаются у ряда других организмов, включая:

• Хромопласты
• Хлоропласты
• Лейкопласты

Как и все клетки растений, пластиды происходят из клеток меристемы внутри растения.Расположенные на концах побегов и корней меристемы являются источником недифференцированных клеток растений.

Пропластиды, пластиды-предшественники, представляют собой недифференцированные пластиды, происходящие из меристем. Дальнейшее развитие этого предшественника приводит к производству различных типов пластид, которые, в свою очередь, выполняют разные функции, способствуя общему метаболизму.

Хлоропласты — это пластиды, расположенные в клетках мезофилла на листьях растений. Здесь хлоропласты образуют монослой, поскольку они прижимаются к клеточной стенке вакуолью.Некоторые хлоропласты также можно найти в эпидермальных клетках растения, но они менее развиты по сравнению с таковыми в клетках мезофилла.

У разных видов растений и даже внутри растения хлоропласты различаются по размеру. Например, в то время как хлоропласты, обнаруженные в клетках эпидермиса, меньше и менее развиты, те, которые обнаруживаются в клетках мезофилла, больше и хорошо развиты.

Что касается структуры, хлоропласты содержат тилакоидную мембрану, которая представляет собой обширную внутреннюю мембрану, которая усиливает фотосинтез.Тилакоидная мембрана содержит белковые комплексы, содержащие молекулы хлорофилла, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе (улавливая световые и энергетические пути).

* Чем больше площадь поверхности тилакоидной мембраны, тем больше в клетке содержится хлорофилла.

* Тилакоидная мембрана занимает площадь около 500 микрометров в хлоропласте.

Обычно хлоропласты имеют сфероидальную форму (овальную), которая может быть результатом прижатия к клеточной стенке большой вакуоли.Однако это может варьироваться в зависимости от расположения пластиды.

Морфология также является динамической, что означает, что общая форма может меняться со временем. Исследования также показали, что пластид поляризован и имеет ширину от 5 до 10 микрометров в зависимости от растения.

Подобно другим пластидам, хлоропласты имеют двойную мембранную оболочку, состоящую из внешней и внутренней мембран (фосфолипидные слои). Пространство внутри двойных мембран покрыто водной матрицей, известной как строма.Эта водная матрица содержит различные ферменты и белки, которые необходимы для клеточных процессов.

Некоторые из других компонентов хлоропласта включают:

• Грана — тилакоиды, расположенные стопками (один на другой)
• Периферический ретикулум — мембранные канальцы, выходящие из внутренней мембраны
• ДНК хлоропласта 9000os8

«Хром» происходит от греческого слова, означающего цвет.

Хромопласты — это ярко окрашенные пластиды, которые служат местом скопления пигмента. Обычно они содержатся в мясистых плодах, цветках, а также в различных других пигментированных частях растения, таких как листья.

С такими пигментами, как каротиноиды, накапливающимися в хромопластах, пластиды играют важную роль в опылении, поскольку они действуют как визуальные аттракторы для животных, участвующих в опылении.

Структурно хромопласты значительно различаются в зависимости от типа содержащихся в них каротиноидов.

В зависимости от их структуры хромопласты подразделяются на следующие категории:

• Ретикуло-тубулярные хромопласты
• Простые хромопласты, содержащие глобулы пигмента в своей строме
• Хромопласты, содержащие такие специфические кристаллы / фибриллы
• структуры
• Мембранные хромопласты

* Хотя хромопласты могут развиваться непосредственно из своего предка, также было показано, что они образуются из хлоропластов во время созревания мясистых плодов.

* В некоторых случаях хромопласты могут снова превратиться в хлоропласты — места фотосинтеза.

Есть два типа хромопластов, которые включают:

• Phaeoplast — коричневатый, естественным образом встречается в бурых водорослях
• Rhodoplast — Пластиды, обнаруженные в красных водорослях.

Хромопласты, являясь площадками для пигментов, играют важную роль в опылении, поскольку они привлекают к растению различных животных и птиц.Как только животное соприкасается с пыльцой растения, оно обеспечивает опыление, когда животное перемещается с одного растения на другое.

По сравнению с некоторыми другими пластидами, геронтопласты образуются во время старения. По сути, старение включает деградацию различных органелл растительной клетки.

Во время этого процесса хлоропласт претерпевает обширную структурную модификацию тилакоидной мембраны с последующим образованием увеличенного количества пластоглобул.Граны также постепенно разлагаются, но мембрана геронтопласта остается неповрежденной по мере продолжения старения.

Таким образом, предполагается, что эта пластида играет важную роль в контролируемой деградации хлоропластов. Это позволяет растению удерживать большую часть белка, содержащегося в хлоропластах (75 процентов от общего белка листа), и эффективно удалять хлорофилл и его побочные продукты, которые оказались потенциально токсичными.

Обычно лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, которые обычно находятся в бесцветных листьях и быстрорастущих тканях (клубнях, стеблях, корнях и т. Д.).Здесь лейкопласты служат местом образования и хранения крахмала.

По сравнению с пластидами, такими как хлоропласты и хромопласты, в лейкопластах отсутствуют такие пигменты, как хлорофилл. Более того, они расположены в глубоких тканях, таких как семена растений, и поэтому не подвергаются прямому воздействию света.

Хотя основная функция — хранение, некоторые лейкопласты также участвуют в синтезе жиров и липидов.

Ниже приведены три основных типа лейкопластов:

Слово «амило» означает крахмал.

Амилопласты — это тип пластид, участвующих в длительном хранении крахмала.Как и другие пластиды, амилопласты развиваются из пропластидов.

Биосинтетический путь крахмала ограничен пластидами. Здесь амилопласты играют важную роль в хранении крахмала. По сравнению с некоторыми другими пластидами, амилопласты имеют очень маленькую внутреннюю мембрану и содержат одно или несколько более крупных зерен.

Однако, как и хлоропласты, амилопласты заключены в двойную мембрану, которая содержит строму. Гранулы крахмала синтезируются и в конечном итоге хранятся в строме амилопластов.

* Было высказано предположение, что амилопласты играют важную роль в качестве гравиметрических датчиков. Таким образом, они участвуют в направлении роста корней к земле.

Было показано, что помимо хранения крахмала и гравизирования, у некоторых видов амилопласты вырабатывают ферменты (в цикле GSGOGAT), которые способствуют усвоению азота.

Слово «Елаев» в переводе с греческого означает маслина.

В отличие от амилопласта, элайопласты представляют собой лейкопласты, содержащие масло.Они служат для хранения масел и липидов, которые объясняют наличие небольших капель жира внутри пластид.

Структурно элайопласты не имеют специфических внутренних структур. В результате присутствуют только капли липидов / масла (пластоглобулы). Хотя другие типы пластид могут содержать некоторый уровень пластоглобул, именно высокое количество пластоглобул и их состав отличает их от других пластид.

Элайопласты также характеризуются своей небольшой сферической формой.Однако они редки по сравнению с другими пластидами. Обычно элайопласты обнаруживаются в тапетальных клетках некоторых растений, где они способствуют созреванию стенки пыльцы.

Протеинопласты содержат более высокие уровни белка по сравнению с другими пластидами. Эти белки также достаточно велики, чтобы их можно было увидеть под световым микроскопом. Белки накапливаются в виде аморфных или кристаллических включений и связываются мембраной.

Некоторые другие компоненты (ферменты) органелл включают:

• Пероксидазы
• Полифенолоксидазы

Было показано, что для наземных растений количество пластид на клетку относительно велико: от 30 до 40 и от 100 до 150 в диплоидных клетках. Пластиды растений также проще по сравнению с пластидами других организмов, таких как водоросли.

В зависимости от вида (виды растений, водоросли и т. Д.) Пластиды могут принимать различные формы, начиная от дискообразных, сферических, гантелевидных или линзовидных среди некоторых других.

* В стрессовых условиях митохондрии также наблюдались в пластидах (путем проникновения). Было показано, что это относится к пластидам, подобным хлоропластам, окружающим митохондрии.

Одной из других важных структур, связанных с пластидами, является стромула. Соединяя пластиды в сеть (плазидом), стромула играет важную роль в обеспечении связи между пластидами и другими органеллами клетки, такими как митохондрии и ядро ​​клетки.

Стромулы также очень динамичны и, как было показано, выходят за пределы поверхности всех типов пластид.

Помимо этих аспектов пластид растений, некоторые из других свойств, общих для всех пластид, включают:

Было показано, что для всех типов пластид двойная мембрана является единственной мембраной, которая остается неповрежденной (постоянной). Он состоит из таких галактолипидов, как MGDG, среди других липидов и белков.Из-за редукции генома пластид, особенно в клетках, пластиды способны кодировать только небольшое количество белков.

В результате они сильно зависят от белков, кодируемых ядром клетки. Таким образом, здесь двухмембранная оболочка пластид играет решающую роль в транспорте белка из цитоплазмы клетки в пластиду.

Помимо транспорта белка, мембрана также играет важную роль в процессе передачи сигналов. Связь между пластидами и ядром клетки особенно важна во время экспрессии генов.Таким образом, мембрана играет важную роль в передаче клеточных сигналов и, следовательно, в регуляции экспрессии генов.

Некоторые из других ролей пластидных оболочек включают:

• Транспорт других материалов, включая жизненно важные металлы и метаболиты
• Метаболизм жирных кислот, липидов и каротиноидов среди других соединений
• Производство регуляторов роста растений
• Взаимодействие с эндомембранными системами клетки

Строма относится к внутреннему пространству, которое заключено двойной мембраной пластиды.Он заполнен бесцветной жидкостью / матрицей, окружающей тилакоид, а также ряд других органелл в пластиде.

Некоторые из других компонентов стромы включают:

Рибосома — основная характеристика стромы пластид. В некоторых клетках они могут присутствовать в виде полирибосомы, которая представляет собой комплекс молекулы мРНК (группа рибосом, связанных информационной РНК). В пластиде присутствие рибосомы указывает на активность синтеза белка.

Белки необходимы для нескольких функций, включая различные химические процессы, а также восстановление повреждений. Следовательно, присутствие рибосомы необходимо для различных пластидных процессов внутри клетки.

Нуклеоиды — К ним относятся копии пластидной ДНК и РНК. Как и ядро ​​клетки, эти нуклеоиды являются функциональной единицей генома пластиды. Внутри пластиды нуклеоиды прикреплены к тилакоидам в хлоропластах или могут быть беспорядочно распределены в строме.

Количество нуклеоидов значительно варьируется от одного организма к другому. Например, по сравнению с незелеными пластидами хлоропласты содержат большее количество нуклеоидов.

* В пластидах нуклеоиды могут быть организованы вдоль кольца и превращены в непрерывное кольцо ДНК. Однако линейные геномы также были идентифицированы в пластидах.

Подобно митохондриям, пластиды представляют собой полуавтономные тела. Таким образом, они содержат свой собственный генетический материал и, следовательно, способны синтезировать белки, необходимые для нормального функционирования.Однако тесная координация между пластидами и клеткой важна во время развития пластид, учитывая, что они могут зависеть от клетки в отношении определенного материала, необходимого во время процессов.

Некоторые из других компонентов пластиды, которые также могут быть обнаружены в строме, включают:

• Тельца включения
• Микротрубочки — например, этиопласты
• Стромацентры
• Крахмал
• пластоглобулы

Внутренняя мембрана пластид встречается в основном у наземных растений.Он постепенно развивается из внутренней мембранной оболочки (двойной мембраны), а также из липидных компонентов.

В некоторых случаях эта мембрана может прикрепляться к внутренней мембране пластиды с образованием мембранной системы, известной как периферический ретикулум. Эта система играет важную роль в транспортировке различных материалов из цитоплазмы клетки в пластиду и наоборот.

Вернуться к обзору биологии растений

См. Страницу о клетках мезофилла, клетках меристем, фотосинтезе, трансгенных растениях, фотосинтетических бактериях

Вернуться к клеточной биологии

Вернуться к теории клеток

Вернуться к изучению пластидов в MicroscopeMaster Home

сообщить об этом объявлении

Список литературы

Гангарам Мохабир и Филип Джон.(1988). Влияние температуры на синтез крахмала в тканях клубней картофеля и в амилопластах. Plant Physiol.

Роберт Р. Уайз. (2006). Разнообразие формы и функций пластидов. ResearchGate.

Роберт Р. Уайз и Дж. Кеннет Хубер. (2007). Строение и функции пластидов. Достижения в области фотосинтеза и дыхания, Том 23.

Томас Браукманн. (2015). Изучение эволюции пластидного генома у гетеротрофных растений и использование структурных изменений пластидного генома в качестве филогенетических маркеров.

Каталин Солимози и Арон Керестес (2012). Пластидная структура, диверсификация и взаимопревращения II. Наземные растения. Researchgate.

Кевин Пайк. (2009). Пластидная биология.

Уайз, Роберт Р., Хубер, Дж. Кеннет. (2006). Строение и функции пластидов. Достижения в фотосинтезе и дыхании.

Ссылки

https://link.springer.com/chapter/10.1007 / 978-3-540-38255-3_1

https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-017-0247-8_4

Разнообразие типов пластид и их взаимопревращений

Abstract

Пластиды — это основные субклеточные органеллы, которые эволюционировали для выполнения специализированных функций в растительных клетках, включая фотосинтез, производство и хранение метаболитов. Они бывают разных форм с разными характеристиками, что позволяет им функционировать в разнообразных процессах развития, специфичных для органов / тканей / клеток, и с различными сигналами окружающей среды.Здесь мы всесторонне рассмотрели отличительные роли пластид и их переходные состояния в соответствии с их особенностями. Более того, самое последнее понимание их регуляторных механизмов подчеркивается как на транскрипционном, так и на посттрансляционном уровнях, с акцентом на зеленеющие и незеленеющие фенотипы.

Ключевые слова: хлоропласт, хромопласт, дезеленение, этиопласт, озеленение, лейкопласт, незеленение

Введение

Пластиды впервые появились во время эндосимбиотического события между фотосинтетическими прокариотами и эукариотическими предками водорослей.Во время последующей совместной эволюции захваченных пластидных и эукариотических клеток произошли резкие изменения в функциях пластид, включая развитие регуляторных сетей (Keeling, 2013; Ševćíková et al., 2015). Хотя пластиды являются обычными субклеточными органеллами у растений, предыдущие исследования были склонны к фотосинтетическим пластидам, называемым хлоропластами, или пластидам, обогащенным каротиноидами, называемым хромопластами (Cruz et al., 2018; Pinard and Mizrachi, 2018). Более того, недавние исследования регуляторных путей пластид в основном сосредоточены на переключении света и гормональной терапии (López-Juez, 2007; Larkin and Ruckle, 2008; Larkin, 2014; Al-Babili and Bouwmeester, 2015; Liu et al., 2017).

В этом обзоре кратко описаны отличительные особенности каждого типа пластид, чтобы помочь понять общие свойства пластид. Интересно то, что новые пластиды не могут быть сгенерированы или рождены, а дублируются или переносятся из других пластид. Это указывает на важность взаимного превращения пластид, и поэтому этот вопрос рассматривается в данном обзоре. Однако, поскольку взаимопревращения пластид являются тканевыми и видоспецифичными событиями, репрезентативные исследования были тщательно отобраны и обобщены.

Хотя существует много случаев взаимопревращений пластид, молекулярные механизмы в сигнальных сетях хлоропластов и хромопластов были в центре внимания этого обзора. Во время развития хлоропластов световые волны различной длины синергетически запускают регуляторы транскрипции, высвобождая посттрансляционное ингибирование комплексов лигазы E3. Это приводит к увеличению количества регуляторов транскрипции, которые индуцируют фотоморфогенные ферменты и развитие хлоропластов. Хромопласты дифференцируются путем индукции генов биосинтеза каротиноидов через индукцию регуляторов транскрипции.В этом обзоре описаны молекулярные сети хлоропластов и хромопластов с недавно открытыми регуляторами как на транскрипционном, так и на посттрансляционном уровнях. Вместе с общими примерами взаимопревращения пластид, обзор специфичных для генов молекулярных сетей и участвующих в них генов будет решительно поддерживать работу по генетическому улучшению множества признаков, связанных с взаимопревращением пластид.

Типы и роли пластидов

Пластиды можно разделить на несколько типов в зависимости от их цвета, морфологии и ультраструктуры (Whatley, 1978; Møller, 2006; Wise, 2007).Характеристики каждого типа пластид тесно связаны с их конкретными ролями (). Недифференцированные пластиды, называемые «пропластидами», в основном обнаруживаются в меристематических и репродуктивных тканях и идентифицируются как небольшие и имеющие четкую ультраструктуру. Их можно разделить на «лейкопласты» белого цвета, «хлоропласты» зеленого цвета и «хромопласты» желтого, оранжевого или красного цвета. Промежуточные формы хлоропластов называются «этиопластами», а стареющие формы хлоропластов — «геронтопластами».Лейкопласты классифицируются по их отсутствию цвета, но могут быть дополнительно разделены в соответствии с их биохимическими характеристиками на основе их содержимого, например, обогащенные крахмалом «амилопласты», обогащенные белком «протеинопласты» и обогащенные липидами «элайопласты» (Lopez-Juez and Pyke , 2004; Jarvis, López-Juez, 2013).

Пути перехода между различными пластидами. Характеристики и пути взаимопревращения пластид в пластидах были классифицированы в соответствии с цветом и номером стрелки.Переход к хлоропласту называется «озеленением» и обозначается цифрой «1». Это в основном вызывается световыми сигналами от пропластидов, этиопластов, лейкопластов и хромопластов. Этиопласты могут развиваться из пропластидов в темноте, что обозначается цифрой «2». Цифра «3» указывает на развитие лейкопластов, которое запускается различными процессами развития с образованием обогащенных крахмалом, липидами и белками подтипов, называемых амилопластами, элайопластами и протеинопластами, соответственно.В основном на стадии созревания в пластидах образовывались различные типы кристаллов каротиноидов, которые называются хромопластами из пропластидов, лейкопластов и хлоропластов, и это обозначено цифрой «4». Вместе с развитием этиопласта и лейкопласта (2,3), развитие хромопласта (4) было идентифицировано как «незеленеющий» пластидный переход. Утрата зеленого цвета хлоропластами называется «обесцвечиванием» и обозначается цифрой «5», и эти хлоропласты затем переходят в лейкопласт или геронтопласт в результате регуляции развития или во время старения, соответственно.

Пропластиды

Пропластиды — это недифференцированные пластиды, которые поддерживают минимальную пластидную структуру. Таким образом, передача их органелл может происходить между поколениями. Они бесцветны и крошечные по размеру по сравнению с другими типами пластид без существенных морфологических характеристик (Jarvis, López-Juez, 2013; Liebers et al., 2017). В основном они обнаруживаются в меристематических и яйцеклетках растений, а иногда и во время образования пыльцы у определенных видов, таких как Pelagonium и ячмень ( Hordeum vulgare ) (Hagemann, 2004; Sakamoto et al., 2008; Gajecka et al., 2020). Также сообщалось, что пропластиды клубеньков в тканях корня играют жизненно важную роль в биохимии фиксации азота в семействе бобовых (Boland and Schubert, 1983; Ferguson, 1998; Greco et al., 2012).

Хлоропласты

Хлоропласты являются одним из наиболее хорошо изученных типов пластид и обнаруживаются во всех фотосинтезирующих организмах (Waters and Langdale, 2009; Rottet et al., 2015). Они могут превращать световую энергию в химическую энергию через фотосинтетические белковые комплексы.В хлоропластах множественные стопки дискообразных одиночных липидных слоев, называемых тилакоидами, образуют граны, которые создают большие поверхностные слои липидов, которые закрепляют фотосинтетические белковые комплексы. Края дискообразных тилакоидов также образуют уникальные гидрофобные карманные структуры, называемые пластоглобулами, которые помогают увеличивать внутреннюю площадь липидного бислоя (Rottet et al., 2015). Пластоглобулы идентифицированы как участки распада каротиноидов для производства апокаротиноидов (Rottet et al., 2016) и для накопления неэндогенных каротиноидов (Mortimer et al., 2017).

Зеленый цвет хлоропластов обусловлен хлорофиллом, который является основным компонентом фотосинтеза, но хлоропласты также содержат множество гидрофобных терпенов, таких как лютеин, β-каротин, виолаксантин и неоксантин, которые также помогают поддерживать фотосинтез ( Руис-Сола и Родригес-Консепсьон, 2012 г.). Каротиноид в хлоропласте не только преобразует УФ-синий диапазон света в электроэнергию для фотосинтеза (Dall’Osto et al., 2014), но и играет важную роль в фотозащите, модулируя безызлучательное рассеяние избыточной энергии возбуждения ( Нийоги, 2000; Далл’Осто и др., 2005). В частности, гидроксилированные каротиноиды, называемые ксантофиллами, поддерживают фотозащиту, опосредуя прямое тушение триплетов хлорофилла (Chl) ( ³ Chl ^* ) или поглощая реактивные формы кислорода (ROS), образующиеся во время фотосинтеза (Niyogi et al., 1997; Havaux, Niyogi, 1999; Dall’Osto et al., 2007). Следовательно, баланс между фотосинтезом, фотозащитой и улавливанием АФК является важной функцией хлоропластов. Гранулы крахмала, белковые и липидные тела часто образуются в хлоропластах для временного хранения и помогают удовлетворить потребности, связанные с развитием и сигналами окружающей среды.

Этиопласты

Этиопласты представляют собой специализированные промежуточные типы пластид, которые в основном встречаются у проростков, выращенных в темноте. В естественных условиях они легко встречаются в рассаде, растущей под почвой. Они являются временным состоянием развития хлоропластов и также считаются статусом строгой экономии, потому что они останавливают развитие фотосинтетических химикатов и структур, которые не нужны в темноте. Внутри этиопластов обычно образуются отдельные хорошо расположенные паракристаллические проламеллярные тела и трубчатые протилакоиды, которые перемежаются с многочисленными небольшими пластоглобулами с большим количеством каротиноидов; в основном лютеин и виолаксантин, которые помогают увеличить переход к хлоропластам (Park et al., 2002; Родригес-Вильялон и др., 2009 г .; Solymosi and Schoefs, 2010; Pipitone et al., 2021).

Лейкопласты и производные

Лейкопласты характеризуются своей белой структурой (Carde, 1984). Они часто встречаются в нефотосинтезирующих тканях, которые выполняют функции хранения. Однако успехи в технологии микроскопии и расширение стратегий обнаружения сделали возможным более детальную классификацию лейкопластов. За исключением неразвитых пропластидов, три типа белых пластид, амилопласты, протеинопласты и элайопласты далее характеризуются как подтипы лейкопластов (Howitt and Pogson, 2006; Sadali et al., 2019).

Амилопласты

Амилопласты характеризуются гранулами крахмала, которые хранят крахмал высокой плотности. Во время образования мембран амилопластов в гранулы крахмала также включаются различные липиды, такие как свободные жирные кислоты, лизофосфолипиды, лизофосфатидилхолин и лизофосфатидилэтаноламин (Gayral et al., 2019). Амилопласты обычно обнаруживаются в тонких тканях, включая семена, фрукты, клубни и корни для хранения углерода, но они также часто встречаются с низкой частотой в различных тканях, включая листья, стебли и корни для временного хранения (Jarvis and López-Juez, 2013).Интересно, что амилопласты в некоторых случаях нестабильны, например в листьях арабидопсиса, накопление и потеря крахмала очень динамичны, следуя суточному циклу из-за фотосинтетической активности или ее отсутствия (Fernandez et al., 2017). В отличие от пластид других типов, амилопласты часто сосуществуют с пластидами разных типов в одной и той же клетке. Однако в тканях таких видов, как тыквенный, плод персиковой пальмы и клубень сладкого картофеля (Jeffery et al., 2012; Hempel et al., 2014; Zhang et al., 2014) наблюдались комбинаторные типы пластид, называемые амилохромопластами, которые хранят гранулы крахмала с кристаллами каротиноидов в одной пластиде. Гранулы крахмала также находятся внутри различных типов пластид, таких как хлоропласты. Сообщалось, что помимо своих функций хранения амилопласты из корней Arabidopsis вносят вклад в передачу сигналов гравитропизма (Chen et al., 1999; Nakamura et al., 2019).

Элайопласт

Элайопласты характеризуются ультраструктурой, заполненной гидрофобным содержимым, таким как липиды и терпеноиды.Они специализируются на биосинтезе и хранении липидов, но также выполняют различные функции в определенных тканях. В цитрусовых элайопласты экспортируются в секреторные карманы, и они могут иметь большое влияние на аромат и вкус (Zhu et al., 2018). Было обнаружено, что у пыльцы образование экзины сильно зависит от элайопластов (Quilichini et al., 2014).

Протеинопласты

В определенных случаях белковые тела могут быть обнаружены в пластидных структурах, как правило, в цитозольной области, и они называются протеинопластами (или протеопластами, алеуропластами, алеуронапластами; Dashek and Miglani, 2017).Протеинопласты обычно обнаруживаются во многих различных типах клеток на нескольких различных стадиях развития пластид (Thomson and Whatley, 1980). Считается, что из-за расположения и содержания протеинопластов они играют роль в хранении белка. Кроме того, протеинопласты корня табака проявляют сильную оксидазную активность, которая может выполнять определенную функцию (Vigil and Ruddat, 1985).

Хромопласты

Хромопласты обладают красочными характеристиками, поскольку они накапливают большое количество каротиноидов, а их специфический цвет определяется конкретными типами каротиноидов.Во время развития хромопластов концентрированные каротиноиды, которые на зрелой стадии образуют глобулярные, округлые, спиралевидные кристаллы каротиноидов, образуются и хранятся в гидрофобных структурах, называемых пластоглобулами (Schweiggert et al., 2011). Пластоглобулы представляют собой липопротеиновые частицы, прикрепленные к тилакоидам через полупроводниковый бислой и участвующие как в биосинтезе липидов, так и в хранении и расщеплении (Austin et al., 2006; Rottet et al., 2016). Эти окрашенные пластиды с высокоразвитыми пластоглобулами используются для привлечения опылителей и распространителей семян в репродуктивных тканях или для хранения каротиноидов и гидрофобных метаболитов (Rottet et al., 2015).

Геронтопласты

Геронтопласты представляют собой пластиды, полученные из хлоропластов, приспособленные для рециклирования пластид, которые в основном обнаруживаются во время процессов старения или в стрессовых условиях (Biswal et al., 2012). Поскольку хлоропласты обладают до 80% пула азота листа, деградация хлоропластов и рециркуляция их питательных веществ важны для выживания растений (Makino and Osmond, 1991). Также сообщалось о деградации белков хлоропластов по трем различным направлениям: аутофагия, ассоциированные со старением вакуоли (SAV) и везикуляция хлоропластов (CV) (Ishida et al., 2008; Xie et al., 2015). Когда начинается процесс старения, пластиды претерпевают серийные изменения своей ультраструктуры. Трудно определить характеристики геронтопластов в начале старения, но есть несколько специфических характеристик, которые были идентифицированы (Biswal et al., 2012). Во-первых, геронтопласты не содержат гранул крахмала, вероятно, потому, что они не могут продолжать фотосинтез, который ежедневно пополняет запасы крахмала. Во-вторых, их тилакоидные структуры и хлорофилл также были разрушены.В-третьих, размер их пластоглобул увеличивается, а их количество увеличивается, вероятно, из-за накопления липофильных веществ из разрушенных липидных структур и гидрофобного содержимого.

Специализированные типы: десиккопласты, фенилопласты и ксилопласты

Десиккопласты — это пластиды, которые могут взаимно превращаться между хлоропластами и пропластидами у устойчивых к высыханию растений (Solymosi et al., 2013). Фенилопласты представляют собой обогащенные фенолом красочные пластиды, идентифицированные как новый тип пластид по сравнению с хромопластами из-за их различного содержания для хранения и гомеостатической роли фенолов (Brillouet et al., 2014). Ксилопласты — это специализированные пластиды во вторичных сосудистых тканях, предназначенные для синтеза предшественников продукции монолигнолов, происходящих либо из пропластидов, либо, что более вероятно, из амилопластов (Pinard and Mizrachi, 2018).

Регуляторы пластидных переходов

В последнее время исследования регуляторных путей пластид значительно расширились, и было получено множество удивительных открытий. Итак, учитывая разнообразие и сложность пластид, большинство обзоров сигналов, связанных с пластидами, сосредоточено на конкретных аспектах, таких как дифференцировка пластид (Liebers et al., 2017; Knudsen et al., 2018; Sadali et al., 2019), световые сигналы (López-Juez, 2007; Larkin and Ruckle, 2008; Larkin, 2014), окислительно-восстановительный контроль (Toyoshima et al., 2005), регуляционные и ретроградные сигналы (Rodermel, 2001; Nott et al. al., 2006; Pogson et al., 2008; Kleine et al., 2009; Chi et al., 2013; Singh et al., 2015; Sun et al., 2018; Sun, Li, 2020), эволюция (Reyes -Prieto et al., 2007; Archibald, 2009; Wicke et al., 2011; Keeling, 2013) и гормональной регуляции (Al-Babili and Bouwmeester, 2015; Liu et al., 2017). В этом обзоре мы сосредоточились на посттранскрипционной регуляции и недавно обнаруженных регуляторах пластидных переходов ().

Принципиальная схема регуляции пластидного перехода. Регуляторные механизмы зеленеющих и незеленеющих взаимопревращений пластид кратко суммированы с помощью основных транскрипционных и посттрансляционных регуляторов. Световые сигналы с разных длин волн обозначены толстыми стрелками с характерными цветами. Фоторецепторы показаны кружками, а регуляторные гены показаны в прямоугольных ячейках.Комплексы E3-лигазы, ферменты, связанные с биогенезом хлоропластов, и ферменты, связанные с биогенезом хромопластов, были разделены на категории с бело-коричневыми, зелеными и оранжевыми прямоугольниками, соответственно. Символы спирали ДНК представляют регуляцию транскрипции генов. Зеленые линии указывают на прямые эффекты «озеленения», а красные линии указывают на прямые эффекты «отсутствия озеленения».

Развитие хлоропластов

Свет — это первичный сигнал для развития хлоропластов. Различные диапазоны длин волн воспринимаются разными фоторецепторами, например, УФ-В определяется по ЛОКУС УСТОЙЧИВОСТИ к УФ-излучению 8 ( UVR8 ), УФ-А и синий свет идентифицируются по криптохромам ( CRY ) и фототропинам. красный свет и дальний красный свет идентифицируются как фитохром-красный ( Pr ) и фитохром-дальний красный ( Pfr ), соответственно, как взаимопревращаемые формы фитохромов (Paik and Huq, 2019) .Чтобы воспользоваться преимуществом быстрого ответа, растения используют посттранскрипционную регуляцию путем передачи сигнала на пути деградации белка, опосредованные E3-лигазой. В CULLIN4 ( CUL4 ) лигазный комплекс типа E3, CUL4 и УФ-ПОВРЕЖДЕННЫЙ ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИЙ БЕЛК1 (DDB1) состоят из фундаментальных структур, в то время как КОНСТИТУТИВНЫЕ ФОТОМОРФОГЕННЫЕ ФОТОМОРФОГЕННЫЕ (COPs), супрессор phyAs (SPAs) и DE-E1 ) имеют функции целевой специфичности (Lau and Deng, 2012). Комплекс COP1-SPA1 является основным регулятором восприятия света рецепторами UVR8, CRY1 и ответов фитохрома (Wang et al., 2001; Сайджо и др., 2003; Хуанг и др., 2013; Мартинес и др., 2018). Когда UVR8 и CRY1 активируются светом, они инактивируют COP1 и экспортируют белок COP1 в цитозольную область из ядра и, следовательно, блокируют убиквитинирование белка ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5) (Lau and Deng, 2012). Также сообщалось, что комплекс COP10-DET1 участвует в убиквитинировании длинного гипокотиля в Far-Red 1 (HFR1) (Yang et al., 2005) и GOLDEN2-LIKE 1 (GLK1) (Tang et al., 2016). Сообщалось, что HY5 , HYH и HFR1 являются положительными регуляторами транскрипции, используемыми для сборки световых сигналов для удлинения гипокотиля и ранних световых ответов.GLKs также связывается с 32-88 аминокислотной областью DET1, и стабильность белка GLKs повышается за счет блокирования опосредованной убиквитинизацией деградации белка (Tang et al., 2016). GLK являются основными положительными регуляторами развития хлоропластов на основе их мутантных фенотипов, в то время как фенотип glk1 / glk2 double KO все еще имел хлоропласты, что указывает на возможность другого регулятора (Fitter et al., 2002; Wang et al., 2013). Сообщалось о двух генах схожих, но второстепенных фенотипов по сравнению с GLK , названных GATA, НИТРАТ-ИНДУКТИВНЫЙ, УГЛЕРОМЕТАБОЛИЗМ УЧАСТВОВАН ( GNC ) и GNC-LIKE ( GNL ) (Richter et al. ., 2010). Когда свет включается, вместе с высвобождением пути деградации лигазы E3, наблюдалось ингибирование транскрипции HY5 , HYH и HRF1 ФАКТОРАМИ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ С ФИТОХРОМОМ (PIF), и нечувствительность к этилену 3 (EIN3) была высвобождается в результате деградации PIFs и EIN3 (Zhong et al., 2009). Это также запускало регуляцию транскрипции основных положительных регуляторов, давая синергетические эффекты. Псевдоэтиоляция в светлой / глубокой зеленой паникле1 ( AtPEL1 ) в первую очередь описывалась в системе охоты на сверхэкспрессирующий ген полноразмерной кДНК Arabidopsis (система охоты на FOX) для гена репрессии хлорофилла (Ichikawa et al., 2006; Llorente et al., 2017) и, что интересно, с той же самой системой охоты на FOX эктопическая сверхэкспрессия OsGLK1 превращает пропластид в хлоропласт в каллусе риса (Nakamura et al., 2009). Дальнейший анализ показал аффинность связывания OsPEL1 с OsGLK1 и OsGLK2 в рисе. Хотя регуляторная модель не была хорошо отработана и функция PEL у риса была ограничена метелкой, AtPEL1 репрессирует активационную активность OsGLK1 (Zhang et al., 2020). При сборке позитивных регуляторов уровень основных ферментативных белков для биогенеза хлоропластов, пути биосинтеза тетрапирролов, ядерных генов, связанных с фотосинтезом, и белков, связанных с PEP,, факторов SIGMA (SIG), PRIN2 увеличивался (Kindgren et al., 2012; Кобаяси и Масуда, 2016; Эрнандес-Вердеха и др., 2020).

Развитие хромопластов

Несколько регуляторов играют важную роль в переходе хромопластов, но они не так хорошо известны, как в хлоропластах. Сообщалось, что во время созревания плодов томата (Solanum lycopersicum ) фактор транскрипции MADS-box ИНГИБИТОР СОЗРЕНИЯ ( RIN ) является основным положительным регулятором, который активирует ограничивающие скорость ферменты в каротиноидных путях (Martel et al., 2011). TOMATO AGAMOUS LIKE1 (TAGL1) образует комплекс с RIN, а ликопин в плодах томатов был усилен сверхэкспрессией TAGL1 (Itkin et al., 2009; Lü et al., 2018). О нефункциональном мутанте фактора транскрипции NAC, называемом NON-RIPENING ( NOR ), сообщалось о сходном фенотипе мутанта rin из-за задержки пластидного перехода (Giovannoni, 2004, 2007). Индуцированный светом фактор транскрипции bZIP HY5 напрямую связывается с промотором ферментов, ограничивающих скорость биосинтеза каротиноидов, PSY и фитоен-десатуразы ( PDS) , и активирует их транскрипцию (Toledo-Ortiz et al., 2014). Другой положительный регулятор, OR , отвечает за образование хромопластов в органах цветков цветной капусты ( Brassica oleracea, var. Botrytis) (Li et al., 2003; Lu et al., 2006). Также сообщалось, что OR обладает шаперонной активностью холдазы для PSY , поскольку он повышает стабильность белка PSY и увеличивает его ферментативную активность (Welsch et al., 2018). В случае арабидопсиса дальнейший анализ показал, что OR связывается с фактором транскрипции bHLH TEOSINTE BRANCHED, CYCLOIDEA AND PCF (TCP14), повышая стабильность и уровень транскрипции RARLY LIGHT-INDUCIBLE PROTEINS ( ELIP1 и ELIP2 ), которые являются белками, связывающими хлорофилл, для развития хлоропластов (Sun et al., 2019). А разнообразный анализ мутантов с разными видами указывает на важную роль гена OR в развитии хромопластов (Kim et al., 2018; Welsch et al., 2020). Между тем, в качестве репрессивных регуляторов STAY-GREEN 1 (SlSGR1) в томате напрямую взаимодействует с SlPSY1 и может ингибировать уровни его белка. Кроме того, репрессия SlSGR1 в плодах трансгенных томатов приводила к увеличению накоплений мРНК SlPSY1 и ускорению времени взаимопревращения хромопластов (Luo et al., 2013). Один из белков MADS-бокса, названный SlCMB1 , который принадлежит той же субкладе SEP с RIN , также, как сообщается, играет важную роль в развитии хромопластов в томате. Плоды SlCMB1 -RNAi снизили экспрессию PSY1 и PDS , а также снизили продукцию этилена и связанные гены сигнального пути (Zhang et al., 2018). Кроме того, экзогенная индукция ограничивающих скорость ферментов биосинтеза каротиноидов, способных запускать взаимное превращение пластид в хромопласты (Ha et al., 2019; Llorente et al., 2020). Различные стрессы окружающей среды и сигналы развития, включая созревание, также могут запускать развитие хромопластов за счет индукции биосинтеза каротиноидов (Bouvier et al., 1998; Sadali et al., 2019).

Разница между хлоропластом лейкопласта и хромопластом

Пластида — это небольшая органелла, обнаруженная в цитоплазме растительной клетки. Согласно прошлым исследованиям, считается, что пластиды являются потомками цианобактерий, которые являются фотосинтезирующими бактериями.Они проникли в эукариотические растения и водоросли, сформировав эндосимбиотические отношения. Существует три основных типа пластид: лейкопласты, хлоропласты и хромопласты. Лейкопласты — это бесцветные пластиды, предназначенные для хранения пищевых продуктов в растениях. Хлоропласты — это пластиды зеленого цвета, которые специализируются на фотосинтезе. Хромопласты представляют собой пластиды разного цвета, которые отвечают за различный цвет лепестков и других частей растения . Это ключевое различие между хлоропластом лейкопласта и хромопластом.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое лейкопласт
3. Что такое хлоропласт
4. Что такое хромопласт
5. Сходства между лейкопластом хлоропластом и хромопластом
6. Сравнение бок о бок — лейкопласт против хлоропласта по сравнению с пластинчатым формопластом в
7. Резюме

Что такое лейкопласт?

Лейкопласт — это небольшая органелла, обнаруженная в клетках растений. Это тип пластида, который предназначен для хранения таких продуктов, как крахмал, белок и липиды в растениях.Лейкопласты бесцветные. Следовательно, они не привлекают и не атакуют опылителей. Также они не содержат фотосинтетических пигментов. Более того, в лейкопластах отсутствуют и другие типы пигментов. Лейкопласты меньше хлоропластов и имеют различную морфологию. Обычно они располагаются в нефотосинтезирующих тканях, таких как корни, луковицы и семена. Чаще всего они находятся в неэкспонированных тканях растений.

Рисунок 01: Лейкопласты — амилопласты

Существует три типа лейкопластов: амилопласты, элайопласты и протеинопласты. Амилопласты запасной крахмал. Элайопласты — хранилища жиров и масел семян. Протеинопласты хранят белки в семенах. Лейкопласты также могут превращаться в другие пластиды.

Что такое хлоропласт?

Хлоропласт — это тип пластида, который содержит фотосинтетические пигменты, называемые хлорофиллами. Хлоропласты — чрезвычайно важная органелла в клетке растений и органеллы фотосинтеза. Они являются наиболее распространенным типом пластид растений.Хлоропласты синтезируют углеводы, используя энергию солнечного света. Хлоропласты имеют разные формы, такие как сферическую, яйцевидную, звездчатую, спиральную и чашевидную. Они равномерно распределены в цитоплазме растений.

Хлоропласт покрыт двумя мембранами, известными как внутренняя и внешняя мембраны. Матрикс хлоропласта известен как строма и содержит цилиндрические структуры, называемые грана. Каждый хлоропласт может содержать от 10 до 100 гран в строме. Грана содержит мембраны в форме дисков, называемые тилакоидами, которые являются местом фотосинтеза.

Рисунок 02: Хлоропласты

Хлоропласты содержат рибосомы, ДНК, РНК и растворимые ферменты, необходимые для фотосинтеза. Считается, что хлоропласты попадают в высшие растения в результате симбиотических отношений между фотосинтезирующими бактериями.

Что такое Хромопласт?

Хромопласт — это пигментированная пластида, содержащаяся во фруктах, цветах, корнях и стареющих листьях. Хромопласты производят отчетливые цветные пигменты. В созревающих плодах хлоропласты превращаются в хромопласты.Каротиноиды и ксантофиллы — два общих пигмента, синтезируемых хромопластами. Каротин — это пигмент оранжевого цвета, а ксантофиллы — желтого цвета.

Хромопласты привлекают опылителей. Разноцветные цветы используются растениями для привлечения опылителей в качестве механизма перекрестного опыления. Яркие плоды способствуют распространению семян. Хотя хлоропласты содержат пигменты зеленого цвета, они не считаются хромопластами. Термин хромопласт используется для обозначения пластид, содержащих пигменты, отличные от хлорофиллов.Однако хромопласты могут превращаться в хлоропласты.

Рисунок 03: Хромопласты в апельсиновых плодах

Каковы сходства между хлоропластом лейкопласта и хромопластом?

• Лейкопласт, хлоропласт и хромопласт — это небольшие органеллы, называемые пластидами.
• Все эти пластиды находятся в клетках растений.
• Все эти пластиды являются важными органеллами растений.

В чем разница между хлоропластом лейкопласта и хромопластом?

Резюме — Лейкопласт против хлоропласта против хромопласта

У растений есть три основных типа пластид.Это лейкопласты, хлоропласты и хромопласты, которые выполняют у растений разные функции. Лейкопласты — это пластиды, в которых хранятся продукты питания растений, такие как жиры, масла, крахмал, белки и т. Д. Хлоропласты — это фотосинтетические органеллы растений. Они содержат хлорофиллы (пигменты зеленого цвета). Хромопласты — это пигмент разного цвета, содержащий пластиды растений. Хромопласты придают разный цвет цветам, фруктам, листьям и т. Д. В этом разница между лейкопластом, хлоропластом и хромопластом.

Скачать PDF-версию Leucoplast vs Chloroplast vs Chromoplast

Вы можете загрузить PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономных целях в соответствии с примечаниями к цитированию. Пожалуйста, скачайте PDF-версию здесь. Разница между лейкопластом, хлоропластом и хромопластом.

Артикул:

1. «Пластиды: типы, структура и функции (со схемой)». Обсуждение биологии. N.p., 14 июля 2016 г. Web. Доступна здесь. 15 июля 2017 г.
2. «Хлоропласт». Википедия. Фонд Викимедиа, 14 июля 2017 г.Интернет. Доступна здесь. 16 июля 2017 г.
3. Пластиды. Биология клетки растений., N.d. Интернет. Доступна здесь. 16 июля 2017.

Изображение предоставлено:

«1221391» (общественное достояние) через Pixabay
2. «Plagiomnium affine ламиназеллен» Кристиан Петерс — Фабельфро — Самофотография (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
3. «Эти маленькие пятна на апельсинах мандарина…» Умберто Сальваньин (CC BY 2.0) через Flickr

Plastids: определение, структура, типы и функции — видео и стенограмма урока

Типы и функции пластид

Хлоропласты , вероятно, самые известные из пластид.Они отвечают за фотосинтез . Хлоропласт заполнен тилакоидами, в которых происходит фотосинтез, и хлорофиллом.

Хромопласты — это то, что описывает название, место для хранения и синтеза пигментов в растении. Они содержатся в цветущих растениях, фруктах и ​​стареющих листьях. Хлоропласты фактически превращаются в хромопласты.Здесь есть каротиноидные пигменты, которые позволяют придать разные цвета фруктам и осенним листьям. Одна из основных причин появления этих структур и цветов — привлечение опылителей.

Геронтопласты — это в основном хлоропласты, которые проходят процесс старения. Это хлоропласты листьев, которые начинают превращаться в различные органеллы или перестраиваются, поскольку лист больше не использует фотосинтез (например, в осенние месяцы).

Лейкопласты представляют собой непигментированные органеллы. В отличие от других, о которых мы говорили, лейкопласты вообще не имеют цвета. Они находятся в нефотосинтезирующих частях растения, таких как корни. В зависимости от того, что нужно растению, они могут стать просто навесами для хранения крахмала, липидов и белков. Их чаще используют для синтеза аминокислот и жирных кислот.

Лейкопласты подразделяются на три различных пластида:

• Амилопласты
• Протеинопласты
• и Элайопласты

Амилопласты являются самыми большими из трех и отвечают за хранение крахмала.Затем есть протеинопластов , которые помогают хранить белки, которые необходимы растению и обычно содержатся в семенах. Наконец, элайопластов используются для хранения жиров и масел, которые необходимы растению, особенно в семенах.

Эволюция пластидов

Пластиды возникли из того, что, по мнению ученых, было небольшими прокариотическими организмами, живущими внутри других прокариотических организмов. Они полагают, что эти органеллы вместе с митохондриями начали симбиотические или взаимовыгодные отношения с более крупной прокариотической клеткой, прежде чем в конечном итоге стать частью клетки.

Ученые даже смогли определить, что митохондрии и хлоропласты были приблизительно размером с некоторых древних бактерий и даже имели мембраны, похожие на эти бактерии. Эти органеллы размножаются аналогично древним бактериям и несут в своих мембранах некоторые из тех же ферментов.

Короче говоря, ученые признали, что митохондрии и пластиды произошли от древних бактерий, которые находились в симбиотических отношениях с более крупной прокариотической клеткой.В конце концов, эти бактерии превратились в эукариотические клетки с органеллами, которые мы видим и изучаем сегодня. Пластиды эволюционировали вместе с ними.

Краткое содержание урока

Пластиды представляют собой двойные мембраносвязанные органеллы, обнаруженные в растениях. Они произошли от крошечных древних бактерий, которые потреблялись другими крупными прокариотическими клетками. У них развились симбиотические отношения, и по мере продолжения эволюции они превратились в пластиды, существующие в клетках наших эукариотических растений.

Существует четыре основных типа пластид:

• Хлоропласты
• Хромопласты
• Геронтопласты
• и Лейкопласты

Хлоропласты находятся в зеленых частях растения и являются эпицентрами фотосинтеза. Хромопласты встречаются в ярких цветках и плодах растения. Они содержат другие цветные пигменты, предназначенные для привлечения опылителей. Геронтопласты — это стареющие хлоропласты, когда лист отмирает, готовясь к зиме.

Лейкопласты разбиты на три подгруппы:

• Амилопласты
• Протеинопласты
• и Элайопласты

Все находятся в корнях растения. амилопластов накапливают крахмал, а протеинопластов накапливают белок.Элайопласты хранят другие жиры и масла. Пластиды необходимы для функционирования растительных клеток.

Пластиды — Основные термины

• Пластиды : двойные мембраносвязанные органеллы, обнаруженные в растениях
• Хлоропласты : ответственные за фотосинтез
• фотосинтез : процесс, с помощью которого растения дышат, едят и пьют
• Хромопласты : обнаружены в цветковых растениях, плодах и стареющих листьях
• Геронтопласты : стареющие хлоропласты
• Лейкопласты : нефотосинтезирующие части растений, такие как корни, амилопласты, протеинопласты и элайопласты
• Симбиотик : взаимозависимые отношения

Результаты обучения

После того, как приведенные выше концепции и факты будут запомнены, вы сможете:

• Определить пластиды и распознать наиболее распространенные
• Подчеркнуть типы и обязанности пластидов
• Обсудить эволюцию пластид