Определение хлоропласта
Хлоропласт, найденный только в водорослях и растение клетки, является клетка органеллы который производит энергию через фотосинтез, Слово хлоропласт происходит от греческого слова khloros, что означает «зеленый», и пластин, что означает «сформированный». Имеет высокую концентрацию хлорофилл, молекула который захватывает энергию света, и это дает много растений и водоросли зеленый цвет. Словно митохондрия считается, что хлоропласт развился из некогда живущего бактерии.
Функция хлоропластов
Хлоропласты являются частью клеток растений и водорослей, которые осуществляют фотосинтез, процесс преобразования световой энергии в энергию, запасенную в форме сахара и других органических молекул, которые растение или водоросль используют в качестве пищи. Фотосинтез состоит из двух этапов. На первом этапе происходят светозависимые реакции. Эти реакции захватывают солнечный свет через хлорофилл и каротиноиды с образованием аденозинтрифосфата (АТФ, энергетическая валюта клетки) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADPH ), который несет электроны. Вторая стадия состоит из независимых от света реакций, также известных как Цикл Кальвина, В цикле Кальвина электроны, переносимые NADPH, превращают неорганический диоксид углерода в органическую молекулу в форме углевода, процесс, известный как фиксация CO2. Углеводы и другие органические молекулы могут храниться и использоваться позднее для производства энергии.
Хлоропласты необходимы для роста и выживания растений и фотосинтезирующих водорослей. Как и солнечные панели, хлоропласты берут световую энергию и преобразуют ее в удобную для использования форму, которая стимулирует деятельность. Тем не менее, некоторые растения больше не имеют хлоропластов. Одним из примеров является паразитическое растение род Раффлезия, которая получает свои питательные вещества от других растений, в частности, от виноградной лозы Tetrastigma. Поскольку Rafflesia получает всю свою энергию от паразитирования на другом растении, ему больше не нужны хлоропласты, и он утратил гены, кодирующие развитие хлоропласта в течение длительного периода эволюции. Раффлезия – единственный род наземных растений, в котором отсутствуют хлоропласты.
Структура хлоропластов
Хлоропласты, как митохондрии, имеют овальную форму и имеют две мембраны: внешнюю мембрану, которая образует внешнюю поверхность хлоропласта, и внутреннюю мембрану, которая находится прямо под ним. Между внешней и внутренней мембраной находится тонкое межмембранное пространство шириной около 10-20 нанометров. Пространство внутри внутренней мембраны называется строма, В то время как внутренние мембраны митохондрий имеют много складок, называемых крист для поглощения площади поверхности внутренние мембраны хлоропластов гладкие. Вместо этого у хлоропластов есть много маленьких дискообразных мешочков, названных тилакоидами в их строме.
В сосудистых растениях и зеленых водорослях тилакоиды уложены друг на друга, а стопка тилакоидов называется гранулой (множественное число: грана). Тилакоиды содержат хлорофиллы и каротиноиды, и эти пигменты поглощают свет в процессе фотосинтеза. Светопоглощающие пигменты группируются с другими молекулами, такими как белки, с образованием комплексов, известных как фотосистемы. Два разных вида фотосистем – это фотосистемы I и II, и они играют роль в разных частях светозависимых реакций.
В строме ферменты образуют сложные органические молекулы, которые используются для накопления энергии, например, углеводы. Строма также содержит свою собственную ДНК и рибосомы, которые аналогичны тем, которые обнаружены в фотосинтезирующих бактериях. По этой причине считается, что хлоропласты эволюционировали в эукариотических клетках от свободно живущих бактерий, так же как и митохондрии.
Эволюция хлоропластов
Считается, что хлоропласты стали частью определенных эукариотических клеток почти так же, как митохондрии были включены во все эукариотические клетки: существуя как свободноживущие цианобактерии, которые имели симбиотические отношения с клеткой, производя энергию для клетки в обмен на безопасное место для жизни и, в конечном итоге, превращается в форму, которая больше не может существовать отдельно от клетки. Это называется эндосимбиотическая теория.
Доказательства того, что хлоропласты развивались из бактерий, очень похожи на доказательства того, что митохондрии развивались из бактерий. Хлоропласты имеют свою собственную, отдельную ДНК, которая является круглой, как у бактериальной клетки, и наследуется по материнской линии (только от водоросли материнского растения). Новые хлоропласты образуются через двойное деление или расщепление, как размножаются бактерии. Эти формы доказательств также обнаруживаются в митохондриях. Единственное отличие состоит в том, что хлоропласты, как полагают, произошли от цианобактерий, а митохондрии – от аэробных бактерий. (Митохондрия не может фотосинтезировать; процесс клеточное дыхание вместо этого встречается там.) Структура хлоропластов похожа на структуру цианобактерий; оба имеют двойные мембраны, кольцевую ДНК, рибосомы и тилакоиды. Считается, что большинство хлоропластов происходит от одного общего предка, который охватил цианобактерии 600–1600 миллионов лет назад.
- тилакоидов – Сплющенные диски внутри стромы хлоропласта, которые содержат хлорофилл и каротиноиды, и выполняют фотосинтез.
- фотосинтез – преобразование световой энергии в химическую энергию в виде органических молекул.
- Симбиотические отношения – Тесное биологическое взаимодействие между двумя разными вид,
- морские водоросли – Большая группа фотосинтезирующих организмов, включая водоросли, гигантские водоросли и диатомовые водоросли.
викторина
1. В чем разница между митохондриями и хлоропластами?A. Хлоропласты имеют внешнюю и внутреннюю мембрану, а митохондрии – нет.B. Считается, что хлоропласты эволюционировали из бактерий, а митохондрии – нет.C. Фотосинтез происходит в хлоропластах, но не в митохондриях.D. Митохондрии имеют свою собственную ДНК; хлоропласты не содержат ДНК.
Ответ на вопрос № 1
С верно. Фотосинтез происходит только в хлоропластах, а не в митохондриях. Варианты A, B и D неверны, потому что митохондрии и хлоропласты имеют все эти общие черты; считается, что они произошли от бактерий, имеют свою собственную ДНК и имеют две мембраны.
2. В какой части хлоропласта происходит фотосинтез?A. Внешняя мембранаB. тилакоидовC. стромаD. Межмембранное пространство
Ответ на вопрос № 2
В верно. Фотосинтез происходит в тилакоидах хлоропласта. Тилакоиды содержат хлорофилл и каротиноиды, которые являются молекулами пигмента, которые могут захватывать световую энергию и превращать ее в химическую энергию.
3. От чего, как считается, произошли хлоропласты?A. Аэробные бактерииB. ЦианобактерииC. морские водорослиD. Завод Раффлезия
Ответ на вопрос № 3
В верно. Считается, что хлоропласты произошли от древней формы цианобактерий, которая является типом фотосинтетических бактерий. Митохондрии развились из аэробных бактерий. Растение Rafflesia является редким примером растения, которое не содержит хлоропластов.