Функция лейкопластов. Особенности строения лейкопластов
Одной из отличительных черт представителей растительного царства является наличие в их клетках особых структур — пластид. К ним относятся хлоропласты, хромопласты и лейкопласты, строение и функции которых будут рассмотрены в нашей статье.
Что такое пластиды
Пластидами называют органеллы клеток растений, грибов и некоторых простейших животных. Это тельца округлой формы, которые имеют полуавтономное строение. Они способны взаимопревращаться друг в друга. Например, лейкопласты, строение и функции которых меняются под воздействием прямых солнечных лучей, преобразуются в хлоропласты. Многие наблюдали, что клубни картофеля зеленееют. Это и есть результат такого удивительного превращения. Но употреблять такой продукт в пищу не стоит. Вместе с хлоропластами в клубнях накапливается яд — алкалоид соланин. Он способен вызвать сильное пищевое отравление и особенно опасен для детей.
При созревании фруктов и овощей также происходит взаимопревращение пластид. Только в этом случае из лейкопластов образуются хромопласты, определяющие цвет различных частей растения: желтый, красный, розовый, фиолетовый и т. п.
Виды пластид
Лейкопласты, пластиды хромопласты, хлоропласты отличаются как строением, так и выполняемыми функциями. Но все они играют важную и незаменимую роль. Способность придавать окраску различным частям растения связана с тем, что хромопласты содержат различные пигменты — красящие вещества.
Яркие лепестки венчиков большинства растений — типичное тому доказательство. Такой цвет вместе с ароматом цветков привлекает насекомых для опыления, которое предшествует оплодотворению и образованию плодов.
Зеленые пластиды содержат пигмент хлорофилл, определяющий их цвет. Наличие этого вещества (наряду с углекислым газом, водой и солнечным излучением) является обязательным условием протекания процесса фотосинтеза. В его ходе растения образуют углеводы и кислород. Первые являются для них источником питания, роста и развития. А газ кислород все живые существа, от бактерий до человека, используют для дыхания.
Строение лейкопластов
Лейкопласты являются бесцветными органеллами. Они имеют правильную сферическую форму. Система мембран внутри развита достаточно слабо. Форма может меняться на неправильную только в том случае, когда в их цитоплазме начинают формироваться достаточно крупные крахмальные зерна. Пластиды лейкопласты содержатся в запасающей основной ткани растений. Она образует основу видоизменений побега — клубней, луковиц, корневищ. Функция лейкопластов и определена такими особенностями их строения. В полости данных органелл способны накапливаться многие ценные питательные вещества. Лейкопласты, как и все пластиды, являются двухмембранными органеллами. Однако внутренняя оболочка не образует ярко выраженных выростов внутрь структуры.
Лейкопласты — эукариотические клетки. Это значит, что в их цитоплазме молекулы ДНК, несущие генетическую информацию, содержатся в оформленном ядре.
Функция лейкопластов
Данные пластиды являются специализированными. В зависимости от вида они способны накапливать и синтезировать различные виды органических веществ. Например, углевод крахмал содержат амилопласты. Это вещество является характерным для всех растений, поскольку образуется из глюкозы, полученной в процессе фотосинтеза. Олеопласты производят и запасают жиры. Жидкие жиры также содержатся в клетках некоторых растений и называются маслами. Протеинопласты содержат белки. Обуславливает такие функции именно строение лейкопластов. Кроме полости, необходимой для запаса и хранения различных веществ, они содержат ферменты. Эти биологические природные катализаторы способны ускорять химические реакции, но не входят в состав их продуктов. Под воздействием, например, простого углевода глюкозы образуется полисахарид крахмал. Когда возникают условия, неблагоприятные для протекания фотосинтеза, он снова расщепляется до мономеров и используется растением для осуществления процессов жизнедеятельности.
Где находятся лейкопласты
Поскольку основная функция лейкопластов — это накопление веществ, данные органеллы содержатся в утолщенных и мясистых частях растений. Особенно богаты ими клубни картофеля. Каждый школьник способен провести качественную реакцию на крахмал, который содержится в его лейкопластах. Для этого просто необходимо нанести на свежий срез несколько капель раствора йода. Под его влиянием бесцветные до этого пластиды приобретут насыщенную фиолетовую окраску. Их можно рассмотреть под микроскопом даже при малом увеличении.
В луковицах растений также много лейкопластов. Благодаря большому запасу воды и углеводов такие корни способны переносить под землей неблагоприятные периоды засухи, заморозков и жары. При этом надземная небольшая часть растения отмирает, а видоизмененный побег остается жизнеспособным. Например, тюльпаны за пару недель успевают вырасти и отцвести. А дальше в их луковице накапливаются углеводы, образованные в процессе фотосинтеза зелеными частями этого весеннего растения.
Не являются исключением и корневища. Всем известно, как трудно избавиться от сорняков. Им не страшна даже сильнейшая засуха, и листья появляются вновь над поверхностью грунта. Все дело в том, что само растение развивается под землей в виде утолщенного видоизмененного побега с удлиненными междоузлиями. Оно содержит значительное количество лейкопластов, а значит, и запас веществ.
Эндосперм семян, споры грибов, яйцеклетки высших растений выполняют свои функции именно благодаря наличию данных пластид.
Происхождение лейкопластов
Факт наличия лейкопластов еще в эмбриональной ткани растительных организмов доказан. А формируются они из так называемых пропластид. Эти структуры являются предшественниками всех видов подобных органелл. Изначально они расположены в меристеме — образовательной ткани растений. Пропластиды представляют собой микроскопические тельца размером до 1 мкм. Именно с них начинается вся цепочка взаимопревращений этих органел растительных клеток.
Таким образом, главная функция лейкопластов заключается в синтезе, накоплении и хранении различных видов органических веществ, необходимых для существования живых организмов.
Источник
21. Пластиды высших и низших растений
Пластиды – это мембранные органоиды, встречающиеся у фотосинтезирующих эукариотических организмов (высшие растения, низшие водоросли, некоторые одноклеточные организмы).
Они выполняют различные функции, связанные, главным образом, с синтезом органических веществ. В зависимости от окраски, обусловленной наличием пигментов, различают три основных типа пластид:
Хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл и небольшое количество каротина и ксантофилла. Главная функция хлоропластов — фотосинтез, в результате которого происходит образование богатых энергией органических веществ. Синтез хлорофилла обычно происходит только на свету, поэтому растения, выращенные в темноте или при недостатке света, становятся бледно-желтыми и называются этиолированными. Вместо типичных хлоропластов в них образуются этиопласты. В клетках низших растений (водорослей) хлоропласты крупные и немногочисленные (один или несколько). Они имеют разнообразную форму (пластинчатую, звездчатую, ленточную и др.). Такие хлоропласты называются хроматофорами.
Хромопласты представляют собой пластиды, содержащие пигменты из группы каротиноидов, имеют желтую, оранжевую или красную окраску. К каротиноидам относят широко распространенные каротины (оранжевые) и ксантофиллы (желтые). Хромопласты имеют разнообразную форму. Они образуются в осенних листьях, корнеплодах (морковь), зрелых плодах и т.д. В отличие от хлоропластов, форма хромопластов очень изменчива, но видоспецифична, что объясняется их происхождением и состоянием в них пигментов.
Лейкопласты — это мелкие бесцветные пластиды шаровидной, яйцевидной или веретеновидной формы. Они обычно встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света: в корневищах, клубнях, корнях, семенах, сердцевине стеблей и очень редко — в клетках освещенных частей растения (в клетках эпидермы). Часто лейкопласты собираются вокруг ядра, окружая его со всех сторон. Деятельность лейкопластов специализирована и связана с образованием запасных веществ. Одни из них накапливают преимущественно крахмал (амилопласты), другие — белки (протеопласты или алейронопласты), а третьи — масла (олеопласты).
Пластиды окружены двумя мембранами, в их матриксе имеется собственная геномная система, функции пластид связаны с энергообеспечением клетки, идущим на нужды фотосинтеза. У высших растений найден целый набор различных пластид (хлоропласт, лейкопласт, амилопласт, хромопласт), представляющих собой ряд взаимных превращений одного вида пластиды в другой. Основной структурой, которая осуществляет фотосинтетические процессы, является хлоропласт. У высших растений также встречается деление зрелых хлоропластов, но очень редко.
Увеличение числа хлоропластов и образование других форм пластид (лейкопластов и хромопластов) следует рассматривать как путь превращения структур-предшественников, пропластид. Весь же процесс развития различных пластид можно представить в виде монотропного (идущего в одном направлении) ряда смены форм:
Многими исследованиями был установлен необратимый характер онтогенетических переходов пластид. У высших растений возникновение и развитие хлоропластов происходят через изменения пропластид. Пропластиды представляют собой мелкие (0,4-1 мкм) двумембранные пузырьки, не имеющие отличительных черт их внутреннего строения. Они отличаются от вакуолей цитоплазмы более плотным содержимым и наличием двух отграничивающих мембран, внешней и внутренней. Внутренняя мембрана может давать небольшие складки или образовывать мелкие вакуоли. Пропластиды чаще всего встречаются в делящихся тканях растений (клетки меристемы корня, листьев, в точки роста стеблей и др.). По всей вероятности, увеличение их числа происходит путем деления или почкования, отделения от тела пропластиды мелких двумембранных пузырьков.
Источник
Пластиды
Пластиды — это органоиды клеток растений и некоторых фотосинтезирующих простейших. У животных и грибов пластид нет.
Пластиды делятся на несколько типов. Наиболее важный и известный — хлоропласт, содержащий зеленый пигмент хлорофилл, который обеспечивает процесс фотосинтеза.
Другими видами пластид являются разноцветные хромопласты и бесцветные лейкопласты. Также выделяют амилопласты, липидопласты, протеинопласты, которые часто считают разновидностями лейкопластов.
Все виды пластид связаны между собой общим происхождением или возможным взаимопревращением. Пластиды развиваются из пропластид – более мелких органоидов меристематических клеток.
Строение пластид
Большинство пластид относится к двумембранным органоидам, у них есть внешняя и внутренняя мембраны. Однако встречаются организмы, чьи пластиды имеют четыре мембраны, что связано с особенностями их происхождения.
Во многих пластидах, особенно в хлоропластах, хорошо развита внутренняя мембранная система, формирующая такие структуры как тилакоиды, граны (стопки тилакоидов), ламелы – удлиненные тилакоиды, соединяющие соседние граны. Внутренне содержимое пластид обычно называют стромой. В ней помимо прочего находятся крахмальные зерна.
Считается, что в процессе эволюции пластиды появились аналогично митохондриям — путем внедрения в клетку-хозяина другой прокариотической клетки, способной в данном случае к фотосинтезу. Поэтому пластиды считают полуавтономными органеллами. Они могут делиться независимо от делений клетки, у них есть собственная ДНК, РНК, рибосомы прокариотического типа, т. е. собственный белоксинтезирующий аппарат. Это не значит, что в пластиды не поступают белки и РНК из цитоплазмы. Часть генов, управляющей их функционированием, находится как раз в ядре.
Функции пластид
Функции пластид зависят от их типа. Хлоропласты выполняют фотосинтезирующую функцию. В лейкопластах накапливаются запасные питательные вещества: крахмал в амилопластах, жиры в элайопластах (липидопластах), белки в протеинопластах.
Хромопласты, за счет содержащихся в них пигментов-каротиноидов, окрашивают различные части растений – цветки, плоды, корнеплоды, осенние листья и др. Яркий окрас часто служит своеобразным сигналом для животных-опылителей и распространителей плодов и семян.
В дегенерирующих зеленых частях растений хлоропласты превращаются в хромопласты. Пигмент хлорофилл разрушается, поэтому остальные пигменты, несмотря на малое количество, становятся в пластидах заметными и окрашивают туже листву в желто-красные оттенки.
Источник