что такое в клетке грана
ГРАНЫ
Смотреть что такое «ГРАНЫ» в других словарях:
Граны — Граны это специализированные структуры в составе хлоропластов, имеющие вид монеток, собранных в стопочки (тилакоиды). Граны, как и тилакоиды служат местом прохождения первой (световой) фазы фотосинтеза (цикл Кальвина). Для улучшения… … Википедия
Граны (платформа) — Координаты: 50°21′41.5″ с. ш. 36°13′30.7″ в. д. / 50.361528° с. ш. 36.225194° в. д. … Википедия
ХЛОРОПЛАСТЫ — (от греч. chloros зелёный и plastos вылепленный), внутриклеточные органоиды (пластиды) растений, в к рых осуществляется фотосинтез; благодаря хлорофиллу окрашены в зелёный цвет. Встречаются в клетках разл. тканей надземных органов растений,… … Биологический энциклопедический словарь
Тилакоид — Тилакоиды (зеленые) в хлоропласте Тилакоиды ограниченные мембраной компартменты внутри хлоропластов и цианобактерий. В тилакоидах происходят светозависимые реакции фотосинтеза … Википедия
Хлоропласты — (от греч. chlorós зелёный и plastós вылепленный, образованный) внутриклеточные органеллы растительной клетки Пластиды, в которых осуществляется фотосинтез. Окрашены в зелёный цвет благодаря присутствию в них основного пигмента фотосинтеза … Большая советская энциклопедия
ФОТОСИНТЕЗ — образование живыми растительными клетками органических веществ, таких, как сахара и крахмал, из неорганических из СО2 и воды с помощью энергии света, поглощаемого пигментами растений. Это процесс производства пищи, от которого зависят все живые… … Энциклопедия Кольера
РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА — Растение, как и всякий живой организм, состоит из клеток, причем каждая клетка порождается тоже клеткой. Клетка это простейшая и обязательная единица живого, это его элемент, основа строения, развития и всей жизнедеятельности организма.… … Биологическая энциклопедия
Хлоропласт — Хлоропласты в клетках мха Plagiomnium affine Хлоропласты зелёные пластиды, которые встречаются в клетках растений и некоторых бактерий. С их помощью происходит фотосинтез. Хлоропласты содержат хлорофилл. Являются двумембранными… … Википедия
Казачья Лопань (станция) — Координаты: 50°19′59″ с. ш. 36°11′35.3″ в. д. / 50.333056° с. ш. 36.193139° в. д. … Википедия
Ламелла — в цитологии, это продолжение тилакоида внутри хлоропласта (стромальный тилакоид), соединяющее тилакоид одной граны с тилакоидом другой граны. Они являются сторонами фотосистемы I. Проще говоря, ламеллы могут рассматриваться как пара мембран,… … Википедия
Характеристики, структура и функции граны
Granas являются структурами, которые возникают в результате скопления тилакоидов, расположенных в хлоропластах растительных клеток. Эти структуры содержат фотосинтетические пигменты (хлорофилл, каротиноиды, ксантофилл) и различные липиды. Помимо белков, ответственных за выработку энергии, таких как АТФ-синтетаза.
В связи с этим тилакоиды представляют собой сплющенные везикулы, расположенные во внутренней мембране хлоропластов. В этих структурах захват света осуществляется для реакций фотосинтеза и фотофосфорилирования. В свою очередь тилакоиды, уложенные и образованные в гранулах, погружаются в строму хлоропластов.
В строме тилакоидные стеки связаны между собой стромальными пластинками. Эти соединения обычно идут от гранулы через строму к соседней грануле. В свою очередь, центральная водная зона, называемая тилакоидным просветом, окружена тилакоидной мембраной..
В верхних пластинах расположены две фотосистемы (фотосистема I и II). Каждая система содержит фотосинтетические пигменты и ряд белков, способных переносить электроны. В гране расположена фотосистема II, отвечающая за захват энергии света на первых этапах нециклического переноса электронов.
черты
Грана-единственное число, Granum— они происходят из внутренних мембран хлоропластов. Эти структуры в виде утопленных свай содержат ряд круглых отсеков, тонких и плотно упакованных: тилакоиды.
Для осуществления своей функции в фотосистеме II рубцовая ткань внутри тилакоидной мембраны содержит белки и фосфолипиды. В дополнение к хлорофиллу и другим пигментам, которые захватывают свет во время процесса фотосинтеза.
Фактически, тилакоиды граны соединяются с другими гранами, образуя внутри хлоропласта сеть высокоразвитых мембран, сходных с таковыми в эндоплазматической сети..
Грана суспендирована в жидкости, называемой стромой, в которой есть рибосомы и ДНК, используемые для синтеза некоторых белков, составляющих хлоропласт..
структура
Структура гранулы является функцией группировки тилакоидов в хлоропласте. Грана состоит из кучи дискообразных мембранных тилакоидов, погруженных в строму хлоропласта..
Действительно, хлоропласты содержат внутреннюю мембранную систему, которая у высших растений обозначается как grana-thylakoids, которая происходит во внутренней мембране оболочки.
В каждом хлоропласте обычно учитывается различное количество гранул, от 10 до 100. Граны связаны друг с другом стромальными тилакоидами, межзерновыми тилакоидами или, чаще, ламеллами.
Исследование гранулята с помощью просвечивающего электронного микроскопа (МЕТ) позволяет обнаруживать гранулы, называемые квантовосомами. Эти зерна являются морфологическими единицами фотосинтеза.
Аналогично, тилакоидная мембрана содержит разнообразные белки и ферменты, включая фотосинтетические пигменты. Эти молекулы обладают способностью поглощать энергию фотонов и инициировать фотохимические реакции, которые определяют синтез АТФ.
функции
Основной функцией хлоропластов является преобразование электромагнитной энергии солнечного света в энергию химических связей. В этом процессе участвуют хлорофилл, АТФ-синтетаза и рибулозобисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа (Rubisco)..
Фотосинтез имеет две фазы:
Реакции во время фотосинтеза осуществляются молекулой под названием Rubisco. Светящаяся фаза возникает в тилакоидной мембране, а темная фаза в строме.
Фазы фотосинтеза
Процесс фотосинтеза выполняет следующие этапы:
1) Фотосистема II разрушает две молекулы воды, образуя молекулу O2 и четыре протона. Четыре электрона высвобождаются в хлорофиллы, расположенные в этой фотосистеме II. Отделение других электронов, ранее возбужденных светом и выпущенных из фотосистемы II.
2) Выпущенные электроны переходят в пластохинон, который превращает их в цитохром b6 / f. С энергией, захваченной электронами, он вводит 4 протона внутри тилакоида.
3) Комплекс цитохрома b6 / f переносит электроны к пластоцианину, а этот к комплексу фотосистемы I. С энергией света, поглощенного хлорофиллами, ему удается снова поднять энергию электронов..
С этим комплексом связана ферредоксин-НАДФ + редуктаза, которая модифицирует НАДФ + в НАДФН, который остается в строме. Аналогично, протоны, связанные с тилакоидом и стромой, создают градиент, способный продуцировать АТФ.
Таким образом, и NADPH, и ATP участвуют в цикле Кальвина, который определяется как метаболический путь, в котором CO2 фиксируется RUBISCO. Кульмирует с образованием молекул фосфоглицерата из рибулозо-1,5-бисфосфата и CO2.
Другие функции
С другой стороны, хлоропласты выполняют несколько функций. Среди прочего, синтез аминокислот, нуклеотидов и жирных кислот. А также выработка гормонов, витаминов и других вторичных метаболитов, а также участие в усвоении азота и серы.
У высших растений нитрат является одним из основных доступных источников азота. Действительно, в хлоропластах происходит процесс превращения нитрита в аммоний с участием нитрит-редуктазы.
Хлоропласты генерируют ряд метаболитов, которые способствуют естественной профилактике различных патогенных микроорганизмов, способствуя адаптации растений к неблагоприятным условиям, таким как стресс, избыток воды или высокие температуры. Кроме того, производство гормонов влияет на внеклеточную связь.
Таким образом, хлоропласты взаимодействуют с другими клеточными компонентами либо посредством молекулярного излучения, либо посредством физического контакта, как это происходит между гранулами в строме и тилакоидной мембране..
Тилакоиды – зеленые фабрики фотосинтеза
Всему живому на нашей планете нужен кислород. До появления зеленой растительности за поставку кислорода отвечали бактерии. Затем им на помощь пришли растения. Благодаря процессу фотосинтеза зеленые легкие нашей планеты превращают неорганические соединения в органические вещества, которые затем уже используют в пищу все живые организмы. Кстати, кислород во всем этом процессе всего лишь побочный продукт! И если бы растениям не нужно было есть, нам с вами нечем было бы дышать. Но каким образом хрупкий зеленый листик может совершить такое чудо?
Где протекает фотосинтез
В клетках растений и зеленых водорослей есть постоянно существующие структуры (органоиды) с четко определенными функциями – хлоропласты, в которых протекает фотосинтез. В каждой клеточке растения может быть 10 – 30 таких структур. И в каждом из них находятся еще более мелкие образования (тилакоиды), соединенные в стопки (граны), отвечающие за производство кислорода.
Термин «тилакоид» произошел от греческого слова «мешок». Это такие отдельные области внутри хлоропластов, окруженные оболочкой и соединенные в стопки (граны).
В состав хлоропластов входят:
Хлоропласт, как и митохондрия (энергетическая станция), состоит из двух мембран – внутренней и внешней. Внутренняя выпячивается внутрь и образует целую систему поверхностей, ограничивающих своеобразные плоские «мешочки» – тилакоиды или ламеллы.
Представьте себе стопку пухлых зеленых блинчиков. Такой столбик называется гран (от лат. «стопка монет»). В хлоропластах может быть от 10 до 100 гран. Пространство между оболочкой и гранами называется стромой. Граны соединены между собой в единое пространство. Эти соединительные звенья называют ламеллы стромы или тилакоиды стромы. Обычно они располагаются параллельно друг другу, никак не связаны между собой и не образуют граны.
ДНК хлоропластов сильно отличаются от ДНК ядра и больше похожи на ДНК прокариотических (безъядерных) клеток. Функциональные особенности этих пластид и их строение делают их похожими на цианобактерии. В то же время, несмотря на автономный синтез белка и наличие ДНК, отдельно от клетки они существовать не могут. Эта особенность роднит их с митохондриями, тоже имеющими собственный синтез белка и митохондриальную ДНК, но не способными существовать как отдельный организм.
Где происходит «рождение» энергии и кислорода
Мембрана тилакоида является той перерабатывающей фабрикой, на которой происходит фотосинтез. Эта реакция идет при помощи пигмента. Зеленый пигмент хлорофилл поглощает в основном синий и немного красного цвета из солнечного спектра, что в результате дает зеленую окраску отраженному свету, т. е. образует тот самый зеленый цвет, который мы видим.
Как и митохондрия, хлоропласт перекачивает протоны через мембрану. Но если митохондрии выводят протоны наружу, то в пластидах протоны накапливаются внутри гранов. Таким образом, мембраны гранов похожи на «вывернутые наизнанку» оболочки митохондрий. При этом и те, и другие имеют одинаковую функцию – преобразование одной энергии (света) в другую – энергию для синтеза АТФ (кислота, доставляющая энергию для химических реакций, протекающих в клетке).
Итак, функции мембран:
Бактерии, способные производить кислород
Тилакоиды (ламеллы) есть не только у растений, но и в отдельных микроорганизмах – цианобактериях. Цианобактерии не имеют ядра и отдельных клеточных структур (органелл), т. е. они являются бактериями-прокариотами. Однако цианобактерии имеют в своем составе образования, благодаря которым они могут осуществлять процесс фотосинтеза.
Ученые считают, что хлоропласты образовались в процессе эволюции из цианобактерий. Это подтверждается тем, что они имеют две оболочки, ДНК и РНК, систему производства белка (правда, под контролем ядра клетки), размножаются с помощью деления, а тилакоиды похожи на соответствующие органеллы (структуры) у цианобактерий.
Таким образом, эти бактерии как бы самостоятельные хлоропласты. В отличие от пластид растений ламеллы бактерий не соединяются в граны, но это совершенно не мешает им выполнять свои функции.
Цианобактерии считают самыми древними на нашей планете. Именно благодаря способности этих бактерий использовать углекислый газ и вырабатывать кислород появилась возможность зарождения жизни на Земле.
Как утверждают ученые, три миллиарда лет назад на нашей планете произошло эпохальное событие – под действием кванта солнечного света бактерия расщепила молекулу воды на водород и кислород. С тех пор небольшая желтая звездочка под названием Солнце стала главным источником жизненной энергии на Земле.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
Органоиды клетки
Клеточная мембрана (оболочка)
Запомните, что в отличие от клеточной стенки, которая есть только у растительных клеток и у клеток грибов (она придает им плотную, жесткую форму) клеточная мембрана есть у всех клеток без исключения! Этот важный момент объясню еще раз 🙂 У клеток животных имеется только клеточная мембрана, а у клеток растений и грибов есть и клеточная стенка, и клеточная мембрана.
Интегральные (пронизывающие) белки образуют каналы, по которым молекулы различных веществ могут поступать в клетку или удаляться из нее. «Заякоренные» молекулы олигосахаридов на поверхности клетки образуют гликокаликс, который выполняет рецепторную функцию, участвует в избирательном транспорте веществ через мембрану.
Вирусы и бактерии не являются исключением: они взаимодействуют только с теми клетками, на которых есть подходящие к ним рецепторы. Так, вирус гриппа поражает преимущественно клетки слизистой верхних дыхательных путей. Однако, если рецепторов нет, то вирус не может проникнуть в клетку, и организм приобретает невосприимчивость к инфекции. Вспомните врожденный иммунитет: именно по причине отсутствия рецепторов человек не восприимчив ко многим болезням животных.
Итак, вернемся к клеточной мембране. Ее можно сравнить со стенами помещения, в котором, вероятно, вы находитесь. Стены дома защищают его от ветра, дождя, снега и прочих факторов внешней среды. Рискну предположить, что в вашем доме есть окна и двери, которые по мере необходимости открываются и закрываются 🙂 Так и клеточная мембрана может сообщать внутреннюю среду клетки с внешней средой: через мембрану вещества поступают в клетку и удаляются из нее.
Внутрь клетки с помощью осмоса поступает вода. Путем простой диффузии в клетку попадают O2, H2O, CO2, мочевина. Облегченная диффузия характерна для транспорта глюкозы, аминокислот.
Активный транспорт чаще происходит против градиента концентрации, в ходе него используются белки-переносчики и энергия АТФ. Ярким примером является натрий-калиевый насос, который накачивает ионы калия внутрь клетки, а ионы натрия выводит наружу. Это происходит против градиента концентрации, поэтому без затрат энергии (АТФ) не обойтись.
Фагоцитоз был открыт И.И. Мечниковым, который создал фагоцитарную теорию иммунитета. Это теория гласит, что в основе иммунной системы нашего организма лежит явление фагоцитоза: попавшие в организм бактерии уничтожаются фагоцитами (T-лимфоцитами), которые переваривают их.
В ходе эндоцитоза мембрана сильно прогибается внутрь клетки, ее края смыкаются, захватывая бактерию, пищевые частицы или жидкость внутрь клетки. Образуется везикула (пузырек), который движется к пищеварительной вакуоли или лизосоме, где происходит внутриклеточное пищеварение.
Клеточная стенка
Цитоплазма
Постоянное движение цитоплазмы поддерживает связь между органоидами клетки и обеспечивает ее целостность.
Прокариоты и эукариоты
Немембранные органоиды
Очень мелкая органелла (около 20 нм), которая была открыта после появления электронного микроскопа. Состоит из двух субъединиц: большой и малой, в состав которых входят белки и рРНК (рибосомальная РНК), синтезируемая в ядрышке.
Это органоиды движения, которые выступают над поверхностью клетки и имеют в основе пучок микротрубочек. Реснички встречаются только в клетках животных, жгутики можно обнаружить у животных, растений и бактерий.
Одномембранные органоиды
ЭПС представляет собой систему мембран, пронизывающих всю клетку и разделяющих ее на отдельные изолированные части (компартменты). Это крайне важно, так как в разных частях клетки идут реакции, которые могут помешать друг другу, что нарушит процессы жизнедеятельности.
Выделяют гладкую ЭПС и шероховатую ЭПС. Обе они выполняют функцию внутриклеточного транспорта веществ, однако между ними имеются различия. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов, обезвреживаются вредные вещества. Шероховатая ЭПС синтезирует белок, так как имеет на мембранах многочисленные рибосомы (потому и называется шероховатой).
Модифицированные вещества упаковываются в пузырьки и могут перемещаться к мембране клетки, соединяясь с ней, они изливают свое содержимое во внешнюю среду. Можно догадаться, что комплекс Гольджи хорошо развит в клетках эндокринных желез, которые в большом количестве синтезируют и выделяют в кровь гормоны.
В комплексе Гольджи появляются первичные лизосомы, которые содержат ферменты в неактивном состоянии.
В ходе апоптоза ферменты лизосомы изливаются внутрь клетки, ее содержимое переваривается. Предполагают, что нарушение апоптоза в раковых клетках ведет к бесконтрольному росту опухоли.
Пероксисомы (микротельца) содержат окислительно-восстановительные ферменты, которые разлагают H2O2 (пероксид водорода) на воду и кислород. Если бы пероксид водорода оставался неразрушенными, это приводило бы к серьезным повреждениям клетки.
Трудно переоценить значение вакуолей в жизнедеятельности растительной клетки. Вакуоли создают осмотическое давление, придают клетке форму.
Примечательно, что по размеру вакуолей можно судить о возрасте клетки: молодые клетки имеют вакуоли небольшого размера, а в старых клетках вакуоли могут настолько увеличиваться, что оттесняют ядро и остальные органоиды на периферию.
Двумембранные органоиды
Оболочка ядра состоит из двух мембран и пронизана большим количеством ядерных пор, через которые происходит сообщение между кариоплазмой и цитоплазмой. Главными функциями ядра является хранение, защита и передача наследственного материала дочерним клеткам.
Замечу, что хромосомы видны только в момент деления клетки. Хромосомы представляют собой сильно спирализованные молекулы ДНК, связанные с белками.
Хромосомы отличаются друг от друга по строению, форме, размерам. Совокупность всех признаков (форма, число, размер) хромосом называется кариотип. Кариотип может быть представлен по-разному: существует кариотип вида, особи, клетки.
В связи с этим, митохондрия считается полуавтономным органоидом. Вероятнее всего, изначально митохондрии были самостоятельными организмами, однако со временем вступили в симбиоз с эукариотами и стали частью клетки.
Так же, как и митохондрии, пластиды относятся к полуавтономным органоидам: в них имеется кольцевидная ДНК (находится в нуклеоиде), рибосомы.
Пластиды, которые содержат пигменты каратиноиды в различных сочетаниях. Сочетание пигментов обуславливает красную, оранжевую или желтую окраску. Находятся в плодах, листьях, лепестках цветков.
Хромопласты могут развиваться из хлоропластов: во время созревания плодов хлоропласты теряют хлорофилл и крахмал, в них активируется биосинтез каротиноидов.
Не содержат пигментов, образуются в запасающих частях растения (клубни, корневища). В лейкопластах накапливается крахмал, липиды (жиры), пептиды (белки). На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты и запускать процесс фотосинтеза.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Пластиды: общая характеристика, строение, виды и функции
Содержание:
Пластиды — специализированные органоиды, встречающиеся в живых эукариотических клетках растений. Для животных и грибов не характерны.
Виды пластидов
Совокупность пластид в клетке называют пластидомом, хотя в зрелой клетке содержатся пластиды только одного вида. В зависимости от окраски выделяют следующие пластиды:
Происхождение и трансформация пластид
Пластиды происходят одинаково – из пропластид. Эволюционными предками ученые считают бактерии, которые были поглощены другой бактерией эндоцитозом. Первая бактерия, скорее всего, могла преобразовывать энергию света.
Могут превращаться друг в друга по ситуации. В условиях слабой освещенности хлоропласты могут преобразовываться в лейкопласты. Хромопласты же могут образовываться из зеленых и бесцветных пластид в случае накопления каротиноидов.
Строение хлоропласта
Размер и число хлоропластов зависит от вида растения и клетки, где они расположены. На величину и очертания влияют условия среды и таксономичекая принадлежность растений. Например, у высших растений хлоропласты линзовидные. Крупные и богатые хлорофиллом, магнийсодержащим пигментом, органоиды у растений теневой зоны. У водорослей хлорофилл назван хроматофором и может принимать следующие формы: шаровидная, спиральная, чашевидная и другие.
Положение органоидов в клетке может меняться, так как они не закреплены, однако, чаще всего хлоропласты расположены близ клеточной стенки. Это нужно для того, чтобы улавливать свет.
Хлоропласты имеют двумембранную оболочку, которая отграничивает содержимое органоида от цитоплазмы. Мембраны не несут другие органоиды. У высших растений сильно развита внутренняя мембранная поверхность, которая образует плоские мешки – тилакоиды или более вытянутые – ламеллы. Несколько плотно собранных в стопки тилакоидов образуют граны. Важно: все тилакоиды расположены параллельно друг другу. На их стенках расположены молекулы хлорофилла. Граны связаны между собой тилакоидами стромы.
Строма – жидкая часть пластидов, где располагаются все части органоида.
Строение хромопласта
Встречаются в клетках лепестков, плодов, корнеплодах. Хромопласты разнообразны по форме и меньше хлоропластов. Система выростов внутренней мембраны не развита. Внутри пластида содержится пигменты желтого, оранжевого и красного цвета.
Строение лейкопласта
Лейкопласты – бесцветные пластиды. Встречаются в частях растениях, спрятанных от света, например в корнях, клубнях, семенах. Эти пластиды имеют шаровидную, чашевидную форму, но она может свободно меняться. Система выростов внутренней мембраны развита слабо. Тилакоиды одиночные, располагаются без особой ориентации в пространстве. Во всем остальной лейкопласты схожи с хлоропластами.
Выделяется несколько видов лейкопластов по запасаемым веществам
Функции пластидов
Пластиды
Функции
Фотосинтез – образование органических веществ из неорганических с использованием энергии света
Связаны с синтезом и накоплением запасных веществ
Окрашивают различные части растений, что важно для привлечения насекомых-опылителей
Пластиды поддерживают жизнедеятельность автотрофных клеток растений. Три вида органоидоидов отвечают за свои процессы, четко «делят обязанности», а в случае неблагоприятных условий трансформируются в необходимый для выживания органоид.