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葉緑体は何ですか？ 葉緑：構造と機能
植物 - 地球の主要な資源の一つ。 これは、食品はすべての生命が依存するから巨大なデータベースを持って、私たちが呼吸酸素が存在する世界の植物のおかげです。 植物は、それらは、有機物質に無機化学化合物に変換することができるという点で独特です。
の基本的な定義
そうする二酸化炭素及び特定の炭水化物の形成を結合することを目的としている光合成のプロセスが存在する、特定の構造と呼ばれます。 副産物は酸素です。 この長さの細長い細胞小器官は、幅2-4ミリに達し、その長さは5.10ミクロンになります。 いくつかの種では 緑藻の 時に50ミリメートルによって拡張葉緑の巨人を発見！
彼らはただ1オルガネラこの種を持っているセル全体：これらの藻類はまた別の特徴であることができます。 細胞では 高等植物 は通常10〜30の間葉緑体を持っています。 しかし、その場合には、明るい例外を満たすことができます。 したがって、柵状組織従来のタバコに細胞1,000葉緑体を有します。 葉緑体は何ですか？ 光合成 - それは彼らの主なだけでなく、役割です。 はっきり植物の生活の中で自分の役割を理解するには、その起源と発展の多くの側面を知ることが重要です。 このすべては、この資料でさらに説明されます。
葉緑体の起源
だから、葉緑体が何であるかを、私たちは学びました。 そして、どのようにこれらの細胞小器官が発生しましたか？ それはどのように植物が複雑に二酸化炭素と水に変換するユニークなデバイスとして登場していることである有機化合物？
現在、植物細胞での独立の発生が非常に疑問であるとして、これらの細胞小器官の内共生起源のビューを有力な科学者の間。 藻類や菌類の共生 - 地衣ことを十分認識して。 単細胞藻類 でのライブ同時に キノコの細胞。 今、科学者たちは、古代に光合成シアノバクテリアが中に浸透することを信じて 、植物細胞、 およびその後、核ゲノムの大部分を転送する、「自立」の一部を失いました。
証拠
比較的最近、これらの要素の原核生物起源の仮説は、科学界ではあまり普及していなかった多くのとしてそれを考え、「捏造のアマチュア。」 しかし、葉緑体のDNAにおける塩基配列の詳細な分析の後に、この仮定は、確認が行われました素晴らしかったです。 これは、細菌細胞のDNAも密接に関連し、これらの構造は非常に類似していることが判明しました。 このように、同様のシーケンスは自由生活シアノバクテリアで発見されました。 特に、それらは非常に類似した遺伝子複合体、ならびに転写および翻訳の「装置」でATPが合成であることが判明しました。
細菌の画像で組織として、その終了を担当しているDNAおよび末端ヌクレオチド配列由来の遺伝情報の読み取りの始まりを定義するプロモーター。 もちろん、進化の変換の数十億年は、葉緑体に多くの変更を加えることができましたが、葉緑体の遺伝子の配列が全く変わりませんでした。 そして - 葉緑体と、実際に一度、原核生物の祖先を持っていたことを反駁できない完全な証拠。 おそらく、それはまた、現代のシアノバクテリアが発生したボディ、でした。
proplastidsの葉緑体の開発
「大人の」細胞小器官がproplastidsから開発しています。 これは小さな、完全に無色の細胞小器官であり、直径わずか数ミクロンを有します。 これは、葉緑体に特異的なDNAの環を含む緻密な二層膜によって囲まれています。 内膜システムこれらの「先祖は、」細胞小器官を持っていません。 それらの研究の非常に小さいサイズに非常に困難ですが、その開発上のデータは非常に低いので。
各卵の動物や植物の細胞核内のいくつかのようにprotoplastidがあることが知られています。 胚発生時には、それらが他のセルに分割して転送されます。 これはチェックするのは簡単です：何とかプラスチドに接続されている遺伝形質は唯一母系を介して送信されます。
開発中の内膜protoplastidyは、細胞小器官内に突出します。 これらの構造のグランプリとストローマ細胞小器官のラメラの形成のための原因である、チラコイド膜を成長します。 完全な暗闇でprotopastidaは、葉緑体（エチオプラスト）の前駆体に変換するために開始されます。 その中にあることを特徴とこの主オルガノイドは、非常に複雑な結晶構造です。 光を取得し、植物の葉の上と、それは完全に破壊されます。 その後、時刻チラコイドとラメラとして形成されている葉緑の「伝統的な」内部構造の形成。
違い植物ストア澱粉
各セルは、いくつかのそのようなmeristemalnoy proplastidsを（その数は、植物種および他の要因に応じて変化する）を含みます。 この一次組織は、シートに変換するために開始されると、細胞小器官の前駆体は、葉緑体に変換されます。 だから、彼らの成長を完了した、若い小麦の葉は、100〜150単位の量で葉緑体を持っています。 もう少し複雑な澱粉の蓄積が可能なこれらの植物の点でケースがあります。
私たちは、偶然に、原核生物の構造と、この細胞小器官との間の接続を明らかにし、その葉緑体を発見しました。 ここでは、状況は似ています。科学者たちは長い間葉緑体などのアミロプラストがまったく同じDNAが含まれていることを発見した、と正確に同じprotoplastidで形成されています。 その結果、彼らは同じ局面において考慮されるべきです。 アミロプラスト事実は、葉緑体の特別な種類として考慮されるべきです。
形成アミロプラストとして？
あなたはprotoplastidamiと幹細胞との間の類似を描くことができます。 簡単に言えば、ある時点でアミロプラストは多少異なる方法で開発を始めます。 科学者たちは、しかし、何か面白いものを学んだ：彼らは互いのアミロプラストでジャガイモの葉の葉緑体の変換（およびその逆）を達成するために管理しました。 すべての小学生に知られている規範例、 - ライトグリーンにジャガイモの塊茎。
これらの細胞小器官の分化の方法に関するその他の情報
私たちは、植物細胞における葉緑体が有色体に変換されたときにトマト果実、りんごといくつかの他の植物の熟成（と樹木の葉で、秋のハーブや低木）の間に「分解」の過程であることを知っています。 これらの細胞小器官は、顔料、カロテノイドのその組成中に含まれています。
変換は、一定の条件の下でチラコイドの完全な破壊があるという事実に関連して、その後、別の細胞小器官の内部組織を取得します。 葉緑体の開発のための核の影響を：それは私たちが戻って資料の冒頭に議論し始めたの質問に来ることをここにあります。 すなわち、細胞の細胞質で合成される特殊なタンパク質によって、である、細胞小器官は、調整プロセスを開始します。
葉緑体の構造
葉緑体の起源と発展について話した後、その構造について詳しく説明する必要があります。 より多くのそれは非常に興味深いですし、別の議論に値するので。
基本的な葉緑体構造は、内部と外部の2つのリポ蛋白質の膜で構成されています。 20-30 nmの - それぞれの厚さは約7nmで、それらの間の距離です。 他のプラスチド内層形態特別な構造の場合のように、内側に突出して細胞小器官。 そこに成熟した葉緑「ねじれ」膜のわずか2種類で。 ストロマのラメラの第一の形態、第二 - チラコイド膜。
ラメラとチラコイド
細胞小器官内の類似した地層と葉緑体膜を持っている明確なリンクがあることに留意すべきです。 その襞の一部は、（ミトコンドリアのように）他の1つの壁から延びていてもよいという事実。 だから、ラメラは、「バッグ」または分岐鎖のようなものを形成することができます。 しかしながら、これらの構造のほとんどは互いに平行に配置され、相互に関連していません。
高等植物の葉緑体に含まれる顔の総数は、最大で40〜60であってもよいです。 それらの外膜は、単一の平面を形成する別の非常にタイト各チラコイド。 関節における層の厚さは2ナノメートルまでであり得ます。 互いにチラコイドラメラ、非常に稀に隣接して形成される同様の構造を、注意してください。
層としてのコンタクトの場所で、時々同じ2nm程度に達します。 従って、葉緑体（非常に困難であるの構造および機能）は、単一のモノリシック構造、「状態中状態」のようなものではありません。 いくつかの態様では、これらの細胞小器官の構造は、全体のセル構造よりも少ない難しいことではありません！
グラナは、ラメラの助けを借りて、相互接続されています。 しかし、スタックを形成するキャビティチラコイドは、常に閉じて、膜間スペースとは通信しません。 あなたが見ることができるように、葉緑体の構造は非常に複雑です。
顔料は葉緑体中に存在することができる何ですか？
すなわち、それぞれの葉緑体ストロマ内に含まれていてもよいですか？ 別のDNA分子と多くのリボソームがあります。 アミロプラスト中のデンプン粒の間質内に堆積されます。 したがって、クロモは、顔料があります。 もちろん、そこに葉緑体の種々の顔料がありますが、最も一般的なのは、クロロフィルです。 彼はすぐにいくつかのタイプに分け：
- グループA（青緑色）。 これは、高等植物や藻類の葉緑体で見つかった例の70％で発生します。
- グループB（黄緑色）。 残りの30％が高等植物や藻類の種で発見されています。
- グループC、DおよびEは非常に稀です。 これは、下の植物や藻類のいくつかの種の葉緑で利用可能です。
葉緑体における赤色、褐色海藻に有機染料の非常に異なる種類とすることができるので、稀ではありません。 一部の藻類はまた、一般的に、ほとんどすべての既存の顔料の葉緑体の含まれています。
葉緑体の機能
もちろん、それらの主な機能は、有機成分に光エネルギーを変換することです。 サムの光合成は、葉緑素の直接参加してグランプリで行われます。 これは、励起された電子のエネルギーにそれを転送し、日光のエネルギーを吸収します。 後者は、その過剰在庫を有する、水分解およびATPの合成に使用されるエネルギーの余剰を与えます。 水が腐敗酸素および水素を形成する場合。 私たちは、すでに述べたように、まず、それは副産物で、周囲の空間に分泌され、水素は、特定のタンパク質、フェレドキシンと関連しています。
ATPのエネルギーの役割
その結果、ATPは、細胞のさまざまなニーズに行くエネルギーの主な「バッテリー」であるとして、非常に重要です。 NADP-H2は、還元剤、水素を含み、そしてこの化合物は、必要に応じて簡単に与えることが可能です。 光合成の過程で、それは単に発生しないことができなくても、その反応のセットがあります：簡単に言えば、それは還元剤を効果的な化学物質があるです。
さらに、場合に暗くグランで動作葉緑酵素来る有機物の数の合成を開始するために使用される還元剤およびエネルギー葉緑体ATPの水素です。 光合成が良い照明条件の下で行われるため、蓄積された化合物は、暗闇の中で自分自身の植物のニーズのために使用されています。
あなたは公正このプロセスが怪しい息のように見えるいくつかの点であると言うことができます。 光合成から彼をどう区別しますか？ 表には、この質問を理解するのに役立ちます。
標準ポート | 光合成 | 息 |
ときがあります | 日中のみ、時に日光 | 随時 |
どこ進行 | 葉緑素を含む細胞 | すべての生きている細胞 |
酸素 | 割り当て | 取り込み |
CO2 | 取り込み | 割り当て |
有機物 | 合成、部分的に切断 | 分割のみ |
エネルギー | 吸収され、 | スタンド |
それは光合成呼吸と異なっているものです。 テーブルは明らかに彼らの主な違いを示しています。
「パラドックス」の一部
その後の反応の大部分は、葉緑体ストロマで右が行われます。 合成された化合物の将来の経路が異なっています。 デンプン - 例えば、直ちに細胞小器官を越えて単純な糖は、主に多糖類の形態では、細胞の他の部分に蓄積します。 葉緑体では、脂肪の沈着及び予備蓄積のようにエリア内の他のセルに出力されるそれらの前駆体を、発生します。
すべての合成反応には膨大なエネルギーが必要であることを明確に理解する必要があります。 その唯一の源はすべて同じ光合成である。 これは、以前の合成の結果として形成された物質を破壊し、それが受けなければならないほどのエネルギーをしばしば必要とするプロセスである。 従って、その過程で生成されるエネルギーの大部分は、植物細胞自体の中で様々な化学反応を行うために費やされる。
葉緑体は静止していますか？
葉緑体（その構造と機能は私たちによって詳述されている）を含む細胞小器官は、厳密に一つの場所に位置していると一般に信じられている。 それはそうではありません。 葉緑体は細胞の周りを動くことができる。 したがって、弱い光では、細胞の最も照射された側の近くの位置を占める傾向があり、中低照度の条件では、太陽光の大部分を「捕らえる」特定の中間位置を選択することができる。 この現象を「光跡」と呼んだ。
ミトコンドリアと同様に、葉緑体はかなり自律的なオルガノイドである。 彼らは独自のリボソームを持っており、それらによってのみ使用される多くの高度に特異的なタンパク質を合成します。 特定の酵素複合体さえあり、その間に層状殻の構築に必要な特別な脂質が産生される。 私たちはすでにこれらの細胞小器官の原核生物起源について話しましたが、一部の科学者は、葉緑体を、最初に共生生物となり、細胞の不可欠な部分になったいくつかの寄生生物の長い子孫と考えています。
葉緑体の重要性
植物にとって、それは明らかです - それは植物細胞によって使用されるエネルギーと物質の合成です。 しかし、光合成は、地球規模での有機物の連続的な蓄積を保証するプロセスです。 二酸化炭素、水および太陽光から、葉緑体は、多数の複雑な高分子化合物を合成することができる。 この能力はそれらの特徴に過ぎず、人は人工的な状態でこのプロセスを繰り返すことは程遠い。
この記事では、葉緑体とは何か、植物の生物における役割について教えていただきたいと思います。
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