L'une des principales différences entre les cellules végétales et animales est la présence dans le cytoplasme des premiers organites tels que les plastes. La structure, les caractéristiques de leurs processus vitaux, ainsi que l'importance des chloroplastes, des chromoplastes et des leucoplastes seront discutées dans cet article.
Structure du chloroplaste
Les plastes verts, dont nous allons maintenant étudier la structure, appartiennent aux organites obligatoires des cellules des plantes à spores et graines supérieures. Ce sont des organites cellulaires à double membrane et ont une forme ovale. Leur nombre dans le cytoplasme peut être différent. Par exemple, les cellules du parenchyme cylindrique d'un limbe foliaire de tabac contiennent jusqu'à mille chloroplastes, dans les tiges de plantes de la famille des céréales de 30 à 50.
Les deux membranes qui composent l'organoïde ont une structure différente: la membrane externe est lisse, à trois couches, semblable à la membrane de la cellule végétale elle-même. L'intérieur contient de nombreux plis appelés lamelles. À côté d'eux se trouvent des sacs plats - des thylakoïdes. Les lamelles forment un réseau detubules parallèles. Entre les lamelles se trouvent des corps thylakoïdes. Ils sont rassemblés en piles - des grains qui peuvent être connectés les uns aux autres. Leur nombre dans un chloroplaste est de 60 à 150. Toute la cavité interne du chloroplaste est remplie de matrice.
Organella a des signes d'autonomie: son propre matériel héréditaire - l'ADN circulaire, grâce auquel les chloroplastes peuvent se multiplier. Il existe également une membrane externe fermée qui limite l'organite des processus se produisant dans le cytoplasme de la cellule. Les chloroplastes ont leurs propres ribosomes, molécules d'ARN-i et d'ARN-t, ce qui signifie qu'ils sont capables de synthétiser des protéines.
Fonctions thylakoïdes
Comme mentionné précédemment, les plastes des cellules végétales - les chloroplastes - contiennent des sacs aplatis spéciaux appelés thylakoïdes. Des pigments y ont été trouvés - des chlorophylles (participant à la photosynthèse) et des caroténoïdes (assurant des fonctions de soutien et trophiques). Il existe également un système enzymatique qui assure les réactions des phases claires et sombres de la photosynthèse. Les thylakoïdes agissent comme des antennes: ils focalisent les quanta de lumière et les dirigent vers les molécules de chlorophylle.
La photosynthèse est le processus principal des chloroplastes
Les cellules autotrophes sont capables de synthétiser indépendamment des substances organiques, en particulier du glucose, en utilisant du dioxyde de carbone et de l'énergie lumineuse. Les plastes verts, dont nous étudions actuellement les fonctions, font partie intégrante des phototrophes - organismes multicellulaires tels que:
- plantes à spores supérieures (mousses, prêles, lycopodes,fougères);
- graines (gymnospermes - ginga, conifères, éphédra et angiospermes ou plantes à fleurs).
La photosynthèse est un système de réactions redox, qui sont basées sur le processus de transfert d'électrons des substances donneuses vers les composés qui les "reçoivent", les soi-disant accepteurs.
Ces réactions conduisent à la synthèse de substances organiques, notamment de glucose, et à la libération d'oxygène moléculaire. La phase lumineuse de la photosynthèse se produit sur les membranes thylakoïdes sous l'action de l'énergie lumineuse. Les quanta de lumière absorbés excitent les électrons des atomes de magnésium qui composent le pigment vert - la chlorophylle.
L'énergie des électrons est utilisée pour la synthèse de substances énergivores: l'ATP et le NADP-H2. Ils sont clivés par la cellule pour les réactions en phase sombre se produisant dans la matrice chloroplastique. La combinaison de ces réactions de synthèse conduit à la formation de molécules de glucose, d'acides aminés, de glycérol et d'acides gras, qui servent de matériau de construction et trophique à la cellule.
Types de plastes
Les plastes verts, dont nous avons discuté plus tôt de la structure et des fonctions, se trouvent dans les feuilles, les tiges vertes et ne sont pas les seules espèces. Ainsi, dans la peau des fruits, dans les pétales des plantes à fleurs, dans les enveloppes extérieures des pousses souterraines - tubercules et bulbes, il existe d'autres plastides. Ils sont appelés chromoplastes ou leucoplastes.
Les organites incolores (leucoplastes) ont une forme différente et diffèrent des chloroplastes en ce qu'ilsla cavité interne n'a pas de plaques minces - lamelles, et le nombre de thylakoïdes immergés dans la matrice est faible. La matrice elle-même contient de l'acide désoxyribonucléique, des organites synthétisant les protéines - des ribosomes et des enzymes protéolytiques qui décomposent les protéines et les glucides.
Les leucoplastes possèdent également des enzymes - des synthétases impliquées dans la formation de molécules d'amidon à partir du glucose. En conséquence, les plastes incolores des cellules végétales accumulent des nutriments de réserve: granules de protéines et grains d'amidon. Ces plastes, dont la fonction est d'accumuler des substances organiques, peuvent se transformer en chromoplastes, par exemple, lors de la maturation des tomates qui sont au stade de maturité laiteuse.
Sous un microscope à balayage à haute résolution, les différences dans la structure des trois types de plastes sont clairement visibles. Cela concerne tout d'abord les chloroplastes, qui ont la structure la plus complexe associée à la fonction de photosynthèse.
Chromoplastes - plastes colorés
Avec les cellules végétales vertes et incolores, il existe un troisième type d'organites appelés chromoplastes. Ils ont une variété de couleurs: jaune, violet, rouge. Leur structure est similaire à celle des leucoplastes: la membrane interne comporte un petit nombre de lamelles et un petit nombre de thylakoïdes. Les chromoplastes contiennent divers pigments: xanthophylles, carotènes, caroténoïdes, qui sont des substances photosynthétiques auxiliaires. Ce sont ces plastes qui donnent la couleur aux racines des betteraves, des carottes, des fruits des arbres fruitiers et des baies.
Comment surviennent-ils ?et transforment mutuellement les plastes
Leucoplastes, chromoplastes, chloroplastes sont des plastes (dont nous étudions la structure et les fonctions) qui ont une origine commune. Ce sont des dérivés de tissus méristématiques (éducatifs), à partir desquels se forment des protoplastides - des organites en forme de sac à deux membranes atteignant 1 micron de taille. A la lumière, ils compliquent leur structure: une membrane interne contenant des lamelles se forme, et le pigment vert chlorophylle est synthétisé. Les protoplastides deviennent des chloroplastes. Les leucoplastes peuvent également être transformés par l'énergie lumineuse en plastes verts puis en chromoplastes. La modification des plastes est un phénomène répandu dans le monde végétal.
Chromatophores comme précurseurs des chloroplastes
Organismes phototrophes procaryotes - bactéries vertes et violettes, effectuent le processus de photosynthèse à l'aide de la bactériochlorophylle A, dont les molécules sont situées sur les excroissances internes de la membrane cytoplasmique. Les microbiologistes considèrent les chromatophores bactériens comme des précurseurs des plastes.
Ceci est confirmé par leur structure similaire aux chloroplastes, à savoir la présence de centres de réaction et de systèmes de piégeage de la lumière, ainsi que les résultats généraux de la photosynthèse, conduisant à la formation de composés organiques. Il convient de noter que les plantes inférieures - les algues vertes, comme les procaryotes, n'ont pas de plastes. Cela est dû au fait que les formations contenant de la chlorophylle - les chromatophores, ont repris leur fonction - la photosynthèse.
L'origine des chloroplastes
Parmi de nombreuses hypothèsesorigine des plastes, arrêtons-nous sur la symbiogenèse. Selon ses idées, les plastides sont des cellules (chloroplastes) apparues à l'ère archéenne à la suite de la pénétration de bactéries phototrophes dans la cellule hétérotrophe primaire. Ce sont eux qui ont ensuite conduit à la formation de plastes verts.
Dans cet article, nous avons étudié la structure et les fonctions des organites à deux membranes d'une cellule végétale: les leucoplastes, les chloroplastes et les chromoplastes. Et également découvert leur importance dans la vie cellulaire.
