Una de las principales diferencias entre las células vegetales y animales es la presencia en el citoplasma de los primeros orgánulos como los plástidos. La estructura, las características de sus procesos vitales, así como la importancia de los cloroplastos, cromoplastos y leucoplastos se discutirán en este artículo.
Estructura de cloroplasto
Los plástidos verdes, cuya estructura estudiaremos ahora, pertenecen a los orgánulos obligatorios de las células de las plantas superiores de esporas y semillas. Son organelos celulares de doble membrana y tienen forma ovalada. Su número en el citoplasma puede ser diferente. Por ejemplo, las células del parénquima columnar de una hoja de tabaco contienen hasta mil cloroplastos, en los tallos de las plantas de la familia de los cereales de 30 a 50.
Las dos membranas que componen el organoide tienen una estructura diferente: la exterior es lisa, de tres capas, similar a la membrana de la propia célula vegetal. El interior contiene muchos pliegues llamados laminillas. Adyacentes a ellos hay sacos planos: tilacoides. Las laminillas forman una red detúbulos paralelos. Entre las láminas se encuentran los cuerpos tilacoides. Se recolectan en pilas, granos que se pueden conectar entre sí. Su número en un cloroplasto es de 60 a 150. Toda la cavidad interna del cloroplasto está llena de matriz.
Organella tiene signos de autonomía: su propio material hereditario - ADN circular, gracias al cual los cloroplastos pueden multiplicarse. También hay una membrana externa cerrada que limita el orgánulo de los procesos que ocurren en el citoplasma de la célula. Los cloroplastos tienen sus propios ribosomas, moléculas de ARNi y ARNt, lo que significa que son capaces de sintetizar proteínas.
Funciones tilacoides
Como se mencionó anteriormente, los plástidos de células vegetales (cloroplastos) contienen sacos aplanados especiales llamados tilacoides. Se encontraron pigmentos en ellos: clorofilas (que participan en la fotosíntesis) y carotenoides (que realizan funciones de apoyo y tróficas). También hay un sistema enzimático que proporciona las reacciones de las fases clara y oscura de la fotosíntesis. Los tilacoides actúan como antenas: concentran los cuantos de luz y los dirigen hacia las moléculas de clorofila.
La fotosíntesis es el principal proceso de los cloroplastos
Las células autótrofas son capaces de sintetizar de forma independiente sustancias orgánicas, en particular glucosa, utilizando dióxido de carbono y energía luminosa. Los plástidos verdes, cuyas funciones estamos estudiando actualmente, son una parte integral de los fotótrofos, organismos multicelulares como:
- plantas de esporas superiores (musgos, colas de caballo, licopodios,helechos);
- semillas (gimnospermas - ginga, coníferas, efedra y angiospermas o plantas con flores).
La fotosíntesis es un sistema de reacciones redox, que se basan en el proceso de transferencia de electrones desde sustancias donadoras a compuestos que los "reciben", los llamados aceptores.
Estas reacciones conducen a la síntesis de sustancias orgánicas, en particular glucosa, y la liberación de oxígeno molecular. La fase luminosa de la fotosíntesis se produce en las membranas de los tilacoides bajo la acción de la energía luminosa. Los cuantos de luz absorbidos excitan los electrones de los átomos de magnesio que forman el pigmento verde - clorofila.
La energía de los electrones se utiliza para la síntesis de sustancias intensivas en energía: ATP y NADP-H2. Son escindidos por la célula para las reacciones de fase oscura que ocurren en la matriz del cloroplasto. La combinación de estas reacciones sintéticas conduce a la formación de moléculas de glucosa, aminoácidos, glicerol y ácidos grasos, que sirven como material de construcción y trófico de la célula.
Tipos de plástidos
Los plástidos verdes, cuya estructura y funciones discutimos anteriormente, se encuentran en hojas, tallos verdes y no son las únicas especies. Entonces, en la piel de las frutas, en los pétalos de las plantas con flores, en las cubiertas exteriores de los brotes subterráneos: tubérculos y bulbos, hay otros plástidos. Se llaman cromoplastos o leucoplastos.
Los orgánulos incoloros (leucoplastos) tienen una forma diferente y se diferencian de los cloroplastos en quela cavidad interna no tiene placas delgadas, laminillas, y la cantidad de tilacoides sumergidos en la matriz es pequeña. La matriz en sí contiene ácido desoxirribonucleico, orgánulos sintetizadores de proteínas: ribosomas y enzimas proteolíticas que descomponen las proteínas y los carbohidratos.
Los leucoplastos también tienen enzimas, sintetasas involucradas en la formación de moléculas de almidón a partir de la glucosa. Como resultado, los plástidos de células vegetales incoloros acumulan nutrientes de reserva: gránulos de proteína y granos de almidón. Estos plástidos, cuya función es acumular sustancias orgánicas, pueden convertirse en cromoplastos, por ejemplo, durante la maduración de tomates que se encuentran en la etapa de madurez lechosa.
Bajo un microscopio de barrido de alta resolución, las diferencias en la estructura de los tres tipos de plástidos son claramente visibles. Esto, en primer lugar, se refiere a los cloroplastos, que tienen la estructura más compleja asociada con la función de la fotosíntesis.
Cromoplastos - plástidos coloreados
Junto con las células vegetales verdes e incoloras, existe un tercer tipo de orgánulo llamado cromoplasto. Tienen una variedad de colores: amarillo, morado, rojo. Su estructura es similar a los leucoplastos: la membrana interna tiene una pequeña cantidad de laminillas y una pequeña cantidad de tilacoides. Los cromoplastos contienen varios pigmentos: xantofilas, carotenos, carotenoides, que son sustancias fotosintéticas auxiliares. Son estos plástidos los que proporcionan el color de las raíces de las remolachas, zanahorias, frutos de árboles frutales y bayas.
¿Cómo surgen?y transforman mutuamente plástidos
Leucoplastos, cromoplastos, cloroplastos son plástidos (cuya estructura y funciones estamos estudiando) que tienen un origen común. Son derivados de tejidos meristemáticos (educativos), a partir de los cuales se forman los protoplástidos, orgánulos con forma de saco de dos membranas de hasta 1 micrón de tamaño. A la luz, complican su estructura: se forma una membrana interna que contiene laminillas y se sintetiza el pigmento verde clorofila. Los protoplastos se convierten en cloroplastos. Los leucoplastos también pueden transformarse por la energía de la luz en plástidos verdes y luego en cromoplastos. La modificación de plástidos es un fenómeno generalizado en el mundo vegetal.
Cromatóforos como precursores de cloroplastos
Los organismos fototróficos procarióticos - bacterias verdes y moradas, llevan a cabo el proceso de fotosíntesis con la ayuda de la bacterioclorofila A, cuyas moléculas se encuentran en las excrecencias internas de la membrana citoplasmática. Los microbiólogos consideran que los cromatóforos bacterianos son precursores de los plástidos.
Esto se confirma por su estructura similar a los cloroplastos, es decir, la presencia de centros de reacción y sistemas de captura de luz, así como los resultados generales de la fotosíntesis, que conducen a la formación de compuestos orgánicos. Cabe señalar que las plantas inferiores, las algas verdes, como los procariotas, no tienen plástidos. Esto se debe al hecho de que las formaciones que contienen clorofila, los cromatóforos, han asumido su función, la fotosíntesis.
Cómo se originaron los cloroplastos
Entre muchas hipótesisorigen de los plástidos, detengámonos en la simbiogénesis. Según sus ideas, los plástidos son células (cloroplastos) que surgieron en la era Arcaica como resultado de la penetración de bacterias fototróficas en la célula heterótrofa primaria. Fueron ellos quienes más tarde condujeron a la formación de plástidos verdes.
En este artículo, estudiamos la estructura y las funciones de los orgánulos de dos membranas de una célula vegetal: leucoplastos, cloroplastos y cromoplastos. Y también descubrió su importancia en la vida celular.
