"Биология (углублённый уровень)", Вахрушев А.А., Корженевская М.А., Пуговкин А.П., Пуговкина Н.А., Скворцов П.М.
Пластиды — двумембранные органоиды растительных клеток, связанные с фотосинтезом, синтезом и запасанием веществ. Их основные типы — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты — различаются пигментами и функциями. В хлоропластах энергия света помогает образовывать органические вещества из углекислого газа и воды. Этот процесс относится к пластическому обмену: клетка строит сложные вещества и тратит на это энергию. Некоторые пластиды способны изменяться по мере развития клетки.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Пластиды — двумембранные органоиды растительных клеток, в которых происходят фотосинтез, синтез и накопление некоторых веществ. Они отличаются от многих других органоидов наличием собственных ДНК и рибосом. Благодаря разным типам пластид клетка может улавливать свет, запасать вещества или приобретать окраску.
Хлоропласт — зелёная пластида с хлорофиллом, в которой происходит фотосинтез. У него есть наружная и внутренняя мембраны, внутренняя система мембран с тилакоидами и гранами, а также внутренняя среда — строма. Такое устройство позволяет разделить реакции фотосинтеза между разными частями органоида.
Лейкопласт — бесцветная пластида, участвующая в синтезе и запасании веществ. Например, некоторые лейкопласты накапливают крахмал в клетках запасающих органов. Отсутствие окрашивающих пигментов связано с тем, что их основная роль — не поглощение света, а работа с веществами.
Хромопласт — пластида, содержащая пигменты, которые придают окраску плодам, цветкам и другим частям растения. Такие пигменты могут быть жёлтыми, оранжевыми или красными. Окраска помогает различать зрелые плоды и привлекать животных, которые участвуют в распространении семян.
Пластический обмен — совокупность реакций, в которых из более простых веществ образуются сложные. На построение новых молекул клетка затрачивает энергию, потому что создание химических связей требует её вложения. Благодаря этому обмену клетка растёт, обновляет свои структуры и создаёт необходимые вещества; энергетический обмен, напротив, связан с высвобождением энергии при распаде молекул.
Двойная мембрана, собственные ДНК и рибосомы делают пластиды похожими на органоиды, способные к частичной самостоятельности. ДНК содержит наследственную информацию, а рибосомы участвуют в сборке некоторых белков, нужных пластиде. При этом пластиды не независимы от клетки: многие необходимые им вещества и белки поступают из цитоплазмы. Их способность размножаться делением помогает увеличивать число пластид при росте клетки.
Внутри хлоропласта мембраны образуют уплощённые мешочки — тилакоиды; их стопки называют гранами. В мембранах тилакоидов находятся хлорофилл и другие компоненты, улавливающие свет, поэтому здесь идут световые реакции фотосинтеза. Пространство вокруг тилакоидов заполнено стромой — средой с ферментами, которые участвуют в последующих реакциях синтеза органических веществ. Разделение частей помогает согласовать этапы процесса.
При фотосинтезе энергия света используется для образования органических веществ из углекислого газа и воды; при этом выделяется кислород. Световые реакции дают энергию и вещества, необходимые для дальнейшего синтеза, а ферменты стромы помогают включать углерод из углекислого газа в органические молекулы. Так фотосинтез становится примером пластического обмена: клетка строит более сложные вещества, затрачивая энергию. Созданные органические вещества затем используются растением для роста и получения энергии.
Пластиды могут развиваться и иногда менять тип в ходе жизни клетки. Например, когда плод созревает и меняет цвет с зелёного на красный или оранжевый, его хлоропласты могут превращаться в хромопласты, а состав пигментов меняется. Такое превращение связано с развитием конкретных клеток и условиями, в которых они находятся. Поэтому нельзя заключать, что все пластиды растения меняются одинаково или что каждый тип всегда превращается в любой другой.
| Тип пластиды | Окраска и пигменты | Основные функции | Где встречаются или что накапливают |
|---|---|---|---|
| Хлоропласт | Зелёный; содержит хлорофилл | Фотосинтез | В клетках зелёных частей растения, например листьев |
| Лейкопласт | Бесцветный; окрашивающих пигментов нет | Синтез и запасание веществ | В запасающих тканях; может накапливать крахмал |
| Хромопласт | Жёлтый, оранжевый, красный; содержит пигменты | Придаёт тканям окраску | В цветках, плодах и других окрашенных частях растения |
Чтобы определить тип пластиды, сопоставь её окраску и пигменты с основной функцией. Если в условии указано накопление крахмала без пигментов, это признак лейкопласта, а хлорофилл указывает на хлоропласт. Таблица также помогает заметить, что пластиды различаются не только цветом, но и ролью в клетке.
Задача 1. В клетках мякоти клубня картофеля обнаружены бесцветные пластиды с запасами крахмала. Нужно определить тип пластид и их функцию. Начинай с признаков из условия, а не с того, что картофель — растение. Затем сравни их с характеристиками основных типов пластид.
Ответ: это лейкопласты; они участвуют в запасании крахмала.
Задача 2. В клетках листа есть пластиды с хлорофиллом. Определи их тип и назови вещества, образующиеся при фотосинтезе из углекислого газа и воды. Важно не перепутать исходные вещества с продуктами процесса. Объяснение должно связать пигмент с фотосинтезом, а не просто назвать цвет пластид.
Ответ: это хлоропласты; из углекислого газа и воды при использовании энергии света образуются органические вещества, а кислород выделяется.
Задача 3. Созревающий плод меняет цвет с зелёного на красный. Объясни возможные изменения пластид и почему нельзя считать, что все пластиды растения меняются одинаково. Цвет — подсказка, но вывод нужно сделать именно о пластидных пигментах. Учитывай, что изменения происходят в клетках самого плода и связаны с их развитием.
Ответ: в клетках плода хлоропласты могут становиться хромопластами; другие клетки и пластиды растения не обязаны проходить такое же изменение.
Ошибка: считать, что все пластиды выполняют фотосинтез. Её допускают, потому что пластиды часто связывают с зелёными листьями. На самом деле фотосинтез обеспечивают хлоропласты, а лейкопласты запасают вещества и хромопласты придают окраску. Проверь себя: если в условии говорится о крахмале или пигментах плода, это не обязательно хлоропласт.
Ошибка: путать пластический обмен с энергетическим. Оба процесса относятся к обмену веществ, поэтому их названия легко смешать. Пластический обмен строит сложные молекулы и требует энергии, а энергетический связан с распадом веществ и её высвобождением. Для проверки спроси себя, синтезируется вещество или расщепляется.
Ошибка: считать, что хлоропласт состоит только из хлорофилла. Такое представление возникает из-за зелёного цвета органоида. Хлорофилл — лишь один из его компонентов и находится в мембранах тилакоидов; также у хлоропласта есть оболочка, граны и строма. Проверь ответ: в нём должны быть названы структуры, а не только пигмент.
Ошибка: утверждать, что любой тип пластид всегда может стать любым другим. Её провоцируют примеры, в которых хлоропласты превращаются в хромопласты при созревании плода. Однако такие изменения возможны не во всех клетках и зависят от условий развития. Проверяй себя: пример одного превращения не доказывает, что возможны любые превращения во всех тканях.
Для понимания пластид нужно знать строение эукариотической клетки, то есть клетки с оформленным ядром, и роль её органоидов. Представление о мембранных структурах помогает разобраться, почему реакции фотосинтеза связаны с определёнными частями хлоропласта. Поэтому тему удобно изучать после знакомства с устройством клетки и её органоидами.
Пластический обмен связывает строение клетки с обменом веществ и превращением энергии. Фотосинтез показывает, как растения используют свет для синтеза органических веществ, поэтому эта тема пригодится при изучении питания растений. Созданные растениями вещества и их передача другим организмам также важны для понимания экосистем.
Чем пластиды отличаются от других органоидов клетки?
Пластиды — двумембранные органоиды, характерные для растительных клеток. У них есть собственные ДНК и рибосомы, поэтому они могут частично самостоятельно синтезировать белки и размножаться делением. Разные типы пластид выполняют разные функции.
Почему хлоропласты зелёные?
В мембранах тилакоидов хлоропластов находится хлорофилл — зелёный пигмент. Он поглощает световую энергию, необходимую для фотосинтеза. Зелёный свет пигмент в основном отражает, поэтому мы видим хлоропласты зелёными.
Где в хлоропласте происходят процессы фотосинтеза?
Световые реакции связаны с мембранами тилакоидов, собранных в граны. В строме находятся ферменты, участвующие в синтезе органических веществ с использованием продуктов световых реакций. Оба этапа относятся к фотосинтезу.
Чем пластический обмен отличается от энергетического?
Пластический обмен — это синтез сложных веществ из более простых, для которого нужна энергия. Энергетический обмен связан с распадом веществ и высвобождением энергии. Эти процессы противоположны по направлению, но связаны обменом веществ и энергии.
Могут ли пластиды превращаться друг в друга?
Некоторые пластиды могут изменяться: например, при созревании плода хлоропласты в его клетках могут превращаться в хромопласты. Однако это не означает, что любой тип пластид всегда превращается в любой другой. Возможность изменения зависит от типа клетки и условий её развития.
§ 18. Пластиды. Пластический обмен в клетке
