Пластиди - двомембранні органели евкаріотичних рослинних клітин, різноманітні за будовою, пов'язані між собою процесами взаємоперетворення, основною функцією яких є пластичний обмін.

Кількість пластид в рослинних клітинах різноманітна найчастіше 20-100 на клітину. Пластиди відносяться до напівавтономних органел завдяки наявності власного генетичного та білоксинтетичного апарату. Вони здатні розмножуватися в клітині шляхом поділу, який відбувається незалежно від поділу ядра Існують різні типи пластид (рис. 3.8), між якими можливі взаємоперетворення.

•Пропластиди - дрібні (біля 1 мкм) попередники інших пластид; багато їх в меристематичних клітинах.

•Лейкопласти - найдрібніші безбарвні нефотосинтезуючі пластиди різної форми, в яких відбувається накопичення запасних поживних речовин (амілопласти накопичують крохмаль, олеопласти - олії, протеїнопласти - білки). Лейкопласти зустрічаються в клітинах меристем, бульб, сім'ядолей, ендосперму, кореневищ, епідермі. Лейкопласти можуть перетворюватися в хлоропласти, рідше - хромопласти.

а б Рис. 3.8. Типи пластид. а - лейкопласти в клітинах традесканції,

б - хромопласти в клітинах горобини. 1 - лейкопласти, 2 - ядро, 3 - вакуоля,

4 - цитоплазматичні тяжі, 5 - хромопласти, 6 - хлоропласти.

•Хромопласти - нефотосинтезуючі яскраво забарвлені пластиди. Хромопласти містять у матриксі червоні, оранжеві і жовті пігменти (каротиноїди). Розвиваються хромопласти переважно з хлоропластів, зустрічаються вони у яскраво забарвлених частинах рослин - осінніх листках, плодах, пелюстках.

•Хлоропласти - це фотосинтезуючі зелені пластиди; зустрічаються в клітинах надземних органів рослин, особливо в хлоренхімі листків та зелених плодів.

Хлоропласти, на відміну від інших пластид, мають складну внутрішньомембранну систему, занурену в середовище пластиди (строму) (рис. 3.9). Окремі мембранні мішечки (тилакоїди) зібрані в грани, де розташовуються один над одним подібно до стопки монет. В мембрані тилакоїдів локалізуються молекули хлорофілів, каротиноїдів та ферментів, що беруть участь в світлових реакціях фотосинтезу.

Фотосинтез - окисно-відновний процес відновлення вуглекислого газу воднем води за рахунок сонячної енергії з утворенням органічних речовин та виділенням кисню (якщо донором-відновником виступає вода).

Хлорофіл - зелений пігмент рослин, основу якого складає магній-порфіриновий комплекс. Хлорофіл бере безпосередню участь у фотофосфорилюванні, відновленні води з виділенням кисню. Після попадання світла на молекули хлорофілів відбуваються окисно-відновні процеси, в результаті яких виникає електрохімічний потенціал, що використовується у макроергічних (енерговитратних) синтезах. Результатом фотосинтезу є утворення з простих неорганічних сполук (вуглекислого газу та води) органічних речовин.

Існують 4 типи хлорофілу (а, Ь, с, d), що відрізняються спектрами поглинання:

•хл. а трапляється у всіх евкаріотичних фотосинтезуючих організмів;

•хл. Ь притаманний вищим рослинам та зеленим водоростям;

•хл. с - зустрічається у бурих та діатомових водоростей;

•хл. d - зустрічається у червоних водоростей.

Рис. 3.9. Порівняння ультраструктури різних пластид, а -хлоропласт, b - лейкопласт, с- амілопласт, d - хромопласт. 1 -грана, 2 - крохмальні зерна, З - поодинокі тилакоїди, 4 - зовнішня мембрана, 5 - строма, 6 - ліпідні краплі з барвником.

Складну систему внутрішніх мембран мають не всі пластиди. Внутрішньомембранна структура лейкопластів слабо розвинена, утворює нечисленні тилакоїди (рис. 3.9). Разом з тим, в стромі їх відкладають різні поживні речовини. В хромопластах є нечисленні тилакоїди, але головною особливістю їх будови є присутність специфічних барвників (каротин, ксантофіл, антоціан), що надають їм забарвлення.

Мітохондрії

Мітохондрія - двомембранна органела евкаріотичної клітини, що забезпечує її енергією за рахунок процесів аеробного окислення органічного субстрату.

Внутрішня мембрана мітохондрій, яка складається переважно з білків (70%), утворює виступи - кристи. Середовище мітохондрії - матрикс, містить ферменти циклу трикарбонових кислот, кільцеву ДНК, РНК, рибосоми. Завдяки цьому мітохондрії, як і пластиди, є напівавтономними органелами. Вони розмножуються поділом і мають власний білоксинтетичний апарат. На внутрішній мембрані відбуваються процеси окисного фосфорилювання, внаслідок чого виникає електрохімічний потенціал, що витрачається на синтез АТФ.

Вакуолярна система

До одномембранних органел, які різняться перш за все функціонально, але подібні в структурному відношенні, належать апарат Гольджі (АГ), ендоплазматичний ретикулум (ЕПР), вакуолі, лізосоми і т.п. Інколи їх об'єднують під загальною назвою вакуолярна система. Фактично вона являє систему мембран, які поділяють протопласт на відмінні функціональні частини, де иідбувається протікання різних метаболічних процесів: синтез (ЕПР), перенесення (АГ), перетворення (ЕПР, АГ), руйнування (лічосоми) речовин, переведення їх в нерозчинних стан (вакуолі) і т.п. Лише завдяки системі цих мембран в морфологічно єдиній цитоплазмі можливий одночасний перебіг різноманітних життєвих процесів. Вакуолярна система динамічна, між окремими її компонентами відбувається кругообіг мембран, внаслідок чого постійно змінюється ємність перерахованих органел залежно від потреб, а частина мембран однієї органели може стати складовою іншої та навпаки.

Апарат Гольджі (АГ) - багатоярусна система плоских порожнистих дископодібних цистерн, яка бере участь у транспорті та хімічній модифікації речовин.

До складу АГ входять диктіосоми та пухирці. Розрізняють секреторний та регенеративний бік апарату Гольджі. На регенеративному боці поверхня диктіосом збільшується за рахунок злиття з пухирцями, що відділяються переважно від гладенького ЕПР, на секреторному боці від поверхні диктіосом відшнуровуються пухирці. Мембранна система апарату Гольджі перебуває в постійому перетворенні, разом з цим перетворюються і речовини, що знаходяться у внутрішній порожнині диктіосом. Таким чином певні речовини транспортуються до апарату Гольджі, здебільшого з ними відбуваються зміни за рахунок впливу ферментів, що також можуть надходити до АГ з іншими пухирцями, в процесі дозрівання речовини попадають з регенеративного на секреторний бік, звідки і відшнуровуються з новоутвореними пухирцями та рухаються в напрямку місць використання, а зменшення мембранної поверхні компенсується за рахунок нових пухирців, що вбудовуються в диктіосоми на регенеративному кінці. Таким чином апарат Гольджі бере важливу участь в процесах хімічного перетворення та транспорту речовин, зокрема у рослин він секретує назовні компоненти клітинної стінки.