Как выглядят хлоропласты под микроскопом
Как выглядят хлоропласты под микроскопом
9.3.1. Хлоропласты
У эукариот фотосинтез происходит в особых органеллах, называемых хлоропластами. Хлоропласты рассеяны в цитоплазме, их число варьирует от одного (как у Chlamydomonas и Chlorella) примерно до ста (в палисадных клетках мезофилла). У высших растений хлоропласты на срезе обычно имеют двояковыпуклую форму, а при взгляде сверху выглядят округлыми. Диаметр хлоропластов около 3-10 мкм (в среднем 5 мкм), так что они хорошо видны в световой микроскоп. У водорослей форма хлоропластов более разнообразна; например, у Spirogyra они спиралевидные, у Chlamydomonas чашевидные, и в них обычно содержатся пиреноиды, как у Spirogyra (разд. 3.2.4).
Рис. 9.7. Строение хлоропласта. Для удобства система мембран изображена лишь частично. Звездочкой отмечен белоксинтезирующий аппарат, схожий с аппаратом прокариот
Рис. 9.8. Микрофотография ‘оголенного’ хлоропласта (т. е. хлоропласта с удаленной наружной оболочкой), полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа (вид сверху). Ламеллы и граны изображены объемно. Обратите внимание на то, что ламеллы плоские, как листы бумаги, и что они соединяют граны друг с другом. Препарат-реплика с напылением (см. Приложение 2)
В строме происходят темповые реакции фотосинтеза (разд. 9.4.3). По своему строению строма напоминает гель; в ней находятся растворимые ферменты, в том числе все ферменты цикла Кальвина, а также другие химические соединения, в частности сахара и органические кислоты. Избыток углеводов, образовавшихся в процессе фотосинтеза, запасается здесь в виде зерен крахмала (главным образом на свету). С мембранами часто бывают связаны шаровидные капельки липидов. Их становится заметно больше, когда мембраны стареют и разрушаются. По-видимому, в этих капельках аккумулируются липиды мембран. В хромопластах они часто бывают очень большими, и в них накапливаются каротиноидные пигменты.
Белоксинтезирующий аппарат и теория эндосимбиоза
Таблица 9.3. Сравнение прокариот, хлоропластов и митохондрий с эукариотами
У фотосинтезирующих прокариот (сине-зеленых водорослей и некоторых бактерий) хлоропластов нет; фотосинтетические пигменты находятся у них не в хлоропластах, а в мембранах, расположенных внутри цитоплазмы. Поэтому такая клетка напоминает один большой хлоропласт, тем более что и по своим размерам они почти не различаются.
Хотя хлоропласты и митохондрии могут кодировать и синтезировать некоторые из своих белков, было установлено, что в них недостаточно ДНК, чтобы кодировать все их собственные белки, поэтому эволюционное происхождение этих органелл все еще остается неясным.
Лабораторная работа «Строение клеток листа элодеи»
Инструктивная карточка:
1. В каплю воды на предметное стекло положите лист элодеи.
2. Расправьте лист препаровальной иглой и накройте покровным стеклом.
3. Рассмотрите препарат под микроскопом (объектив x 20, окуляр х 15).
4. Нарисуйте группу клеток.
5. Зарисуйте клетку листа элодеи, укажите её части (оболочка, цитоплазма, ядро, хлоропласты).
Беседа о хлороплатах. Просмотр фильма «Движение хлоропластов в клетках валлиснерии», «Роль хлоропластов в фотосинтезе и синтезе органических вещетсв».
Деятельностью хлоропластов обусловлен процесс фотосинтеза — создание органических веществ из неорганических — углекислоты и воды при обязательном участии световой энергии. Фотосинтез возможен благодаря присутствию в хлоропластах зеленого пигмента — хлорофилла. В процессе фотосинтеза простые углеводы при полимеризации образуют крахмал, получивший название ассимиляционного или первичного. Он откладывается в хлоропласте в виде одного-двух, реже нескольких мелких зерен.
Лабораторная работа «Обнаружение ассимиляционного крахмала»
Ассимиляционный крахмал можно обнаружить с помощью йодной реакции. Для этого свежий лист элодеи помещают в раствор иода в водном растворе иодистого калия. Реактив, проникая в клетку, убивает ее, при этом цитоплазма и другие органоиды клетки становятся бурыми, пластиды сильно набухают. Крахмал, находящийся внутри хлоропластов, от действия реактива приобретает темно-синий цвет.
Ассимиляционный крахмал легче всего обнаружить в клетках у основания листа, куда реактив проникает в первую очередь и где крахмал сохраняется дольше. Клетки с ассимиляционным крахмалом в пластидах следует рассматривать при большом увеличении микроскопа.
Интенсивность накопления ассимиляционного крахмала зависит от условий освещения. В листьях элодеи, выросшей (в естественных условиях) на хорошо освещенном окне или под достаточно яркой электрической лампой, его больше, чем в листьях затененных растений.
Инструктивная карточка:
1. Приготовить раствор Йода: на одну каплю йода, пять капель воды.
2. Взять веточку элодеи, положить на предметное стекло и капнуть приготовленный раствор йода.
3. Посмотреть при малом и большом увеличении.
4. Зарисовать клетку с хлоропластами, содержащими зерна ассимиляционного крахмала.
Выводы: 1. Растения состоят из клеток
2. Разные клетки имеют сходное строение: оболочку, цитоплазму, ядро, пластиды, вакуоли
3. Растение живёт – пока клетка выполняет свои функции.
4. Хлоропласты играют важную роль при синтезе растениями органического вещества.
5. Крахмал – это смесь полисахаридов, синтезируемый разными растениями в хлоропластах (под действием света при фотосинтезе).
Хлоропласты: строение и функции
Содержание:
Хлоропласты – двухмембранные органоиды растительных клеток, именно они играют ключевую роль в одном из самых важных биологических процессов в природе – фотосинтезе. В частности именно хлоропласты в процессе фотосинтеза выделяют зеленый пигмент хлорофилл, благодаря которому листья деревьев приобретают зеленый цвет (впрочем, не только листья, но и многие другие представители растительного мира, например водоросли). Какое строение хлоропластов, какие функции и процессы они осуществляются в жизнедеятельности клетки, об этом читайте далее.
Количество хлоропластов в растительной клетке может быть разным, у некоторых водорослей в клетке содержится лишь один большой хлоропласт, часто причудливой формы, в то время как в клетках некоторых высших растений находится множество хлоропластов. Особенно их много в так званных мезофильных тканях листьев, там одна клетка может иметь в себе до сотни хлоропластов.
Строение
Устройство хлоропласта включает в себя внутреннюю и внешнюю мембрану, (как и в клетке, они играют роль защитного барьера), межмембранное пространство, строму, тилакоиды, граны, ламеллы, люмен.
Вот так строение хлоропласта выглядит на картинке.
Как видим с картинки внутри хлоропласта имеется полужидкое пространство, именуемое стромой и приплюснутые диски – это тилакоиды. Последние объединены в стопки, названные гранамы, и сами граны соединены друг с другом при помощи длинных тилакоид, которые называют ламеллами. Именно в тилакоидах находится важный зеленый пигмент – хлорофилл.
В полужидкой строме хлоропласта находятся его молекулы ДНК и РНК, а также рибосомы, обеспечивающие этому важному органоиду некую автономность внутри клетки. Помимо этого в строме хлоропласта есть зерна крахмала, которые образуются при избытке углеводов, образованных при фотосинтетической активности.
Функции
Самая важная функция хлоропласта – это, конечно же, осуществление фотосинтеза. Об этом удивительном процессе на нашем сайте есть отдельная большая статья. Тем не менее, напомним, что при фотосинтезе хлоропластами растительных клеток при помощи солнечного света осуществляется синтез глюкозы из углекислого газа и воды. При этом в качестве важного «побочного продукта» выделяется кислород.
Основным фотосинтезирующим пигментом в этом процессе является хлорофилл, локализированный в мембранах тилакоидов, именно здесь проходят световые реакции фотосинтеза. Кроме хлорофилла тут же присутствуют ферменты и переносчики электронов.
Интересный факт: хлоропласты стараются расположиться в клетке таким образом, чтобы их тилакоидные мембраны находились под прямым углом к солнечному свету. Или говоря простым языком, хлоропласты в клетке всегда тянутся на свет.
Строение хлорофилла
Что же касается строения самого хлорофилла, то он состоит из длинного углеводного хвоста и порфириновой головки. Хвост его гидрофобен, то есть боится влаги, поэтому погружен в тилакоид, головка наоборот любит влагу и находится в жидкой субстанции хлоропласта – строме. Поглощение солнечного света осуществляется именно головкой хлорофилла.
К слову биологами различается несколько разных видов хлорофилла: хлорофилл a, хлорофилл b, хлорофилл c1, хлорофилл c2 и так далее, все они обладают разным спектром поглощения солнечного света. Но больше всего в растениях именно хлорофилла а.
Рекомендованная литература и полезные ссылки
Видео
И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.
Что такое хлоропласты?
Из статьи вы узнаете о том, что представляют собой хлоропласты как вид органоидов растительных клеток, познакомитесь с особенностями их строения, теорией появления и эволюции, ролью в процессе фотосинтеза, роста и развития растений.
Понятие хлоропластов
Хлоропласты (от греч. chlorós — зеленый, plastós — вылепленный) – это вид органеллы растительных клеток, содержащий пигмент зеленого цвета – хлорофилл. В состав пластида входят вода – до 70%, белки – до 50%, липиды – до 35%, пигмент – до 7% и жидкое вещество строма, содержащее нуклеиновые кислоты.
Размер хлоропластов колеблется от 4 до 10 мкм, а форма напоминает двояковыпуклую округлую линзу. Основное предназначение пластид – сбор и хранение энергии для обеспечения фотосинтеза, благодаря их наличию растения имеют характерную зеленую окраску.
Под микроскопом можно увидеть, как распределен пигмент по клетке.Рассматриваемые органеллы находятся во всех зеленых органах растений, они отделены от цитоплазмы двойной липидно-белковой оболочкой толщиной около 20 нм.
Количество и форма органоидов в клетках варьируется: от одного крупного хлоропласта у водорослей до сотни в клетке высших растений.
Максимальная концентрация наблюдается в охранных клетках, формирующих ассимиляционные ткани листьев и зеленых плодов. Вокруг них расположены устьица – микроскопические поры, предназначенные для газообмена внутри растения.
Наряду с другими пластидами (лейкопластами и хромопластами), хлоропласты формируются под действием света из пропластид – недифференцированных клеточных образований.
Особенности строения хлоропластов
В составе хлоропластов принято выделять несколько структур, каждая из которых выполняет собственные функции и обладает отличительными особенностями.
Каждый элемент клетки выполняет свою функцию.
Оболочка состоит из внешней гладкой и внутренней складчатой мембран, защищает органеллу от внешнего воздействия, сохраняет её структуру и контролирует процесс прохождения молекул внутрь хлоропласта и наружу.
Тилакоиды — это мешкообразные мембранные образования сплющенной округлой формы, расположенные в межмембранном пространстве. Основная их функция — преобразование световой энергии в химическую. Стопки из 10-20 тилакоидов называют гранами, а соединения между ними — ламеллами.
Строма — это жидкость, обеспечивающая частичную автономность пластида и преобразовывающая углекислый газ в сахара. В ней находятся молекулы РНК и ДНК, что позволяет органоиду синтезировать собственные белки.
Эта особенность строения в биологии считается признаком симбиотического происхождения пластид: в ходе эволюции произошло соединение прокариотов (вероятнее всего, цианобактерий) с эукариотами, которые приобрели способность фотосинтезировать.
Современные исследования доказывают правомерность этой теории. Так изолированные клетки животных имеют способность поглощать свободные хлоропласты, выделяемые растениями, при этом сохраняя их свойства в последующих циклах деления.
Другая особенность рассматриваемых органелл — способность к движению, в том числе и произвольному. Распределение пластид происходит неравномерно и напрямую зависит от интенсивности освещения и его направления.
Кроме того, хлоропласты содержат сложный комплекс ферментов, находящихся в связанном состоянии внутри пластида.
Функции хлоропластов
Ключевой функцией хлоропластов является фотосинтез – процесс преобразования углекислого газа и воды в глюкозу под действием солнечного света. В нем участвуют пигменты, содержащиеся в оболочках тилакоидов – хлорофилл, фикобилины, флавоноиды и каротиноиды.
Фотосинтез помогает перерабатывать углекислый газ в кислород.
Локализация пигментов происходит в тилакоидных оболочках наряду с ферментами — трансляторами электронов. Хлорофилл, состоящий из удлиненного углеводного кольца и порфириновой головки, располагается в клетках листьев таким образом, чтобы хвост оказался погруженным в жировой слой тилакоидной мембраны, а головка повернута к строме.
За счет получаемой энергии света происходит возбуждение и последующее отделение электрона от хлорофилла и его передача ферментами другим веществам.
Растительные клетки содержат хлорофилл нескольких видов, отличающихся спектром поглощения света. В составе хлоропластов высших растений и зеленых водорослей доминирует хлорофилл а и b, бурых водорослей — хлорофиллы группы a и c, а красных — хлорофиллы a и d.
Помимо фотосинтеза содержащиеся в хлоропластах пигменты участвуют в процессах воспроизведения, прорастания семян и дальнейшего роста высших растений, фототаксиса и фотопериодизма — изменением режима растений в зависимости от продолжительности светового дня.
Растительная клетка под световым микроскопом
Клетки – это основные кирпичики, из которых состоят все живые организмы. У животных и растений они выглядят по-разному. В этой статье мы поговорим только о растительных клетках и их изучении через световой микроскоп.
Со строением растительной клетки каждый из нас знакомится в средней школе. Будущие биологи, зоологи и медики повторяют этот материал еще и в рамках университетской программы. Но на всякий случай мы напомним, из каких основных компонентов состоит растительная клетка.
Основной компонент растительной клетки – плотная оболочка, или клеточная стенка. Она покрывает содержимое клетки со всех сторон и обеспечивает транспортировку веществ внутрь клетки и наружу. Если рассмотреть оболочку растительной клетки под микроскопом, на ее поверхности можно увидеть небольшие отверстия – это поры, через которые клетка и обменивается веществами с окружающей средой. Прямо под оболочкой расположена клеточная мембрана. Она тоже участвует в этом обмене.
Цитоплазма – основное содержимое клетки. Внутри нее «живут» ядро и пластиды. Ядро участвует в делении клетки и отвечает за наследование всех ее свойств. Пластиды придают окраску растению и участвуют в фотосинтезе. Внутри цитоплазмы также расположены крупные резервуары с питательным клеточным веществом. Они называются вакуоли.
Все элементы клеточной структуры можно наблюдать через микроскоп. Лучше выбирать цифровой, так как он обеспечивает большее разрешение изображения и позволяет изучать даже крошечные элементы клетки (рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи). Растительная клетка в цифровом микроскопе предстанет во всем своем великолепии. Хотя цитоплазму, клеточную оболочку и ядро удастся рассмотреть и в световой микроскоп. Но рекомендуем выбирать модель с увеличением хотя бы в 1500–2000 крат.
Строение растительной клетки
Микроскопы для изучения растительных клеток представлены в этом разделе нашего интернет-магазина.
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.