Хлоропла́сти — тип пластиди, органела, знайдена в клітинах рослин і деяких водоростей, що не належать до рослин. Хлоропласти поглинають сонячне світло і використовують його разом з водою та вуглекислим газом для отримання енергії для рослини (у формі АТФ) шляхом фотосинтезу. Назва цієї органели походить від грецького слова chloros — «зелений» і plast, що посилається на форму органели та може бути перекладеним як «органела» або «клітина».

Походження

Хлоропласти — одні з унікальних структур в організмі рослин і, як загалом вважається, утворилися з ціанобактерій шляхом ендосимбіозу. У цьому вони подібні до мітохондрій (які, як вважають, утворилися з альфа-протеобактерій), але хлоропласти є тільки в рослинах та деяких найпростіших. Обидві органели (і хлоропласти, і мітохондрії)) оточені складною оболонкою, зазвичай, подвійною мембраною з міжмембранним простором, мають власну ДНК і залучені до енергетичного метаболізму, обидві мають багато виступів на своїй внутрішній мембрані.

Вважається, що внутрішня мембрана хлоропласту успадкована від мембрани ціанобактерії, а зовнішня — від мембрани травної вакуолі клітини-хазяїна. Геном хлоропласту значно скорочений порівняно з геномом ціанобактерій, що живуть вільно, але наявні частини вказують на спільне походження. Багато з відсутніх генів кодуються в ядерному геномі клітини-хазяїна.

У деяких водоростях (наприклад, гетероконтах) та інших найпростіших (наприклад Euglenozoa і Cercozoa), хлоропласти, здається, з'явилися внаслідок вторинного ендосимбіозу, в якому одна еукаріотична клітина охопила іншу еукаріотичну клітину, що містила хлоропласти, утворюючи хлоропласти з трьома чи чотирма мембранами. У чотиримембранних хлоропластах між другою та третьою мембранами іноді трапляється невелика органелла — нуклеоморф —, яку вважають редукованим ядром колишньої клітини-симбіонта. Вторинні ендосимбіонти можуть бути захоплені іншою еукаріотичною клітиною, формуючи третинний ендосимбіоз.

Структура

Хлоропласти — плоскі диски зазвичай 2-10 мікрометра в діаметрі і 1 мікрометр завтовшки. Зазвичай хлоропласт має дві мембранні оболонки — внутрішню і зовнішню мембрани. Між ними знаходиться міжмембранний простір.

Рідина у хлоропласті (строма) є відповідником цитозолю бактерій і містить дуже маленьку кільцеву ДНК і рибосоми. Більшість їх білків кодуються генами ядра клітини, і, після синтезу, транспортується до хлоропласту.

У межах строми лежить кілька шарів тилакоїдів, суб-органел, де фактично відбувається фотосинтез. Тилакоїд нагадує плоский диск, усередині якого — порожня область, що називається тилакоїдним простором або люменом. Реакція фотосинтезу перебігає на тилакоїдній мембрані, як і в мітохондріях, використовує поєднання мембранного транспорту з біосинтезом. Декілька шарів тилакоїдів разом називають граном.

У тилакоїдній мембрані перебувають диски молекул хлорофілу (антенні комплекси). Вони допомагають збільшити площу, з якої захоплюється світло. Димер (подвійна молекула) хлорофілу поглинає фотон світла і збуджується. Збуджені електрони з цієї молекули переносяться до фотосинтетичного реакційного центру.

Хімічний склад Наявні каротиноїди — 4,5%, білки — 35-55%, ліпіди — 20-30%, вуглеводи - 10%, РНК — 2-3%, ДНК - 0,5% та хлорофіл — 9%. В хлоропластах сконцентровані 80% Fe, 70% Zn, близько 50% Si.

Положення

Хлоропласти можуть по різному розташовуватись в клітині. Під сильним світлом вони займають вертикальне положення в клітині вздовж клітинної стінки так, аби на них якомога менше падало світло. Коли світла мало, вони розташовуються в горизонтальній площині аби максимізувати кількість світла, що на них потрапить.

Посилання

Chloroplasts and Photosynthesis: The Role of Light from Kimball's Biology Pages Chloroplast, Botany Use of chloroplast DNA in studying plant phylogeny and evolution 3D structures of proteins associated with thylakoid membrane Glynn, Jonathan M.; Miyagishima, Shin-ya; Yoder, David W.; Osteryoung, Katherine W.; Vitha, Stanislav (2007). "Chloroplast Division".