식물은 우리의 주요 보물 중 하나입니다.행성. 지구상의 식물 덕분에 우리 모두가 숨쉬는 산소가 있고 모든 생명체가 의존하는 거대한 식량 기반이 있습니다. 식물은 무기 성질의 화합물을 유기 물질로 바꿀 수 있다는 점에서 독특합니다.
이것은 특정 구조의 이름입니다.이산화탄소를 결합하고 특정 탄수화물을 형성하는 것을 목표로하는 광합성 과정이 발생합니다. 산소는 부산물입니다. 이들은 길이가 길고 2-4 미크론의 너비에 도달하고 길이가 5-10 미크론에 이릅니다. 일부 유형의 녹조류에는 50 미크론 길이의 거대한 엽록체가 있습니다!
같은 조류는 다른특징 : 전체 세포에 대해이 종의 오가 노이드가 하나만 있습니다. 고등 식물의 세포에는 보통 10-30 개의 엽록체가 있습니다. 그러나 그들의 경우에는 현저한 예외가있을 수 있습니다. 따라서 일반 마우의 벼랑 조직에는 세포 당 1000 개의 엽록체가 있습니다. 이 엽록체는 무엇입니까? 광합성이 그들의 주된 역할이지만 유일한 역할은 아닙니다. 식물의 삶에서 그 중요성을 명확하게 이해하기 위해서는 그 기원과 발달의 여러 측면을 아는 것이 중요합니다. 이 모든 것은 기사의 추가 부분에 설명되어 있습니다.
그래서 엽록체가 무엇인지 알아 냈습니다.이 세포 기관은 어디에서 왔습니까? 식물이 이산화탄소와 물을 복잡한 유기 화합물로 바꾸는 독특한 장치를 갖게 된 이유는 무엇입니까?
현재 과학자들 사이에서이 점이 우세합니다.식물 세포에서 독립적으로 발생하기 때문에 이러한 세포 기관의 내 공생 기원에 대한 의견은 다소 의심 스럽습니다. 이끼는 조류와 곰팡이의 공생이라는 것은 잘 알려져 있습니다. 동시에 단세포 조류는 곰팡이 세포 내부에 산다. 이제 과학자들은 태초에 광합성 시아 노 박테리아가 식물 세포에 침투 한 후 부분적으로 "독립성"을 잃어 대부분의 게놈을 핵으로 옮겼다 고 제안합니다.
최근에는 원핵 생물의 가설이이러한 요소의 기원은 과학계에서 그다지 인기가 없었으며 많은 사람들이 "아마추어의 제작"이라고 생각했습니다. 그러나 엽록체 DNA의 염기 서열에 대한 심층 분석이 수행 된 후이 가정이 훌륭하게 확인되었습니다. 이 구조는 박테리아 세포의 DNA에서 매우 유사하고 심지어 관련이 있음이 밝혀졌습니다. 따라서 유사한 서열이 자유 생활 시아 노 박테리아에서 발견되었습니다. 특히, ATP 합성 복합체의 유전자는 전사와 번역의 "장치"뿐만 아니라 매우 유사한 것으로 밝혀졌습니다.
독서의 시작을 결정하는 발기인DNA의 유전 정보와 종결을 담당하는 말단 뉴클레오티드 서열도 박테리아의 이미지와 유사성으로 구성됩니다. 물론 수십억 년에 걸친 진화 적 변형은 엽록체에 많은 변화를 가져올 수 있었지만 엽록체 유전자의 서열은 완전히 동일하게 남아 있습니다. 그리고 이것은 엽록체가 실제로 한때 원핵 생물의 조상을 가졌다는 반박 할 수없는 완전한 증거입니다. 아마도 그것은 현대 시아 노 박테리아가 유래 한 유기체 일 것입니다.
"성인"오가 노이드는 proplastid에서 발생합니다.그것은 작고 완전히 무색의 세포 기관으로, 지름이 몇 미크론에 불과합니다. 그것은 엽록체에 특이적인 원형 DNA를 포함하는 고밀도 이중층 막으로 둘러싸여 있습니다. 세포 기관의 이러한 "조상"에는 내부 막 시스템이 없습니다. 크기가 매우 작기 때문에 연구가 매우 어려우므로 개발에 대한 데이터가 거의 없습니다.
이 원형질체 중 몇 가지는동식물의 모든 난세포의 핵에 존재합니다. 배아가 발달하는 동안 그들은 분열되어 다른 세포로 전달됩니다. 이것은 확인하기 쉽습니다. 어떻게 든 색소체와 관련된 유전 적 특성은 모계를 통해서만 전달됩니다.
시간 경과에 따른 원형질체의 내막발달은 오르가 노이드로 돌출됩니다. 이러한 구조에서 틸라코이드 막이 성장하여 유기체 기질의 과립 및 라멜라 형성을 담당합니다. 완전한 어둠 속에서 protopastid는 엽록체 전구체 (etioplast)로 변하기 시작합니다. 이 1 차 오르가 노이드는 내부에 다소 복잡한 결정 구조가 있다는 사실이 특징입니다. 빛이 식물의 잎에 닿 자마자 완전히 파괴됩니다. 그 후 엽록체의 "전통적인"내부 구조가 형성되며, 이는 틸라코이드와 라멜라에 의해 정확하게 형성됩니다.
각 분열 조직 세포에는그러한 여러 가지 proplastids (그 수는 식물의 유형 및 기타 요인에 따라 다릅니다). 이 일차 조직이 잎으로 변형되기 시작하면 세포 기관 전구체가 엽록체로 전환됩니다. 따라서 성장이 완료된 어린 밀잎은 100 ~ 150 개 정도의 엽록체를 가지고 있습니다. 상황은 전분 축적이 가능한 식물과 관련하여 조금 더 복잡합니다.
우리는 엽록체가 무엇인지 알아 내면서 동시에이 오가 노이드와 원핵 생물의 구조와의 연결. 여기 상황은 비슷합니다. 과학자들은 엽록체와 같은 아밀 로플 라스트가 정확히 동일한 DNA를 포함하고 정확히 동일한 원형질체로 형성된다는 사실을 오랫동안 발견했습니다. 따라서 동일한 측면에서 고려되어야합니다. 사실, 편도체는 특별한 유형의 엽록체로 간주되어야합니다.
원형질체와줄기 세포. 간단히 말해서, 어떤 지점의 편도체는 약간 다른 경로를 따라 발달하기 시작합니다. 그러나 과학자들은 흥미로운 것을 배웠습니다. 그들은 감자 잎에서 엽록체를 아밀로 플라 스트로 (또는 그 반대로) 상호 변환 할 수있었습니다. 모든 학생들에게 알려진 전형적인 예는 감자 괴경이 빛에 녹색으로 변한다는 것입니다.
우리는 과일 숙성 과정에서토마토, 사과 및 기타 식물 (그리고 가을에 나무, 풀, 관목의 잎에서)은 식물 세포의 엽록체가 발색 체로 변할 때 "분해"과정이 있습니다. 이 소기관에는 착색 안료, 카로티노이드가 포함되어 있습니다.
이 변화는 어떤 경우에는조건, 틸라코이드의 완전한 파괴가 발생하고 그 후 세포 기관이 다른 내부 조직을 얻습니다. 이것은 우리가 기사의 시작 부분에서 논의하기 시작한 문제, 즉 엽록체의 발달에 대한 핵의 영향으로 돌아가는 곳입니다. 이것은 세포의 세포질에서 합성되는 특수 단백질을 통해 오르가 노이드를 재구성하는 과정을 시작합니다.
엽록체의 기원과 발달에 대해 이야기 한 후 구조에 대해 더 자세히 설명해야합니다. 또한 매우 흥미롭고 별도의 논의가 필요합니다.
엽록체의 기본 구조는 두 가지로 구성됩니다.내부 및 외부의 지단백질 막. 각각의 두께는 약 7nm이고 그 사이의 거리는 20-30nm입니다. 다른 색소체의 경우와 마찬가지로 내부 층은 오르가 노이드로 튀어 나온 특수 구조를 형성합니다. 성숙한 엽록체에는 한 번에 두 가지 유형의 "구불 구불 한"막이 있습니다. 전자는 간질 라멜라를 형성하고 후자는 틸라코이드 막을 형성합니다.
명확한 연결이 있다는 점에 유의해야합니다.오가 노이드 내부에 유사한 형성을 가진 엽록체 막을 가지고 있습니다. 사실 그 주름의 일부는 한 벽에서 다른 벽으로 확장 될 수 있습니다 (미토콘드리아에서와 같이). 따라서 라멜라는 일종의 "가방"또는 광범위한 네트워크를 형성 할 수 있습니다. 그러나 대부분의 경우 이러한 구조는 서로 평행하게 위치하며 서로 연결되어 있지 않습니다.
에 포함 된 총 곡물 수고등 식물의 엽록체는 40-60에 도달 할 수 있습니다. 각 틸라코이드는 서로 단단히 붙어있어 외막이 단일 평면을 형성합니다. 접합부의 층 두께는 최대 2nm까지 가능합니다. 인접한 틸라코이드와 라멜라에 의해 형성되는 이러한 구조는 드문 일이 아닙니다.
그들의 접촉 장소에도 층이 있습니다.때로는 동일한 2nm에 도달합니다. 따라서 엽록체 (구조와 기능이 매우 복잡한)는 단일 단일 구조가 아니라 일종의 "상태 내의 상태"입니다. 일부 측면에서, 이러한 세포 기관의 구조는 전체 세포 구조보다 덜 복잡하지 않습니다!
곡물은 다음의 도움으로 서로 정확하게 통신합니다.얇은 판. 그러나 스택을 형성하는 틸라코이드 공동은 항상 닫혀 있으며 어떤 식 으로든 막간 공간과 통신하지 않습니다. 보시다시피 엽록체의 구조는 매우 복잡합니다.
모든 사람의 기질에 포함될 수있는 것엽록체? 개별 DNA 분자와 많은 리보솜이 있습니다. 아밀 로플 라스트에서 전분 입자가 침착되는 것은 기질에 있습니다. 따라서 발 색체에는 착색 안료가 있습니다. 물론 다양한 엽록체 색소가 있지만 가장 흔한 것은 엽록소입니다. 한 번에 여러 유형으로 세분됩니다.
적색 및 갈색 조류가엽록체는 드물지 않게 완전히 다른 유형의 유기 염료가있을 수 있습니다. 일부 조류는 일반적으로 거의 모든 기존 엽록체 색소를 포함합니다.
물론 주요 기능은빛 에너지를 유기 성분으로 변환. 광합성 자체는 엽록소의 직접적인 참여와 함께 곡물에서 발생합니다. 그것은 햇빛의 에너지를 흡수하여 여기 전자의 에너지로 변환합니다. 후자는 과잉 에너지를 버리고 물을 분해하고 ATP를 합성하는 데 사용됩니다. 물이 분해되면 산소와 수소가 생성됩니다. 위에서 이미 썼 듯이 첫 번째는 부산물이며 주변 공간으로 방출되고 수소는 특수 단백질 인 페레 독신에 결합합니다.
결과 ATP는 매우 중요합니다.에너지의 주요 "축적 기"로, 세포의 다양한 요구에 부응합니다. NADPH-H2는 환원제 인 수소를 포함하고 있으며이 화합물은 필요에 따라 쉽게 제거 할 수 있습니다. 간단히 말해서, 그것은 효과적인 화학적 환원제입니다. 광합성 과정에서 많은 반응이 일어나고, 그것 없이는 진행할 수 없습니다.
다음으로 엽록체 효소가 작용합니다.어둠과 그 너머에서 작용하는 것 : 환원제의 수소와 ATP의 에너지는 여러 유기 물질의 합성을 시작하기 위해 엽록체에 의해 사용됩니다. 광합성은 좋은 빛 조건에서 발생하기 때문에 어둠 속에서 축적 된 화합물은 식물 자체의 필요에 사용됩니다.
이 과정은 일부 측면에서 호흡과 의심스럽게 유사하다는 것을 올바르게 알 수 있습니다. 광합성은 그것과 어떻게 다릅니 까? 이 표는이 문제를 이해하는 데 도움이됩니다.
비교 포인트 | 광합성 | 호흡 |
언제 발생 | 낮에만 햇빛에 | 언제든지 |
어디로 가나 요 | 엽록소를 포함하는 세포 | 모든 살아있는 세포 |
산소 | 강조 | 흡수 |
이산화탄소 | 흡수 | 강조 |
유기물 | 합성, 부분 절단 | 분할 만 |
에너지 | 흡수 | 눈에 띄는 |
이것이 광합성이 호흡과 다른 방식입니다. 표는 주요 차이점을 명확하게 보여줍니다.
추가 반응의 대부분은 여기서 발생합니다.엽록체의 기질에서도 마찬가지입니다. 합성 물질의 추가 경로는 다릅니다. 따라서 단순 당은 즉시 유기체 외부로 이동하여 주로 전분과 같은 다당류의 형태로 세포의 다른 부분에 축적됩니다. 엽록체에서는 지방의 침착과 전구체의 예비 축적이 모두 발생하여 세포의 다른 영역으로 배설됩니다.
모든 합성 반응은엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 그것의 유일한 근원은 모두 동일한 광합성입니다. 이것은 종종 너무 많은 에너지를 필요로하는 과정이므로 이전 합성의 결과로 형성된 물질을 파괴하여 얻어야합니다! 따라서 그 과정에서 얻은 대부분의 에너지는 식물 세포 자체 내부에서 많은 화학 반응을 수행하는 데 소비됩니다.
일반적으로 다음과 같은 세포 소기관이 허용됩니다.엽록체 (우리가 자세히 설명한 구조와 기능)를 포함하여 엄격하게 한 곳에 위치합니다. 이것은 사실이 아닙니다. 엽록체는 세포 주위를 이동할 수 있습니다. 따라서 저조도에서는 셀의 가장 밝은면 근처에 위치하는 경향이 있습니다. 중간 및 저조도 조건에서는 대부분의 햇빛을 "잡을"수있는 중간 위치를 선택할 수 있습니다. 이 현상을 "광택시"라고합니다.
미토콘드리아와 마찬가지로 엽록체는꽤 자율적 인 세포 기관. 그들은 그들 자신의 리보솜을 가지고 있으며, 그들 만이 사용하는 많은 매우 특이적인 단백질을 합성합니다. 라멜라 막의 구성에 필요한 특수 지질이 생성되는 작업 중에 특정 효소 복합체도 있습니다. 우리는 이미 이러한 세포 기관의 원핵 생물 기원에 대해 이야기했지만, 일부 과학자들은 엽록체를 일부 기생 생물의 오랜 후손으로 간주하여 처음에는 공생체가 된 다음 완전히 세포의 필수적인 부분으로 변했다고 덧붙여 야합니다.
식물의 경우 그것은 명백합니다-그것은 에너지의 합성이며식물 세포에 사용되는 물질. 그러나 광합성은 지구 전체에 걸쳐 유기물의 지속적인 축적을 보장하는 과정입니다. 엽록체는 이산화탄소, 물 및 햇빛에서 가장 복잡한 고분자 화합물을 대량으로 합성 할 수 있습니다. 이 능력은 그들 만의 특징이며, 사람은 여전히 인공적인 조건에서이 과정을 반복하는 것과는 거리가 멀다.
이 기사에서 엽록체가 무엇이고 식물 유기체에서 그 역할이 무엇인지 배웠기를 바랍니다.
