엽록체를 포함하는 세포. 엽록체의 구조와 기능

엽록체의 주요 기능은 빛 에너지를 포착하고 변환하는 것입니다.

그라나를 형성하는 막의 구성에는 녹색 색소인 엽록소가 포함되어 있습니다. 광합성의 명반응, 즉 엽록소에 의한 광선의 흡수와 빛 에너지가 여기된 전자의 에너지로 변환되는 곳이 바로 여기입니다. 빛에 의해 여기된 전자, 즉 과도한 에너지를 가진 전자는 물의 분해와 ATP의 합성에 에너지를 포기합니다. 물이 분해되면 산소와 수소가 생성됩니다. 산소는 대기 중으로 방출되고, 수소는 페레독신이라는 단백질에 의해 결합됩니다.

페레독신은 다시 산화되어 이 수소를 NADP라는 환원제에 제공합니다. NADP는 축소된 형태인 NADP-H2로 전환됩니다. 따라서 광합성의 명반응의 결과로 ATP, NADP-H2 및 산소가 형성되고 물과 빛 에너지가 소비됩니다.

ATP는 많은 에너지를 축적합니다. 그런 다음 합성 및 세포의 다른 요구 사항에 사용됩니다. NADP-H2는 수소 축전지이며 쉽게 방출됩니다. 따라서 NADP-H2는 화학적 환원제입니다. 수많은 생합성이 정확하게 환원과 연관되어 있으며 NADP-H2는 이러한 반응에서 수소 공급원 역할을 합니다.

또한 엽록체 간질, 즉 그라나 외부의 효소의 도움으로 암반응이 발생합니다. 수소와 ATP에 포함된 에너지는 대기 이산화탄소(CO2)를 감소시키고 이를 유기 물질 구성에 포함시키는 데 사용됩니다. 광합성의 결과로 형성된 최초의 유기 물질은 수많은 재배열을 거쳐 식물에서 합성되어 몸을 구성하는 다양한 유기 물질을 생성합니다. 이러한 변형 중 상당수는 설탕, 지방 및 단백질 합성에 필요한 모든 것을 형성하는 효소가 있는 엽록체 간질에서 바로 발생합니다. 그런 다음 당은 엽록체에서 다른 세포 구조로 이동하고 거기에서 다른 식물 세포로 이동하거나 전분을 형성할 수 있으며, 그 입자는 엽록체에서 흔히 볼 수 있습니다. 지방은 또한 방울 형태 또는 단순한 물질, 지방 전구체 형태로 엽록체에 축적되어 엽록체에서 빠져나옵니다.

물질의 복잡성이 증가하면 새로운 화학 결합이 생성되며 일반적으로 에너지 소비가 필요합니다. 그 근원은 여전히 동일한 광합성입니다. 사실 광합성의 결과로 형성된 물질의 상당 부분이 히알로플라즘과 미토콘드리아에서 다시 분해됩니다(완전 연소의 경우 광합성의 출발 물질 역할을 하는 물질인 CO2 및 H2O로). 본질적으로 광합성의 반대인 이 과정의 결과로, 이전에 분해된 물질의 화학 결합에 축적된 에너지가 방출되고 다시 ATP를 통해 합성된 분자의 새로운 화학 결합 형성에 소비됩니다. 따라서 광합성 생성물의 상당 부분은 빛 에너지를 결합하고 이를 화학 에너지로 전환하여 완전히 다른 물질의 합성에 사용하는 데만 필요합니다. 그리고 광합성 중에 형성된 유기물의 일부만이 이러한 합성을 위한 건축 자재로 사용됩니다.

광합성 생산(바이오매스)은 엄청납니다. 지구상에서 1년 동안 약 1010톤에 달합니다. 식물에서 생성된 유기 물질은 식물뿐만 아니라 동물에게도 유일한 생명의 원천입니다. 차례로 식물을 먹는 다른 동물. 따라서 광합성은 지구상의 모든 현대 생명체의 기초입니다. 식물과 동물의 물질과 에너지의 모든 변형은 광합성의 일차 생성물의 물질과 에너지의 재배열, 재조합, 전달을 나타냅니다. 광합성은 광합성의 산물 중 하나가 물 분자에서 발생하여 대기 중으로 방출되는 유리 산소이기 때문에 모든 생명체에게 중요합니다. 대기 중의 모든 산소는 광합성을 통해 생성된 것으로 여겨집니다. 식물과 동물 모두 호흡에 필요합니다.

엽록체는 세포 주위를 이동할 수 있습니다. 약한 빛에서는 빛을 향하는 세포벽 아래에 위치합니다. 동시에 그들은 더 큰 표면을 빛을 향해 돌립니다. 빛이 너무 강하면 빛을 향해 점점 더 방향을 틀게 됩니다. 빛의 광선과 평행하게 벽을 따라 정렬하십시오. 평균 조명에서 엽록체는 두 극단 사이의 중간 위치를 차지합니다. 어쨌든 한 가지 결과가 달성됩니다. 엽록체는 광합성에 가장 유리한 조명 조건에 있습니다. 이러한 엽록체의 움직임(광주성)은 식물의 과민성 유형 중 하나의 징후입니다.

엽록체는 세포 시스템에서 일정한 자율성을 가지고 있습니다. 그들은 자신의 리보솜과 엽록체의 여러 단백질 합성을 결정하는 물질 세트를 가지고 있습니다. 라멜라와 엽록소를 구성하는 지질을 형성하는 효소도 있습니다. 우리가 본 것처럼 엽록체에는 에너지를 생산하는 자율 시스템도 있습니다. 이 모든 것 덕분에 엽록체는 독립적으로 자체 구조를 구축할 수 있습니다. 엽록체(미토콘드리아와 같은)는 식물 세포에 정착하여 먼저 공생을 시작한 후 식물 세포의 필수적인 부분인 소기관이 된 일부 하등 유기체에서 유래했다는 견해도 있습니다.

색소체는 식물 세포에 특이적인 소기관입니다(대부분의 박테리아, 균류 및 일부 조류를 제외하고 모든 식물의 세포에 존재합니다).

고등 식물의 세포에는 일반적으로 크기가 3~10μm인 색소체가 10~200개 포함되어 있으며, 대부분 양면 볼록 렌즈 모양을 하고 있습니다. 조류에서는 염색체라고 불리는 녹색 색소체의 모양과 크기가 매우 다양합니다. 별 모양, 리본 모양, 메쉬 모양 및 기타 모양을 가질 수 있습니다.

색소체에는 3가지 유형이 있습니다:

무색 색소체 - 백혈구;
칠해진 - 엽록체(녹색);
칠해진 - 염색체(노란색, 빨간색 및 기타 색상).

이러한 유형의 색소체는 어느 정도 서로로 변형될 수 있습니다. 백혈구는 엽록소가 축적되어 엽록체로 변하고 후자는 빨간색, 갈색 및 기타 색소가 나타나는 색체로 변합니다.

엽록체의 구조와 기능

엽록체는 녹색 색소인 엽록소를 함유한 녹색 색소체입니다.

엽록체의 주요 기능은 광합성이다.

엽록체에는 자체 리보솜, DNA, RNA, 지방 함유물 및 전분 입자가 있습니다. 엽록체의 외부는 두 개의 단백질 지질 막으로 덮여 있으며, 작은 몸체(그라나 및 막 채널)는 반액체 간질(지질 물질)에 잠겨 있습니다.

그란스(크기 약 1 µm) – 동전 기둥처럼 접힌 둥근 편평한 주머니(틸라코이드) 묶음. 그들은 엽록체 표면에 수직으로 위치합니다. 인접한 그라나의 틸라코이드는 막 채널로 서로 연결되어 단일 시스템을 형성합니다. 엽록체의 그라나 수는 다양합니다. 예를 들어 시금치 세포의 각 엽록체에는 40~60개의 알갱이가 들어 있습니다.

세포 내부의 엽록체는 수동적으로 움직이거나, 세포질의 흐름에 의해 이동하거나, 적극적으로 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있습니다.

빛이 매우 강하면 태양의 밝은 광선을 향해 가장자리로 회전하여 빛과 평행한 벽을 따라 정렬됩니다.
낮은 조명에서 엽록체는 빛을 향하는 세포벽으로 이동하여 넓은 표면을 빛쪽으로 바꿉니다.
평균 조명에서는 평균 위치를 차지합니다.

이는 광합성 과정에 가장 유리한 조명 조건을 달성합니다.

엽록소

식물 세포 색소체의 그라나는 빛 에너지를 포착하는 능력을 제공하기 위해 단백질과 인지질 분자로 포장된 엽록소를 함유하고 있습니다.

엽록소 분자는 헤모글로빈 분자와 매우 유사하며 헤모글로빈 분자의 중심에 위치한 철 원자가 엽록소에서 마그네슘 원자로 대체된다는 점에서 주로 다릅니다.

자연에서 발견되는 엽록소에는 a, b, c, d의 네 가지 유형이 있습니다.

엽록소 a와 b에는 고등 식물과 녹조류가 포함되어 있고 규조류에는 a와 c가 포함되어 있으며 홍조류에는 a와 d가 포함되어 있습니다.

엽록소 a와 b는 다른 것보다 더 잘 연구되었습니다(20세기 초 러시아 과학자 M.S. Tsvet에 의해 처음으로 분리되었습니다). 그 외에도 박테리아 엽록소에는 보라색과 녹색 박테리아의 녹색 색소 인 a, b, c, d의 네 가지 유형이 있습니다.

대부분의 광합성 박테리아에는 박테리오엽록소 a가 포함되어 있고 일부는 박테리오엽록소 b가 포함되어 있으며 녹색 박테리아에는 c와 d가 포함되어 있습니다.

엽록소는 태양 에너지를 매우 효율적으로 흡수하여 다른 분자로 전달하는 능력이 있는데, 이것이 주요 기능입니다. 이 능력 덕분에 엽록소는 광합성 과정을 보장하는 지구상의 유일한 구조입니다.

식물에서 엽록소의 주요 기능은 빛 에너지를 흡수하여 다른 세포로 전달하는 것입니다.

미토콘드리아와 마찬가지로 색소체는 어느 정도 세포 내 자율성을 특징으로 합니다. 그들은 핵분열로 번식합니다.

광합성과 함께 단백질 생합성 과정은 색소체에서 발생합니다. DNA 함량으로 인해 색소체는 유전(세포질 유전)을 통해 형질을 전달하는 역할을 합니다.

염색체의 구조와 기능

색체는 고등 식물의 세 가지 유형의 색소체 중 하나에 속합니다. 이들은 작은 세포내 소기관입니다.

색체에는 노란색, 빨간색, 갈색 등 다양한 색상이 있습니다. 잘 익은 과일, 꽃, 가을 단풍에 특징적인 색을 부여합니다. 이는 과일을 먹고 씨앗을 장거리에 퍼뜨리는 수분 곤충과 동물을 유인하는 데 필요합니다.

염색체의 구조는 다른 색소체와 유사합니다. 두 개의 내부 껍질은 잘 발달되지 않았으며 때로는 완전히 없습니다. 단백질 기질, DNA 및 색소 물질(카로티노이드)은 제한된 공간에 위치합니다.

카로티노이드는 결정 형태로 축적되는 지용성 색소입니다.

색체의 모양은 타원형, 다각형, 바늘 모양, 초승달 모양 등 매우 다양합니다.

식물 세포의 생명에서 색체의 역할은 완전히 이해되지 않았습니다. 연구자들은 색소 물질이 산화환원 과정에서 중요한 역할을 하며 세포의 재생산과 생리학적 발달에 필요하다고 제안합니다.

백혈구의 구조와 기능

백혈구는 영양분이 축적되는 세포 소기관입니다. 소기관에는 두 개의 껍질이 있습니다. 부드러운 외부 껍질과 여러 개의 돌출부가 있는 내부 껍질입니다.

백혈체는 빛을 받으면 엽록체로 변하며(예: 녹색 감자 괴경) 정상 상태에서는 무색입니다.

백혈구의 모양은 구형이고 규칙적입니다. 그들은 부드러운 부분, 즉 줄기의 핵심, 뿌리, 구근, 잎을 채우는 식물의 저장 조직에서 발견됩니다.

백혈구의 기능은 유형(축적된 영양분에 따라)에 따라 다릅니다.

백혈구의 종류:

아밀로플라스트탄수화물은 식물 세포의 주요 식품이기 때문에 전분을 축적하고 모든 식물에서 발견됩니다. 일부 백혈구는 전분으로 완전히 채워져 있으며 이를 전분 알갱이라고 합니다.
엘라이오플라스트지방을 생산하고 저장합니다.
단백질성체단백질을 함유하고 있습니다.

백혈구는 또한 효소 물질의 역할을 합니다. 효소의 영향으로 화학 반응이 더 빠르게 진행됩니다. 그리고 삶의 불리한 기간에 광합성 과정이 수행되지 않으면 다당류를 식물이 생존하는 데 필요한 단순 탄수화물로 분해합니다.

백혈구에는 곡물이나 색소가 포함되어 있지 않기 때문에 광합성이 일어날 수 없습니다.

많은 백혈구를 포함하는 식물 구근은 장기간의 가뭄, 저온 및 열을 견딜 수 있습니다. 이는 세포 소기관에 물과 영양분이 많이 매장되어 있기 때문입니다.

모든 색소체의 전구체는 소형 소기관인 전구체입니다. 백혈구와 엽록체는 다른 종으로 변형될 수 있다고 가정됩니다. 궁극적으로 기능을 수행한 후 엽록체와 백혈구는 색체로 변합니다. 이것이 색소체 발달의 마지막 단계입니다.

아는 것이 중요합니다! 한 번에 한 가지 유형의 색소체만 식물 세포에 존재할 수 있습니다.

색소체의 구조와 기능에 대한 요약표

속성	엽록체	염색체	백혈구
구조	그라나와 막세뇨관이 있는 이중막 소기관	미개발된 내부 막 시스템을 갖춘 소기관	빛이 닿지 않는 식물의 일부에서 발견되는 작은 소기관
색상	푸성귀	여러 가지 빛깔의	무색
그림 물감	엽록소	카로티노이드	결석한
형태	둥근	다각형	구형
기능	광합성	잠재 식물 유통업체 유치	영양공급
교체성	염색체로 변환	변경하지 마십시오. 이것이 색소체 발달의 마지막 단계입니다.	엽록체와 발색체로 전환

엽록체 엽록체

(그리스 클로로스 - 녹색 및 플라스토스 - 패션), 광합성이 일어나는 식물의 세포 내 소기관 (플라스티드); 엽록소 덕분에 녹색으로 변합니다. 다양한 세포에서 발견됩니다. 지상 식물 기관의 조직, 특히 잎과 녹색 과일에 풍부하고 잘 발달되어 있습니다. Dl. 5-10 미크론, 너비. 2-4 미크론. 고등 식물의 세포에서 X. (보통 15-50개)는 렌즈 모양, 원형 또는 타원형입니다. X.보다 훨씬 다양합니다. 조류의 색소포이지만 그 수는 일반적으로 적습니다(1개에서 여러 개). X.는 선택성을 지닌 이중막에 의해 세포질로부터 분리됩니다. 침투성; 내부 매트릭스(스트로마)로 성장하는 부분이 기본 시스템을 형성합니다. X. 편평한 백 형태의 구조 단위 - 색소가 국소화되어 있는 틸라코이드: 주요 것은 엽록소이고 보조 것은 카로티노이드입니다. 디스크 모양의 틸라코이드 그룹은 공동이 연속적인 방식으로 서로 연결되어 (동전 더미처럼) 그라나를 형성합니다. X. 고등 식물의 곡물 수는 40-60 (때로는 최대 150)에 이릅니다. 간질의 틸라코이드(소위 프렛)는 그라나를 서로 연결합니다. X.는 리보솜, DNA, 효소를 함유하고 있으며 광합성 외에도 ADP에서 ATP 합성(인산화), 지질의 합성 및 가수분해, 동화성 전분 및 간질에 침착된 단백질을 수행합니다. X.는 또한 명반응을 수행하는 효소와 틸라코이드 막 단백질을 합성합니다. 자신의 유전적 장치 및 특정 단백질 합성 시스템은 다른 세포 구조로부터 X의 자율성을 결정합니다. 각 X.는 분열을 통해 복제할 수 있는 원형질체에서 발생하는 것으로 믿어집니다(이것이 세포 내 X의 수가 증가하는 방식입니다). 성숙한 X.는 때때로 복제도 가능합니다. 잎과 줄기가 노화되고 과일이 숙성됨에 따라 X. 엽록소 파괴로 인해 녹색이 사라지고 색체로 변합니다. X.는 고대 핵 종속영양 조류 또는 원생동물과 시아노박테리아의 공생을 통해 발생한 것으로 여겨집니다.

.(출처: "생물학적 백과사전 사전." 편집장 M. S. Gilyarov; 편집위원회: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin 및 기타 - 2판, 수정됨 - M.: Sov. Encyclopedia, 1986.)

엽록체

녹색 색소인 엽록소를 함유한 식물 세포의 소기관. 보다 색소체. 그들은 자신의 유전 장치와 단백질 합성 시스템을 가지고 있어 세포핵과 기타 세포소기관으로부터 상대적인 "독립성"을 제공합니다. 녹색 식물의 주요 생리적 과정은 엽록체에서 수행됩니다 - 광합성. 또한 에너지가 풍부한 화합물인 ATP, 단백질 및 전분을 합성합니다. 엽록체는 주로 잎과 녹색 과일에서 발견됩니다. 잎이 노화되고 열매가 익으면서 엽록소는 파괴되고 엽록체는 염색체.

.(출처: “생물학. 현대 그림 백과사전.” 편집장 A. P. Gorkin; M.: Rosman, 2006.)

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Mn. 엽록소, 카로틴을 함유하고 광합성 과정에 참여하는 식물 세포의 녹색 색소체입니다. 에브라임의 설명사전. T. F. Efremova. 2000... Efremova의 러시아어 현대 설명 사전

- (그리스의 녹색 클로로스와 plast®에서 조각, 형성됨), 세포내 소기관이 자랍니다. 광합성이 일어나는 세포; 녹색(엽록소 함유). 소유하다 유전적 장치 및 단백질 합성... ... 자연 과학. 백과사전

껍질은 외부와 내부의 두 개의 막으로 구성되며 그 사이에 막간 공간이 있습니다. 엽록체 내부에는 내막이 분리되어 복잡한 틸라코이드 구조가 형성됩니다. 엽록체의 젤 같은 내용물을 기질이라고 합니다.

각 틸라코이드는 단일 막으로 기질과 분리되어 있습니다. 틸라코이드의 내부 공간을 루멘(lumen)이라고 합니다. 틸라코이드엽록체에서는 스택으로 결합됩니다. 작살. 곡물의 수는 다양합니다. 그들은 특별한 길쭉한 틸라코이드에 의해 서로 연결되어 있습니다. 라멜라. 일반적인 틸라코이드는 둥근 디스크처럼 보입니다.

간질에는 원형 분자, RNA 및 원핵생물형 리보솜 형태의 엽록체 자체 DNA가 포함되어 있습니다. 따라서 이는 일부 단백질을 독립적으로 합성할 수 있는 반자율 소기관입니다. 진화 과정에서 엽록체는 다른 세포 내부에서 살기 시작한 시아노박테리아에서 유래했다고 믿어집니다.

엽록체의 구조는 광합성의 기능에 의해 결정됩니다. 이와 관련된 반응은 기질과 틸라코이드 막에서 발생합니다. 기질에서 - 광합성의 어두운 단계의 반응, 막에서의 반응 - 가벼운 단계. 따라서 그들은 다른 효소 시스템을 포함합니다. 간질에는 캘빈 회로에 관여하는 수용성 효소가 포함되어 있습니다.

틸라코이드막에는 색소가 들어있습니다 엽록소그리고 카로티노이드. 그들 모두는 태양 복사를 포착하는 데 관여합니다. 그러나 그들은 다른 스펙트럼을 포착합니다. 특정 식물 그룹에서 하나 또는 다른 유형의 엽록소의 우세는 녹색에서 갈색 및 빨간색 (많은 조류에서)까지 그늘을 결정합니다. 대부분의 식물에는 엽록소 a가 포함되어 있습니다.

엽록소 분자의 구조는 머리와 꼬리로 구성됩니다. 탄수화물 꼬리는 틸라코이드 막에 잠겨 있고 머리는 간질을 향하여 그 안에 위치합니다. 햇빛의 에너지는 머리에 흡수되어 전자의 여기를 일으키고, 이는 캐리어에 의해 포착됩니다. 일련의 산화환원 반응이 시작되어 궁극적으로 포도당 분자가 합성됩니다. 따라서 빛의 복사 에너지는 유기 화합물의 화학 결합 에너지로 변환됩니다.

합성된 유기 물질은 전분 입자 형태로 엽록체에 축적될 수 있으며 막을 통해 제거됩니다. 간질에는 지방 방울도 있습니다. 그러나 그들은 파괴된 틸라코이드 막의 지질로 형성됩니다.

단풍 세포에서 엽록체는 전형적인 구조를 잃어 내부 막 시스템이 더 단순한 색체로 변합니다. 또한 엽록소가 파괴되어 카로티노이드가 눈에 띄게 나타나 잎이 황적색을 띠게 됩니다.

대부분의 식물의 녹색 세포에는 일반적으로 한 방향으로 약간 길쭉한 공 모양(부피 타원)의 엽록체가 많이 포함되어 있습니다. 그러나 많은 조류 세포에는 리본 모양, 별 모양 등 기괴한 모양의 거대한 엽록체 하나가 포함될 수 있습니다.

세포는 세포 소기관이라고 불리는 많은 구성 요소로 구성된 복잡한 구조입니다. 게다가 구성도 식물 세포동물과 약간 다르지만 가장 큰 차이점은 존재 여부에 있습니다. 색소체.

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