Hloroplasti

1. Hloroplasti 10. tēma

2. Hloroplasti • Pazīst vairākus plastīdu veidus. Zemākajiem augiem un augstāko augu zaļajām daļām ir raksturīgi hloroplasti. Augstāko augu saknēs u.c. bezkrāsainajos audos var novērot leikoplastus. Ziedos, augļos, stumbrā un saknēs ir novērojami hromoplasti. Katrai plastīdu grupai ir savas funkcijas. • Hloroplasti nodrošina fotosintēzi, ATF taukskābju, aminoskābju un fitohormonu sintēzi, ogļhidrātu un taukskābju uzkrāšanu. • Hromoplasti veic nelielu fotosintēzi, taukskābju, ATF un fitohormonu sintēzi, Rezerves ogļhidrātu un taukskābju uzkrāšanu. • Leikoplasti nodrošina ogļhidrātu uzkrāšanu cietes formā un atpakaļ pārvēršanu mazmolekulāros savienojumos, taukskābju, aminoskābju un ATF sintēzi.

3. Hloroplastu novietojums Hloroplastu izaugumi (stromules). Tās savieno hloroplastus vienotā tīklā,transportē proteīnus,var transportēt pat DNS. Hloroplasti un mitohondriji. (hloroplasti sarkani)

4. Hloroplastu novietojums Hloroplasti zedeņu parenhīmas šūnā. Skenējošais elektronu mikroskops. Iedaļas lielums 5 mikrometri.

5. Hloroplastu uzbūve • Plastīdas ietver divas apvalka membrānas, kas pēc savas uzbūves ir atšķirīgas. • Plastīdu iekšējo vidi sauc par stromu. Stromā ir noverojami viens vai vairāki cietes graudi. Stromā atrodas arī plastoglobulas (elektronblīvi veidojumi, kas satur lipoproteīdus). Stromā var novērot ribosomas. Tās ir vairāk jaunām plastīdām un mazāk novecojošām plastīdām. • Viena no būtiskākajām hloroplastu sistēmām ir iekšējo membrānu sistēma. To veido membranu cisternu kaudzītes - granas un dažāda garuma caurulītes, kas savieno granas - lamellas vai stromas tilakoīdi. Katra grana sastāv no 3 - 20 cisternām, kuras sauc par tilakoīdiem. • Veicot specifisku iekrāsošanu hloroplastos var novērot arī DNS. Tā daļēji atrodas nukleoīdu formā un daļēji pavedienu formā.

7. Plastīdu dalīšanās • Plastīdu dalīšanās nav atkarīga no kodola cikla stadijas. • Apaugļošanās gadījumā Plastīdas manto pa mātes līniju. • Plastīdas dalās: 1) ar iežmaugu; 2) pumpurojoties; 3) ar šķērssienu.

8. Plastīdu dalīšanās Hloroplasta pumpurošanās. Hloroplasta dalīšanās ar iežmaugu.

9. Plastīdu bioģenēze

10. Kodola loma hloroplastu darbības nodrošināšanā

11. Olbaltumvielu imports hloroplastos • Olbaltumvielas sintezē citoplazmas ribosomas. • Olbaltumvielas pievieno pie receptora hloroplasta ārējā membrānā. • Olbaltumviela iekļūst hloroplasta stromā caur kanālu, kas šķērso abas hloroplasta membrānas. • Transportam tiek patērēta ATF enerģija.

12. Fotosistēmu uzbūve un gaismas reakcijas • Fotosintēzes gaismas reakcijas notiek tilakoīdu membrānās, kur pigmentu molekulas absorbē gaismas kvantus un izdala elektronus, kuri tiek tālāk pārnesti pa elektronu transporta ķēdi. • Pigmentu molekulas ir apvienotas lielās grupās, kuras sauc par antenu kompleksiem. • Antenas kompleksā atrodas triju veidu pigmenti - hlorofils, ksantofils un karotinoīdi. Dažādi pigmenti atšķirīgi absorbē gaismu. Antenu kompleksa olbaltumvielas daļa ir viena no tipiskākajām tilakoīdu membranu sastāvdaļām un sastāda apmēram 30% no kopējā olbaltumvielu daudzuma tilakoīdos.

13. Pigmenti Hlorofila molekulas modelis Karotīna molekulas modelis.

14. Fotosistēmu uzbūve un gaismas reakcijas Hlorofila molekulu izmaiņas gaismas enerģijas rezultātā: 1-gaismas enerģija ierosina hlorofila molekulu, 2-gaismas enerģija izdalās siltuma veidā, 3-gaismas enerģija tiek nodota citai hlorofila molekulai, 4-gaismas enerģija izdalās luminiscences veidā.

15. Attēlā redzams, ka ultravioletā gaisma izraisa hloroplastu spīdēšanu redzamās gaismas spektrā. Gaismas intensitāti var izmantot, lai noteiktu apkārtējās vides faktoru ietekmi uz augu. Stresa gadījumā uz laiku pastiprinās gaismas intensitāte.

16. Elektronu transports tilakoīdu membrānā 8h+ 2H2O + 2 NADF + 3ADF + 3Fn -> O2 + 2 NADFH + 3ATF + H2O Filma: gaismas-rjas.MOV

17. Fotosintēzes tumsas reakcijas Tilakoīdu membrānās veidoto ATF un NADPH izmanto gaismas neatkarīgajās fotosintēzes reakcijās.

18. Fotosintēzes tumsas reakcijas • Kalvina cikla summārais vienādojums ir sekojošs: 6CO2 + 18ATF + 12NADFH+ + 6H2O  2gliceraldehīda 3-fosfāts + 12H2O + 18ADF + 18Fn + 12NADF + • Šajā reakcijā trīs ribulozes 1,5-bifosfāta molekulas piesaista 3 CO2 molekulas un izveidojas sešas 3-fosfoglicerāta molekulas. Tālākajās reakcijās tiek pakāpeniski atjaunotas trīs ribulozes 1,5-bifosfāta molekulas un izveidojas 2 gliceraldehīda 3-fosfāta molekulas. Vienas CO2 molekulas pārvēršana prasa trīs ATF molekulas un divas NADPH molekulas.

19. Fotosintēzes tumsas reakcijas Lielākā daļa no gliceraldehīda 3-fosfāta molekulām tiek eksportētas no hloroplasta citoplazmā, izmantojot specifisku translokatoru. Tur tās parasti tiek pārvērstas par galveno fotosintezējošo šūnu eksporta produktu - saharozi. Daļa no gliceraldehīda 3-fosfāta molekulām var palikt hloroplastos un pārveidoties par cieti, taukskābēm vai aminoskābēm, kas vēlāk atkal var veidot mazmolekulārus savienojumus un nokļūt citoplazmā.

20. Fotosintēzestumsas reakcijas

21. Fotosintēzes tumsas reakcijas • Ciete uzkrājas cietes granulās. • Uzkrājumu veidošanās hloroplastos notiek tādēļ, ka oglekļa fiksācijas reakcijas parasti notiek ātrāk, nekā gliceraldehīda 3-fosfāta eksports un pārveidošanās par saharozi. • Cietes uzkrāšanās parasti notiek dienā, bet cietes sadalīšanās un eksports notiek naktī.

22. Cietes un lipīdu uzkrāšanās hloroplastos Pastiprināta cietes un lipīdu uzkrāšanās noved pie tilakoīdu membrānu noārdīšanās un fotosintēzes pavājināšanās.

23. Fotoelpošana Fotosintēzes procesā ribulozes 1,5-bifosfāts var pievienot arī skābekli. Tad hloroplastos izveidojas fosfoglikolāta molekulas. Stromas enzīmi to defosforilē un pārvērš par glikolātu. Glikolāts tiek transportēts ārā no hloroplastiem. Tas iekļūst peroksisomās un tur to pārvērš par glioksilātu. Glioksilātu tālāk var pārvērst par aminoskābi glicīnu, kuru tālāk transportē uz mitohondrijiem un pārvērš par serīnu. Šajā procesā izdalās CO2. Dažos augos fotorespirācijā aiziet pat 50% no gaismas enerģijas.