Сравнение растительной и животной клеток
Ключевое отличие растительной клетки от животной заключается в наличии пластид (хлоропластов, хромопластов, лейкопластов) и прочной целлюлозной клеточной стенки, расположенной снаружи от мембраны. У животных клеток эти структуры отсутствуют.
Различается и способ питания: растения являются автотрофами (фототрофами или хемотрофами), а животные — гетеротрофами (сапрофитами или паразитами).
- Энергетический обмен: Синтез АТФ у растений протекает в митохондриях и хлоропластах, а у животных — только в митохондриях. Расщепление АТФ в обоих случаях идет во всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.
- Включения: Растения запасают зерна крахмала, белок и капли масла, а также имеют вакуоли с клеточным соком и кристаллы солей. Животные накапливают жиры и углевод гликоген, кристаллы солей, пигменты и конечные продукты обмена.
- Клеточный центр: У животных он присутствует во всех клетках, а у растений встречается только у низших форм.
Многообразие и взаимопревращения пластид
Пластиды — это уникальные органеллы растительной клетки, которые способны превращаться друг в друга в зависимости от внешних условий (света, темноты), а также процессов созревания и старения.
Все формы развиваются из пропластид — исходных недифференцированных структур. В дальнейшем они могут дифференцироваться в следующие виды:
- Хлоропласты — зеленые пластиды, отвечающие за фотосинтез.
- Лейкопласты — бесцветные органеллы.
- Хромопласты — содержат пигменты каротиноиды, придающие окраску.
- Этиопласты — формируются исключительно в темноте и содержат особое проламеллярное тело.
- Геронтопласты — образуются при старении тканей.
Кроме того, существуют узкоспециализированные пластиды для запасания веществ: амилопласты накапливают крахмал, элайопласты — липиды, а протеинопласты — белки.
Фотосинтез как основа пластического обмена
У эукариот фотосинтез локализован в хлоропластах. Это ярко выраженный анаболический процесс (пластический обмен), который протекает только на свету и исключительно в клетках, содержащих хлорофилл.
В ходе фотосинтеза из простых неорганических соединений синтезируются сложные углеводы. При этом потребляются вода и углекислый газ, а в окружающую среду выделяется кислород. Энергия АТФ накапливается и надежно консервируется в химических связях образованных углеводов. Главным итогом этого процесса является постоянное увеличение органической массы растения.
Реакция на свет: этиоляция и деэтиоляция
Развитие растения критически зависит от освещения. В отсутствие света развивается синдром этиоляции: растение становится белым или желтоватым, его междоузлия сильно удлиняются, листовые пластинки остаются слабо развитыми, а в клетках присутствуют этиопласты.
При получении светового сигнала начинается деэтиоляция — переход к нормальному развитию, который регулируется фитохромной системой. Междоузлия укорачиваются, листья разворачиваются, появляется зеленая окраска.
Фотоморфогенез (превращение этиопластов в хлоропласты) включает три этапа:
- Синтез хлорофилла из прохлорофиллида и деградация проламеллярного тела.
- Накопление белков, липидов, пигментов и сборка мембран тилакоидов.
- Интенсивное образование хлорофилла b, сборка светособирающего комплекса II (ССКII) и окончательная организация тилакоидов в хлоропластах.
Регуляция биогенеза и избегание тени
Биогенез хлоропластов находится под строгим контролем:
- Фоторегуляция: свет активирует синтез пигментов и белков через фито- и криптохромные системы.
- Гормональная регуляция: цитокинины стимулируют синтез белков и пигментов, а этилен деактивирует эти процессы.
- Генетическая регуляция: ядро контролирует биогенез на всех этапах дифференциации.
Интересным механизмом является избегание тени. В лесу из-за ярусности (большие деревья → малые деревья → кустарники → травы и кустарнички → мхи → подстилка) создается градиент освещенности. Если растение получает дальний красный свет, но лишено красного спектра, оно переходит в промежуточное состояние между этиолированным и деэтиолированным. В этом процессе, регулируемом фитохромами А и В, у растения снижается содержание хлорофилла, слабо развиваются листья, но удлиняются междоузлия.
Названия запасающих пластид говорят сами за себя: Протеинопласт запасает белки (протеины), Амилопласт — крахмал, а Элайопласт — липиды.
Вопросы с занятий и экзамена
Где в растительной клетке синтезируется и расщепляется АТФ?
Синтез АТФ идет в митохондриях и хлоропластах. Расщепление происходит как в самих хлоропластах, так и во всех частях клетки, требующих затрат энергии.
Что такое этиопласты и когда они появляются?
Это пластиды, которые формируются у растений в условиях отсутствия света. Они содержат проламеллярное тело и при появлении освещения превращаются в хлоропласты.
Чем отличаются запасные вещества растений и животных?
Растительные клетки запасают углеводы в виде зерен крахмала, а также белок и капли масла. Животные клетки накапливают гликоген и жиры.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы работы фитохромной системы (красный и дальний красный свет)
- Строение светособирающего комплекса II (ССКII) и тилакоидов
- Роль фитохромов А и В в механизме избегания тени
- Генетический контроль биогенеза хлоропластов со стороны ядра
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Хлоропласты и пластиды» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 129 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Дополнительные темы»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.