معلومة

في ماذا تخزن الخلايا الحيوانية الصبغة؟


لذلك أعرف أن النباتات تخزن الصبغة في البلاستيدات الخضراء ، والبلاستيدات الخضراء ، وما إلى ذلك ، ولكن في أي شيء تخزن الخلايا الحيوانية الصبغة؟ على سبيل المثال ، هل هناك مثل الكروموبلاست للميلانين في جسم الإنسان؟

حاولت البحث عن سؤالي في Google ولم أجد أي شيء ، لكن ربما كنت أبحث في المصادر الخاطئة.


يتم إنتاج الميلانين وتخزينه في الخلايا الصباغية. انهم يحتوون الميلانوسومات وهي عضيات تخزن الميلانين.


في ماذا تخزن الخلايا الحيوانية الصبغة؟ - مادة الاحياء

في هذه المرحلة ، يجب أن يكون واضحًا أن الخلايا حقيقية النواة لها بنية أكثر تعقيدًا من الخلايا بدائية النواة. تسمح العضيات بوظائف مختلفة في الخلية في نفس الوقت. على الرغم من أوجه التشابه الأساسية بينهما ، هناك بعض الاختلافات الصارخة بين الخلايا الحيوانية والنباتية (انظر الشكل 1).

تحتوي الخلايا الحيوانية على الجسيمات المركزية (أو زوج من المريكزات) ، والجسيمات الحالة ، في حين أن الخلايا النباتية ليست كذلك. تحتوي الخلايا النباتية على جدار خلوي ، وبلاستيدات خضراء ، وبلاسموديمات ، وبلاستيدات تستخدم للتخزين ، وفجوة مركزية كبيرة ، في حين أن الخلايا الحيوانية لا تفعل ذلك.

سؤال الممارسة

الشكل 1. (أ) خلية حيوانية نموذجية و (ب) خلية نباتية نموذجية.

ما هي الهياكل التي تمتلكها الخلية النباتية والتي لا تمتلكها الخلية الحيوانية؟ ما هي الهياكل الموجودة في الخلية الحيوانية والتي لا تحتوي عليها الخلية النباتية؟


أنواع البورفيرين

البورفيرين في الحيوانات

من الاستخدامات الرئيسية لجزيئات البورفيرين في الحيوانات بناء الهيم مجموعات. هذه الجزيئات هي ببساطة جزيء بورفيرين بسلاسل جانبية مختلفة مستبدلة حول الحلقة الرئيسية. في الهيم ، تؤدي حلقة البورفيرين وظيفة مهمة. جزيئات النيتروجين في مركز الحلقة قادرة على "استضافة" جزيء الحديد. إنه هيكل البورفيرين ، الذي يحتفظ بالحديد ، الذي يعطي الدم لونه الأحمر. في حين أن النيتروجين لا يرتبط تقنيًا بجزيء الحديد ، إلا أنه يظل ثابتًا في مكانه بتأثير جزيئات النيتروجين وتوزيعها في الفضاء. يمكن رؤية الهيم العام أدناه.

الغرض العام من الهيم هو نقل الأكسجين. هذا يمكن رؤيته في الصورة أعلاه. عندما يرتبط الأكسجين بالهيم ، يمكن نقله بسرعة في جميع أنحاء الجسم وعبر الخلايا. يوجد بروتين معين مرتبط بكل جزء من أجزاء الجسم والذي يستخدم الهيمز لنقل الأكسجين. تحتوي خلايا الدم الحمراء على البروتين الهيموغلوبين، الذي يبقي الهيم في مكانه. تنقل هذه البروتينات أيضًا وظائف الهيم. عندما يكون الهيموغلوبين في بيئة حمضية ، على سبيل المثال ، فإنه يغير شكله. هذا التغيير في الشكل يجبر الأكسجين على الانفصال عن الهيم. تطورت هذه الآلية لأن ثاني أكسيد الكربون يجعل الدم حمضيًا ، وهو منتج ثانوي لاستخدام الأكسجين. لذلك ، عندما يكون ثاني أكسيد الكربون مرتفعًا ، تحتاج الخلايا إلى المزيد من الأكسجين. تسمح آلية الهيموجلوبين هذه بإطلاق الأكسجين في الأجزاء الصحيحة من الجسم.

جزيء البورفيرين هو جزيء عضوي ، ويجب تكوينه وتدميره بواسطة بروتينات معينة في الجسم. نظرًا لأن البروتينات مبرمجة بواسطة الحمض النووي ، فإن أي طفرات في الحمض النووي يمكن أن تتسبب في حدوث خلل في البروتين الذي يعالج جزيئات البورفيرين. على الرغم من كونه مفيدًا للغاية في العادة ، إلا أن البورفيرين الذي لم يتشكل بشكل صحيح أو لا يمكن تكسيره يشكل تهديدًا خطيرًا على الجسم. جزيئات البورفيرين شديدة التفاعل. يمكن أن تعطل غشاء الخلية ، ولأنها تحتوي على جزيء من الحديد لديه القدرة على العمل كمغسلة للإلكترون ، فإنها تشجع على تكوين الشوارد الحرة.

تسمى الحالة الوراثية التي تسبب تراكم البورفيرينات بسبب عدم قدرتها على التكسير أو تكوينها بشكل صحيح البورفيريا. هناك أنواع عديدة من البورفيريا ، بناءً على تحور الإنزيم. لهذا السبب ، هناك مجموعة متنوعة من الأعراض والعلاجات للإصدارات المختلفة. في النهاية ، يجب تحديد جزيء البورفيرين الذي يسبب المشكلة والتعامل معه. قد يعني هذا استبدال البورفيرين الاصطناعي ، أو إدخال المريض في العلاج العلاج الجيني لجعل أجسامهم تنتج الإنزيمات المناسبة. غالبًا ما يتم تشخيص البورفيريا عن طريق البول الأرجواني اللون ، الناجم عن البورفيرينات المتبقية في البول.

البورفيرينات في النباتات

نظرًا لأن جزيئات البورفيرين محفوظة من الناحية التطورية ، فإننا نرى بورفيرينات الهيم المحتوية على الحديد في النباتات كما هو الحال في الحيوانات. تستخدم النباتات أيضًا سلسلة نقل الإلكترون لإنتاج ATP ، وتستخدم البورفيرينات المماثلة لتلك الموجودة في الحيوانات.

ومع ذلك ، فقد أتقنت النباتات أيضًا تكوينًا مختلفًا لجزيء البورفيرين ، مما يسمح لها بالتقاط الطاقة في ضوء الشمس. الكلوروفيل هو جزيء خاص مصمم حول قاعدة البورفيرين. كما هو موضح أدناه ، يحتوي جزيء الكلوروفيل على العديد من السلاسل الجانبية الفريدة من جزيء البورفيرين. كما أن لديها سلسلة جانبية طويلة حقًا ، تُرى تنطلق من الأسفل. هذه السلاسل الجانبية تغير بشكل طفيف شكل وتكوين البورفيرين الأساسي.

ستلاحظ أنه بدلاً من الحديد (Fe) ، يوجد الآن أيون مغنيسيوم (Mg) "ملتقط" داخل البورفيرين. على عكس مجموعات الهيم التي تحتوي على الحديد ، فإن المغنيسيوم الموجود في الكلوروفيل غير قادر على نقل الأكسجين. بدلاً من ذلك ، يعمل الجزيء على التقاط الطاقة من ضوء الشمس. يساعد أيون المغنيسيوم على التقاط الإلكترونات وتخزينها أثناء العملية. يساعد أيون المغنيسيوم البورفيرين أيضًا على امتصاص الضوء الأحمر والأزرق ، بدلاً من عكس الضوء الأحمر كما هو الحال مع الدم. يؤدي هذا إلى ظهور لون أخضر قوي فقط ، مما يعطي النباتات لونها الأخضر.

البورفيرينات الأخرى

بعيدًا عن النباتات والحيوانات ، توجد البورفيرينات في كل مكان تقريبًا في العالم. تستخدم البكتيريا البورفيرين بطريقة مشابهة للخلايا الحيوانية ، على الرغم من أن الجزيئات النهائية التي تستخدمها قد تبدو مختلفة تمامًا عن الهيمات الموجودة في الحيوانات. كما أن بعض البكتيريا لها القدرة على ذلك التمثيل الضوئي، ومثل النباتات ، يستخدمون البورفيرين لالتقاط طاقة الشمس. هناك أيضا مواد مثل فيتامين ب 12، والتي يتم تصنيعها من البورفيرين للبدء ، ولكنها لا تشبه واحدًا عند اكتمالها.

يمكن أيضًا تصنيع البورفيرينات في المختبر. تم استخدام هذه الجزيئات ، لأنها تعمل كأصباغ ، في الأصباغ وكلون في محاليل مختلفة. بينما يمكننا تصنيع العديد من البورفيرينات في المختبر ، فإنها تميل إلى أن تكون أكثر تناسقًا من البورفيرينات الطبيعية. هذا لأن أجسامنا تستخدم الإنزيمات التي تم تطويرها على مدى آلاف السنين لتشكيل البورفيرينات في شكل مفيد. لم يتقدم فهمنا للكيمياء الحيوية بعد بما يكفي لتكرار هذه العمليات في المختبر.

يمكن العثور على مثال آخر مثير للاهتمام من البورفيرينات في النفط الخام. على ما يبدو ، خلال القرون العديدة المدفونة تحت الأرض ، يمكن للجزيئات العضوية أن تتشكل بشكل طبيعي في البورفيرينات. تم العثور على هذه المواد كمنتجات جانبية عند استخراج النفط الخام من الأرض. افترض علماء التطور أن هذه البورفيرينات ، وتلك التي تم إنشاؤها بطرق مماثلة ، يمكن أن تكون المادة الأولية التي تطورت بها الحياة على الأرض لأول مرة.

1. يوجد حاليا 9 أنواع معترف بها من البورفيريا. أي من العبارات التالية يصف سبب ذلك بدقة؟
أ. يمكن أن تتغير الجينات التي ترمز للإنزيمات المتغيرة للبورفيرين بعدة طرق
ب. تمثل الأنواع المختلفة من البورفيريا ببساطة أعراضًا مختلفة لنفس المرض
ج. جميع الأنواع التسعة ناتجة عن نفس الجين

2. تستخدم كل من النباتات والحيوانات والبكتيريا نسخة من بروتين السيتوكروم ، الذي يحتوي على الهيم القائم حول البورفيرين. ماذا يخبرنا هذا عن التطور؟
أ. لا شيئ
ب. هذه الكائنات الحية لها سلف مشترك
ج. هذه الكائنات ليس لها أسلاف مشتركة

3. البورفين ، الجزيء الأساسي للبورفيرين ، غير موجود في الطبيعة. لماذا هذا؟
أ. لا يمكن إنتاج البورفين إلا في المختبر
ب. البورفين عبارة عن خلايا وسيطة تربط على الفور سلاسل جانبية وظيفية
ج. يتم إنتاج البورفين فقط بواسطة كائنات حية نادرة للغاية


ما هي الخلايا الحيوانية

الخلايا متعددة الخلايا التي تنتمي إلى المملكة: يشار إلى الحيوانات بالخلايا الحيوانية. يمكن العثور على ما يقرب من 210 نوعًا مميزًا من الخلايا في جسم الإنسان البالغ. لديهم وظائف مختلفة مثل إنتاج الإنزيمات والهرمونات وإنتاج الطاقة. الخلايا الحيوانية أصغر حجمًا مقارنة بالخلايا النباتية. فهي غير منتظمة الشكل بسبب عدم وجود جدار خلوي. الحد الخارجي للخلية الحيوانية هو غشاء البلازما الذي يعتبر شبه منفذ. تسمح الأغشية شبه المنفذة فقط للجزيئات المختارة بالتحرك عبرها. يتكون غشاء البلازما من الدهون الفوسفورية التي تحتوي على رؤوس بولور وذيول غير قطبية. يتم وصفه بواسطة نموذج ثنائي الطبقة للدهون. تفتقر الخلايا الحيوانية أيضًا إلى فجوة كبيرة بالإضافة إلى البلاستيدات. تحتوي على هياكل مثل الأهداب والمريكزات والسوط والجسيمات الحالة. تخزن الجسيمات الحالة إنزيمات الجهاز الهضمي.

الشكل 2: خلية حيوانية معممة


كيف تصنع خلية حيوانية لمشروع علمي

شارك Bess Ruff، MA في تأليف المقال. بيس روف طالب دكتوراه في الجغرافيا بجامعة ولاية فلوريدا. حصلت على درجة الماجستير في العلوم البيئية والإدارة من جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا في عام 2016. أجرت أعمال مسح لمشاريع التخطيط المكاني البحري في منطقة البحر الكاريبي وقدمت دعمًا بحثيًا كزميل متخرج لمجموعة مصايد الأسماك المستدامة.

هناك 7 مراجع تم الاستشهاد بها في هذه المقالة ، والتي يمكن العثور عليها في أسفل الصفحة.

تمت مشاهدة هذا المقال 165،217 مرة.

الخلايا هي إحدى اللبنات الأساسية للكائنات الحية. إذا كنت تتعلم علم الأحياء في المدرسة ، فقد يطلب منك معلمك إنشاء نموذج خاص بك لخلية حيوانية لمساعدتك على فهم كيفية عمل الخلايا. قد ترغب أيضًا في بناء نموذج لخلية كجزء من معرض العلوم. باستخدام بعض المواد البسيطة ، يمكنك بناء خلية حيوانية خاصة بك للمساعدة في تعزيز معرفتك وتعليم الآخرين.


معلومات عن الخلايا الحيوانية

مفتون بالجوانب المختلفة لبيولوجيا الخلية حقيقية النواة؟ إليك سلة من المعلومات العشوائية المثيرة للاهتمام حول الخلايا الحيوانية التي ستحب قراءتها!

مفتون بالجوانب المختلفة لبيولوجيا الخلية حقيقية النواة؟ هنا & # 8217s سلة من المعلومات العشوائية المثيرة للاهتمام حول الخلايا الحيوانية التي تحب قراءتها!

قبل الشروع في رحلتنا نحو الكشف عن حقائق متنوعة مثيرة للاهتمام حول الخلايا الحيوانية ، دعونا نتعلم بعض التفاصيل حول الخلايا بشكل عام. على نطاق واسع ، يمكن تصنيف الخلايا تحت فئتين & # 8211 الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة.

هل تود الكتابة لنا؟ حسنًا ، نحن نبحث عن كتاب جيدين يريدون نشر الكلمة. تواصل معنا وسنتحدث.

تفتقر الخلية بدائية النواة إلى نواة وغشاء الخلية وبنية الحمض النووي للخلية بدائية النواة غير منظمة بترتيب كروموسومي. من ناحية أخرى ، تم تجهيز الخلايا حقيقية النواة بنواة وكل المواد الخلوية بما في ذلك الحمض النووي موجودة داخل أغشية الخلايا. يتم تنظيم الحمض النووي أيضًا في الكروموسومات.

جميع البكتيريا & # 8211 كل من eubacteria و archaebacteria & # 8211 هي بدائيات النوى. كل كائن حي آخر ، في المملكة الحيوانية وكذلك المملكة النباتية ، هو حقيقيات النوى ، مما يعني أن لديهم بنية خلوية تتكون من غشاء الخلية والمواد النووية. دع & # 8217s ننتقل إلى المزيد من هذه المعلومات حول الخلايا الحيوانية.

حقائق عشوائية مثيرة للاهتمام حول الخلايا الحيوانية

فيما يلي قائمة ببعض المعلومات العشوائية عن الخلايا الحيوانية التي ستدهشك عندما تنتهي من قراءة الجملة الأخيرة من هذه المقالة. ها نحن ذا!

  • الخلايا الحيوانية عبارة عن مصانع كيميائية نانو تتمتع بالاكتفاء الذاتي تمامًا! تصنع الخلايا نفسها كل ما يتكون منها. على سبيل المثال ، يتم إنتاج غشاء الخلية بواسطة عضية تقع بالقرب من النواة ، تُعرف باسم مجمع جولجي.
  • هذه العضية نفسها تجمع أيضًا بين البروتينات والدهون والكربوهيدرات في نوع من الفقاعات المليئة بالأغشية والتي يتم إخراجها بعد ذلك من الخلية لاستخدامها في أي مكان آخر من الجسم. هذا جزء مهم جدًا من وظيفة تخليق المغذيات الكبيرة للخلايا.
  • RNA الريبوسوم ، الذي ينتج البروتين من الأحماض الأمينية ، والتي تعد من بين اللبنات الأساسية للحياة ، يتم إنتاجه بواسطة النواة ، وهي عضية موجودة داخل النواة.
  • يمكن أن يتراوح حجم الخلية الحيوانية العشوائية الفردية بين 1 و 100 ميكرومتر. بعبارة أخرى ، مهما كانت الأنواع المختلفة من الخلايا الحيوانية كبيرة أو صغيرة فيما يتعلق ببعضها البعض ، فإنها لا تزال صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
  • على عكس بدائية النواة التي تتكاثر عن طريق الانشطار الثنائي ، تتكاثر الخلايا حقيقية النواة أو الخلايا الحيوانية إما عن طريق عملية الانقسام المتساوي أو جنسيا. يحدث هذا الأخير عندما تندمج الأمشاج ذات الخصائص الجنسية المعاكسة معًا. بعد كل شيء ، الحيوانات المنوية والبويضات ليست سوى أمشاج أو خلايا جنسية! هذه هي الطريقة التي يتم بها تصور وولادة الكائنات الحية الجديدة.
  • تتشكل الأنسجة عندما تتجمع الخلايا ذات الهياكل والتكوين والخصائص المتشابهة معًا.
  • تحتوي الخلايا الحيوانية على نظام تدمير ذاتي يحمل في ثناياه عوامل يتم اللجوء إليه عندما تتضرر الخلية بشكل لا يمكن إصلاحه أو تصاب بشدة. يُعرف هذا الانتحار الخلوي بـ موت الخلايا المبرمج وعندما تفشل هذه الظاهرة في الحدوث ، فإن حالة السطح هي ما نعرفه بالسرطان ، حيث يتم إنتاج خلايا جديدة ولكن الخلايا القديمة التالفة لا تموت لتفسح لها مكانًا!
  • خلافًا للاعتقاد السائد ، نادرًا ما توجد نواة الخلية في مركز الخلية! يمكن أن يكون في أي مكان في الخلية ولكن بؤرة الزلزال ، وهذا هو الحال في الغالب!
  • تحتوي خلية حيوانية واحدة على مخطط كامل لجميع المعلومات اللازمة لإنشاء كائن حي كامل منها! المادة الوراثية في الخلايا ليست سوى معلومات مشفرة عن بيولوجيا وعلم النفس وخصائص وشخصية الكائن الحي الكامل!
  • تقوم الميتوكوندريا الموجودة داخل الخلايا الحيوانية بتحويل الأكسجين والمواد المغذية الأخرى إلى طاقة. هذا هو ، بالتالي ، القوة التي تحافظ على تشغيل الخلية بأكملها!
  • النواة هي مخ للخلية التي تخزن جميع المعلومات الجينية في شكل DNA وتتحكم وتنظم جميع الوظائف الخلوية الأخرى بما في ذلك النمو والتمثيل الغذائي والتكاثر والاستماتة وتخليق البروتين وما إلى ذلك.
  • يشبه غشاء البلازما الذي يحتوي على جميع المواد الخلوية بداخله جدارًا شبه نافذ يسمح بالتبادل الجزيئي من خلاله.
  • تحتوي معظم الكائنات حقيقية النواة وحيدة الخلية مثل البراميسيوم على خيوط خارجية وهياكل تشبه الأنبوب في كل مكان للمساعدة في الحركة.

  • يحتوي السيتوبلازم على نوع بيولوجي سقالات المواد المعروفة باسم الهيكل الخلويوهو عبارة عن بروتينات تساعد الخلايا على الحفاظ على شكلها.
  • على الرغم من صغر حجم الخلايا نفسها ، إلا أنها ليست أصغر الجزيئات على وجه الأرض! تتكون كل خلية من عدد من الجزيئات الأصغر التي تُعرف بالذرات!

احببته؟ أنا متأكد من أنك فعلت ذلك! أيضًا ، آمل أن تغادر هذه الصفحة بمعرفة أكثر عن الخلايا الحيوانية أكثر مما جئت إلى هنا! بالنسبة لي ، لقد تعلمت الكثير أثناء كتابة هذا المقال وأعتزم مواصلة دراستي للخلايا الحيوانية حتى بعد أن أنهي هذا المقال!

المنشورات ذات الصلة

تصور الخلايا الحيوانية أشكالًا وأحجامًا مختلفة غير منتظمة ولا يمكن رؤيتها إلا تحت المجهر. توضح هذه المقالة في BiologyWise تعريف ووظيفة أجزاء الحيوان والهيليب

تشترك الخلية النباتية والخلية الحيوانية في خصائص معينة ، حيث أن كلاهما حقيقيات النوى بطبيعتهما. اقرأ هذه المقالة للحصول على مزيد من المعلومات حول أوجه التشابه هذه.

تقدم المقالة التالية معلومات تتعلق ببنية ووظائف عضيات الخلية المختلفة التي تنتمي إلى الخلية حقيقية النواة.


نظرة عامة على الخلايا الحيوانية

تتكون الحيوانات والنباتات والفطريات والطلائعيات من خلية حقيقية النواة واحدة على الأقل. في المقابل ، تتكون البكتيريا والعتائق من خلية بدائية النواة واحدة.

جميع الخلايا محاطة بغشاء خلوي (يسمى أيضًا غشاء البلازما). غشاء الخلية هو الحد الذي يفصل داخل الخلية عن خارجها. يحيط غشاء البلازما جميع مكونات الخلية ، والتي يتم تعليقها في سائل شبيه بالهلام يسمى السيتوبلازم. السيتوبلازم هو موقع العضيات.

تتميز الخلايا حقيقية النواة عن الخلايا بدائية النواة بوجود نواة محددة وعضيات أخرى مرتبطة بالغشاء ، مثل الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي. لا تحتوي الخلايا بدائية النواة على نواة محددة (بدلاً من ذلك ، توجد منطقة من السيتوبلازم & # 8211 تسمى النيوكليوتيد & # 8211 تحتوي على المادة الوراثية). كما أنها تفتقر إلى العضيات المرتبطة بالغشاء.

جميع الحيوانات متعددة الخلايا، مما يعني أن الخلايا المتعددة تعمل معًا لتشكيل الكائن الحي بأكمله. في الكائنات الحية المعقدة ، مثل البشر ، يمكن أن تكون هذه الخلايا عالية التخصص لأداء وظائف مختلفة. على هذا النحو ، غالبًا ما تبدو وتعمل بشكل مختلف تمامًا عن بعضها البعض ، على الرغم من أنها جميعًا خلايا بشرية.

حتى داخل الكائن الحي ، تمتلك الحيوانات المعقدة مثل البشر مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا المختلفة. كل مظهر ووظيفة مختلفة تمامًا.

الخلايا الحيوانية مقابل الخلايا النباتية

الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية على حد سواء حقيقية النواة. وهكذا ، كلاهما لهما نواة محددة وعضيات أخرى مرتبطة بالغشاء. ومع ذلك ، فإن الخلايا الحيوانية والنباتية لها أيضًا بعض الاختلافات الأساسية.

لا تحتوي الخلايا الحيوانية ، على عكس الخلايا النباتية والفطرية ، على جدار خلوي. بدلاً من ذلك ، تمتلك الحيوانات متعددة الخلايا هياكل أخرى توفر الدعم لأنسجتها وأعضائها ، مثل الهيكل العظمي والغضاريف. بالإضافة إلى ذلك ، تفتقر الخلايا الحيوانية أيضًا إلى البلاستيدات الخضراء الموجودة في الخلايا النباتية. البلاستيدات الخضراء هي عضيات متخصصة تحبس الطاقة من الشمس وتستخدمها كوقود لإنتاج السكريات في عملية تسمى البناء الضوئي.

بالإضافة إلى ذلك ، بينما تميل الخلايا النباتية إلى وجود فجوة مركزية كبيرة ، إلا أن الخلايا الحيوانية تفتقر إلى هذه الميزة. تحتوي بعض الخلايا الحيوانية على فجوات صغيرة ، لكن وظيفتها هي المساعدة في تخزين ونقل الجزيئات الكبيرة.


محتويات

انظر الأنظمة المترافقة لكيمياء الرابطة الإلكترونية التي تسبب صبغة هذه الجزيئات.

    / البورفيرين: الكلوروفيل ، البيليروبين ، الهيموسيانين ، الهيموغلوبين ، الميوغلوبين الباعث للضوء: لوسيفيرين:
      (أصباغ الطحالب ، خليط من الكاروتينات ومشتقاتها): ألفا وبيتا كاروتين ، الليكوبين ، رودوبسين: كانثكسانثين ، زياكسانثين ، لوتين

    تتمثل الوظيفة الأساسية للأصباغ في النباتات في عملية التمثيل الضوئي ، والتي تستخدم صبغة الكلوروفيل الخضراء والعديد من الأصباغ الملونة التي تمتص أكبر قدر ممكن من الطاقة الضوئية. [4] [5] من المعروف أيضًا أن الصبغات تلعب دورًا في التلقيح حيث يمكن أن يؤدي تراكم الصباغ أو فقدانها إلى تغير لون الأزهار ، مما يشير إلى الملقحات بأن الأزهار مجزية وتحتوي على المزيد من حبوب اللقاح والرحيق. [6]

    تشتمل أصباغ النبات على العديد من الجزيئات ، مثل البورفيرين والكاروتينات والأنثوسيانين والبيتالين. تمتص جميع الأصباغ البيولوجية بشكل انتقائي أطوال موجية معينة من الضوء بينما تعكس أخرى. [4] [5]

    الأصباغ الرئيسية المسؤولة هي:

    • الكلوروفيل هو الصباغ الأساسي في النباتات وهو الكلور الذي يمتص أطوال موجات زرقاء وحمراء من الضوء بينما يعكس غالبية اللون الأخضر. إن الوجود والوفرة النسبية للكلوروفيل هو الذي يعطي النباتات لونها الأخضر. تمتلك جميع نباتات الأرض والطحالب الخضراء شكلين من هذه الصبغة: الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب. تحتوي أعشاب البحر والدياتومات وغيرها من مكونات التمثيل الضوئي على الكلوروفيل ج بدلا من ببينما تمتلك الطحالب الحمراء الكلوروفيل فقط أ. تعمل جميع مركبات الكلوروفيل كوسيلة أساسية تستخدمها النباتات لاعتراض الضوء من أجل تغذية عملية التمثيل الضوئي.
    • الكاروتينات هي رباعي اليرقات حمراء أو برتقالية أو صفراء. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، لديهم وظائف في حصاد الضوء (كأصباغ ملحقة) ، في الحماية الضوئية (تبديد الطاقة عن طريق التبريد غير الكيميائي الضوئي بالإضافة إلى إزالة الأكسجين القمري للوقاية من أضرار الأكسدة الضوئية) ، كما أنها تعمل كعناصر هيكلية بروتينية. في النباتات العليا ، تعمل أيضًا كسلائف لهرمون النبات حمض الأبسيسيك.
    • بيتالين هي أصباغ حمراء أو صفراء. مثل الأنثوسيانين ، فهي قابلة للذوبان في الماء ، ولكن على عكس الأنثوسيانين يتم تصنيعها من التيروزين. توجد هذه الفئة من الأصباغ فقط في Caryophyllales (بما في ذلك الصبار والقطيفة) ، ولا تتواجد أبدًا في النباتات التي تحتوي على الأنثوسيانين. [5] Betalains هي المسؤولة عن اللون الأحمر الغامق للبنجر.
    • الأنثوسيانين (حرفيا "الزهرة الزرقاء") هي أصباغ الفلافونويد القابلة للذوبان في الماء والتي تظهر من الأحمر إلى الأزرق ، وفقًا لدرجة الحموضة. تحدث في جميع أنسجة النباتات العليا ، وتوفر اللون في الأوراق وجذوع النبات والجذور والأزهار والثمار ، وإن لم يكن دائمًا بكميات كافية بحيث يمكن ملاحظتها. تظهر الأنثوسيانين بشكل أكثر وضوحًا في بتلات أزهار العديد من الأنواع. [5]

    تحتوي النباتات بشكل عام على ستة أنواع من الكاروتينات في كل مكان: نيوكسانثين ، وفيولاكسانثين ، وأنثيراكسانثين ، وزياكسانثين ، ولوتين ، وبيتا كاروتين. [7] اللوتين هو صبغة صفراء توجد في الفواكه والخضروات وهي أكثر الكاروتينويد وفرة في النباتات. الليكوبين هو الصباغ الأحمر المسؤول عن لون الطماطم. تشمل الكاروتينات الأخرى الأقل شيوعًا في النباتات إيبوكسيد اللوتين (في العديد من الأنواع الخشبية) ، ولاكتوكازانتين (الموجود في الخس) ، وألفا كاروتين (الموجود في الجزر). [8]

    من مظاهر التصبغ الملحوظ بشكل خاص في النباتات لون أوراق الخريف ، وهي ظاهرة تؤثر على الأوراق الخضراء عادة للعديد من الأشجار والشجيرات المتساقطة حيث تأخذ ، خلال أسابيع قليلة في موسم الخريف ، درجات مختلفة من الأحمر والأصفر ، الأرجواني والبني. [9]

    تتحلل الكلوروفيل إلى رباعيات عديمة اللون تعرف باسم هيدرات الكلوروفيل غير الفلورية (NCCs). [10] مع تحلل الكلوروفيل السائد ، يتم الكشف عن الصبغات المخفية من الزانثوفيل الأصفر وبيتا كاروتين البرتقالي. هذه الأصباغ موجودة على مدار العام ، ولكن الأصباغ الحمراء ، الأنثوسيانين ، يتم تصنيعها من جديد مرة واحدة ما يقرب من نصف الكلوروفيل قد تحلل. يتم تخزين الأحماض الأمينية المنبعثة من تدهور معقدات حصاد الضوء طوال فصل الشتاء في جذور الشجرة وفروعها وسيقانها وجذعها حتى الربيع المقبل عندما يتم إعادة تدويرها لإعادة أوراق الشجرة.

    الطحالب عبارة عن كائنات حية متنوعة للغاية ، تختلف عن النباتات من حيث أنها كائنات مائية ، ولا توجد أنسجة وعائية ولا تولد جنينًا. ومع ذلك ، فإن كلا النوعين من الكائنات الحية يشتركان في امتلاك أصباغ التمثيل الضوئي ، والتي تمتص وتطلق الطاقة التي تستخدمها الخلية لاحقًا. هذه الأصباغ بالإضافة إلى الكلوروفيل ، هي بروتينات phycobiliproteins ، و fucoxanthins ، و xanthophylls ، و carotenes ، والتي تعمل على حبس طاقة الضوء وتوجيهها إلى الصباغ الأساسي ، وهو المسؤول عن بدء تفاعلات التمثيل الضوئي الأكسجين.

    تستخدم صور الطحالب الضوئية مثل dinoflagellates بيريدينين كصبغة حصاد خفيفة. بينما يمكن العثور على الكاروتينات معقدًا داخل بروتينات ربط الكلوروفيل مثل مراكز التفاعل الضوئي ومجمعات حصاد الضوء ، فإنها توجد أيضًا داخل بروتينات كاروتينويد مخصصة مثل بروتين كاروتينويد البرتقالي للبكتيريا الزرقاء.

    - صبغة الفيكوريثرين حمراء أرجوانية وهي السائدة في الأنواع ذات اللون الأحمر الأرجواني.

    تنتج البكتيريا أصباغ مثل الكاروتينات ، والميلانين ، والفيولاسين ، والبروديجيوسين ، والبيوسيانين ، والأكتينورودين ، والزياكسانثين. تنتج البكتيريا الزرقاء phycocyanin و phycoerythrin و scytonemine و chlorophyll a و chlorophyll d و chlorophyll f. تنتج بكتيريا الكبريت الأرجواني جرثومي كلوروفيل أ و جرثومي كلوروفيل ب. [11] في البكتيريا الزرقاء ، توجد العديد من الكاروتينات الأخرى مثل الكانتازانثين ، والميكوكسانثوفيل ، والسينيكوكسانثين ، والإكينينون.

    -صباغ الفيكوسيانين الأزرق والأخضر ، هو الصباغ السائد في البكتيريا الزرقاء

    تتم إزالة معظم الهيموجلوبين عند ذبح الحيوانات ونزفها. وبالتالي ، فإن الميوجلوبين في الأنسجة العضلية النازفة بشكل صحيح يكون مسؤولاً عن 90٪ أو أكثر من التصبغ. تختلف كمية الميوجلوبين اختلافًا كبيرًا بين أنسجة العضلات وتتأثر بالنوع والعمر والجنس والنشاط البدني.

    يستخدم الصبغ من قبل العديد من الحيوانات للحماية ، عن طريق التمويه أو التقليد أو التلوين التحذيري. تستخدم بعض الحيوانات بما في ذلك الأسماك والبرمائيات ورأسيات الأرجل حوامل كروماتوفور مصطبغة لتوفير تمويه يختلف ليتناسب مع الخلفية.

    يستخدم التصبغ في الإشارة بين الحيوانات ، كما هو الحال في الخطوبة والسلوك الإنجابي. على سبيل المثال ، تستخدم بعض رأسيات الأرجل كروماتوفور للتواصل.

    تعترض الصبغة الضوئية رودوبسين الضوء كخطوة أولى في إدراك الضوء.

    قد تحمي أصباغ الجلد مثل الميلانين الأنسجة من حروق الشمس بالأشعة فوق البنفسجية.

    ومع ذلك ، فإن بعض الصبغات البيولوجية في الحيوانات ، مثل مجموعات الهيم التي تساعد على حمل الأكسجين في الدم ، يتم تلوينها نتيجة لمصادفة. لا يحتوي لونها على وظيفة الحماية أو الإشارة.

    الأمراض والظروف تحرير

    توجد مجموعة متنوعة من الأمراض والحالات غير الطبيعية التي تنطوي على التصبغ لدى الإنسان والحيوان ، إما بسبب غياب أو فقدان خلايا الصبغة أو الصبغة ، أو من الإنتاج الزائد للصبغة.

      هو اضطراب وراثي يتميز بفقدان كلي أو جزئي للميلانين. يُطلق على البشر والحيوانات الذين يعانون من المهق اسم "المهق" (يُستخدم مصطلح "ألبينو" أحيانًا ، ولكن يمكن اعتباره مسيئًا عند تطبيقه على الأشخاص). ، المعروف أيضًا باسم "مرض قشور السمك" ، هو حالة وراثية يكون أحد أعراضها هو زيادة إنتاج الميلانين. الجلد أغمق من المعتاد ويتميز ببقع داكنة متقشرة وجافة. هي حالة تظهر فيها بقع بنية داكنة من الصبغة على الوجه ، تتأثر بالتغيرات الهرمونية. عندما تحدث أثناء الحمل ، تسمى هذه الحالة قناع الحمل.
    • تصبغ العين هو تراكم صبغة في العين ، وقد يكون ناتجًا عن دواء لاتانوبروست. [12] هي حالة يحدث فيها فقدان للخلايا المنتجة للصبغة تسمى الخلايا الصباغية في بقع من الجلد.

    أصباغ في الحيوانات البحرية تحرير

    تحرير الكاروتينات والبروتينات الكاروتينية

    الكاروتينات هي المجموعة الأكثر شيوعًا من الأصباغ الموجودة في الطبيعة. [١٣] يوجد أكثر من 600 نوع مختلف من الكاروتينات في الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة.

    الحيوانات غير قادرة على صنع الكاروتينات الخاصة بها ، وبالتالي تعتمد على النباتات لهذه الأصباغ. تعتبر البروتينات الكاروتينية شائعة بشكل خاص بين الحيوانات البحرية. هذه المجمعات مسؤولة عن الألوان المختلفة (الأحمر والأرجواني والأزرق والأخضر وما إلى ذلك) لهذه اللافقاريات البحرية لطقوس التزاوج والتمويه. هناك نوعان رئيسيان من البروتينات الكاروتينية: النوع A والنوع B. النوع A يحتوي على الكاروتينات (الكروموجين) والتي ترتبط ارتباطًا متكافئًا ببروتين بسيط (بروتين سكري). النوع الثاني ، النوع ب ، يحتوي على الكاروتينات التي ترتبط ببروتين ليبو وعادة ما تكون أقل استقرارًا. بينما يوجد النوع A بشكل شائع في سطح (قذائف وجلود) اللافقاريات البحرية ، عادة ما يكون النوع B في البيض والمبيض والدم. تعتمد الألوان والامتصاص المميز لمجمعات بروتين الكاروتين على الارتباط الكيميائي للكروموجين ووحدات البروتين الفرعية.

    على سبيل المثال ، يحتوي بروتين الكاروتين الأزرق ، linckiacyanin على حوالي 100-200 جزيء كاروتينويد لكل مجمع. [14] بالإضافة إلى ذلك ، فإن وظائف معقدات البروتين الصباغ تغير أيضًا تركيبها الكيميائي. تعتبر البروتينات الكاروتينية الموجودة داخل بنية التمثيل الضوئي أكثر شيوعًا ولكنها معقدة. تعتبر مجمعات البروتين الصباغ الموجودة خارج نظام التمثيل الضوئي أقل شيوعًا ، ولكن لها بنية أبسط. على سبيل المثال ، يوجد اثنان فقط من بروتينات أستازانتين الزرقاء هذه في قنديل البحر ، فيليلا فيليلا، يحتوي فقط على حوالي 100 كاروتينات لكل مجمع. [ بحاجة لمصدر ]

    كاروتينويد شائع في الحيوانات هو أستازانتين ، الذي يعطي صبغة أرجوانية زرقاء وخضراء. يتكون لون Astaxanthin من خلال إنشاء مجمعات من البروتينات بترتيب معين. على سبيل المثال ، يحتوي الكراستوكرين على ما يقرب من 20 جزيء أستازانتين مرتبط بالبروتين. عندما تتفاعل المجمعات عن طريق تفاعل exciton-exciton ، فإنها تقلل من الحد الأقصى للامتصاص ، وتغير أصباغ الألوان المختلفة.

    في الكركند ، توجد أنواع مختلفة من مجمعات بروتين أستازانتين. الأول هو crustacyanin (بحد أقصى 632 نانومتر) ، وهو صبغة زرقاء اللون توجد في درع الكركند. والثاني هو crustochrin (409 كحد أقصى) ، وهو صبغة صفراء توجد على الطبقة الخارجية للدرع. أخيرًا ، يشكل البروتين الشحمي والأوفوفيردين صبغة خضراء ساطعة توجد عادةً في الطبقات الخارجية للدرع وبيض جراد البحر [15] [16]

    Tetrapyrroles تحرير

    Tetrapyrroles هي المجموعة التالية الأكثر شيوعًا من الأصباغ. [ بحاجة لمصدر ] لديهم أربع حلقات بيرول ، كل حلقة تتكون من C4ح4نيو هامبشاير. يتمثل الدور الرئيسي للرباعية في ارتباطها بعملية الأكسدة البيولوجية. Tetrapyrroles لها دور رئيسي في نقل الإلكترون وتعمل كبديل للعديد من الإنزيمات. كما أن لها دورًا في تصبغ أنسجة الكائنات البحرية.

    تحرير الميلانين

    الميلانين [17] هو فئة من المركبات التي تعمل كصبغة ذات تراكيب مختلفة مسؤولة عن أصباغ داكنة ، تان ، صفراء / حمراء في الحيوانات البحرية. يتم إنتاجه عندما يتحول الحمض الأميني التيروزين إلى الميلانين الموجود في الجلد والشعر والعينين. مشتقة من الأكسدة الهوائية للفينولات ، فهي بوليمرات.

    هناك عدة أنواع مختلفة من الميلانين مع الأخذ في الاعتبار أنها مجموعة من الجزيئات المكونة الأصغر ، مثل النيتروجين المحتوي على الميلانين. هناك فئتان من الأصباغ: الصبغات السوداء والبنية غير القابلة للذوبان ، والتي يتم اشتقاقها من الأكسدة الهوائية للتيروزين في وجود التيروزين ، والفيوميلانين القلوي القابل للذوبان والذي يتراوح من اللون الأصفر إلى اللون البني الأحمر الناجم عن انحراف مادة الإيوميلانين. من خلال تدخل السيستين و / أو الجلوتاثيون. عادة ما توجد مادة الإوميلانين في الجلد والعينين. تشمل العديد من الميلانين المختلفة بروتين الميلانين (الميلانين البني الداكن الذي يتم تخزينه بتركيزات عالية في كيس الحبر للحبار Sepia Officianalis) ، echinoidea (الموجود بالدولار الرملي ، وقلوب قنافذ البحر) ، هولوثوروديا (الموجود في خيار البحر) ، و ophiuroidea (موجود في النجوم الهشة والثعبان). من المحتمل أن تكون هذه الميلانين عبارة عن بوليمرات تنشأ من الاقتران المتكرر لوسائل وسيطة أحادية متعددة الوظائف بسيطة ، أو ذات أوزان جزيئية عالية. تعمل أنظمة مركبات البنزوثيازول ورباعي هيدرو إيزوكينولين الحلقية كمركبات ممتصة للأشعة فوق البنفسجية.

    تحرير تلألؤ بيولوجي

    مصدر الضوء الوحيد في أعماق البحار ، تطلق الحيوانات البحرية طاقة ضوئية مرئية تسمى التلألؤ الحيوي ، [18] مجموعة فرعية من التلألؤ الكيميائي. هذا هو التفاعل الكيميائي الذي يتم فيه تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ضوئية. تشير التقديرات إلى أن 90٪ من حيوانات أعماق البحار تنتج نوعًا من التلألؤ البيولوجي. بالنظر إلى أن نسبة كبيرة من طيف الضوء المرئي يتم امتصاصها قبل الوصول إلى أعماق البحار ، فإن معظم الضوء المنبعث من حيوانات البحر يكون باللون الأزرق والأخضر. ومع ذلك ، قد تنبعث بعض الأنواع من الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء ، وحتى أن هناك جنسًا وجد أنه يصدر تلألؤًا بيولوجيًا أصفر. يُعرف العضو المسؤول عن انبعاث التلألؤ الحيوي باسم photophores. هذا النوع موجود فقط في الحبار والأسماك ، ويستخدم لإضاءة أسطحها البطنية ، والتي تخفي صورها الظلية عن الحيوانات المفترسة. تختلف استخدامات الصور الضوئية في الحيوانات البحرية ، مثل العدسات للتحكم في شدة اللون ، وشدة الضوء الناتج. تحتوي الحبار على كل من الحبيبات الضوئية والكروماتوفورات التي تتحكم في كل من هذه الشدة. شيء آخر مسؤول عن انبعاث التلألؤ الحيوي ، والذي يتضح في رشقات الضوء التي ينبعث منها قنديل البحر ، يبدأ بـ luciferin (فوتوجين) وينتهي بباعث الضوء (photagogikon.) تتفاعل وتتحد لتكوين وحدة واحدة تسمى البروتينات الضوئية ، والتي يمكن أن تنتج الضوء عند التفاعل مع جزيء آخر مثل Ca +. يستخدم قنديل البحر هذا كآلية دفاعية عندما يحاول مفترس أصغر التهام قنديل البحر ، وسوف يضيء أنواره ، مما قد يجذب حيوانًا مفترسًا أكبر ويطارد المفترس الأصغر بعيدًا. كما أنها تستخدم كسلوك تزاوج.

    في الشعاب المرجانية وشقائق النعمان البحرية ، يتم امتصاص الضوء المتوهج عند طول موجي واحد ، ويعاد إرساله عند طول آخر. قد تعمل هذه الأصباغ كواقيات طبيعية من أشعة الشمس ، وتساعد في عملية التمثيل الضوئي ، وتعمل كتلوين تحذيري ، أو تجذب الأصدقاء ، أو تحذر المنافسين ، أو تربك الحيوانات المفترسة.

    تحرير كروماتوفورس

    Chromatophores are color pigment changing cells that are directly stimulated by central motor neurons. They are primarily used for quick environmental adaptation for camouflaging. The process of changing the color pigment of their skin relies on a single highly developed chromatophore cell and many muscles, nerves, glial and sheath cells. Chromatophores contract and contain vesicles that stores three different liquid pigments. Each color is indicated by the three types of chromatophore cells: erythrophores, melanophores, and xanthophores. The first type is the erythrophores, which contains reddish pigments such as carotenoids and pteridines. The second type is the melanophores, which contains black and brown pigments such as the melanins. The third type is the xanthophores which contains yellow pigments in the forms of carotenoids. The various colors are made by the combination of the different layers of the chromatophores. These cells are usually located beneath the skin or scale the animals. There are two categories of colors generated by the cell – biochromes and schematochromes. Biochromes are colors chemically formed microscopic, natural pigments. Their chemical composition is created to take in some color of light and reflect the rest. In contrast, schematochromes (structural colors) are colors created by light reflections from a colorless surface and refractions by tissues. Schematochromes act like prisms, refracting and dispersing visible light to the surroundings, which will eventually reflect a specific combination of colors. These categories are determined by the movement of pigments within the chromatophores. The physiological color changes are short-term and fast, found in fishes, and are a result from an animal's response to a change in the environment. In contrast, the morphological color changes are long-term changes, occurs in different stages of the animal, and are due to the change of numbers of chromatophores. To change the color pigments, transparency, or opacity, the cells alter in form and size, and stretch or contract their outer covering.

    Photo-protective pigments Edit

    Due to damage from UV-A and UV-B, marine animals have evolved to have compounds that absorb UV light and act as sunscreen. Mycosporine-like amino acids (MAAs) can absorb UV rays at 310-360 nm. Melanin is another well-known UV-protector. Carotenoids and photopigments both indirectly act as photo-protective pigments, as they quench oxygen free-radicals. They also supplement photosynthetic pigments that absorb light energy in the blue region.

    Defensive role of pigments Edit

    It's known that animals use their color patterns to warn off predators, however it has been observed that a sponge pigment mimicked a chemical which involved the regulation of moulting of an amphipod that was known to prey on sponges. So whenever that amphipod eats the sponge, the chemical pigments prevents the moulting, and the amphipod eventually dies.

    Environmental influence on color Edit

    Coloration in invertebrates varies based on the depth, water temperature, food source, currents, geographic location, light exposure, and sedimentation. For example, the amount of carotenoid a certain sea anemone decreases as we go deeper into the ocean. Thus, the marine life that resides on deeper waters is less brilliant than the organisms that live in well-lit areas due to the reduction of pigments. In the colonies of the colonial ascidian-cyanophyte symbiosis Trididemnum solidum, their colors are different depending on the light regime in which they live. The colonies that are exposed to full sunlight are heavily calcified, thicker, and are white. In contrast the colonies that live in shaded areas have more phycoerythrin (pigment that absorbs green) in comparison to phycocyanin (pigment that absorbs red), thinner, and are purple. The purple color in the shaded colonies are mainly due to the phycobilin pigment of the algae, meaning the variation of exposure in light changes the colors of these colonies.

    Adaptive coloration Edit

    Aposematism is the warning coloration to signal potential predators to stay away. In many chromodrorid nudibranchs, they take in distasteful and toxic chemicals emitted from sponges and store them in their repugnatorial glands (located around the mantle edge). Predators of nudibranchs have learned to avoid these certain nudibranchs based on their bright color patterns. Preys also protect themselves by their toxic compounds ranging from a variety of organic and inorganic compounds.

    Physiological activities Edit

    Pigments of marine animals serve several different purposes, other than defensive roles. Some pigments are known to protect against UV (see photo-protective pigments.) In the nudibranch Nembrotha Kubaryana, tetrapyrrole pigment 13 has been found to be a potent antimicrobial agent. Also in this creature, tamjamines A, B, C, E, and F has shown antimicrobial, antitumor, and immunosuppressive activities.

    Sesquiterpenoids are recognized for their blue and purple colors, but it has also been reported to exhibit various bioactivities such as antibacterial, immunoregulating, antimicrobial, and cytotoxic, as well as the inhibitory activity against cell division in the fertilized sea urchin and ascidian eggs. Several other pigments have been shown to be cytotoxic. In fact, two new carotenoids that were isolated from a sponge called Phakellia stelliderma showed mild cytotoxicity against mouse leukemia cells. Other pigments with medical involvements include scytonemin, topsentins, and debromohymenialdisine have several lead compounds in the field of inflammation, rheumatoid arthritis and osteoarthritis respectively. There's evidence that topsentins are potent mediators of immunogenic inflation, and topsentin and scytonemin are potent inhibitors of neurogenic inflammation.

    Pigments may be extracted and used as dyes.

    Pigments (such as astaxanthin and lycopene) are used as dietary supplements.


    محتويات

    In land plants, plastids that contain chlorophyll can carry out photosynthesis and are called chloroplasts. Plastids can also store products like starch and can synthesize fatty acids and terpenes, which can be used for producing energy and as raw material for the synthesis of other molecules. For example, the components of the plant cuticle and its epicuticular wax are synthesized by the epidermal cells from palmitic acid, which is synthesized in the chloroplasts of the mesophyll tissue. [5] All plastids are derived from proplastids, which are present in the meristematic regions of the plant. Proplastids and young chloroplasts commonly divide by binary fission, but more mature chloroplasts also have this capacity.

    مصنع proplastids (undifferentiated plastids) may differentiate into several forms, depending upon which function they perform in the cell. They may develop into any of the following variants: [6]

      : typically green plastids used for photosynthesis.
        are the precursors of chloroplasts
        : for starch storage and detecting gravity (for geotropism) : for storing fat : for storing and modifying protein : for synthesizing and producing tannins and polyphenols

      Depending on their morphology and function, plastids have the ability to differentiate, or redifferentiate, between these and other forms.

      Each plastid creates multiple copies of a circular 10–250 kilobase plastome. [7] [8] The number of genome copies per plastid is variable, ranging from more than 1000 in rapidly dividing cells, which, in general, contain few plastids, to 100 or fewer in mature cells, where plastid divisions have given rise to a large number of plastids. The plastome contains about 100 genes encoding ribosomal and transfer ribonucleic acids (rRNAs and tRNAs) as well as proteins involved in photosynthesis and plastid gene transcription and translation. However, these proteins only represent a small fraction of the total protein set-up necessary to build and maintain the structure and function of a particular type of plastid. Plant nuclear genes encode the vast majority of plastid proteins, and the expression of plastid genes and nuclear genes is tightly co-regulated to coordinate proper development of plastids in relation to cell differentiation.

      Plastid DNA exists as large protein-DNA complexes associated with the inner envelope membrane and called 'plastid nucleoids'. Each nucleoid particle may contain more than 10 copies of the plastid DNA. The proplastid contains a single nucleoid located in the centre of the plastid. The developing plastid has many nucleoids, localized at the periphery of the plastid, bound to the inner envelope membrane. During the development of proplastids to chloroplasts, and when plastids convert from one type to another, nucleoids change in morphology, size and location within the organelle. The remodelling of nucleoids is believed to occur by modifications to the composition and abundance of nucleoid proteins.

      Many plastids, particularly those responsible for photosynthesis, possess numerous internal membrane layers.

      In plant cells, long thin protuberances called stromules sometimes form and extend from the main plastid body into the cytosol and interconnect several plastids. Proteins, and presumably smaller molecules, can move within stromules. Most cultured cells that are relatively large compared to other plant cells have very long and abundant stromules that extend to the cell periphery.

      In 2014, evidence of possible plastid genome loss was found in Rafflesia lagascae, a non-photosynthetic parasitic flowering plant, and in Polytomella, a genus of non-photosynthetic green algae. Extensive searches for plastid genes in both رافليسيا و Polytomella yielded no results, however the conclusion that their plastomes are entirely missing is still controversial. [9] Some scientists argue that plastid genome loss is unlikely since even non-photosynthetic plastids contain genes necessary to complete various biosynthetic pathways, such as heme biosynthesis. [9] [10]

      In spite of the loss of the plastid genome in the Rafflesiaceae, the plastids still occur as "shells" without DNA content. [11] This looks suggestively reminiscent of hydrogenosomes in various organisms.

      Plastid types in algae and protists include:

      • Chloroplasts: found in the green algae and other organisms.
        • Muroplasts: also known as cyanoplasts or cyanelles, the chloroplasts of glaucophyte algae are similar to plant chloroplasts, except that they have a peptidoglycan cell wall that is similar to that of prokaryote.
        • Rhodoplasts: the red chloroplasts found in red algae, that allow them to photosynthesize to a depth of up to 268 m. [6] The chloroplasts of plants differ from the rhodoplasts in their ability to synthesize starch, which is stored in the form of granules within the plastids. In red algae, floridean starch is synthesized and stored outside the plastids in the cytosol. [12] : from endosymbiosis of green algae and red algae.

        The plastid of photosynthetic باولينيلا species is often referred to as the 'cyanelle' or chromatophore, and is used in photosynthesis [13] [14] it had a much more recent endosymbiotic event about 90–140 million years ago, and is the only other known primary endosymbiosis event of cyanobacteria. [15] [16]

        Etioplasts, amyloplasts and chromoplasts are plant-specific and do not occur in algae. [ بحاجة لمصدر ] Plastids in algae and hornworts may also differ from plant plastids in that they contain pyrenoids.

        Most plants inherit the plastids from only one parent. In general, angiosperms inherit plastids from the female gamete, whereas many gymnosperms inherit plastids from the male pollen. Algae also inherit plastids from only one parent. The plastid DNA of the other parent is, thus, completely lost.

        In normal intraspecific crossings (resulting in normal hybrids of one species), the inheritance of plastid DNA appears to be quite strictly 100% uniparental. In interspecific hybridisations, however, the inheritance of plastids appears to be more erratic. Although plastids inherit mainly maternally in interspecific hybridisations, there are many reports of hybrids of flowering plants that contain plastids of the father. Approximately 20% of angiosperms, including alfalfa (ميديكاغو ساتيفا), normally show biparental inheritance of plastids. [17]

        Plastid DNA of maize seedlings is subject to increased damage as the seedlings develop. [18] The DNA is damaged in oxidative environments created by photo-oxidative reactions and photosynthetic/respiratory electron transfer. Some DNA molecules are repaired while DNA with unrepaired damage appears to be degraded to non-functional fragments.

        DNA repair proteins are encoded by the cell's nuclear genome but can be translocated to plastids where they maintain genome stability/integrity by repairing the plastid's DNA. [19] As an example, in chloroplasts of the moss باتينز فيسكوميتريلا, a protein employed in DNA mismatch repair (Msh1) interacts with proteins employed in recombinational repair (RecA and RecG) to maintain plastid genome stability. [20]

        Plastids are thought to be endosymbiotic cyanobacteria. The primary endosymbiotic event of the Archaeplastida is hypothesized to have occurred around 1.5 billion years ago [21] and enabled eukaryotes to carry out oxygenic photosynthesis. [22] Three evolutionary lineages in the Archaeplastida have since emerged in which the plastids are named differently: chloroplasts in green algae and plants, rhodoplasts in red algae, and muroplasts in the glaucophytes. The plastids differ both in their pigmentation and in their ultrastructure. For example, chloroplasts in plants and green algae have lost all phycobilisomes, the light harvesting complexes found in cyanobacteria, red algae and glaucophytes, but instead contain stroma and grana thylakoids. The glaucocystophycean plastid—in contrast to chloroplasts and rhodoplasts—is still surrounded by the remains of the cyanobacterial cell wall. All these primary plastids are surrounded by two membranes.

        The plastid of photosynthetic باولينيلا species is often referred to as the 'cyanelle' or chromatophore, and had a much more recent endosymbiotic event about 90–140 million years ago it is the only known primary endosymbiosis event of cyanobacteria outside of the Archaeplastida. [13] [14] The plastid was a sister to the "PS-clade" (of the cyanobacteria genera بروكلوروكوكس و المكورات المتزامنة), which is a different sister clade to the plastids belonging to the Archaeplastida. [4]

        In contrast to primary plastids derived from primary endosymbiosis of a prokaryoctyic cyanobacteria, complex plastids originated by secondary endosymbiosis in which a eukaryotic organism engulfed another eukaryotic organism that contained a primary plastid. [23] When a eukaryote engulfs a red or a green alga and retains the algal plastid, that plastid is typically surrounded by more than two membranes. In some cases these plastids may be reduced in their metabolic and/or photosynthetic capacity. Algae with complex plastids derived by secondary endosymbiosis of a red alga include the heterokonts, haptophytes, cryptomonads, and most dinoflagellates (= rhodoplasts). Those that endosymbiosed a green alga include the euglenids and chlorarachniophytes (= chloroplasts). The Apicomplexa, a phylum of obligate parasitic protozoa including the causative agents of malaria (المتصورة spp.), toxoplasmosis (التوكسوبلازما), and many other human or animal diseases also harbor a complex plastid (although this organelle has been lost in some apicomplexans, such as كريبتوسبوريديوم بارفوم, which causes cryptosporidiosis). The 'apicoplast' is no longer capable of photosynthesis, but is an essential organelle, and a promising target for antiparasitic drug development.

        Some dinoflagellates and sea slugs, in particular of the genus Elysia, take up algae as food and keep the plastid of the digested alga to profit from the photosynthesis after a while, the plastids are also digested. This process is known as kleptoplasty, from the Greek, kleptes, thief.

        In 1977 J.M Whatley proposed a plastid development cycle which said that plastid development is not always unidirectional but is a cyclic process several times. The proplatids are precursor of the more differentiated forms of plastids as shown in the diagram depicted. [24]


        Comparing Plant and Animal Cells

        Identify the differences between plant and animal cells and how these differences relate to their cellular functions.

        Idea for Classroom Use

        Cells are the smallest functional units of life in all organisms. Ask students, do all cells look the same? Which structures might be the same in both a plant and an animal cell? Which might be different?

        Have students read and discuss the الخلية النباتية و خلية حيوانية infographics. In pairs, have students create a Venn diagram (or use the one provided) comparing and contrasting the two types of cells. When finished, have student discuss their findings as a class, summarizing the similarities and differences noted.

        Ask students, how do cell structures relate to their function? One example of this is that plant cells have chloroplasts that allow them to perform photosynthesis for energy, but animal cells do not have chloroplasts since they get their energy elsewhere.

        organisms that have a well-defined shape and limited growth, can move voluntarily, acquire food and digest it internally, and can respond rapidly to stimuli.

        أصغر جزء عامل من كائن حي.

        part of the cell in plants and other autotrophs that carries out the process of photosynthesis.

        living or once-living thing.

        process by which plants turn water, sunlight, and carbon dioxide into water, oxygen, and simple sugars.

        organism that produces its own food through photosynthesis and whose cells have walls.

        اعتمادات وسائل الإعلام

        يتم تسجيل الصوت والرسوم التوضيحية والصور ومقاطع الفيديو أسفل أصول الوسائط ، باستثناء الصور الترويجية ، والتي ترتبط بشكل عام بصفحة أخرى تحتوي على رصيد الوسائط. صاحب الحقوق لوسائل الإعلام هو الشخص أو المجموعة التي يُنسب لها الفضل.

        مخرج

        Tyson Brown, National Geographic Society

        مؤلف

        الجمعية الجغرافية الوطنية

        Production Managers

        Gina Borgia, National Geographic Society
        Jeanna Sullivan, National Geographic Society

        Program Specialists

        Sarah Appleton, National Geographic Society
        Margot Willis, National Geographic Society

        التحديث الاخير

        للحصول على معلومات حول أذونات المستخدم ، يرجى قراءة شروط الخدمة الخاصة بنا. إذا كانت لديك أسئلة حول كيفية الاستشهاد بأي شيء على موقعنا على الويب في مشروعك أو عرضك التقديمي ، فيرجى الاتصال بمعلمك. سيعرفون بشكل أفضل التنسيق المفضل. عندما تصل إليهم ، ستحتاج إلى عنوان الصفحة وعنوان URL وتاريخ وصولك إلى المورد.

        وسائط

        إذا كان أحد أصول الوسائط قابلاً للتنزيل ، فسيظهر زر التنزيل في زاوية عارض الوسائط. إذا لم يظهر أي زر ، فلا يمكنك تنزيل الوسائط أو حفظها.

        النص الموجود في هذه الصفحة قابل للطباعة ويمكن استخدامه وفقًا لشروط الخدمة الخاصة بنا.

        التفاعلات

        لا يمكن تشغيل أي تفاعلات على هذه الصفحة إلا أثناء زيارتك لموقعنا على الويب. لا يمكنك تنزيل المواد التفاعلية.

        موارد ذات الصلة

        بيولوجيا الخلية

        A cell is the smallest unit that is typically considered alive and is a fundamental unit of life. All living organisms are composed of cells, from just one (unicellular) to many trillions (multicellular). Cell biology is the study of cells, their physiology, structure, and life cycle. Teach your students about cell biology using these classroom resources.

        Cell Functions

        A cell is one of the building blocks of life. Cells are membrane-bound groups of organelles that work together to allow it to function. Some of the major organelles include the nucleus, mitochondria, lysosomes, the endoplasmic reticulum, and the Golgi apparatus. Plant cells also include chloroplasts, which are responsible for photosynthesis. Use these classroom resources to examine how cells function with your students.

        Unicellular vs. Multicellular

        Cells function differently in unicellular and multicellular organisms. A unicellular organism depends upon just one cell for all of its functions while a multicellular organism has cells specialized to perform different functions that collectively support the organism.


        شاهد الفيديو: كان ياماكان الحياة - الخلية 1 من 2 (كانون الثاني 2022).