क्लोरोप्लास्ट: विशेषताएं, कार्य और संरचना - जीवविज्ञान - 2025

क्लोरोप्लास्ट एक जटिल झिल्ली प्रणाली द्वारा सीमांकित सेल अंगों का एक प्रकार है, पौधों और शैवाल के प्रतीक हैं। इस प्लास्टिड में क्लोरोफिल है, प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं के लिए जिम्मेदार वर्णक, पौधों का हरा रंग और इन वंशों के ऑटोट्रॉफ़िक जीवन की अनुमति देता है।

इसके अलावा, क्लोरोप्लास्ट चयापचय ऊर्जा (एटीपी - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) की पीढ़ी से संबंधित हैं, अमीनो एसिड, विटामिन, फैटी एसिड के संश्लेषण, उनके झिल्ली के लिपिड घटक और नाइट्राइट की कमी। रोगजनकों के खिलाफ रक्षा पदार्थों के उत्पादन में भी इसकी भूमिका है।

क्लोरोप्लास्ट। विकिमीडिया कॉमन्स से मिगेलसिएरा द्वारा

इस प्रकाश संश्लेषक संगठन का अपना स्वयं का गोलाकार जीनोम (डीएनए) है और यह प्रस्तावित है कि माइटोकॉन्ड्रिया की तरह, वे एक मेजबान और पैतृक प्रकाश संश्लेषक जीवाणु के बीच सहजीवन की प्रक्रिया से उत्पन्न हुए हैं।

मूल

क्लोरोप्लास्ट जीव हैं जो जीवों के बहुत दूर के समूहों की विशेषताएं हैं: शैवाल, पौधे और प्रोकैरियोट्स। यह सबूत बताता है कि ऑर्गेनेल प्रकाश संश्लेषण की क्षमता के साथ एक प्रोकैरियोटिक जीव से उत्पन्न हुआ है।

यह अनुमान लगाया जाता है कि पहले यूकेरियोटिक जीव, प्रकाश संश्लेषण की क्षमता के साथ, लगभग 1 बिलियन साल पहले उत्पन्न हुआ था। साक्ष्य इंगित करता है कि यह प्रमुख विकासवादी छलांग यूकेरियोटिक मेजबान द्वारा एक साइनोबैक्टीरियम के अधिग्रहण के कारण हुई थी। इस प्रक्रिया ने लाल और हरे शैवाल और पौधों के विभिन्न वंशों को जन्म दिया।

उसी तरह, द्वितीयक और तृतीयक सहजीवन की घटनाओं का प्रस्ताव है जिसमें यूकेरियोट्स का एक वंश दूसरे मुक्त-जीवित प्रकाश संश्लेषक यूकेरियोट के साथ सहजीवी संबंध स्थापित करता है।

विकास के दौरान, पुट्टी जीवाणु के जीनोम को छोटा कर दिया गया है और इसके कुछ जीनों को नाभिक जीनोम में स्थानांतरित और एकीकृत किया गया है।

वर्तमान क्लोरोप्लास्ट के जीनोम का संगठन एक प्रोकैरियोट की याद दिलाता है, हालांकि इसमें यूकेरियोट्स की आनुवंशिक सामग्री के गुण भी हैं।

एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत

एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत को लिन मार्गुलिस द्वारा 60 और 80 के दशक के बीच प्रकाशित पुस्तकों की एक श्रृंखला में प्रस्तावित किया गया था।

यह सिद्धांत क्लोरोप्लास्ट की उत्पत्ति, माइटोकॉन्ड्रिया और फ्लैगेल्ला में मौजूद बेसल निकायों की व्याख्या करता है। इस परिकल्पना के अनुसार, ये संरचनाएं एक बार प्रोकैरियोटिक जीवों से मुक्त थीं।

मोटाइल प्रोकैरियोट्स से बेसल निकायों के एंडोसिंबायोटिक मूल का समर्थन करने के लिए बहुत सबूत नहीं हैं।

इसके विपरीत, α-Proteobacteria से माइटोकॉन्ड्रिया के एंडोसिम्बायोटिक मूल का समर्थन करने वाले और cyanobacteria से क्लोरोप्लास्ट के महत्वपूर्ण सबूत हैं। स्पष्ट और सबसे मजबूत सबूत दो जीनोम के बीच समानता है।

क्लोरोप्लास्ट की सामान्य विशेषताएं

क्लोरोप्लास्ट पौधों की कोशिकाओं में सबसे विशिष्ट प्रकार के प्लास्टिड हैं। वे अंडाकार संरचनाएं हैं जो झिल्ली से घिरी होती हैं और उनके भीतर ऑटोट्रॉफ़िक यूकेरियोट्स की सबसे प्रसिद्ध प्रक्रिया होती है: प्रकाश संश्लेषण। वे गतिशील संरचनाएं हैं और उनकी अपनी आनुवंशिक सामग्री है।

वे आम तौर पर पौधों की पत्तियों पर स्थित होते हैं। एक विशिष्ट प्लांट सेल में 10 से 100 क्लोरोप्लास्ट हो सकते हैं, हालांकि संख्या काफी परिवर्तनशील है।

माइटोकॉन्ड्रिया की तरह, माता-पिता से बच्चों तक क्लोरोप्लास्ट की विरासत माता-पिता में से किसी एक द्वारा होती है और दोनों द्वारा नहीं। वास्तव में, ये अंग कई मायनों में माइटोकॉन्ड्रिया के समान हैं, हालांकि अधिक जटिल हैं।

संरचना (भागों)

क्लोरोप्लास्ट। Gmsotavio द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से

क्लोरोप्लास्ट बड़े अंग हैं, लंबाई में 5 से 10 माइक्रोन। एक पारंपरिक प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत इस संरचना की विशेषताओं की कल्पना की जा सकती है।

वे एक डबल लिपिड झिल्ली से घिरे हैं। इसके अलावा, उनके पास आंतरिक झिल्ली की एक तीसरी प्रणाली है, जिसे थायलाकोइड झिल्ली कहा जाता है।

यह बाद वाली झिल्लीदार प्रणाली डिस्क जैसी संरचनाओं का एक समूह बनाती है, जिसे थायलाकोइड्स के रूप में जाना जाता है। बवासीर में थायलाकोइड्स के जंक्शन को "ग्राना" कहा जाता है और वे एक-दूसरे से जुड़े होते हैं।

झिल्ली की इस ट्रिपल प्रणाली के लिए धन्यवाद, क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक संरचना जटिल है और इसे तीन स्थानों में विभाजित किया गया है: इंटरमेम्ब्रेनर स्पेस (दो बाहरी झिल्ली के बीच), स्ट्रोमा (क्लोरोप्लास्ट में और थायलाकोइड झिल्ली के बाहर पाया जाता है) और द्वारा थायलाकोइड का लुमेन।

बाहरी और आंतरिक झिल्ली

झिल्ली प्रणाली एटीपी की पीढ़ी से संबंधित है। माइटोकॉन्ड्रिया के झिल्ली की तरह, यह आंतरिक झिल्ली है जो ऑर्गेनेल में अणुओं के पारित होने को निर्धारित करता है। क्लोरोप्लास्ट झिल्लियों में फॉस्फैडिटीक्लोलाइन और फॉस्फादिल्लीग्लिसरॉल सबसे प्रचुर मात्रा में लिपिड हैं।

बाहरी झिल्ली में छिद्रों की एक श्रृंखला होती है। छोटे अणु स्वतंत्र रूप से इन चैनलों में प्रवेश कर सकते हैं। आंतरिक झिल्ली, अपने हिस्से के लिए, इस प्रकार के कम वजन के अणुओं के मुक्त पारगमन की अनुमति नहीं देती है। अणुओं को प्रवेश करने के लिए, उन्हें झिल्ली तक लंगर डाले गए विशिष्ट ट्रांसपोर्टरों के माध्यम से ऐसा करना चाहिए।

कुछ मामलों में एक संरचना होती है जिसे परिधीय रेटिकुलम कहा जाता है, जो झिल्ली के एक नेटवर्क द्वारा बनता है, विशेष रूप से क्लोरोप्लास्ट के आंतरिक झिल्ली से उत्पन्न होता है। कुछ लेखक सी 4 चयापचय वाले पौधों से उन्हें अद्वितीय मानते हैं, हालांकि वे सी 3 पौधों में पाए गए हैं।

इन नलिकाओं और पुटिकाओं का कार्य अभी तक स्पष्ट नहीं है। यह प्रस्तावित है कि वे क्लोरोप्लास्ट के भीतर चयापचयों और प्रोटीन के तेजी से परिवहन में योगदान कर सकते हैं या आंतरिक झिल्ली की सतह को बढ़ा सकते हैं।

थायलाकोइड झिल्ली

थायलाकोइड झिल्ली। Par Tameeria sur Wikipédia anglais, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं में शामिल इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला इस झिल्ली प्रणाली में होती है। इस झिल्ली के माध्यम से प्रोटॉन पंप किए जाते हैं, स्ट्रोमा से थायलाकोइड्स में।

इस ढाल का परिणाम एटीपी के संश्लेषण में होता है, जब प्रोटॉन स्ट्रोमा पर वापस निर्देशित होते हैं। यह प्रक्रिया उसके बराबर होती है जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में होती है।

थायलाकोइड झिल्ली चार प्रकार के लिपिड्स से बना होता है: मोनोगैलेक्टोसिल डायक्लिग्लिसरॉल, डिगैलेक्टोसिल डाइक्लिग्लिसरॉल, सल्फोक्विनोवोसिल डाइसिलग्लिसरॉल और फॉस्फेटिडाइलग्लिसरॉल। प्रत्येक प्रकार इस खंड के लिपिड bilayer के भीतर एक विशेष कार्य को पूरा करता है।

Thylakoids

थायलाकोइड्स थैली या फ्लैट डिस्क के रूप में झिल्लीदार संरचनाएं होती हैं जो एक "ग्रैना" में खड़ी होती हैं (इस संरचना का बहुवचन ग्रैनम है)। इन डिस्क का व्यास 300 से 600 एनएम है। थायलाकोइड के आंतरिक स्थान को लुमेन कहा जाता है।

थायलाकोइड स्टैक की वास्तुकला अभी भी बहस में है। दो मॉडल प्रस्तावित हैं: पहला हेलिकल मॉडल है, जिसमें थाइलैकोइड अनाज के बीच एक हेलिक्स आकार में घाव कर रहे हैं।

इसके विपरीत, दूसरे मॉडल में द्विभाजन का प्रस्ताव है। इस परिकल्पना से पता चलता है कि ग्रोमा का निर्माण स्ट्रोमा के द्विभाजन द्वारा होता है।

स्ट्रोमा

स्ट्रोमा जिलेटिनस द्रव है जो थायलाकोइड्स को घेरता है और क्लोरोप्लास्ट के आंतरिक क्षेत्र में स्थित है। यह क्षेत्र माना जाता है कि इस प्रकार के प्लास्टिड से उत्पन्न जीवाणु के साइटोसोल से मेल खाता है।

इस क्षेत्र में डीएनए अणु और बड़ी मात्रा में प्रोटीन और एंजाइम होते हैं। विशेष रूप से एंजाइम होते हैं जो प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड के निर्धारण के लिए केल्विन चक्र में भाग लेते हैं। आप स्टार्च ग्रैन्यूल भी पा सकते हैं

क्लोरोप्लास्ट राइबोसोम स्ट्रोमा में पाए जाते हैं, क्योंकि ये संरचनाएं अपने स्वयं के प्रोटीन को संश्लेषित करती हैं।

जीनोम

क्लोरोप्लास्ट की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक यह है कि उनकी अपनी आनुवंशिक प्रणाली है।

क्लोरोप्लास्ट की आनुवंशिक सामग्री में परिपत्र डीएनए अणु होते हैं। प्रत्येक ऑर्गेनेल की इस परिपत्र की कई प्रतियाँ हैं 12-16 kb (किलोबेस) अणु। उन्हें न्यूक्लियोइड्स नामक संरचनाओं में व्यवस्थित किया जाता है और प्रोटीन और आरएनए अणुओं के साथ, प्लास्टिड जीनोम की 10 से 20 प्रतियां शामिल होती हैं।

लगभग 120 से 130 जीनों के लिए क्लोरोप्लास्ट डीएनए कोड। फोटोसिंथेटिक प्रक्रियाओं से संबंधित प्रोटीन और आरएनए में ये परिणाम होते हैं जैसे कि फोटोसिस्टम I और II के घटक, एटीपी सिंथेज़ और रूबिस्को के सबयूनिट्स में से एक।

रूबिस्को (राइबुलोस-1,5-बिस्फोस्फेट कार्बोक्सिलेज / ऑक्सीजनएज़) कैल्विन चक्र में एक महत्वपूर्ण एंजाइम जटिल है। वास्तव में, यह ग्रह पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन माना जाता है।

स्थानांतरण और राइबोसोमल आरएनए का उपयोग संदेश आरएनए के अनुवाद में किया जाता है जो क्लोरोप्लास्ट जीनोम में एन्कोडेड होते हैं। इसमें 23S, 16S, 5S और 4.5S राइबोसोमल RNA और ट्रांसफर RNA शामिल हैं। यह 20 राइबोसोमल प्रोटीन और आरएनए पोलीमरेज़ के कुछ सबयूनिट्स के लिए भी कोड करता है।

हालांकि, क्लोरोप्लास्ट के कामकाज के लिए आवश्यक कुछ तत्व प्लांट सेल के परमाणु जीनोम में एन्कोड किए गए हैं।

विशेषताएं

क्लोरोप्लास्ट को पौधों के महत्वपूर्ण चयापचय केंद्रों के रूप में माना जा सकता है, जहां एंजाइमों और प्रोटीन के व्यापक स्पेक्ट्रम के लिए कई जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जो झिल्ली को लंगर डाले हुए होते हैं कि ये अंग होते हैं।

पौधों के जीवों में उनका एक महत्वपूर्ण कार्य होता है: यह वह स्थान है जहां प्रकाश संश्लेषक प्रक्रियाएं होती हैं, जहां सूर्य के प्रकाश को कार्बोहाइड्रेट में बदल दिया जाता है, एक माध्यमिक उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन होता है।

क्लोरोप्लास्ट में माध्यमिक बायोसिंथेटिक कार्यों की एक श्रृंखला भी होती है। नीचे हम प्रत्येक फ़ंक्शन पर विस्तार से चर्चा करेंगे:

प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण (बाएं) और श्वसन (दाएं)। बीबीसी से ली गई दाईं ओर की छवि

प्रकाश संश्लेषण क्लोरोफिल के लिए धन्यवाद होता है। यह वर्णक क्लोरोप्लास्ट के भीतर, थायलाकोइड्स की झिल्लियों में पाया जाता है।

यह दो भागों से बना है: एक अंगूठी और एक पूंछ। अंगूठी में मैग्नीशियम होता है और प्रकाश के अवशोषण के लिए जिम्मेदार होता है। यह नीले प्रकाश और लाल प्रकाश को अवशोषित कर सकता है, जो प्रकाश स्पेक्ट्रम के हरे क्षेत्र को दर्शाता है।

प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के लिए होती हैं। प्रकाश से आने वाली ऊर्जा क्लोरोफिल वर्णक को ऊर्जा प्रदान करती है (अणु को "प्रकाश द्वारा उत्तेजित" कहा जाता है), जिससे थाइलेकोइड झिल्ली में इन कणों की आवाजाही होती है। क्लोरोफिल एक पानी के अणु से अपने इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है।

इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप एक विद्युत रासायनिक ढाल का निर्माण होता है जो स्ट्रोमा में एटीपी के संश्लेषण की अनुमति देता है। इस चरण को "प्रकाश" के रूप में भी जाना जाता है।

प्रकाश संश्लेषण का दूसरा भाग (या अंधेरे चरण) स्ट्रोमा में होता है और साइटोसोल में जारी रहता है। इसे कार्बन निर्धारण प्रतिक्रियाओं के रूप में भी जाना जाता है। इस स्तर पर, सीओ ₂ से कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए पिछली प्रतिक्रियाओं के उत्पादों का उपयोग किया जाता है ।

बायोमोलेक्यूलस का संश्लेषण

इसके अलावा, क्लोरोप्लास्ट के अन्य विशिष्ट कार्य हैं जो पौधे के विकास और विकास की अनुमति देते हैं।

इस ऑर्गेनेल में नाइट्रेट और सल्फेट्स का आत्मसात होता है, और उनके पास अमीनो एसिड, फाइटोहोर्मोन, विटामिन, फैटी एसिड, क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम होते हैं।

कुछ अध्ययनों ने इस ऑर्गेनेल द्वारा संश्लेषित अमीनो एसिड की एक महत्वपूर्ण संख्या की पहचान की है। कर्क और उनके सहयोगियों ने विकिया फैबा एल के क्लोरोप्लास्ट में अमीनो एसिड के उत्पादन का अध्ययन किया।

इन लेखकों ने पाया कि सबसे प्रचुर मात्रा में संश्लेषित अमीनो एसिड ग्लूटामेट, एस्पार्टेट और थ्रेओनीन थे। अन्य प्रकार, जैसे कि ऐलेनिन, सेरीन और ग्लाइसिन को भी संश्लेषित किया गया था लेकिन कम मात्रा में। शेष तेरह एमिनो एसिड का भी पता लगाया गया था।

लिपिड संश्लेषण में शामिल विभिन्न जीनों को अलग कर दिया गया है। क्लोरोप्लास्ट में आइसोप्रेनॉइड लिपिड के संश्लेषण के लिए आवश्यक रास्ते होते हैं, जो क्लोरोफिल और अन्य पिगमेंट के उत्पादन के लिए आवश्यक होते हैं।

रोगजनकों के खिलाफ रक्षा

पौधों में जानवरों के समान विकसित प्रतिरक्षा प्रणाली नहीं होती है। इसलिए, सेल संरचनाओं को रोगाणुरोधी पदार्थों का उत्पादन करना चाहिए ताकि हानिकारक एजेंटों के खिलाफ खुद का बचाव किया जा सके। इस प्रयोजन के लिए, पौधे प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) या सैलिसिलिक एसिड को संश्लेषित कर सकते हैं।

क्लोरोप्लास्ट इन पदार्थों के उत्पादन से संबंधित हैं जो पौधे में प्रवेश करने वाले संभावित रोगजनकों को समाप्त करते हैं।

इसी तरह, वे "आणविक सेंसर" के रूप में कार्य करते हैं और चेतावनी तंत्र में भाग लेते हैं, अन्य जीवों को जानकारी संचारित करते हैं।

अन्य प्लास्टिड्स

क्लोरोप्लास्ट प्लास्ट ऑर्गेनल्स के एक परिवार के हैं जिन्हें प्लास्टिड्स या प्लास्टिड्स कहा जाता है। क्लोरोप्लास्ट मुख्य रूप से वर्णक क्लोरोफिल होने से बाकी प्लास्टिड्स से भिन्न होता है। अन्य प्लास्टिड हैं:

-द क्रोमोप्लास्ट: इन संरचनाओं में कैरोटीनॉयड होते हैं, वे फूलों और फूलों में मौजूद होते हैं। इन रंजकों के लिए धन्यवाद, पौधे की संरचनाओं में पीले, नारंगी और लाल रंग हैं।

-ल्यूकोप्लास्ट: इन प्लास्टिड्स में रंजक नहीं होते हैं और इसलिए ये सफेद होते हैं। वे एक आरक्षित के रूप में सेवा करते हैं और उन अंगों में पाए जाते हैं जो प्रत्यक्ष प्रकाश प्राप्त नहीं करते हैं।

-अमाइलोप्लास्ट: स्टार्च होते हैं और जड़ों और कंद में पाए जाते हैं।

प्लास्टिड्स प्रोटोप्लास्टिड्स नामक संरचनाओं से उत्पन्न होते हैं। प्लास्टिड्स की सबसे आश्चर्यजनक विशेषताओं में से एक उनकी संपत्ति का प्रकार बदलना है, भले ही वे पहले से ही एक परिपक्व अवस्था में हों। यह परिवर्तन पर्यावरण या संयंत्र से आंतरिक संकेतों से शुरू होता है।

उदाहरण के लिए, क्लोरोप्लास्ट क्रोमोप्लास्ट को जन्म देने में सक्षम हैं। इस परिवर्तन के लिए, थायलाकोइड झिल्ली का विघटन होता है और कैरोटीनॉयड संश्लेषित होते हैं।

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