Загальноприйнятою у даний час є теорія ендосимбіотичного походження хлоропластів в клітинах рослин. Добре відомо, що лишайники являють собою форму співжиття (симбіозу) гриба і водорості, при якому зелені одноклітинні водорості живуть усередині клітин гриба.
ЕЛІЗІЯ –це черевоногий моллюск живе в дрібних заводях і солоних болотах на атлантичному узбережжі США і Канади. Ці створіння досить маленькі, їх довжина не перевищує 60 мм. За допомогою потужного скребка-радули молюск прогризає клітинні стінки жовто-зеленої водорості вошерії (Vaucheria litorea), висмоктуючи живильний вміст. Більша частина компонентів рослинних клітин далі рухається по травному тракту тварини і перетравлюється. Чи не перетравлює елізія лише хлоропласти – вони захоплюються клітинами-фагоцитами травного тракту, накопичуються в його дивертикулах (випинання) і продовжують жити і функціонувати. Це явище називається клептопластіею. Травна система елізії – величезний лабіринт крихітних трубочок, буквально нашпигованих краденими хлоропластами, і ці трубочки розгалужуються по всьому тілу молюска. Саме тому він яскраво-зелений. Що цікаво, елізія не тільки інтегрує чужі хлоропласти в свої власні клітини. Молюск навіть здатний сам продукувати необхідні білки і хлорофіл, необхідний для роботи цих рослинних симбіонтів. Молюск і його кохана водорість «зрослися» вельми тісно: порівняння їх ДНК показало, що як мінімум 52 гена вошерії присутній в геномі елізії. Справедливості заради відзначимо, що елізія – не єдине тварина, що використовує чужі хлоропласти. Ще цим, крім інших молюсків, займаються, наприклад, корали, деякі медузи і інфузорії. Припускають, що таким же шляхом кілька мільярдів років тому фотосинтезуючі ціанобактерії (синьо-зелені водорості) проникли в еукаріотичні клітини і потім в ході еволюції втратили свою автономність, передавши велику кількість найважливіших генів в ядерний геном. У результаті незалежна бактеріальна клітина перетворилася на напівавтономною органелу, що зберегла головну вихідну функцію – здатність до фотосинтезу. Під ядерним контролем опинились такі процеси як поділ хлоропластів і сам процес реалізації їх генетичної інформації, яка здійснюється в ланцюзі подій ДНК –—РНК—– білок. Незаперечні докази прокаріотичного походження хлоропластів отримані при аналізі нуклеотидних послідовностей їх ДНК. ДНК рибосомні гени мають високу ступінь спорідненості (гомологію) у хлоропластів і бактерій. Схожа нуклеотидна послідовність виявлена у ціанобактерій і хлоропластів. І хоча мільярди років еволюції внесли масу змін до хлоропластів, вони не змінили нуклеотидну послідовність хлоропластних генів, і це є незаперечним доказом походження хлоропласта зеленої рослини від прокаріотичного предка, стародавнього попередника сучасних ціанобактерій.
Хлоропласт розвивається з пропластид – маленьких безбарвних органел (кілька мікрон в діаметрі), що оточена подвійною мембраною і містить характерну для хлоропласта кільцеву молекулу ДНК.
У ході розвитку хлоропласта з внутрішньої мембрани пропластида утворюються “вгинання” всередину пластида. З них розвиваються мембрани тилакоїдів, які створюють стопки – грани і ламели.
Хлоропласти – пластиди вищих рослин, в яких йде процес фотосинтезу, тобто використання енергії світлових променів для утворення з неорганічних речовин (вуглекислого газу і води) органічних речовин з одночасним виділенням в атмосферу кисню. Хлоропласти мають форму двоопуклої лінзи, розмір їх близько 4-6 мкм. Знаходяться вони в паренхімних клітинах листя та інших зелених частин вищих рослин. Число їх у клітині варіює в межах 25-50. Зовні хлоропласт покритий оболонкою, що складається з двох ліпопротеїнових мембран, зовнішньої і внутрішньої. Обидві мембрани мають товщину близько 7нм, вони відокремлені один від одного міжмембранні простором близько 20-30Нм. Внутрішня мембрана хлоропластів, як і інших пластид утворює складчасті вгинання всередину матриксу або строми (рідкий вміст). У зрілому хлоропласті вищих рослин видно два типи внутрішніх мембран. Це-мембрани, утворюють плоскі, протяжні ламелли строми, і мембрани тилакоїдів, плоских дисковидні вакуоль або сплющених мішків. Тилакоїди утворюють стопки на зразок стовпчика монет, це є так звані грани. Число тилакоїдів в одній грані варіює: від декількох штук до 50 і більше. Розмір таких стопок може досягати 0,5 мкм, тому грани видно в деяких об’єктах в світловому мікроскопі. Кількість гран у хлоропластах вищих рослин може досягати 40-60. У матриксі (стромі) хлоропластів виявляються молекули ДНК, рибосоми; там же відбувається первинне відкладення запасного полісахариду, крохмалю, у вигляді крохмальних зерен.
У хлоропластах містяться різні пігменти. Залежно від виду рослин це:
хлорофіл:
Хлорофіл А (синьо-зелений) – 70% (у вищих рослин і зелених водоростей);
Хлорофіл В (жовто-зелений) – 30% (там же);
Хлорофіл С, D і E зустрічається рідше – в інших груп водоростей-червоних.
Іноді зелений колір маскується іншими пігментами хлоропластів (у червоних і бурих водоростей) або клітинного соку (біля лісового бука). Клітини водоростей містять одну або кілька різних форм хлоропластів.
Хлоропласти, хромопласти і лейкопласти здатні клітка взаємному переходу. Так при дозріванні плодів або зміну забарвлення листя восени хлоропласти перетворюються в хромопласти, а лейкопласти можуть перетворюватися в хлоропласти, наприклад, при позеленінні бульб картоплі. Хлоропласт має власну ДНК, тобто власний геном. По організації генетичний апарат хлоропластів має багато спільного з генетичним апаратом бактерій. Маючи власний генетичний апарат, хлоропласт володіє і власною білоксинтезуючою системою. Основна функція хлоропластів, полягає в уловлюванні іперетворенні світлової енергії.
