Kloroplaster är membranstrukturer där fotosyntes äger rum. Denna process i högre växter och cyanobakterier gjorde det möjligt för planeten att upprätthålla förmågan att stödja liv genom att använda koldioxid och fylla på syrekoncentrationen. Själva fotosyntesen sker i strukturer som tylakoider. Dessa är membran-"moduler" av kloroplaster, i vilka protonöverföring, vattenfotolys, glukos- och ATP-syntes äger rum.
Struktur av växtkloroplaster
Kloroplaster kallas dubbelmembranstrukturer som finns i cytoplasman hos växtceller och klamydomonas. Däremot utför cyanobakteriella celler fotosyntes i tylakoider och inte i kloroplaster. Detta är ett exempel på en underutvecklad organism som kan ge sin näring genom fotosyntesenzymer som finns på utsprång av cytoplasman.
I enlighet med sin struktur är kloroplasten en tvåmembransorganell i form av en bubbla. De finns i stort antal i cellerna hos fotosyntetiska växter och utvecklas endast i fallet medkontakt med ultraviolett ljus. Inuti kloroplasten finns dess flytande stroma. I sin sammansättning liknar den hyaloplasma och består av 85% vatten, i vilket elektrolyter löses upp och proteiner suspenderas. Kloroplasternas stroma innehåller tylakoider, strukturer där de ljusa och mörka faserna av fotosyntesen fortsätter direkt.
Klorplast ärftlig apparat
Bredd med tylakoiderna finns granuler med stärkelse, som är en produkt av polymerisationen av glukos som erhålls som ett resultat av fotosyntes. Fritt i stroman finns plastid-DNA tillsammans med spridda ribosomer. Det kan finnas flera DNA-molekyler. Tillsammans med biosyntesapparaten ansvarar de för att återställa kloroplasternas struktur. Detta sker utan att använda den ärftliga informationen från cellkärnan. Detta fenomen gör det också möjligt att bedöma möjligheten till oberoende tillväxt och reproduktion av kloroplaster vid celldelning. Därför är kloroplaster i vissa avseenden inte beroende av cellkärnan och representerar så att säga en symbiotisk underutvecklad organism.
Tylakoidernas struktur
Tylakoider är skivformade membranstrukturer belägna i kloroplasternas stroma. Hos cyanobakterier är de helt lokaliserade på invaginationer av det cytoplasmatiska membranet, eftersom de inte har oberoende kloroplaster. Det finns två typer av tylakoider: den första är en tylakoid med lumen och den andra är en lamellär. Tylakoiden med ett lumen är mindre i diameter och är en skiva. Flera tylakoider anordnade vertik alt bildar en grana.
Lamellära tylakoider är breda plattor som inte har ett lumen. Men de är en plattform till vilken flera korn är fästa. I dem sker praktiskt taget inte fotosyntes, eftersom de behövs för att bilda en stark struktur som är resistent mot mekanisk skada på cellen. Tot alt kan kloroplaster innehålla från 10 till 100 tylakoider med en lumen som kan fotosyntes. Tylakoiderna själva är de elementära strukturerna som ansvarar för fotosyntesen.
tylakoidernas roll i fotosyntes
De viktigaste reaktionerna av fotosyntesen äger rum i tylakoider. Den första är fotolysuppdelningen av vattenmolekylen och syntesen av syre. Den andra är transiteringen av en proton genom membranet genom cytokrom b6f-molekylkomplexet och elektrotransportkedjan. Också i tylakoiderna sker syntesen av högenergi-ATP-molekylen. Denna process sker med användning av en protongradient som har utvecklats mellan tylakoidmembranet och kloroplaststroma. Detta innebär att tylakoidernas funktioner gör det möjligt att realisera hela ljusfasen av fotosyntesen.
Lätt fas av fotosyntes
En nödvändig förutsättning för existensen av fotosyntes är förmågan att skapa en membranpotential. Det uppnås genom överföring av elektroner och protoner, på grund av vilket en H + gradient skapas, som är 1000 gånger större än i mitokondriella membran. Det är mer fördelaktigt att ta elektroner och protoner från vattenmolekyler för att skapa en elektrokemisk potential i en cell. Under inverkan av en ultraviolett foton på tylakoidmembranen blir denna tillgänglig. En elektron slås ut ur en vattenmolekyl, somfår en positiv laddning, och därför är det nödvändigt att tappa en proton för att neutralisera den. Som ett resultat bryts fyra vattenmolekyler ner till elektroner, protoner och bildar syre.
Kedjan av fotosyntesprocesser
Efter fotolys av vatten laddas membranet upp igen. Tylakoider är strukturer som kan ha ett surt pH under protonöverföring. Vid denna tidpunkt är pH i kloroplastens stroma svagt alkaliskt. Detta genererar en elektrokemisk potential som gör ATP-syntes möjlig. Adenosintrifosfatmolekyler kommer senare att användas för energibehov och den mörka fasen av fotosyntesen. I synnerhet används ATP av cellen för att utnyttja koldioxid, vilket uppnås genom dess kondensation och syntes av glukosmolekyler baserade på dem.
I den mörka fasen reduceras NADP-H+ till NADP. Tot alt kräver syntesen av en glukosmolekyl 18 ATP-molekyler, 6 koldioxidmolekyler och 24 väteprotoner. Detta kräver fotolys av 24 vattenmolekyler för att utnyttja 6 koldioxidmolekyler. Denna process låter dig frigöra 6 syremolekyler, som senare kommer att användas av andra organismer för deras energibehov. Samtidigt är tylakoider (inom biologin) ett exempel på en membranstruktur som tillåter användning av solenergi och en transmembranpotential med en pH-gradient för att omvandla dem till energin av kemiska bindningar.
