Kloroplaster er membranstrukturer som fotosyntese finner sted i. Denne prosessen i høyere planter og cyanobakterier tillot planeten å opprettholde evnen til å støtte liv ved å bruke karbondioksid og fylle på oksygenkonsentrasjonen. Selve fotosyntesen foregår i strukturer som tylakoider. Dette er membran-"moduler" av kloroplaster, der protonoverføring, vannfotolyse, glukose- og ATP-syntese finner sted.
Struktur av plantekloroplaster
Kloroplaster kalles dobbeltmembranstrukturer som befinner seg i cytoplasmaet til planteceller og klamydomonas. I kontrast utfører cyanobakterielle celler fotosyntese i tylakoider, og ikke i kloroplaster. Dette er et eksempel på en underutviklet organisme som er i stand til å gi sin næring gjennom fotosynteseenzymer plassert på fremspring av cytoplasma.
I henhold til strukturen er kloroplasten en to-membran organell i form av en boble. De er lokalisert i stort antall i cellene til fotosyntetiske planter og utvikler seg bare i tilfelle avkontakt med ultrafiolett lys. Inne i kloroplasten er dens flytende stroma. I sin sammensetning ligner den hyaloplasma og består av 85% vann, hvor elektrolytter er oppløst og proteiner suspendert. Stromaet til kloroplaster inneholder tylakoider, strukturer der de lyse og mørke fasene av fotosyntesen fortsetter direkte.
Kloroplastarveapparat
Ved siden av tylakoidene er det granuler med stivelse, som er et produkt av polymeriseringen av glukose oppnådd som et resultat av fotosyntese. Fritt i stroma er plastid DNA sammen med spredte ribosomer. Det kan være flere DNA-molekyler. Sammen med det biosyntetiske apparatet er de ansvarlige for å gjenopprette strukturen til kloroplaster. Dette skjer uten å bruke den arvelige informasjonen til cellekjernen. Dette fenomenet gjør det også mulig å bedømme muligheten for uavhengig vekst og reproduksjon av kloroplaster ved celledeling. Derfor er kloroplaster i noen henseender ikke avhengige av cellekjernen og representerer så å si en symbiotisk underutviklet organisme.
Structure of thylakoids
Thylakoider er skiveformede membranstrukturer lokalisert i stroma av kloroplaster. I cyanobakterier er de fullstendig lokalisert på invaginasjoner av den cytoplasmatiske membranen, siden de ikke har uavhengige kloroplaster. Det er to typer thylakoider: den første er en tylakoid med lumen, og den andre er en lamellær. Tylakoiden med lumen er mindre i diameter og er en skive. Flere thylakoider arrangert vertik alt danner en grana.
Lamellære thylakoider er brede plater som ikke har lumen. Men de er en plattform som flere korn er festet til. I dem forekommer praktisk t alt ikke fotosyntese, siden de er nødvendige for å danne en sterk struktur som er motstandsdyktig mot mekanisk skade på cellen. Tot alt kan kloroplaster inneholde fra 10 til 100 thylakoider med et lumen som er i stand til fotosyntese. Tylakoidene i seg selv er de elementære strukturene som er ansvarlige for fotosyntesen.
Tylakoidenes rolle i fotosyntesen
De viktigste reaksjonene ved fotosyntese finner sted i thylakoider. Den første er fotolysesplittingen av vannmolekylet og syntesen av oksygen. Den andre er transitt av et proton gjennom membranen gjennom cytokrom b6f-molekylkomplekset og elektrotransportkjeden. Også i tylakoidene finner syntesen av høyenergi-ATP-molekylet sted. Denne prosessen skjer ved bruk av en protongradient som har utviklet seg mellom thylakoidmembranen og kloroplaststroma. Dette betyr at funksjonene til tylakoidene gjør det mulig å realisere hele lysfasen av fotosyntesen.
Lett fase av fotosyntesen
En nødvendig betingelse for eksistensen av fotosyntese er evnen til å skape et membranpotensial. Det oppnås gjennom overføring av elektroner og protoner, på grunn av hvilken en H + gradient skapes, som er 1000 ganger større enn i mitokondriemembraner. Det er mer fordelaktig å ta elektroner og protoner fra vannmolekyler for å skape et elektrokjemisk potensial i en celle. Under påvirkning av et ultrafiolett foton på thylakoidmembranene blir dette tilgjengelig. Et elektron blir slått ut av ett vannmolekyl, somfår en positiv ladning, og derfor, for å nøytralisere den, er det nødvendig å slippe ett proton. Som et resultat brytes 4 vannmolekyler ned til elektroner, protoner og danner oksygen.
kjeden av fotosynteseprosesser
Etter fotolyse av vann lades membranen opp igjen. Tylakoider er strukturer som kan ha en sur pH under protonoverføring. På dette tidspunktet er pH i kloroplastens stroma lett alkalisk. Dette genererer et elektrokjemisk potensial som gjør ATP-syntese mulig. Adenosintrifosfatmolekyler vil senere bli brukt til energibehov og den mørke fasen av fotosyntesen. Spesielt ATP brukes av cellen til å utnytte karbondioksid, som oppnås ved kondensering og syntese av glukosemolekyler basert på dem.
I den mørke fasen reduseres NADP-H+ til NADP. Tot alt krever syntesen av ett glukosemolekyl 18 ATP-molekyler, 6 karbondioksidmolekyler og 24 hydrogenprotoner. Dette krever fotolyse av 24 vannmolekyler for å utnytte 6 karbondioksidmolekyler. Denne prosessen lar deg frigjøre 6 oksygenmolekyler, som senere vil bli brukt av andre organismer for deres energibehov. Samtidig er tylakoider (i biologi) et eksempel på en membranstruktur som tillater bruk av solenergi og et transmembranpotensial med en pH-gradient for å omdanne dem til energien til kjemiske bindinger.
