Innehåll
- Vad är inuti en kloroplast - kloroplaststrukturen
- Funktionen för kloroplastribosomer och tylkaoider
- Klorofyll: källan till kloroplastenergi
- Kloroplastmembranen och intermembranutrymmet
- Thylakoid-systemet
- Stroma och ursprunget till kloroplast-DNA
- Kolfästning i de mörka reaktionerna
Kloroplaster är små kraftverk som fångar upp ljusenergi för att producera stärkelser och sockerarter som driver växten.
De finns i växtceller i växtlöv och i gröna och röda alger samt i cyanobakterier. Kloroplaster tillåter växter att producera de komplexa kemikalier som är nödvändiga för livet från enkla, oorganiska ämnen som koldioxid, vatten och mineraler.
Som livsmedelsproducerande autotrophs, växter utgör grunden för livsmedelskedjan och stöder alla högre konsumenter som insekter, fisk, fåglar och däggdjur fram till människor.
Cellklorplasterna är som små fabriker som producerar bränsle. På detta sätt är det kloroplasterna i gröna växtceller som gör livet på jorden möjligt.
Vad är inuti en kloroplast - kloroplaststrukturen
Även om kloroplaster är mikroskopiska skida i små växtceller, har de en komplex struktur som gör att de kan fånga ljusenergi och använda den för att sätta samman kolhydrater på molekylnivå.
Viktiga strukturella komponenter är följande:
Funktionen för kloroplastribosomer och tylkaoider
Ribosomerna är kluster av proteiner och nukleotider som producerar enzymer och andra komplexa molekyler som krävs av kloroplasten.
De finns i stort antal i alla levande celler och producerar komplexa cellämnen såsom proteiner enligt instruktionerna från RNA: s genetiska kodmolekyler.
Tylakoiderna är inbäddade i stroma. I växter bildar de stängda skivor som är ordnade i kallade staplar grana, med en enda stack som kallas en granum. De består av ett tylakoidmembran som omger lumen, ett vattenhaltigt surt material som innehåller proteiner och underlättar kloroplastens kemiska reaktioner.
lameller bilda länkar mellan grana-skivorna och ansluta lumen i de olika staplarna.
Den ljuskänsliga delen av fotosyntesen äger rum på tylakoidmembranet där klorofyll absorberar ljusenergi och förvandlar den till kemisk energi som används av anläggningen.
Klorofyll: källan till kloroplastenergi
Klorofyll är en fotoreceptor pigment som finns i alla kloroplaster.
När ljus slår på en växts blad eller algernas yta, tränger det in i kloroplasterna och återspeglar tylakoidmembranen. Slagen av ljus, klorofyll i membranet avger elektroner som kloroplasten använder för ytterligare kemiska reaktioner.
Klorofyll i växter och gröna alger är främst den gröna klorofyll som kallas klorofyll, den vanligaste typen. Den absorberar violettblått och rödaktigt orange-rött ljus medan den reflekterar grönt ljus och ger växter sina karakteristisk grön färg.
Andra typer av klorofyll är typerna b till e som absorberar och reflekterar olika färger.
Klorofyll typ b, till exempel, finns i alger och absorberar lite grönt ljus utöver rött. Denna absorption av grönt ljus kan vara ett resultat av organismer som utvecklas nära havets yta eftersom grönt ljus endast kan tränga in i vattnet.
Rött ljus kan gå längre under ytan.
Kloroplastmembranen och intermembranutrymmet
Kloroplaster producerar kolhydrater som glukos och komplexa proteiner som behövs någon annanstans i växtcellerna.
Dessa material måste kunna lämna kloroplasten och stödja allmän cell- och växtmetabolism. Samtidigt behöver kloroplaster ämnen som produceras någon annanstans i cellerna.
Kloroplastmembranen reglerar rörelsen av molekyler in och ut ur kloroplasten genom att låta små molekyler passera under användning speciella transportmekanismer för stora molekyler. Både de inre och yttre membranen är halvpermeabla, vilket tillåter diffusion av små molekyler och joner.
Dessa ämnen korsar intermembranutrymmet och penetrerar de halvgenomträngliga membranen.
Stora molekyler såsom komplexa proteiner blockeras av de två membranen. För sådana komplexa ämnen finns istället speciella transportmekanismer tillgängliga för att tillåta specifika ämnen att korsa de två membranen medan andra är blockerade.
Det yttre membranet har ett translokationsproteinkomplex för att transportera vissa material över membranet, och det inre membranet har ett motsvarande och liknande komplex för dess specifika övergångar.
Dessa selektiva transportmekanismer är särskilt viktiga eftersom det inre membranet syntetiserar lipider, fettsyror och karotenoider som krävs för kloroplasternas egen ämnesomsättning.
Thylakoid-systemet
Tylakoidmembranet är den del av tylakoiden som är aktiv i det första stadiet av fotosyntesen.
I växter bildar tylakoidmembranet i allmänhet slutna, tunna säckar eller skivor som staplas i grana och förblir på plats, omgiven av stroma-vätskan.
Arrangemanget av thylakoiderna i spiralformade staplar tillåter en tät packning av thylakoiderna och en komplex struktur med hög ytarea hos tylakoidmembranet.
För enklare organismer kan tylakoiderna ha en oregelbunden form och kan vara fritt flytande. I båda fallen initierar ljus som slår mot tylakoidmembranet ljusreaktionen i organismen.
Den kemiska energin som frigörs av klorofyll används för att dela vattenmolekyler i väte och syre. Syre används av organismen för andning eller släpps ut i atmosfären medan väte används i bildandet av kolhydrater.
Kolet för denna process kommer från koldioxid i en process som kallas kolfixering.
Stroma och ursprunget till kloroplast-DNA
Processen för fotosyntes består av två delar: de ljusberoende reaktionerna som börjar med ljus som interagerar med klorofyll och mörka reaktioner (aka ljusoberoende reaktioner) som fixar kol och producerar glukos.
Ljusreaktioner sker endast under dagen när ljusenergi slår anläggningen medan mörka reaktioner kan ske när som helst. Ljusreaktionerna börjar i tylakoidmembranet medan kolfästningen av de mörka reaktionerna sker i stroma, den geléliknande vätskan som omger tylakoiderna.
Förutom att de är värd för de mörka reaktionerna och tylakoiderna, innehåller stroma kloroplast-DNA och kloroplastribosomer.
Som ett resultat har kloroplastema en egen energikälla och kan multiplicera på egen hand utan att förlita sig på celldelning.
Lär dig mer relaterade cellorganeller i eukaryota celler: cellmembran och cellvägg.
Denna förmåga kan spåras tillbaka till utvecklingen av enkla celler och bakterier. En cyanobacterium måste ha gått in i en tidig cell och fick stanna för att arrangemanget blev ett ömsesidigt fördelaktigt.
Med tiden utvecklades cyanobakteriet till kloroplastorganellen.
Kolfästning i de mörka reaktionerna
Kolfästning i kloroplaststroma sker efter att vattnet har delats upp i väte och syre under ljusreaktionerna.
Protonerna från väteatomerna pumpas in i lumen inuti thylakoiderna, vilket gör det surt. I de mörka reaktionerna av fotosyntesen diffunderar protonerna tillbaka ur lumen i stroma via ett enzym som kallas ATP-syntas.
Denna protondiffusion genom ATP-syntas producerar ATP, en kemikalie för energilagring för celler.
Enzymet RuBisCO finns i stroma och fixerar kol från koldioxid för att producera sex kol kolhydratmolekyler som är instabila.
När de instabila molekylerna bryts ned används ATP för att omvandla dem till enkla sockermolekyler. Sockerkolhydraterna kan kombineras för att bilda större molekyler såsom glukos, fruktos, sackaros och stärkelse, som alla kan användas i cellmetabolismen.
När kolhydrater bildas i slutet av fotosyntesprocessen har kloroplasterna tagit bort kol från atmosfären och använt det för att skapa mat för växten och så småningom för alla andra levande saker.
Förutom att utgöra grunden för livsmedelskedjan, minskar fotosyntesen i växter mängden koldioxid växthusgas i atmosfären. På detta sätt hjälper växter och alger, genom fotosyntes i sina kloroplaster, att minska effekterna av klimatförändringar och global uppvärmning.