Innhold
- Hva er inne i en kloroplast - kloroplaststrukturen
- Funksjonen til kloroplast-ribosomer og tylkaoider
- Klorofyll: The Source of Chloroplast Energy
- The Chloroplast Membranes and Intermembrane Space
- Thylakoid-systemet
- Stromaen og opprinnelsen til Chloroplast DNA
- Karbonfeste i de mørke reaksjonene
Kloroplastene er små kraftkraftverk som fanger opp lysenergi for å produsere stivelse og sukker som driver med vekst av planter.
De finnes inne i planteceller i planteblader og i grønne og røde alger samt i cyanobakterier. Kloroplaster lar planter produsere de komplekse kjemikaliene som er nødvendige for livet fra enkle, uorganiske stoffer som karbondioksid, vann og mineraler.
Som matproduserende autotrophs, planter danner grunnlaget for næringskjeden, og støtter alle forbrukere på høyere nivå som insekter, fisk, fugler og pattedyr helt opp til mennesker.
Cellekloroplastene er som små fabrikker som produserer drivstoff. På denne måten er det kloroplastene i grønne planteceller som gjør livet på jorden mulig.
Hva er inne i en kloroplast - kloroplaststrukturen
Selv om kloroplastene er mikroskopiske belg i bittesmå planteceller, har de en sammensatt struktur som lar dem fange lysenergi og bruke den til å sette sammen karbohydrater på molekylært nivå.
Viktige strukturelle komponenter er som følger:
Funksjonen til kloroplast-ribosomer og tylkaoider
Ribosomene er klynger av proteiner og nukleotider som produserer enzymer og andre komplekse molekyler som kreves av kloroplasten.
De er til stede i stort antall i alle levende celler og produserer komplekse cellestoffer som proteiner i henhold til instruksjonene fra RNA genetiske kodemolekyler.
Thylakoidene er innebygd i stroma. I planter danner de lukkede skiver som er ordnet i stabler som kalles grana, med en enkelt stabel som kalles et granum. De består av en thylakoid-membran som omgir lumen, et vandig surt materiale som inneholder proteiner og letter kloroplastens kjemiske reaksjoner.
lameller danner koblinger mellom grana-platene, og forbinder lumen i de forskjellige stablene.
Den lysfølsomme delen av fotosyntesen foregår på thylakoidmembranen der klorofyll absorberer lysenergi og gjør det til kjemisk energi som brukes av anlegget.
Klorofyll: The Source of Chloroplast Energy
Klorofyll er en fotoreseptoren pigment som finnes i alle kloroplastene.
Når lys treffer bladet til en plante eller overflaten av alger, trenger det inn i kloroplastene og reflekterer de thylakoide membranene. Slått av lys, klorofyllen i membranen avgir elektroner som kloroplasten bruker for videre kjemiske reaksjoner.
Klorofyll i planter og grønne alger er hovedsakelig den grønne klorofylen som kalles klorofyll a, den vanligste typen. Det absorberer fiolettblått og rødlig oransjerødt lys mens det reflekterer grønt lys og gir planter sine karakteristisk grønn farge.
Andre typer klorofyll er typer b til e, som absorberer og reflekterer forskjellige farger.
Klorofyll type b, for eksempel, finnes i alger og absorberer noe grønt lys i tillegg til rødt. Denne absorpsjonen med grønt lys kan være et resultat av organismer som utvikler seg nær overflaten av havet fordi grønt lys bare kan trenge inn i vannet.
Rødt lys kan bevege seg lenger under overflaten.
The Chloroplast Membranes and Intermembrane Space
Kloroplaster produserer karbohydrater som glukose og komplekse proteiner som er nødvendige andre steder i plantens celler.
Disse materialene må kunne gå ut av kloroplasten og støtte generell celle- og plantemetabolisme. Samtidig trenger kloroplaster stoffer produsert andre steder i cellene.
Kloroplastmembranene regulerer bevegelsen av molekyler inn og ut av kloroplasten ved å la små molekyler passere mens du bruker spesielle transportmekanismer for store molekyler. Både de indre og ytre membranene er halvgjennomtrengelige, noe som tillater diffusjon av små molekyler og ioner.
Disse stoffene krysser mellommembranområdet og trenger gjennom de halvgjennomtrengelige membranene.
Store molekyler som komplekse proteiner blokkeres av de to membranene. I stedet er det for slike komplekse stoffer spesielle transportmekanismer tilgjengelig for å la spesifikke stoffer krysse de to membranene mens andre er blokkert.
Den ytre membranen har et translokasjonsproteinkompleks for å transportere visse materialer over membranen, og den indre membranen har et tilsvarende og lignende kompleks for sine spesifikke overganger.
Disse selektive transportmekanismene er spesielt viktige fordi den indre membranen syntetiserer lipider, fettsyrer og karotenoider som er nødvendige for kloroplastene sin egen metabolisme.
Thylakoid-systemet
Thylakoid membranen er den delen av thylakoid som er aktiv i det første stadiet av fotosyntese.
Hos planter danner thylakoidmembranen vanligvis lukkede, tynne sekker eller plater som er stablet i grana og holder seg på plass, omgitt av stroma-væsken.
Arrangementet av thylakoidene i spiralformede stabler tillater en tett pakning av thylakoidene og en sammensatt, høy overflatestruktur av thylakoidmembranen.
For enklere organismer kan thylakoidene ha en uregelmessig form og kan være fritt flytende. I begge tilfeller initierer lys som treffer thylakoidmembranen lysreaksjonen i organismen.
Den kjemiske energien som frigjøres av klorofyll brukes til å dele vannmolekyler i hydrogen og oksygen. Oksygenet brukes av organismen for åndedrett eller frigjøres til atmosfæren mens hydrogenet brukes i dannelsen av karbohydrater.
Karbonet for denne prosessen kommer fra karbondioksid i en prosess som kalles karbonfiksering.
Stromaen og opprinnelsen til Chloroplast DNA
Prosessen med fotosyntesen består av to deler: de lysavhengige reaksjonene som starter med lys som interagerer med klorofyll og mørke reaksjoner (aka lysuavhengige reaksjoner) som fikserer karbon og produserer glukose.
Lysreaksjoner finner sted bare på dagtid når lysenergi slår anlegget mens mørke reaksjoner kan finne sted når som helst. Lysreaksjonene starter i thylakoidmembranen mens karbonfikseringen av de mørke reaksjonene finner sted i stroma, den gelélignende væsken som omgir thylakoidene.
I tillegg til å være vert for mørke reaksjoner og thylakoider inneholder stroma kloroplast-DNA og kloroplast-ribosomer.
Som et resultat har kloroplastene sin egen energikilde og kan formere seg på egen hånd, uten å stole på celledeling.
Lær om relaterte celleorganeller i eukaryote celler: cellemembran og cellevegg.
Denne evnen kan spores tilbake til utviklingen av enkle celler og bakterier. Et cyanobakterium må ha kommet inn i en tidlig celle og fikk lov til å holde seg fordi ordningen ble en gjensidig fordelaktig.
Med tiden utviklet cyanobakterien seg til kloroplastorganellen.
Karbonfeste i de mørke reaksjonene
Karbonfeste i kloroplaststroma finner sted etter at vannet er delt opp i hydrogen og oksygen under lysreaksjonene.
Protonene fra hydrogenatomene pumpes inn i lumen inne i thylakoidene, noe som gjør det surt. I de mørke reaksjonene ved fotosyntesen diffunderer protonene tilbake ut av lumen inn i stroma via et enzym kalt ATP-syntase.
Denne protondiffusjonen gjennom ATP-syntase produserer ATP, et energilagringskjemikalie for celler.
Enzymet Rubisco finnes i stromaen og fikser karbon fra CO2 for å produsere seks karbon karbohydratmolekyler som er ustabile.
Når de ustabile molekylene brytes sammen, brukes ATP for å konvertere dem til enkle sukkermolekyler. Sukkerkarbohydratene kan kombineres for å danne større molekyler som glukose, fruktose, sukrose og stivelse, som alle kan brukes i cellemetabolismen.
Når det dannes karbohydrater på slutten av fotosynteseprosessen, har plantene kloroplastene fjernet karbon fra atmosfæren og brukt det til å lage mat til planten og til slutt for alle andre levende ting.
I tillegg til å danne grunnlaget for næringskjeden, reduserer fotosyntesen i planene mengden av karbondioksid klimagass i atmosfæren. På denne måten bidrar planter og alger gjennom fotosyntesen i kloroplastene til å redusere effekten av klimaendringer og global oppvarming.