Хлоропластите са органели, свързани с мембрана, присъстващи в зелени растения и водорасли. Те съдържат хлорофил, биохимичното вещество, използвано от растенията фотосинтеза, който преобразува енергията от светлината в химическа енергия, която задвижва дейността на централата.
В допълнение, хлоропластите съдържат ДНК и помагат на организма да синтезира протеини и мастни киселини. Те съдържат дископодобни структури, които са мембрани, наречени тилакоиди.
Основи на хлоропласта
Хлоропластите са с дължина около 4 до 6 микрона. Хлорофилът вътре хлоропласти прави растенията и водораслите зелени. В допълнение към тилакоидните мембрани, всеки хлоропласт има външна и вътрешна мембрана, а някои видове имат хлоропласти с допълнителни мембрани.
Гелообразната течност в хлоропласт е известна като строма. Някои видове водорасли имат клетъчна стена между вътрешната и външната мембрана, съставена от молекули, съдържащи захари и аминокиселини. Вътрешността на хлоропласта съдържа различни структури, включително ДНК плазмиди, тилакоидното пространство и рибозомите, които са малки фабрики за протеини.
Произход на хлоропласта
Смята се, че хлоропластите и донякъде свързани митохондрии, някога са били собствени "организми", така да се каже. Учените вярвали, че някъде в ранната история на живота бактериоподобните организми поглъщат това, което познаваме като хлоропласти, и ги включват в клетката като органела.
Това се нарича "ендосимбиотична теория". Тази теория се подкрепя от факта, че хлоропластите и митохондриите съдържат собствена ДНК. Това вероятно е „остатък“ от времето, когато те са били свои собствени „организми“ извън клетката.
Сега по-голямата част от тази ДНК не се използва, но някои хлоропластни ДНК са от съществено значение за тилакоидните протеини и функциите. Има приблизително 28 гена в хлоропластите, които му позволяват да функционира нормално.
Определение за тилакоид
Тилакоидите са плоски, подобни на диск образувания, открити в хлоропласта. Те приличат на подредени монети. Те са отговорни за синтеза на АТФ, фотолизата на водата и са компонент на електронна транспортна верига.
Те могат да бъдат открити както в цианобактериите, така и в хлоропластите на растенията и водораслите.
Тилакоидно пространство и структура
Тилакоидите плават свободно в стромата на хлоропласта на място, наречено тилакоидно пространство. При висшите растения те образуват структура, наречена гранум, която прилича на купчина монети с височина 10 до 20. Мембраните свързват различни грани помежду си по спирален модел, въпреки че някои видове имат свободно плаваща грана.
Тилакоидната мембрана се състои от два слоя липиди, които могат да съдържат молекули фосфор и захар. Хлорофил е вграден директно в тилакоидната мембрана, която затваря воднистия материал, известен като тилакоиден лумен.
Тилакоиди и фотосинтеза
Хлорофилният компонент на тилакоида е това, което прави възможно фотосинтезата. Този хлорофил е това, което придава на растенията и зелените водорасли зелено оцветяване. Процесът започва с разделянето на водата, за да се създаде източник на водородни атоми за производство на енергия, докато кислородът се отделя като отпадъчен продукт. Това е източникът на атмосферния кислород, който дишаме.
Следващите стъпки използват освободените водородни йони или протони, заедно с атмосферния въглероден диоксид за синтезиране на захар. Процес, наречен електронен транспорт, прави молекули за съхранение на енергия като ATP и NADPH. Тези молекули задвижват много от биохимичните реакции на организма.
Хемиосмоза
Друга тилакоидна функция е хемиосмозата, която помага да се поддържа киселинно рН в лумена на тилакоидите. При хемиосмозата тилакоидът използва част от енергията, осигурена от електронен транспорт, за да премести протоните от мембраната в лумена. Този процес концентрира броя на протоните в лумена с фактор около 10 000.
Тези протони съдържат енергия, която се използва за преобразуване на ADP в ATP. Ензимът АТФ синтаза помага за това превръщане. Комбинацията от положителни заряди и концентрация на протон в лумена на тилакоидите създава електрохимичен градиент, който осигурява физическата енергия, необходима за производството на АТФ.