Chloroplasty jsou membrány vázané organely přítomné v zelených rostlinách a řasách. Obsahují chlorofyl, biochemický přípravek, který rostliny používají fotosyntéza, který přeměňuje energii ze světla na chemickou energii, která pohání činnosti rostliny.
Chloroplasty navíc obsahují DNA a pomáhají organismu syntetizovat bílkoviny a mastné kyseliny. Obsahují diskovité struktury, což jsou membrány nazývané tylakoidy.
Základy chloroplastů
Chloroplasty měří asi 4 až 6 mikronů na délku. Chlorofyl uvnitř chloroplasty dělá rostliny a řasy zelené. Kromě tylakoidních membrán má každý chloroplast vnější a vnitřní membránu a některé druhy mají chloroplasty s dalšími membránami.
Gelovitá kapalina uvnitř chloroplastu je známá jako stroma. Některé druhy řas mají buněčnou stěnu mezi vnitřní a vnější membránou složenou z molekul obsahujících cukry a aminokyseliny. Vnitřek chloroplastu obsahuje různé struktury, včetně DNA plazmidy, tylakoidní prostor a ribozomy, což jsou malé továrny na bílkoviny.
Původ chloroplastu
To je věřil, že chloroplasty, a poněkud příbuzné mitochondrie, kdysi byly jejich vlastními „organismy“, abych tak řekl. Vědci věřili, že někdy v rané historii života bakteriální organismy pohltily to, co známe jako chloroplasty, a začlenily je do buňky jako organelu.
Tomu se říká „endosymbiotická teorie“. Tuto teorii podporuje skutečnost, že chloroplasty a mitochondrie obsahují vlastní DNA. To je pravděpodobně „pozůstatek“ z doby, kdy to byly jejich vlastní „organismy“ mimo buňku.
Nyní se většina této DNA nepoužívá, ale některá chloroplastová DNA je nezbytná pro tylakoidové proteiny a funkce. Odhaduje se, že v chloroplastech je 28 genů, které mu umožňují normální fungování.
Definice tylakoidů
Thylakoidy jsou ploché diskovité útvary, které se nacházejí v chloroplastech. Vypadají podobně jako naskládané mince. Jsou zodpovědní za syntézu ATP, fotolýzu vody a jsou součástí elektronový transportní řetězec.
Mohou se také vyskytovat v sinicích i v chloroplastech rostlin a řas.
Thylakoidní prostor a struktura
Thylakoidy volně plují ve stromatu chloroplastů na místě zvaném tylakoidní prostor. U vyšších rostlin tvoří strukturu zvanou granum, která připomíná hromádku mincí vysokých 10 až 20. Membrány navzájem spojují různá grana ve šroubovicovém vzoru, ačkoli některé druhy mají volně plovoucí grana.
Tylakoidní membrána se skládá ze dvou vrstev lipidů, které mohou obsahovat molekuly fosforu a cukru. Chlorofyl je zabudován přímo do tylakoidní membrány, která obklopuje vodnatý materiál známý jako lumen thylakoidu.
Tylakoidy a fotosyntéza
Fotosyntéza umožňuje složku chlorofylu thylakoidu. Tento chlorofyl dodává rostlinám a zeleným řasám zelené zbarvení. Proces začíná štěpením vody za vzniku zdroje atomů vodíku pro výrobu energie, zatímco kyslík se uvolňuje jako odpadní produkt. Toto je zdroj atmosférického kyslíku, který dýcháme.
Následující kroky využívají k syntéze cukru uvolněné vodíkové ionty nebo protony spolu s atmosférickým oxidem uhličitým. Proces zvaný elektronový transport vytváří molekuly akumulující energii, jako je ATP a NADPH. Tyto molekuly pohánějí mnoho biochemických reakcí organismu.
Chemiosmóza
Další funkcí tylakoidů je chemiosmóza, která pomáhá udržovat kyselé pH v lumen tylakoidu. Při chemiosmóze využívá thylakoid část energie poskytované transportem elektronů k pohybu protonů z membrány do lumenu. Tento proces koncentruje počet protonů v lumenu faktorem asi 10 000.
Tyto protony obsahují energii, která se používá k převodu ADP na ATP. Enzym ATP syntáza pomáhá této přeměně. Kombinace kladných nábojů a koncentrace protonů v lumen thylakoidu vytváří elektrochemický gradient, který poskytuje fyzickou energii potřebnou pro produkci ATP.