Kloroplaster er membranbundne organeller, der findes i grønne planter og alger. De indeholder klorofyl, det biokemiske stof, som planter bruger til fotosyntese, som omdanner energien fra lys til kemisk energi, der driver anlæggets aktiviteter.
Derudover indeholder kloroplaster DNA og hjælper en organisme med at syntetisere proteiner og fedtsyrer. De indeholder disklignende strukturer, som er membraner kaldet thylakoids.
Grundlæggende om kloroplast
Kloroplaster måler ca. 4 til 6 mikron i længden. Klorofylen indeni kloroplaster gør planter og alger grønne. Ud over thylakoidmembranerne har hver kloroplast en ydre og indre membran, og nogle arter har kloroplaster med yderligere membraner.
Den gelignende væske inde i en chloroplast er kendt som stroma. Nogle alger har en cellevæg mellem de indre og ydre membraner sammensat af molekyler indeholdende sukker og aminosyrer. Kloroplastens indre indeholder forskellige strukturer, herunder DNA-plasmider, thylakoidrummet og ribosomer, som er små proteinfabrikker.
Chloroplastens oprindelse
Det antages, at kloroplaster og det noget beslægtede mitokondrier, var engang deres egne "organismer", så at sige. Forskere mente, at bakterielignende organismer engang i den tidlige historie af historien opslugte det, vi kender som kloroplaster, og inkorporerede dem i cellen som en organel.
Dette kaldes "endosymbiotisk teori". Denne teori understøttes af det faktum, at kloroplaster og mitokondrier indeholder deres eget DNA. Dette er sandsynligvis "rest" fra et tidspunkt, hvor de var deres egne "organismer" uden for en celle.
Nu bruges det meste af dette DNA ikke, men noget chloroplast-DNA er vigtigt for thylakoidproteiner og -funktioner. Der er anslået 28 gener i kloroplaster, der gør det muligt at fungere normalt.
Thylakoid Definition
Thylakoids er flade, disklignende formationer, der findes i kloroplasten. De ligner stablet mønter. De er ansvarlige for ATP-syntese, vandfotolyse og er en komponent i en elektrontransportkæde.
De kan også findes inden for cyanobakterier såvel som i kloroplaster fra planter og alger.
Thylakoid rum og struktur
Thylakoids flyder frit inden for kloroplaststroma på et sted kaldet thylakoidrummet. I højere planter danner de en struktur kaldet en granum, der ligner en stak med mønter 10 til 20 høje. Membraner forbinder forskellige grana med hinanden i et spiralformet mønster, selvom nogle arter har fritflydende grana.
Thylakoidmembranen er sammensat af to lag lipider, der kan indeholde molekyler af fosfor og sukker. Klorofyl er indlejret direkte i thylakoidmembranen, som omslutter det vandige materiale kendt som thylakoidlumen.
Thylakoids og fotosyntese
En thylakoid's klorofylkomponent er det, der gør fotosyntese mulig. Denne klorofyl giver planter og grønalger deres grønne farve. Processen begynder med opdeling af vand for at skabe en kilde til brintatomer til energiproduktion, mens ilt frigives som et affaldsprodukt. Dette er kilden til det atmosfæriske ilt, vi indånder.
De efterfølgende trin bruger de frigjorte hydrogenioner eller protoner sammen med atmosfærisk kuldioxid til at syntetisere sukker. En proces kaldet elektrontransport skaber energilagringsmolekyler som f.eks ATP og NADPH. Disse molekyler driver mange af organismens biokemiske reaktioner.
Kemiosmose
En anden thylakoid funktion er kemiosmose, som hjælper med at opretholde en sur pH i thylakoid lumen. I kemiosmose bruger thylakoid noget af den energi, der tilvejebringes ved elektrontransport til at flytte protoner fra membranen til lumen. Denne proces koncentrerer protontallet i lumen med en faktor på ca. 10.000.
Disse protoner indeholder energi, der bruges til at konvertere ADP til ATP. Enzymet ATP-syntase hjælper denne konvertering. Kombinationen af positive ladninger og protonkoncentration i thylakoidlumen skaber en elektrokemisk gradient, der giver den fysiske energi, der er nødvendig til ATP-produktion.