Kloroplaszt: Definíció, felépítés és funkció (ábrával)

A kloroplasztikák apró növényi erőművek, amelyek megragadják fényenergia a növények növekedését elősegítő keményítők és cukrok előállításához.

Bent találhatók növényi sejtek növényi levelekben, zöld és vörös algákban, valamint cianobaktériumokban. A kloroplasztok lehetővé teszik a növények számára, hogy egyszerű, szervetlen anyagokból, például szén-dioxidból, vízből és ásványi anyagokból állítsák elő az élethez szükséges komplex vegyszereket.

Élelmiszertermelőként autotrófok, a növények képezik az alapját tápláléklánc, támogatva az összes magasabb szintű fogyasztót, például rovarokat, halakat, madarakat és emlősöket egészen az emberig.

A sejt kloroplasztikák olyanok, mint a kis üzemek, amelyek üzemanyagot termelnek. Ily módon a zöld növényi sejtekben található kloroplasztok teszik lehetővé a földi életet.

Bár a kloroplasztok mikroszkopikus hüvelyek az apró növényi sejtek belsejében, összetett felépítésűek, amelyek lehetővé teszik számukra a fényenergia megkötését és felhasználását szénhidrátok molekuláris szintű összegyűjtésére.

A fő szerkezeti elemek a következők:

• Külső és belső rétegek, amelyek között intermembrán tér van.
• A belső membrán belsejében vannak riboszómák és tilakoidok.
• A belső membrán egy vizes zselét tartalmaz, az úgynevezett sztróma.
• A stroma folyadék a kloroplaszt DNS-t, valamint fehérjéket és keményítőket tartalmaz. Itt zajlik a fotoszintézisből a szénhidrátok képződése.

A riboszómák fehérje- és nukleotidcsoportok, amelyek enzimeket és más, a kloroplaszt által megkövetelt komplex molekulákat állítanak elő.

Ezek nagy számban vannak jelen az összes élő sejtben, és összetett sejtanyagokat, például fehérjéket állítanak elő a RNS genetikai kód molekulák.

A tilakoidok beágyazódnak a sztrómába. A növényekben zárt korongokat képeznek, amelyeket úgynevezett halmokba rendeznek grana, egyetlen veremnek, amelyet granumnak hívnak. A lumenet körülvevő tilakoid membrán alkotja a fehérjét tartalmazó vizes savas anyagot, amely megkönnyíti a kloroplaszt kémiai reakcióit.

Lamellae összeköttetést képeznek a grana korongok között, összekötve a különböző halmok lumenét.

A fotoszintézis fényérzékeny része a thilakoid membránon zajlik, ahol klorofill elnyeli a fényenergiát, és a növény által felhasznált kémiai energiává alakítja.

Klorofill egy fotoreceptor az összes kloroplasztban található pigment.

Amikor a fény megüt egy növény levelét vagy az algák felületét, behatol a kloroplasztokba és visszaverődik a tilakoid membránokról. A fénybe ütközve a membránban lévő klorofill elektronokat bocsát ki, amelyeket a kloroplaszt további kémiai reakciókhoz használ fel.

A növényekben és a zöld algákban a klorofill főleg a klorofill a nevű zöld klorofill, a leggyakoribb típus. Elnyeli az ibolyakék és a vöröses narancsvörös fényt, miközben visszatükrözi a zöld fényt, így a növényeknek jellegzetes zöld színű.

Egyéb típusú klorofill olyan b-e típusok, amelyek különböző színeket nyelnek el és tükröznek.

A b típusú klorofill például megtalálható az algákban, és a vörös mellett némi zöld fényt is elnyel. Ez a zöld fényelnyelés abból adódhat, hogy az óceán felszíne közelében fejlődő organizmusok fejlődnek ki, mert a zöld fény csak rövid távolságon keresztül tud behatolni a vízbe.

A vörös fény messzebb haladhat a felszín alatt.

A kloroplasztok szénhidrátokat, például glükózt és komplex fehérjéket termelnek, amelyekre a növény sejtjeiben másutt van szükség.

Ezeknek az anyagoknak képesnek kell lenniük arra, hogy kilépjenek a kloroplasztból, és támogassák a sejtek és növények általános anyagcseréjét. Ugyanakkor a kloroplasztoknak a sejtekben máshol előállított anyagokra van szükségük.

A kloroplaszt membránok szabályozzák a molekulák mozgását a kloroplasztba és onnan ki, lehetővé téve a kis molekulák áthaladását a speciális szállítási mechanizmusok nagy molekulákhoz. A belső és a külső membrán egyaránt félig áteresztő, lehetővé téve a diffúzió kis molekulák és ionok.

Ezek az anyagok keresztezik a membránok közötti teret és behatolnak a féligáteresztő membránokba.

Nagy molekulákat, például komplex fehérjéket blokkol a két membrán. Ehelyett az ilyen összetett anyagok esetében speciális szállítási mechanizmusok állnak rendelkezésre, amelyek lehetővé teszik, hogy bizonyos anyagok áthaladjanak a két membránon, míg mások blokkolva vannak.

A külső membránnak van egy transzlokációs fehérje komplexe, amely bizonyos anyagokat a membránon keresztül szállít, és a belső membrán megfelelő és hasonló komplexummal rendelkezik a specifikus átmeneteihez.

Ezek a szelektív transzportmechanizmusok azért különösen fontosak, mert a belső membrán szintetizálja a lipideket, zsírsavak és karotinoidok amelyek szükségesek a kloroplaszt saját metabolizmusához.

A tilakoid membrán a thilakoid azon része, amely a fotoszintézis első szakaszában aktív.

Növényekben a tilakoid membrán általában zárt, vékony zsákokat vagy korongokat képez, amelyek gránába rakódnak és a helyükön maradnak, körülvéve a sztróma folyadékkal.

A tilakoidok spirális halmokban való elrendezése lehetővé teszi a tilakoidok szoros csomagolását és a tilakoid membrán összetett, nagy felületű struktúráját.

Az egyszerűbb organizmusok esetében a tilakoidok szabálytalan alakúak lehetnek, és szabadon lebeghetnek. A tilakoid membránt megütő fény minden esetben megindítja a fényreakciót a szervezetben.

A klorofill által felszabadított kémiai energiát a vízmolekulák hidrogénre és oxigénre osztására használják. Az oxigént a szervezet légzésre használja fel, vagy a légkörbe engedi, míg a hidrogént szénhidrátok képződéséhez használják.

Ennek a folyamatnak a szénje az úgynevezett folyamat szén-dioxidjából származik szénmegkötés.

A folyamata fotoszintézis két részből áll: a fényfüggő reakciók amelyek a klorofillal kölcsönhatásban lévő fénnyel kezdődnek és a sötét reakciók (más néven fénytől független reakciók), amelyek rögzítik a szenet és termelnek glükózt.

A fényreakciók csak a nap folyamán játszódnak le, amikor a fényenergia eltalálja a növényt, míg a sötét reakciók bármikor megtörténhetnek. A fényreakciók a tilakoid membránban kezdődnek, míg a sötét reakciók szénmegkötése a sztrómában, a tilakoidokat körülvevő zselésszerű folyadékban történik.

A sötét reakciók és a tilakoidok befogadása mellett a sztróma tartalmazza a kloroplaszt DNS-t és a kloroplaszt riboszómákat.

Ennek eredményeként a kloroplasztiknak saját energiaforrásuk van, és önmagukban is szaporodhatnak, anélkül, hogy a sejtosztódásra támaszkodnának.

Ismerje meg az eukarióta sejtekben található kapcsolódó sejtorganellákat: a sejtmembránt és sejtfal.

Ez a képesség az egyszerű sejtek és baktériumok evolúciójára vezethető vissza. A cianobaktériumnak valószínűleg korai sejtbe kellett lépnie, és hagyni kellett, hogy maradjon, mert az elrendezés kölcsönösen előnyössé vált.

Idővel a cianobaktérium kloroplasztivá fejlődött organelle.

A kloroplaszt stromában a szén megkötése azután következik be, hogy a víz hidrogénre és oxigénre oszlik a könnyű reakciók során.

A hidrogénatomok protonjai a tilakoidok belsejében lévő pumpába pumpálódnak, és ez savassá teszi. A fotoszintézis sötét reakcióiban a protonok az úgynevezett enzim révén diffundálnak vissza a lumenből a sztrómába. ATP-szintáz.

Ez a proton diffúzió ATP szintázon keresztül termel ATP, energiatároló vegyi anyag a sejtekhez.

Az enzim RuBisCO a sztrómában található, és a szén-dioxidot CO2-ból rögzíti, és hat szén-szénhidrátmolekulákat állít elő, amelyek instabilak.

Amikor az instabil molekulák lebomlanak, az ATP-t egyszerű cukormolekulákká alakítják át. A cukor-szénhidrátok kombinálhatók nagyobb molekulák, például glükóz, fruktóz, szacharóz és keményítő kialakítására, amelyek mind felhasználhatók a sejtek anyagcseréjében.

Amikor a fotoszintézis végén szénhidrátok képződnek, a növény kloroplasztjai eltávolultak szénből a légkörből, és felhasználta ezt a növény táplálékának létrehozására, és végül minden más élő számára dolgokat.

A tápláléklánc alapja mellett a növények fotoszintézise csökkenti a szén-dioxid mennyiségét üvegházhatású gázok a légkörben. Ily módon a növények és az algák a kloroplasztikájuk fotoszintézisén keresztül segítenek csökkenteni az éghajlatváltozás és a globális felmelegedés hatásait.