Chloroplastai yra su membrana susiję organeliai, esantys žaliuose augaluose ir dumbliuose. Juose yra chlorofilo - biocheminės medžiagos, naudojamos augalams fotosintezė, kuris šviesos energiją paverčia chemine energija, valdančia augalo veiklą.
Be to, chloroplastuose yra DNR ir jie padeda organizmui sintetinti baltymus ir riebalų rūgštis. Juose yra į diską panašių struktūrų, kurios yra membranos, vadinamos tilakoidais.
Chloroplasto pagrindai
Chloroplastų ilgis yra apie 4–6 mikronus. Chlorofilas viduje chloroplastai daro augalus ir dumblius žalius. Be tilakoidinių membranų, kiekvienas chloroplastas turi išorinę ir vidinę membraną, o kai kuriose rūšyse yra chloroplastų su papildomomis membranomis.
Gelio pavidalo skystis chloroplasto viduje yra žinomas kaip stroma. Kai kurių rūšių dumbliai turi ląstelių sienelę tarp vidinės ir išorinės membranų, susidedančių iš molekulių, turinčių cukrų ir amino rūgščių. Chloroplasto interjere yra įvairių struktūrų, įskaitant DNR plazmidės, tilakoidinė erdvė ir ribosomos, kurios yra mažos baltymų gamyklos.
Chloroplasto kilmė
Manoma, kad chloroplastai ir šiek tiek susiję mitochondrijos, kažkada buvo jų pačių „organizmai“, taip sakant. Mokslininkai manė, kad kažkada ankstyvojoje gyvenimo istorijoje į bakterijas panašūs organizmai pasisavino tai, ką mes žinome kaip chloroplastus, ir įtraukė juos į ląstelę kaip organelę.
Tai vadinama „endosimbiozine teorija“. Šią teoriją patvirtina faktas, kad chloroplastai ir mitochondrijos turi savo DNR. Tai greičiausiai yra „likučiai“ iš to laiko, kai jie buvo savi „organizmai“ už ląstelės ribų.
Dabar didžioji dalis šios DNR nenaudojama, tačiau kai kurios chloroplastinės DNR yra būtinos tilakoidiniams baltymams ir funkcijoms. Apskaičiuota, kad chloroplastuose yra 28 genai, leidžiantys jam normaliai veikti.
Tilakoido apibrėžimas
Tilakoidai yra plokšti, į diską panašūs dariniai, randami chloroplaste. Jie atrodo panašūs į sukrautas monetas. Jie yra atsakingi už ATP sintezę, vandens fotolizę ir yra jo komponentas elektronų perdavimo grandinė.
Jų taip pat galima rasti cianobakterijose, taip pat augalų ir dumblių chloroplastuose.
Tilakoidinė erdvė ir struktūra
Tilakoidai laisvai plaukioja chloroplasto stromos vietoje, vadinamoje tilakoidine erdve. Aukštesniuose augaluose jie suformuoja struktūrą, vadinamą granumu, panašią į 10–20 aukščio monetų šūsnį. Membranos sujungia skirtingas granas viena su kita sraigtiniu pavidalu, nors kai kurios rūšys turi laisvai plaukiojančią graną.
Tilakoidinė membrana susideda iš dviejų lipidų sluoksnių, kuriuose gali būti fosforo ir cukraus molekulių. Chlorofilas yra įdėta tiesiai į tilakoidinę membraną, kuri uždaro vandeningą medžiagą, vadinamą tilakoido spindžiu.
Tilakoidai ir fotosintezė
Tilakoido chlorofilo komponentas yra tai, kas leidžia fotosintezę. Šis chlorofilas suteikia augalams ir žaliesiems dumbliams žalią spalvą. Procesas prasideda vandens padalijimu, siekiant sukurti vandenilio atomų šaltinį energijos gamybai, o deguonis išsiskiria kaip atliekos. Tai yra atmosferos deguonies šaltinis, kuriuo kvėpuojame.
Vėlesniuose etapuose cukrui sintetinti naudojami išskirti vandenilio jonai arba protonai kartu su atmosferos anglies dioksidu. Procesas, vadinamas elektronų pernaša, daro energiją kaupiančias molekules, tokias kaip ATP ir NADPH. Šios molekulės valdo daugelį organizmo biocheminių reakcijų.
Chemiozozė
Kita tilakoido funkcija yra chemiozmozė, padedanti palaikyti rūgštų pH tilakoido spindyje. Vykdant chemiosmozę, tilakoidas naudoja dalį energijos, kurią suteikia elektronų pernešimas, protonams perkelti iš membranos į liumeną. Šis procesas koncentruoja protonų kiekį liumene maždaug 10 000 kartų.
Šiuose protonuose yra energijos, kuri naudojama ADP paversti ATP. Fermentas ATP sintazė padeda šiai konversijai. Teigiamų krūvių ir protonų koncentracijos tilakoidiniame spindyje derinys sukuria elektrocheminį gradientą, kuris suteikia fizinę energiją, reikalingą ATP gamybai.