Chloroplasten zijn membraangebonden organellen die aanwezig zijn in groene planten en algen. Ze bevatten chlorofyl, de biochemische stof die door planten wordt gebruikt voor: fotosynthese, die de energie van licht omzet in chemische energie die de activiteiten van de plant aandrijft.
Bovendien bevatten chloroplasten DNA en helpen ze een organisme bij het synthetiseren van eiwitten en vetzuren. Ze bevatten schijfachtige structuren, membranen die thylakoïden worden genoemd.
Basisprincipes van chloroplast
Chloroplasten zijn ongeveer 4 tot 6 micron lang. Het chlorofyl binnenin chloroplasten maakt planten en algen groen. Naast de thylakoïde membranen heeft elke chloroplast een buiten- en binnenmembraan en sommige soorten hebben chloroplasten met extra membranen.
De gelachtige vloeistof in een chloroplast staat bekend als stroma. Sommige soorten algen hebben een celwand tussen de binnen- en buitenmembranen die bestaat uit moleculen die suikers en aminozuren bevatten. Het interieur van de chloroplast bevat verschillende structuren, waaronder:
Oorsprong van de chloroplast
Er wordt aangenomen dat chloroplasten, en de enigszins verwante mitochondriën, waren ooit hun eigen "organismen", om zo te zeggen. Wetenschappers geloofden dat ergens in de vroege geschiedenis van het leven, bacterie-achtige organismen wat we kennen als chloroplasten verzwolgen en ze als een organel in de cel inbouwden.
Dit wordt de "endosymbiotische theorie" genoemd. Deze theorie wordt ondersteund door het feit dat chloroplasten en mitochondriën hun eigen DNA bevatten. Dit is waarschijnlijk "overgebleven" uit een tijd dat ze hun eigen "organismen" buiten een cel waren.
Nu wordt het meeste van dit DNA niet gebruikt, maar een deel van het chloroplast-DNA is essentieel voor thylakoïde-eiwitten en -functies. Er zijn naar schatting 28 genen in chloroplasten die het mogelijk maken om normaal te functioneren.
Thylakoïde definitie
Thylakoïden zijn platte, schijfachtige formaties die in de chloroplast worden aangetroffen. Ze lijken op gestapelde munten. Ze zijn verantwoordelijk voor ATP-synthese, waterfotolyse en zijn een onderdeel van een elektronentransportketen.
Ze zijn ook te vinden in cyanobacteriën en in chloroplasten van planten en algen.
Thylakoïde ruimte en structuur
Thylakoïden zweven vrij in het stroma van de chloroplast op een plaats die de thylakoïde ruimte wordt genoemd. In hogere planten vormen ze een structuur die een granum wordt genoemd en die lijkt op een stapel munten van 10 tot 20 hoog. Membranen verbinden verschillende grana met elkaar in een spiraalvormig patroon, hoewel sommige soorten vrij zwevende grana hebben.
Het thylakoïde membraan bestaat uit twee lagen lipiden die moleculen van fosfor en suiker kunnen bevatten. chlorofyl is direct ingebed in het thylakoïde membraan, dat het waterige materiaal omsluit dat bekend staat als het thylakoïde lumen.
Thylakoïden en fotosynthese
De chlorofylcomponent van een thylakoïde maakt fotosynthese mogelijk. Dit chlorofyl geeft planten en groene algen hun groene kleur. Het proces begint met het splitsen van water om een bron van waterstofatomen te creëren voor energieproductie, terwijl zuurstof als afvalproduct vrijkomt. Dit is de bron van de atmosferische zuurstof die we inademen.
De volgende stappen gebruiken de vrijgekomen waterstofionen, of protonen, samen met atmosferisch koolstofdioxide om suiker te synthetiseren. Een proces dat elektronentransport wordt genoemd, maakt energieopslagmoleculen zoals: ATP en NADPH. Deze moleculen sturen veel van de biochemische reacties van het organisme aan.
Chemiosmose
Een andere thylakoïde functie is chemiosmosis, die helpt bij het handhaven van een zure pH in het thylakoïde lumen. Bij chemiosmosis gebruikt de thylakoïde een deel van de energie die wordt geleverd door elektronentransport om protonen van het membraan naar het lumen te verplaatsen. Dit proces concentreert het aantal protonen in het lumen met een factor van ongeveer 10.000.
Deze protonen bevatten energie die wordt gebruikt om ADP om te zetten in ATP. Het enzym ATP-synthase helpt bij deze omzetting. De combinatie van positieve ladingen en protonconcentratie in het thylakoïde lumen creëert een elektrochemische gradiënt die de fysieke energie levert die nodig is voor ATP-productie.