Kloroplast: definisjon, struktur og funksjon (med diagram)

Kloroplaster er små kraftverk som fanger opp lysenergi for å produsere stivelse og sukker som gir drivstoff til vekst.

De finnes inne planteceller i planteblader og i grønne og røde alger så vel som i cyanobakterier. Kloroplaster tillater planter å produsere de komplekse kjemikaliene som er nødvendige for livet fra enkle, uorganiske stoffer som karbondioksid, vann og mineraler.

Som matproduserende autotrofer, planter danner grunnlaget for næringskjede, som støtter alle forbrukere på høyere nivå som insekter, fisk, fugler og pattedyr helt opp til mennesker.

Cellekloroplaster er som små fabrikker som produserer drivstoff. På denne måten er det kloroplaster i grønne planteceller som gjør livet på jorden mulig.

Selv om kloroplaster er mikroskopiske belger i små planteceller, har de en kompleks struktur som gjør at de kan fange lysenergi og bruke den til å samle karbohydrater på molekylært nivå.

Viktige strukturelle komponenter er som følger:

• Et ytre og indre lag med mellomrom mellom seg.
instagram story viewer
• Inne i indre membran er ribosomer og thylakoids.
• Den indre membranen inneholder en vandig gelé kalt stroma.
• Stroma-væsken inneholder kloroplast-DNA så vel som proteiner og stivelse. Det er der dannelsen av karbohydrater fra fotosyntese foregår.

De ribosomer er klynger av proteiner og nukleotider som produserer enzymer og andre komplekse molekyler som kreves av kloroplasten.

De er til stede i stort antall i alle levende celler og produserer komplekse cellestoffer som proteiner i henhold til instruksjonene fra RNA genetisk kode molekyler.

De thylakoids er innebygd i stroma. I planter danner de lukkede plater som er ordnet i stabler som kalles grana, med en enkelt bunke kalt granum. De består av en tylakoidmembran som omgir lumenet, et vandig surt materiale som inneholder proteiner og letter kloroplastens kjemiske reaksjoner.

Lamellae danne koblinger mellom grana-skivene, som forbinder lumenet til de forskjellige stablene.

Den lysfølsomme delen av fotosyntese foregår på tylakoidmembranen hvor klorofyll absorberer lysenergi og gjør den om til kjemisk energi som brukes av planten.

Klorofyll er en fotoreseptor pigment som finnes i alle kloroplaster.

Når lys treffer bladet på en plante eller overflaten av alger, trenger det inn i kloroplastene og reflekteres av tylakoidmembranene. Slått av lys gir klorofyllen i membranen av elektroner som kloroplasten bruker for ytterligere kjemiske reaksjoner.

Klorofyll i planter og grønne alger er hovedsakelig grønn klorofyll kalt klorofyll a, den vanligste typen. Den absorberer fiolettblått og rødaktig oransje-rødt lys mens det reflekterer grønt lys og gir plantene deres karakteristisk grønn farge.

Annen typer klorofyll er typene b til e, som absorberer og reflekterer forskjellige farger.

Klorofyll type b finnes for eksempel i alger og absorberer noe grønt lys i tillegg til rødt. Denne absorpsjonen av grønt lys kan være et resultat av at organismer utvikler seg nær havoverflaten fordi grønt lys bare kan trenge inn i en kort avstand i vannet.

Rødt lys kan bevege seg lenger under overflaten.

Kloroplaster produserer karbohydrater som glukose og komplekse proteiner som er nødvendig andre steder i plantens celler.

Disse materialene må kunne gå ut av kloroplasten og støtte generell metabolisme av celler og planter. Samtidig trenger kloroplaster stoffer som produseres andre steder i cellene.

Kloroplastmembranene regulerer molekylers bevegelse inn og ut av kloroplasten ved å la små molekyler passere mens du bruker spesielle transportmekanismer for store molekyler. Både de indre og ytre membranene er halvgjennomtrengelige og tillater spredning av små molekyler og ioner.

Disse stoffene krysser intermembranrommet og trenger inn i de semi-permeable membranene.

Store molekyler som komplekse proteiner er blokkert av de to membranene. I stedet for slike komplekse stoffer er det spesielle transportmekanismer tilgjengelig for å tillate spesifikke stoffer å krysse de to membranene mens andre er blokkert.

Den ytre membranen har et translokasjonsproteinkompleks for å transportere visse materialer over membranen, og den indre membranen har et tilsvarende og lignende kompleks for sine spesifikke overganger.

Disse selektive transportmekanismene er spesielt viktige fordi den indre membranen syntetiserer lipider, fettsyrer og karotenoider som kreves for kloroplastens egen metabolisme.

Thylakoidmembranen er den delen av thylakoid som er aktiv i den første fasen av fotosyntese.

I planter danner thylakoidmembranen vanligvis lukkede, tynne sekker eller skiver som er stablet i grana og holder seg på plass, omgitt av stromavæsken.

Arrangementet av thylakoids i spiralformede stabler tillater en tett pakking av thylakoids og en kompleks, høy overflatearealstruktur av thylakoid membranen.

For enklere organismer kan thylakoidene ha en uregelmessig form og kan være flytende. I hvert tilfelle starter lys som treffer thylakoidmembranen lysreaksjonen i organismen.

Den kjemiske energien som frigjøres av klorofyll brukes til å dele vannmolekyler i hydrogen og oksygen. Oksygen brukes av organismen for åndedrett eller frigjøres til atmosfæren mens hydrogen brukes i dannelsen av karbohydrater.

Kullet for denne prosessen kommer fra karbondioksid i en prosess som kalles karbonfiksering.

Prosessen av fotosyntese består av to deler: lysavhengige reaksjoner som starter med at lys samhandler med klorofyll og mørke reaksjoner (aka lysuavhengige reaksjoner) som fikserer karbon og produserer glukose.

Lysreaksjoner finner bare sted på dagtid når lysenergi treffer planten mens mørke reaksjoner kan finne sted når som helst. Lysreaksjonene starter i tylakoidmembranen mens karbonfiksering av de mørke reaksjonene foregår i stroma, den gelélignende væsken som omgir thylakoids.

I tillegg til å være vert for mørke reaksjoner og tylakoider, inneholder stroma kloroplast-DNA og kloroplastribosomer.

Som et resultat har kloroplastene sin egen energikilde og kan formere seg alene, uten å stole på celledeling.

Lær om relaterte celleorganeller i eukaryote celler: cellemembran og celleveggen.

Denne evnen kan spores tilbake til utviklingen av enkle celler og bakterier. En cyanobakterie må ha kommet inn i en tidlig celle og fikk bli fordi ordningen ble gjensidig gunstig.

Med tiden utviklet cyanobakteriet seg til kloroplast organell.

Karbonfiksering i kloroplaststroma skjer etter at vann er delt i hydrogen og oksygen under lysreaksjonene.

Protonene fra hydrogenatomene pumpes inn i lumenet inne i tylakoidene, noe som gjør det surt. I de mørke reaksjonene av fotosyntese diffunderer protonene ut av lumenet inn i stroma via et enzym som kalles ATP-syntase.

Denne protondiffusjonen gjennom ATP-syntase produserer ATP, et energilagringsmiddel for celler.

Enzymet RuBisCO finnes i stroma og fikserer karbon fra CO2 for å produsere seks-karbon karbohydratmolekyler som er ustabile.

Når de ustabile molekylene brytes ned, brukes ATP til å konvertere dem til enkle sukkermolekyler. Sukkerkarbohydratene kan kombineres for å danne større molekyler som glukose, fruktose, sukrose og stivelse, som alle kan brukes i cellemetabolismen.

Når karbohydrater dannes på slutten av fotosynteseprosessen, har plantens kloroplaster fjernet karbon fra atmosfæren og brukte den til å lage mat for planten og til slutt for alle andre levende tingene.

I tillegg til å danne grunnlaget for næringskjeden, reduserer fotosyntese i planter mengden karbondioksid klimagass i atmosfæren. På denne måten bidrar planter og alger gjennom fotosyntese i kloroplaster til å redusere effekten av klimaendringer og global oppvarming.