Kloroplaster er membranbundne organeller som finnes i grønne planter og alger. De inneholder klorofyll, det biokjemiske stoffet brukes av planter til fotosyntese, som omdanner energien fra lys til kjemisk energi som driver anleggets aktiviteter.
I tillegg inneholder kloroplaster DNA og hjelper en organisme med å syntetisere proteiner og fettsyrer. De inneholder disklignende strukturer, som er membraner som kalles thylakoids.
Grunnleggende om kloroplast
Kloroplaster måler omtrent 4 til 6 mikrometer i lengde. Klorofyllen inne kloroplaster gjør planter og alger grønne. I tillegg til thylakoidmembranene har hver kloroplast en ytre og indre membran, og noen arter har kloroplaster med ytterligere membraner.
Den gelignende væsken i en kloroplast er kjent som stroma. Noen alger har en cellevegg mellom de indre og ytre membranene som består av molekyler som inneholder sukker og aminosyrer. Kloroplastens indre inneholder forskjellige strukturer, inkludert DNA-plasmider, thylakoid-rommet, og ribosomer, som er små proteinfabrikker.
Opprinnelsen til kloroplasten
Det antas at kloroplaster, og noe beslektet mitokondrier, var en gang deres egne "organismer", for å si det sånn. Forskere trodde at bakterielignende organismer en gang i den tidlige livshistorien slukte det vi kjenner som kloroplaster og inkorporerte dem i cellen som en organell.
Dette kalles "endosymbiotisk teori". Denne teorien støttes av det faktum at kloroplaster og mitokondrier inneholder sitt eget DNA. Dette er sannsynligvis "rest" fra en tid da de var sine egne "organismer" utenfor en celle.
Nå brukes det meste av dette DNA ikke, men noe kloroplast-DNA er viktig for thylakoidproteiner og funksjoner. Det er anslagsvis 28 gener i kloroplaster som gjør at den kan fungere normalt.
Thylakoid Definisjon
Thylakoids er flate, disklignende formasjoner som finnes i kloroplasten. De ligner på stablede mynter. De er ansvarlige for ATP-syntese, vannfotolyse og er en komponent i en elektrontransportkjede.
De kan også finnes i cyanobakterier så vel som i kloroplaster fra planter og alger.
Thylakoid rom og struktur
Thylakoids flyter fritt i kloroplastens stroma på et sted som kalles thylakoid-rommet. I høyere planter danner de en struktur som kalles en granum som ligner en bunke med mynter 10 til 20 høye. Membraner kobler forskjellige grana til hverandre i et spiralformet mønster, selv om noen arter har fritt flytende grana.
Thylakoidmembranen er sammensatt av to lag lipider som kan inneholde molekyler av fosfor og sukker. Klorofyll er innebygd direkte i tylakoidmembranen, som omslutter det vannet materiale kjent som thylakoid lumen.
Thylakoids og fotosyntese
En thylakoid’s klorofyllkomponent er det som gjør fotosyntese mulig. Denne klorofyllen er det som gir planter og grønne alger deres grønne fargestoffer. Prosessen begynner med splitting av vann for å skape en kilde til hydrogenatomer for energiproduksjon, mens oksygen frigjøres som avfallsprodukt. Dette er kilden til det atmosfæriske oksygenet vi puster inn.
De påfølgende trinnene bruker de frigjorte hydrogenionene, eller protonene, sammen med atmosfærisk karbondioksid for å syntetisere sukker. En prosess kalt elektrontransport lager energilagringsmolekyler som f.eks ATP og NADPH. Disse molekylene driver mange av organismens biokjemiske reaksjoner.
Kjemiosmose
En annen thylakoid-funksjon er kjemiosmose, som hjelper til med å opprettholde en sur pH i thylakoid-lumen. I kjemiosmose bruker thylakoid noe av energien som tilføres elektrontransport for å flytte protoner fra membranen til lumen. Denne prosessen konsentrerer protontallet i lumen med en faktor på ca. 10.000.
Disse protonene inneholder energi som brukes til å konvertere ADP til ATP. Enzymet ATP-syntase hjelper denne konverteringen. Kombinasjonen av positive ladninger og protonkonsentrasjon i tylakoidlumen skaper en elektrokjemisk gradient som gir den fysiske energien som er nødvendig for ATP-produksjon.