Chloroplasty sú membrány viazané organely prítomné v zelených rastlinách a riasach. Obsahujú chlorofyl, ktorý je biochemickými látkami, ktoré rastliny používajú fotosyntéza, ktorý premieňa energiu zo svetla na chemickú energiu, ktorá poháňa činnosť rastliny.
Chloroplasty navyše obsahujú DNA a pomáhajú organizmu syntetizovať bielkoviny a mastné kyseliny. Obsahujú diskovité štruktúry, čo sú membrány nazývané tylakoidy.
Základy chloroplastov
Chloroplasty merajú asi 4 až 6 mikrónov na dĺžku. Chlorofyl vo vnútri chloroplasty robí rastliny a riasy zelenými. Okrem tylakoidových membrán má každý chloroplast vonkajšiu a vnútornú membránu a niektoré druhy majú chloroplasty s ďalšími membránami.
Gélová tekutina vo vnútri chloroplastu je známa ako stróma. Niektoré druhy rias majú bunkovú stenu medzi vnútornou a vonkajšou membránou zloženou z molekúl obsahujúcich cukry a aminokyseliny. Interiér chloroplastu obsahuje rôzne štruktúry, vrátane DNA plazmidy, tylakoidný priestor a ribozómy, čo sú malé továrne na výrobu bielkovín.
Pôvod chloroplastu
To je veril, že chloroplasty, a trochu súvisiace mitochondrie, boli kedysi takpovediac ich vlastnými „organizmami“. Vedci verili, že niekedy v ranej histórii života baktérie podobné organizmy pohltili to, čo poznáme ako chloroplasty, a začlenili ich do bunky ako organelu.
Toto sa nazýva „endosymbiotická teória“. Túto teóriu podporuje skutočnosť, že chloroplasty a mitochondrie obsahujú svoju vlastnú DNA. Pravdepodobne ide o „zvyšky“ z čias, keď boli ich vlastným „organizmom“ mimo bunky.
Teraz sa väčšina tejto DNA nepoužíva, ale časť chloroplastových DNA je nevyhnutná pre tylakoidné proteíny a funkcie. Odhaduje sa, že v chloroplastoch je 28 génov, ktoré mu umožňujú normálne fungovanie.
Definícia tylakoidu
Tylakoidy sú ploché diskovité útvary nachádzajúce sa v chloroplastoch. Vyzerajú podobne ako naskladané mince. Sú zodpovední za syntézu ATP, fotolýzu vody a sú súčasťou reťazec transportu elektrónov.
Možno ich nájsť aj v siniciach, ako aj v chloroplastoch rastlín a rias.
Tylakoidný priestor a štruktúra
Tylakoidy voľne plávajú vo vnútri strómy chloroplastov na mieste nazývanom tylakoidný priestor. Vo vyšších rastlinách vytvárajú štruktúru zvanú granum, ktorá pripomína hromadu mincí vysokých 10 až 20. Membrány navzájom spájajú rôzne grany v tvare špirály, aj keď niektoré druhy majú granáty voľne plávajúce.
Tylakoidná membrána je zložená z dvoch vrstiev lipidov, ktoré môžu obsahovať molekuly fosforu a cukru. Chlorofyl je zaliaty priamo v tylakoidnej membráne, ktorá obklopuje vodnatý materiál známy ako lúmen tylakoidu.
Tylakoidy a fotosyntéza
To, čo umožňuje fotosyntézu, je chlorofylová zložka tylakoidu. Tento chlorofyl dodáva rastlinám a zeleným riasam ich zelené sfarbenie. Proces začína štiepením vody, aby sa vytvoril zdroj atómov vodíka na výrobu energie, zatiaľ čo kyslík sa uvoľňuje ako odpadový produkt. Toto je zdroj vzdušného kyslíka, ktorý dýchame.
Nasledujúce kroky používajú na syntézu cukru uvoľnené vodíkové ióny alebo protóny spolu s atmosférickým oxidom uhličitým. Proces nazývaný elektrónový transport robí molekuly akumulujúce energiu ako napr ATP a NADPH. Tieto molekuly napájajú mnohé z biochemických reakcií organizmu.
Chemiosmóza
Ďalšou funkciou tylakoidov je chemiosmóza, ktorá pomáha udržiavať kyslé pH v lúmeni tylakoidu. Pri chemiosmóze využíva tylakoid časť energie poskytovanej transportom elektrónov na presun protónov z membrány do lúmenu. Tento proces koncentruje počet protónov v lúmene faktorom asi 10 000.
Tieto protóny obsahujú energiu, ktorá sa používa na premenu ADP na ATP. Enzým ATP syntáza pomáha tejto premene. Kombinácia pozitívnych nábojov a koncentrácie protónov v lúmeni tylakoidu vytvára elektrochemický gradient, ktorý poskytuje fyzickú energiu potrebnú na produkciu ATP.