Kloroplasti so z membrano vezani organeli, prisotni v zelenih rastlinah in algah. Vsebujejo klorofil, biokemično snov, ki jo rastline uporabljajo za fotosinteza, ki energijo iz svetlobe pretvori v kemično energijo, ki poganja dejavnosti obrata.
Poleg tega kloroplasti vsebujejo DNA in pomagajo organizmu sintetizirati beljakovine in maščobne kisline. Vsebujejo disku podobne strukture, ki so membrane, imenovane tilakoidi.
Osnove kloroplasta
Kloroplasti merijo približno 4 do 6 mikronov v dolžino. Klorofil znotraj kloroplasti naredi rastline in alge zelene. Vsak kloroplast ima poleg tilakoidnih membran zunanjo in notranjo membrano, nekatere vrste pa imajo kloroplaste z dodatnimi membranami.
Gel podobna tekočina v kloroplastu je znana kot stroma. Nekatere vrste alg imajo med notranjo in zunanjo membrano celično steno, sestavljeno iz molekul, ki vsebujejo sladkorje in aminokisline. Notranjost kloroplasta vsebuje različne strukture, vključno DNA plazmidi, tilakoidni prostor in ribosomi, ki so majhne tovarne beljakovin.
Izvor kloroplasta
Menijo, da so kloroplasti in nekoliko povezani mitohondrije, so bili nekoč njihovi "organizmi", tako rekoč. Znanstveniki so verjeli, da so nekdaj v zgodnji zgodovini življenja bakterijski organizmi zajeli tisto, kar poznamo kot kloroplaste, in jih kot celico vključili v celico.
To se imenuje "endosimbiotska teorija". To teorijo podpira dejstvo, da kloroplasti in mitohondriji vsebujejo lastno DNA. To je verjetno "ostanek" iz časa, ko so bili lastni "organizmi" zunaj celice.
Zdaj se večina te DNA ne uporablja, vendar je nekaj kloroplastne DNA bistvenega pomena za tilakoidne beljakovine in njihove funkcije. Po ocenah je v kloroplastih 28 genov, ki mu omogočajo normalno delovanje.
Definicija tilakoida
Tilakoidi so ravne, disku podobne tvorbe, ki jih najdemo v kloroplastu. Izgledajo podobno kot zloženi kovanci. Odgovorni so za sintezo ATP, fotolizo vode in so sestavni del elektronska transportna veriga.
Najdemo jih lahko tudi med cianobakterijami, pa tudi v kloroplastih rastlin in alg.
Tilakoidni prostor in zgradba
Tilakoidi prosto plavajo znotraj strome kloroplasta na mestu, imenovanem tilakoidni prostor. V višjih rastlinah tvorijo strukturo, imenovano granum, ki spominja na kup kovancev, visok 10 do 20. Membrane med seboj v spiralnem vzorcu povezujejo različne grane, čeprav imajo nekatere vrste prosto plavajočo grano.
Tilakoidna membrana je sestavljena iz dveh slojev lipidov, ki bi lahko vsebovali molekule fosforja in sladkorja. Klorofil je vdelan neposredno v tilakoidno membrano, ki zajema vodni material, znan kot tilakoidni lumen.
Tilakoidi in fotosinteza
Sestavina klorofila tilakoida je tista, ki omogoča fotosintezo. Ta klorofil daje rastlinam in zelenim algam zeleno obarvanost. Postopek se začne s cepljenjem vode, da se ustvari vir atomov vodika za proizvodnjo energije, medtem ko se kisik sprošča kot odpadni produkt. To je vir atmosferskega kisika, ki ga vdihavamo.
V nadaljnjih korakih se za sintezo sladkorja uporabljajo sproščeni vodikovi ioni ali protoni, skupaj z atmosferskim ogljikovim dioksidom. Proces, imenovan prenos elektronov, naredi molekule za shranjevanje energije, kot so ATP in NADPH. Te molekule poganjajo številne biokemične reakcije organizma.
Kemiosmoza
Druga tilakoidna funkcija je kemiosmoza, ki pomaga vzdrževati kisel pH v lumenu tilakoida. Pri kemiosmozi tilakoid porabi del energije, ki jo zagotavlja prenos elektronov, za premikanje protonov iz membrane v lumen. Ta postopek koncentrira število protonov v lumnu za približno 10.000 krat.
Ti protoni vsebujejo energijo, ki se uporablja za pretvorbo ADP v ATP. Encim ATP sintaza pomaga pri tej pretvorbi. Kombinacija pozitivnih nabojev in koncentracije protona v lumenu tilakoida ustvarja elektrokemični gradient, ki zagotavlja fizično energijo, potrebno za proizvodnjo ATP.