Kloroplaster är membranbundna organeller som finns i gröna växter och alger. De innehåller klorofyll, den biokemiska som används av växter för fotosyntes, som omvandlar energin från ljus till kemisk energi som driver anläggningens aktiviteter.
Dessutom innehåller kloroplaster DNA och hjälper en organism att syntetisera proteiner och fettsyror. De innehåller diskliknande strukturer, som är membran som kallas tylakoids.
Grunderna för kloroplast
Kloroplaster mäter cirka 4 till 6 mikrometer i längd. Klorofyllen inuti kloroplaster gör växter och alger gröna. Förutom tylakoidmembranen har varje kloroplast ett yttre och inre membran, och vissa arter har kloroplaster med ytterligare membran.
Den gelliknande vätskan inuti en kloroplast kallas stroma. Vissa alger har en cellvägg mellan de inre och yttre membranen som består av molekyler som innehåller socker och aminosyror. Kloroplastens interiör innehåller olika strukturer, inklusive DNA-plasmider, thylakoidutrymmet och ribosomer, som är små proteinfabriker.
Kloroplastens ursprung
Man tror att kloroplaster, och något relaterade mitokondrier, var en gång deras egna "organismer", så att säga. Forskare trodde att bakteriliknande organismer någon gång i livets tidiga historia uppslukade det vi känner som kloroplaster och införlivade dem i cellen som en organell.
Detta kallas "endosymbiotisk teori". Denna teori stöds av det faktum att kloroplaster och mitokondrier innehåller sitt eget DNA. Detta är troligen "kvar" från en tid då de var sina egna "organismer" utanför en cell.
Nu används det mesta av detta DNA inte, men en del kloroplast-DNA är viktigt för tylakoidproteiner och funktioner. Det finns uppskattningsvis 28 gener i kloroplaster som gör att den kan fungera normalt.
Thylakoid Definition
Thylakoids är platta, diskliknande formationer som finns i kloroplasten. De liknar staplade mynt. De ansvarar för ATP-syntes, vattenfotolys och är en komponent i en elektron transport kedja.
De finns också i cyanobakterier såväl som i kloroplaster från växter och alger.
Thylakoid rymd och struktur
Thylakoids flyter fritt inom kloroplastens stroma på en plats som kallas thylakoid-rymden. I högre växter bildar de en struktur som kallas en granum som liknar en stapel mynt 10 till 20 höga. Membran ansluter olika grana till varandra i ett spiralformat mönster, även om vissa arter har fritt flytande grana.
Tylakoidmembranet består av två lager lipider som kan innehålla molekyler av fosfor och socker. Klorofyll är inbäddat direkt i tylakoidmembranet, som omsluter det vattniga materialet som kallas thylakoid-lumen.
Thylakoids och fotosyntes
En tylakoids klorofyllkomponent är det som gör fotosyntes möjlig. Denna klorofyll är det som ger växter och gröna alger sin gröna färg. Processen börjar med klyvning av vatten för att skapa en källa till väteatomer för energiproduktion, medan syre släpps ut som en avfallsprodukt. Detta är källan till det atmosfäriska syret vi andas in.
De efterföljande stegen använder de frigjorda vätejonerna, eller protonerna, tillsammans med atmosfärisk koldioxid för att syntetisera socker. En process som kallas elektrontransport gör energilagringsmolekyler som t.ex. ATP och NADPH. Dessa molekyler driver många av organismens biokemiska reaktioner.
Kemiosmos
En annan tylakoidfunktion är kemiosmos, som hjälper till att upprätthålla ett surt pH i tylakoidlumen. I kemiosmos använder thylakoid en del av den energi som tillhandahålls av elektrontransport för att flytta protoner från membranet till lumen. Denna process koncentrerar protonantalet i lumen med en faktor på cirka 10 000.
Dessa protoner innehåller energi som används för att konvertera ADP till ATP. Enzymet ATP-syntas hjälper till med denna omvandling. Kombinationen av positiva laddningar och protonkoncentration i tylakoidlumen skapar en elektrokemisk gradient som ger den fysiska energi som krävs för ATP-produktion.