Kloroplast: Tanımı, Yapısı ve İşlevi (Diyagramlı)

Kloroplastlar, onları yakalayan küçük bitki santralleridir. ışık enerjisi bitki büyümesini besleyen nişastaları ve şekerleri üretmek.

içinde bulunurlar bitki hücreleri bitki yapraklarında, yeşil ve kırmızı alglerde ve siyanobakterilerde bulunur. Kloroplastlar, bitkilerin karbondioksit, su ve mineraller gibi basit, inorganik maddelerden yaşam için gerekli olan karmaşık kimyasalları üretmesini sağlar.

Gıda üreten olarak ototroflar, bitkiler temeli oluşturur besin zinciri, insanlara kadar böceklerden balıklara, kuşlardan memelilere kadar tüm üst düzey tüketicileri desteklemektedir.

Hücre kloroplastları, yakıt üreten küçük fabrikalar gibidir. Bu şekilde, Dünya'da yaşamı mümkün kılan yeşil bitki hücrelerindeki kloroplastlardır.

Kloroplastlar, küçük bitki hücrelerinin içindeki mikroskobik bölmeler olmasına rağmen, ışık enerjisini yakalamalarına ve moleküler düzeyde karbonhidratları bir araya getirmek için kullanmalarına izin veren karmaşık bir yapıya sahiptirler.

Başlıca yapısal bileşenler aşağıdaki gibidir:

• Aralarında zarlar arası boşluk bulunan bir dış ve iç katman.
• İç zarın içinde ribozomlar ve tilakoidler.
• İç zar, adı verilen sulu bir jöle içerir. stroma.
• Stroma sıvısı, kloroplast DNA'sının yanı sıra proteinleri ve nişastaları içerir. Fotosentezden karbonhidrat oluşumunun gerçekleştiği yerdir.

ribozomlar kloroplast için gerekli olan enzimleri ve diğer karmaşık molekülleri üreten protein ve nükleotid kümeleridir.

Tüm canlı hücrelerde çok sayıda bulunurlar ve proteinler gibi karmaşık hücre maddeleri üretirler. RNA genetik kodu moleküller.

tilakoidler stromaya gömülüdür. Bitkilerde kümeler halinde düzenlenmiş kapalı diskler oluştururlar. grana, granum adı verilen tek bir yığınla. Lümeni çevreleyen tilakoid bir zardan, proteinler içeren ve kloroplastın kimyasal reaksiyonlarını kolaylaştıran sulu asidik bir malzemeden oluşurlar.

lamel farklı yığınların lümenini birbirine bağlayan grana diskleri arasında bağlantılar oluşturur.

Fotosentezin ışığa duyarlı kısmı, thylakoid zar üzerinde gerçekleşir. klorofil ışık enerjisini emer ve bitkinin kullandığı kimyasal enerjiye dönüştürür.

Klorofil bir Foto reseptör Tüm kloroplastlarda bulunan pigment.

Işık bir bitkinin yaprağına veya alglerin yüzeyine çarptığında, kloroplastlara nüfuz eder ve tilakoid zarlardan yansır. Işığın çarptığı zardaki klorofil, kloroplastın daha ileri kimyasal reaksiyonlar için kullandığı elektronları verir.

Bitkilerdeki ve yeşil alglerdeki klorofil, en yaygın türü olan klorofil a adı verilen yeşil klorofildir. Yeşil ışığı yansıtırken menekşe-mavi ve kırmızımsı turuncu-kırmızı ışığı emer, bitkilere canlılık verir. karakteristik yeşil renk.

Diğer klorofil türleri farklı renkleri emen ve yansıtan b'den e'ye kadar olan tiplerdir.

Örneğin, klorofil tip b, alglerde bulunur ve kırmızıya ek olarak bir miktar yeşil ışığı da emer. Bu yeşil ışık emilimi, okyanus yüzeyine yakın gelişen organizmaların bir sonucu olabilir, çünkü yeşil ışık suya yalnızca kısa bir mesafeden nüfuz edebilir.

Kırmızı ışık, yüzeyin daha da altına seyahat edebilir.

Kloroplastlar, bitki hücrelerinin başka yerlerinde ihtiyaç duyulan glikoz ve kompleks proteinler gibi karbonhidratlar üretir.

Bu materyaller kloroplasttan çıkabilmeli ve genel hücre ve bitki metabolizmasını destekleyebilmelidir. Aynı zamanda, kloroplastlar, hücrelerin başka yerlerinde üretilen maddelere ihtiyaç duyarlar.

Kloroplast zarları, kullanım sırasında küçük moleküllerin geçmesine izin vererek moleküllerin kloroplast içine ve dışına hareketini düzenler. özel taşıma mekanizmaları büyük moleküller için Hem iç hem de dış zarlar yarı geçirgendir ve yayılma küçük moleküller ve iyonlardan oluşur.

Bu maddeler zarlar arası boşluğu geçer ve yarı geçirgen zarlara nüfuz eder.

Karmaşık proteinler gibi büyük moleküller iki zar tarafından bloke edilir. Bunun yerine, bu tür karmaşık maddeler için, diğerleri bloke olurken belirli maddelerin iki zardan geçmesine izin veren özel taşıma mekanizmaları mevcuttur.

Dış zar, belirli malzemeleri zar boyunca taşımak için bir translokasyon protein kompleksine sahiptir ve iç zar, spesifik geçişleri için karşılık gelen ve benzer bir komplekse sahiptir.

Bu seçici taşıma mekanizmaları özellikle önemlidir çünkü iç zar lipidleri sentezler. yağ asitleri ve karotenoidler kloroplastın kendi metabolizması için gereklidir.

Tilakoid zar, fotosentezin ilk aşamasında aktif olan tilakoidin parçasıdır.

Bitkilerde, thylakoid membran genellikle kapalı, ince çuvallar veya grana içinde istiflenmiş ve yerinde kalan, stroma sıvısı ile çevrili diskler oluşturur.

Tilakoidlerin sarmal yığınlar halinde düzenlenmesi, thylakoidlerin sıkı bir şekilde paketlenmesini ve thylakoid zarın karmaşık, yüksek yüzey alanlı yapısını sağlar.

Daha basit organizmalar için, tilakoidler düzensiz bir şekle sahip olabilir ve serbest yüzebilir. Her durumda, thylakoid membrana çarpan ışık, organizmada ışık reaksiyonunu başlatır.

Klorofil tarafından salınan kimyasal enerji, su moleküllerini hidrojen ve oksijene bölmek için kullanılır. Oksijen organizma tarafından solunum için kullanılır veya atmosfere verilirken, hidrojen karbonhidrat oluşumunda kullanılır.

Bu işlem için karbon, adı verilen bir işlemde karbondioksitten gelir. karbon fiksasyonu.

Süreci fotosentez iki bölümden oluşur: ışığa bağımlı reaksiyonlar ışığın klorofil ile etkileşime girmesiyle başlayan ve karanlık reaksiyonlar (diğer adıyla ışıktan bağımsız reaksiyonlar) karbonu sabitleyen ve glikoz üreten.

Işık reaksiyonları sadece gün boyunca ışık enerjisinin bitkiye çarptığı zaman gerçekleşirken, karanlık reaksiyonlar herhangi bir zamanda gerçekleşebilir. Işık reaksiyonları thylakoid membranda başlarken, karanlık reaksiyonların karbon fiksasyonu stromada, thylakoidleri çevreleyen jöle benzeri sıvıda gerçekleşir.

Karanlık reaksiyonları ve tilakoidleri barındırmaya ek olarak, stroma kloroplast DNA'sını ve kloroplast ribozomlarını içerir.

Sonuç olarak, kloroplastların kendi enerji kaynakları vardır ve hücre bölünmesine ihtiyaç duymadan kendi kendilerine çoğalabilirler.

Ökaryotik hücrelerde ilgili hücre organelleri hakkında bilgi edinin: hücre zarı ve hücre çeperi.

Bu yetenek, basit hücrelerin ve bakterilerin evrimine kadar izlenebilir. Bir siyanobakteri erken bir hücreye girmiş olmalı ve düzenleme karşılıklı yarar sağladığı için kalmasına izin verilmiş olmalıdır.

Zamanla, siyanobakteri kloroplasta evrildi. organel.

Kloroplast stromasında karbon fiksasyonu, ışık reaksiyonları sırasında suyun hidrojen ve oksijene ayrılmasından sonra gerçekleşir.

Hidrojen atomlarından gelen protonlar, tilakoidlerin içindeki lümene pompalanarak onu asidik hale getirir. Fotosentezin karanlık reaksiyonlarında, protonlar, adı verilen bir enzim aracılığıyla lümenden stromaya geri difüze olur. ATP sentaz.

ATP sentaz yoluyla bu proton difüzyonu üretir ATP, hücreler için bir enerji depolama kimyasalı.

enzim RuBisCO stromada bulunur ve kararsız olan altı karbonlu karbonhidrat molekülleri üretmek için karbonu CO2'den sabitler.

Kararsız moleküller parçalandığında, onları basit şeker moleküllerine dönüştürmek için ATP kullanılır. Şeker karbonhidratları, tümü hücre metabolizmasında kullanılabilen glikoz, fruktoz, sakaroz ve nişasta gibi daha büyük moleküller oluşturmak üzere birleştirilebilir.

Fotosentez işleminin sonunda karbonhidratlar oluştuğunda, bitkinin kloroplastları ortadan kalkar. karbonu atmosferden aldı ve onu bitki ve nihayetinde diğer tüm canlılar için yiyecek yaratmak için kullandı. bir şeyler.

Bitkilerde fotosentez, besin zincirinin temelini oluşturmasının yanı sıra karbondioksit miktarını da azaltır. Sera gazı atmosferde. Bu şekilde bitkiler ve algler, kloroplastlarında fotosentez yaparak iklim değişikliği ve küresel ısınmanın etkilerini azaltmaya yardımcı olurlar.