Indhold
- Hvad er inde i en Chloroplast - Chloroplast-strukturen
- Chloroplast-ribosomer og thylkaoider
- Chlorophyll: kilden til Chloroplast Energy
- Chloroplast-membranerne og intermembranområdet
- Thylakoid-systemet
- Stroma og oprindelsen af Chloroplast DNA
- Carbon Fixing in the Dark Reactions
Chloroplaster er små kraftværker, der fanger lysenergi til at producere de stivelser og sukkerarter, der brænder plantevækst.
De findes inde i planteceller i planteblade og i grønne og røde alger såvel som i cyanobakterier. Chloroplaster tillader planter at producere de komplekse kemikalier, der er nødvendige for livet, ud fra enkle, uorganiske stoffer som kuldioxid, vand og mineraler.
Som madproducerende autotrofe, planter danner grundlaget for fødekæden og understøtter alle forbrugere på højere niveau, såsom insekter, fisk, fugle og pattedyr helt op til mennesker.
Cellechloroplasterne er som små fabrikker, der producerer brændstof. På denne måde er det chloroplasterne i grønne planteceller, der gør livet på Jorden muligt.
Hvad er inde i en Chloroplast - Chloroplast-strukturen
Selvom chloroplaster er mikroskopiske bælter inde i små planteceller, har de en kompleks struktur, der giver dem mulighed for at fange lysenergi og bruge den til at samle kulhydrater på molekylært niveau.
De vigtigste strukturelle komponenter er som følger:
Chloroplast-ribosomer og thylkaoider
Ribosomerne er klynger af proteiner og nukleotider, der fremstiller enzymer og andre komplekse molekyler krævet af chloroplasten.
De er til stede i stort antal i alle levende celler og producerer komplekse cellestoffer, såsom proteiner i henhold til instruktionerne fra RNA-genetiske kodemolekyler.
Thylakoiderne er indlejret i stroma. I planter danner de lukkede diske, der er arrangeret i kaldte stabler grana, med en enkelt stak kaldet et granum. De består af en thylakoidmembran, der omgiver lumen, et vandigt surt materiale, der indeholder proteiner og letter de kemiske reaktioner i chloroplasts.
lameller danner forbindelser mellem grana-skiverne og forbinder lumen i de forskellige stakke.
Den lysfølsomme del af fotosyntesen finder sted på thylakoidmembranen, hvor klorofyl absorberer lysenergi og omdanner den til kemisk energi, der bruges af anlægget.
Chlorophyll: kilden til Chloroplast Energy
Klorofyll er en fotoreceptor pigment findes i alle chloroplaster.
Når lys rammer bladene på en plante eller overfladen af alger, trænger det ind i kloroplastene og reflekterer de thylakoide membraner. Slået af lys afgiver chlorofylen i membranen elektroner, som chloroplasten bruger til yderligere kemiske reaktioner.
Klorofyll i planter og grønne alger er hovedsageligt den grønne klorofyll kaldet chlorophyll a, den mest almindelige type. Det absorberer violet-blåt og rødligt orange-rødt lys, mens det reflekterer grønt lys og giver planterne deres karakteristisk grøn farve.
Andre typer klorofyl er typer b til e, der absorberer og reflekterer forskellige farver.
Chlorophyll type b findes for eksempel i alger og absorberer noget grønt lys ud over rødt. Denne absorption af grønt lys kan være et resultat af organismer, der udvikler sig nær havets overflade, fordi grønt lys kun kan trænge ind i vandet.
Rødt lys kan køre længere under overfladen.
Chloroplast-membranerne og intermembranområdet
Chloroplaster producerer kulhydrater såsom glukose og komplekse proteiner, der er nødvendige andre steder i plantecellerne.
Disse materialer skal være i stand til at forlade chloroplasten og understøtte generel celle- og plantemetabolisme. Samtidig har chloroplaster brug for stoffer, der er produceret andetsteds i cellerne.
Chloroplastmembranerne regulerer bevægelsen af molekyler ind og ud af chloroplasten ved at lade små molekyler passere under brug særlige transportmekanismer til store molekyler. Både den indre og den ydre membran er semi-permeabel, hvilket tillader diffusion af små molekyler og ioner.
Disse stoffer krydser intermembranrummet og trænger ind i de semi-permeable membraner.
Store molekyler såsom komplekse proteiner blokeres af de to membraner. I stedet for sådanne komplekse stoffer er der specielle transportmekanismer til rådighed for at give specifikke stoffer mulighed for at krydse de to membraner, mens andre blokeres.
Den ydre membran har et translokationsproteinkompleks til transport af visse materialer over membranen, og den indre membran har et tilsvarende og lignende kompleks til dets specifikke overgange.
Disse selektive transportmekanismer er især vigtige, fordi den indre membran syntetiserer lipider, fedtsyrer og carotenoider der kræves til chloroplasts egen metabolisme.
Thylakoid-systemet
Thylakoidmembranen er den del af thylakoidet, der er aktiv i den første fase af fotosyntesen.
I planter danner thylakoidmembranen generelt lukkede, tynde sække eller skiver, der er stablet i grana og forbliver på plads, omgivet af stroma-væsken.
Arrangementet af thylakoiderne i spiralformede stabler tillader en tæt pakning af thylakoiderne og en kompleks struktur med høj overfladeareal af thylakoidmembranen.
For enklere organismer kan thylakoiderne have en uregelmæssig form og kan være fritflydende. I begge tilfælde starter lys, der rammer thylakoidmembranen, lysreaktionen i organismen.
Den kemiske energi frigivet af klorofyll bruges til at opdele vandmolekyler i brint og ilt. Oxygen bruges af organismen til respiration eller frigøres til atmosfæren, mens brintet bruges til dannelse af kulhydrater.
Kulstof til denne proces kommer fra kuldioxid i en kaldet proces kulstoffiksering.
Stroma og oprindelsen af Chloroplast DNA
Fotosynteseprocessen består af to dele: de lysafhængige reaktioner, der starter med lys, der interagerer med klorofyl og mørke reaktioner (alias lysuafhængige reaktioner), der fikserer kulstof og producerer glukose.
Lysreaktioner finder kun sted i løbet af dagen, når lysenergi rammer planten, mens mørke reaktioner kan finde sted når som helst. Lysreaktionerne starter i thylakoidmembranen, mens kulstoffikseringen af de mørke reaktioner finder sted i stromaen, den gelélignende væske, der omgiver thylakoiderne.
Ud over at være vært for de mørke reaktioner og thylakoider indeholder stroma chloroplast-DNA og chloroplast-ribosomer.
Som et resultat har chloroplasterne deres egen energikilde og kan formere sig på egen hånd uden at stole på celledeling.
Lær om beslægtede celleorganeller i eukaryote celler: cellemembran og cellevæg.
Denne evne kan spores tilbage til udviklingen af enkle celler og bakterier. En cyanobacterium skal være kommet ind i en tidlig celle og fik lov til at blive, fordi arrangementet blev et gensidigt fordelagtigt.
Med tiden udviklede cyanobakteriet sig til chloroplastorganellen.
Carbon Fixing in the Dark Reactions
Carbonfiksering i chloroplaststroma finder sted efter, at vand er opdelt i brint og ilt under lysreaktionerne.
Protonerne fra brintatomerne pumpes ind i lumen inde i thylakoiderne, hvilket gør det surt. I de mørke reaktioner ved fotosyntesen diffunderer protonerne tilbage ud af lumen ind i stroma via et enzym kaldet ATP-syntase.
Denne protondiffusion gennem ATP-syntase producerer ATP, et energilagringskemikalie til celler.
Enzymet RuBisCO findes i stromaen og fikserer kulstof fra CO2 for at producere seks-carbonhydridmolekyler, der er ustabile.
Når de ustabile molekyler nedbrydes, bruges ATP til at omdanne dem til enkle sukkermolekyler. Sukkerkulhydraterne kan kombineres til dannelse af større molekyler såsom glukose, fruktose, saccharose og stivelse, som alle kan bruges i cellemetabolismen.
Når der dannes kulhydrater i slutningen af fotosynteseprocessen, har kloroplasterne fjernet kulstof fra atmosfæren og brugt det til at skabe mad til planten og til sidst til alle andre levende ting.
Ud over at danne grundlaget for fødekæden reducerer fotosyntesen i planter mængden af kuldioxid drivhusgas i atmosfæren. På denne måde hjælper planter og alger gennem fotosyntesen i deres kloroplaster med at reducere virkningerne af klimaændringer og global opvarmning.