Chloroplast: Definition, struktur og funktion (med diagram)

ribosomerne er klynger af proteiner og nukleotider, der fremstiller enzymer og andre komplekse molekyler krævet af chloroplasten .

De findes 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 stabler kaldet grana
, med en enkelt stak kaldet en granum. De er sammensat af en thylakoid membran, der omgiver lumen, et vandigt surt materiale, der indeholder proteiner og letter chloroplastens kemiske reaktioner.

Lamellae og danner forbindelser mellem granaskiverne, der forbinder lumen i forskellige stabler.

Den lysfølsomme del af fotosyntesen finder sted på thylakoidmembranen, hvor klorofyll og absorberer lysenergi og omdanner den til kemisk energi, der bruges af planten.
Chlorophyll: The Kilde til Chloroplast Energy

Chlorophyll er en fotoreceptor og pigment, der findes i alle kloroplaster.

Når lys rammer en plantes blad eller algerne, trænger det ind i kloroplaster og reflekterer de thylakoide membraner. Slået af lys afgiver chlorofylen i membranen elektroner, som chloroplasten bruger til yderligere kemiske reaktioner.

Chlorofyl i planter og grønalger er hovedsageligt den grønne klorofyl, der kaldes chlorophyll a, den mest almindelige type. Det absorberer violet-blå og rødligt orange-rødt lys, mens det reflekterer grønt lys, hvilket giver planter deres karakteristiske grønne farve.

Andre typer klorofyl er typer b til e, som absorberer og reflekterer forskellige farver.

Klorofyll type b findes for eksempel i alger og absorberer noget grønt lys ud over rødt. Denne absorption med 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 bevæge sig længere under overfladen.
The Chloroplastmembraner og intermembranrummet

Chloroplaster producerer kulhydrater såsom glukose og komplekse proteiner, som er nødvendige andre steder i plantens celler.

Disse materialer skal være i stand til at forlade chloroplasten og understøtte generelle 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 anvendelse af specielle transportmekanismer
for 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 gennem 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. 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
som er nødvendige til chloroplastens egen stofskifte.
Thylakoid-systemet

Thylakoidmembranen er den del af thylakoidet, der er aktiv i den første fase af fotosyntesen.

Hos planter danner thylakoidmembranen generelt lukket, tynd sække eller diske, der er stablet i grana og forbliver på plads, omgivet af stromavæske.

Arrangementet af thylakoider i spiralformede stakke muliggør en tæt pakning af thylakoiderne og et kompleks , høj overfladearealstruktur af thylakoidmembranen.

For enklere organismer kan thylakoiderne have en uregelmæssig form og kan være fritflydende. I begge tilfælde indleder lys, der rammer thylakoidmembranen, lysreaktionen i organismen.

Den kemiske energi frigivet af klorofyl bruges til at opdele vandmolekyler i brint og ilt. Oxygen bruges af organismen til åndedræt eller frigøres til atmosfæren, mens brintet bruges til dannelse af kulhydrater.

Carbonet til denne proces kommer fra kuldioxid i en proces kaldet kulfiksering
.
Stromaen og oprindelsen af Chloroplast-DNA

Fotosynteseprocessen består af to dele: de lysafhængige reaktioner, der starter med lys, der interagerer med klorofyl og mørket reaktioner
(aka 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 til enhver tid. Lysreaktionerne starter i thylakoidmembranen, mens kulstoffikseringen af de mørke reaktioner finder sted i stroma, den gelélignende væske, der omgiver thylakoiderne.

Ud over at være vært for de mørke reaktioner og thylakoiderne, stroma indeholder 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 mere om relaterede celleorganeller i eukaryote celler: cellemembran og cellevæg.

Denne evne kan spores tilbage til udviklingen af enkle celler og bakterier. En cyanobacterium skal være gået ind i en tidlig celle og fik lov til at blive, fordi arrangementet blev en gensidigt fordelagtigt.

Med tiden udviklede cyanobakteriet sig til chloroplastorganellen.
Carbon Fixing in the Dark Reactions

Kulfiksering 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-syntese producerer ATP, et energilagringskemikalie for celler.

Enzymet RuBisCO
findes i stromaen og fikserer kulstof fra CO2 til at producere seks-carbonhydridmolekyler, der er ustabile.

Når de ustabile molekyler går i stykker nede bruges ATP til at omdanne dem til enkle sukkermolekyler. Sukkerkolhydraterne kan kombineres til dannelse af større molekyler som glukose, fruktose, saccharose og stivelse, som alle kan bruges i cellemetabolismen. har 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 fotosyntese i deres kloroplaster med at reducere virkningerne af klimaændringer og global opvarmning.