Vsebina
- Kaj je znotraj kloroplasta - struktura kloroplasta
- Delovanje Ribosomov kloroplasta in tilokajedov
- Klorofil: vir energije kloroplasta
- Membrane kloroplasta in medmembranski prostor
- Thylakoidni sistem
- Stroma in izvor DNK kloroplasta
- Fiksiranje ogljika v temnih reakcijah
Kloroplasti so drobne rastlinske elektrarne, ki zajemajo svetlobo za proizvodnjo škroba in sladkorjev, ki spodbujajo rast rastlin.
Najdemo jih znotraj rastlinskih celic v listih rastlin, v zelenih in rdečih algah, pa tudi v cianobakterijah. Kloroplasti omogočajo rastlinam, da proizvajajo kompleksne kemikalije, potrebne za življenje iz preprostih, anorganskih snovi, kot so ogljikov dioksid, voda in minerali.
Kot pridelava hrane avtotrofi, rastline so osnova prehranske verige in podpirajo vse potrošnike višje ravni, kot so žuželke, ribe, ptice in sesalci vse do človeka.
Kloroplasti v celicah so kot majhne tovarne, ki proizvajajo gorivo. Na ta način so kloroplasti v zelenih rastlinskih celicah, ki omogočajo življenje na Zemlji.
Kaj je znotraj kloroplasta - struktura kloroplasta
Čeprav so kloroplasti mikroskopski stroki znotraj drobnih rastlinskih celic, imajo kompleksno strukturo, ki jim omogoča, da zajamejo svetlobno energijo in jo uporabijo za sestavljanje ogljikovih hidratov na molekularni ravni.
Glavne strukturne komponente so:
Delovanje Ribosomov kloroplasta in tilokajedov
Ribosomi so grozdi beljakovin in nukleotidov, ki proizvajajo encime in druge zapletene molekule, ki jih zahteva kloroplast.
V velikem številu so prisotne v vseh živih celicah in proizvajajo kompleksne celične snovi, kot so beljakovine, v skladu z navodili molekul genetskega koda RNA.
Tilakoidi so vdelani v stromo. V rastlinah tvorijo zaprte diske, ki so razporejeni v sklade, imenovane grana, z enim kupom, imenovanim granum. Sestavljena je iz tilakoidne membrane, ki obdaja lumen, vodnega kislega materiala, ki vsebuje beljakovine in olajša kemične reakcije kloroplastov.
Lamellae tvorijo povezave med ploščami grana, ki povezujejo lumen različnih skladov.
Svetlobno občutljiv del fotosinteze poteka na tilakoidni membrani, kjer klorofil absorbira svetlobo in jo pretvori v kemično energijo, ki jo uporablja rastlina.
Klorofil: vir energije kloroplasta
Klorofil je a fotoreceptor pigment, ki ga najdemo v vseh kloroplastih.
Ko svetloba udari v list rastline ali površino alg, prodre v kloroplaste in se odbije od tilakoidnih membran. Klorofil v membrani, ki ga boli svetloba, oddaja elektrone, ki jih kloroplast uporablja za nadaljnje kemične reakcije.
Klorofil v rastlinah in zelenih algah je predvsem zeleni klorofil, imenovan klorofil a, najpogostejši tip. Vijolično-modro in rdečkasto oranžno-rdečo svetlobo absorbira, hkrati pa odseva zeleno svetlobo in daje rastlinam svoje značilna zelena barva.
Druge vrste klorofila so vrste b do e, ki absorbirajo in odsevajo različne barve.
Klorofil tipa b, na primer, najdemo v algah in poleg rdeče absorbira nekaj zelene svetlobe. Ta absorpcija zelene svetlobe je lahko posledica, da se organizmi razvijajo v bližini oceana, ker lahko zelena svetloba prodre le na kratko razdaljo v vodo.
Rdeča svetloba lahko potuje dlje pod površino.
Membrane kloroplasta in medmembranski prostor
Kloroplasti proizvajajo ogljikove hidrate, kot so glukoza in kompleksni proteini, ki so potrebni drugje v rastlinskih celicah.
Ti materiali morajo biti sposobni izstopiti iz kloroplasta in podpirati splošno presnovo celic in rastlin. Hloroplasti hkrati potrebujejo snovi, ki jih proizvajajo drugje v celicah.
Membrane kloroplasta uravnavajo gibanje molekul v kloroplast in iz njega, tako da med uporabo omogočajo majhnim molekulam posebni transportni mehanizmi za velike molekule. Notranja in zunanja membrana sta polprepustni, kar omogoča difuzijo majhnih molekul in ionov.
Te snovi prečkajo medmembranski prostor in prodrejo v polprepustne membrane.
Obe membrani blokirata velike molekule, kot so kompleksni proteini. Namesto tega so za tako zapletene snovi na voljo posebni transportni mehanizmi, s katerimi lahko določene snovi preidejo skozi dve membrani, druge pa se blokirajo.
Zunanja membrana ima kompleks translokacijskega proteina za prevoz določenih materialov po membrani, notranja pa ima ustrezen in podoben kompleks za svoje specifične prehode.
Ti selektivni transportni mehanizmi so še posebej pomembni, ker notranja membrana sintetizira lipide, maščobne kisline in karotenoidi ki so potrebni za presnovo kloroplastov.
Thylakoidni sistem
Tilakoidna membrana je tisti del tilakoida, ki je aktiven v prvi fazi fotosinteze.
Pri rastlinah tilakoidna membrana običajno tvori zaprte, tanke vreče ali diske, ki so zloženi v grano in ostanejo na mestu, obdani s tekočino strome.
Razporeditev tilakoidov v spiralnih kupih omogoča tesno pakiranje tilakoidov in zapleteno strukturo tilakoidne membrane z visoko površinsko površino.
Pri enostavnejših organizmih so lahko tilakoidi nepravilne oblike in lahko prosto plavajoči. V vsakem primeru svetloba, ki zadene tilakoidno membrano, sproži svetlobno reakcijo v organizmu.
Kemična energija, ki jo sprošča klorofil, se uporablja za delitev molekul vode na vodik in kisik. Kisik uporablja organizem za dihanje ali se sprošča v ozračje, medtem ko se vodik uporablja pri tvorbi ogljikovih hidratov.
Ogljik za ta postopek prihaja iz ogljikovega dioksida v procesu, imenovanem fiksacija ogljika.
Stroma in izvor DNK kloroplasta
Postopek fotosinteze je sestavljen iz dveh delov: od svetlobe odvisnih reakcij, ki se začnejo s svetlobo, ki deluje s klorofilom in temne reakcije (aka reakcije, neodvisne od svetlobe), ki fiksirajo ogljik in proizvajajo glukozo.
Svetlobne reakcije potekajo le čez dan, ko svetlobna energija zadene rastlino, medtem ko lahko kadarkoli poteka temna reakcija. Svetlobne reakcije se začnejo v tilakoidni membrani, medtem ko se ogljično fiksiranje temnih reakcij odvija v stromi, želeju podobni tekočini, ki obdaja tilakoide.
Poleg gostovanja temnih reakcij in tilakoidov stroma vsebuje DNK kloroplasta in ribosome kloroplasta.
Kot rezultat tega imajo kloroplasti svoj vir energije in se lahko množijo sami, ne da bi se zanašali na delitev celic.
Spoznajte povezane celične organele v evkariontskih celicah: celična membrana in celična stena.
To sposobnost je mogoče spremljati do razvoja preprostih celic in bakterij. Cianobakterij je moral vstopiti v zgodnjo celico in mu je bilo dovoljeno, da ostane, ker je aranžma postal obojestransko koristen.
Sčasoma se je cianobakterija razvila v organelo kloroplasta.
Fiksiranje ogljika v temnih reakcijah
Fiksiranje ogljika v strome kloroplasta poteka po razdelitvi vode na vodik in kisik med svetlobnimi reakcijami.
Protoni iz vodikovih atomov se črpajo v lumen znotraj tilakoidov, zaradi česar so kisli. V temnih reakcijah fotosinteze protoni razpršijo nazaj iz lumena v stromo z encimom, imenovanim ATP sintaza.
Ta difuzija protona skozi ATP sintazo proizvaja ATP, kemikalijo za shranjevanje energije za celice.
Encim RuBisCO najdemo ga v stromi in fiksira ogljik iz CO2, da nastane šest ogljikovih ogljikovih hidratov, ki so nestabilne.
Ko se nestabilne molekule razgradijo, jih ATP pretvori v preproste molekule sladkorja. Ogljikovi hidrati sladkorja se lahko kombinirajo, da nastanejo večje molekule, kot so glukoza, fruktoza, saharoza in škrob, ki jih lahko uporabimo pri celični presnovi.
Ko se ogljikovi hidrati tvorijo na koncu procesa fotosinteze, so rastlinski kloroplasti odstranili ogljik iz ozračja in ga uporabili za ustvarjanje hrane za rastlino in sčasoma tudi za vsa druga živa bitja.
Poleg tvorbe osnove prehranske verige fotosinteza v rastlinah zmanjšuje količino toplogrednih plinov ogljikovega dioksida v atmosferi. Na ta način rastline in alge s fotosintezo v svojih kloroplastih pomagajo zmanjšati posledice podnebnih sprememb in globalnega segrevanja.