Sadržaj
- Što je unutar kloroplasta - struktura kloroplasta
- Djelovanje Ribosoma kloroplasta i tilokaida
- Klorofil: izvor energije kloroplasta
- Kloroplastne membrane i međumembranski prostor
- Thylakoidni sustav
- Stroma i izvor DNA kloroplasta
- Učvršćivanje ugljika u mračnim reakcijama
Kloroplasti su sićušne biljne elektrane koje skupljaju svjetlosnu energiju za proizvodnju škroba i šećera koji potiču rast biljaka.
Nalaze se unutar biljnih stanica u lišću biljke i u zelenim i crvenim algama, kao i u cijanobakterijama. Kloroplasti omogućuju biljkama da proizvode složene kemikalije potrebne za život iz jednostavnih, anorganskih tvari poput ugljičnog dioksida, vode i minerala.
Kao proizvodnju hrane autotrophs, biljke čine osnovu prehrambenog lanca, podržavajući sve potrošače više razine poput insekata, riba, ptica i sisavaca sve do ljudi.
Stanični kloroplasti su poput malih tvornica koje proizvode gorivo. Na taj način, kloroplasti u zelenim biljnim stanicama omogućuju život na Zemlji.
Što je unutar kloroplasta - struktura kloroplasta
Iako su kloroplasti mikroskopski podočnjaci unutar sićušnih biljnih stanica, oni imaju složenu strukturu koja im omogućuje da ulove svjetlosnu energiju i koriste je za skupljanje ugljikohidrata na molekularnoj razini.
Glavne strukturne komponente su sljedeće:
Djelovanje Ribosoma kloroplasta i tilokaida
Ribosomi su grozdovi proteina i nukleotida koji proizvode enzime i druge složene molekule potrebne kloroplastom.
Prisutne su u velikom broju u svim živim stanicama i proizvode složene stanične tvari poput proteina prema uputama iz molekula RNA genetskog koda.
Tilakoidi su ugrađeni u stromu. U biljkama formiraju zatvorene diskove koji su raspoređeni u gomile nazvane Grana, s jednom hrpom koja se zove granum. Sastoji se od tilakoidne membrane koja okružuje lumen, vodeni kiseli materijal koji sadrži bjelančevine i olakšava kemijske reakcije kloroplasta.
lamela tvore veze između granastih diskova, spajajući lumen različitih gomila.
Dio fotosinteze osjetljiv na svjetlost odvija se na tilakoidnoj membrani gdje klorofil apsorbira svjetlosnu energiju i pretvara je u kemijsku energiju koju biljka koristi.
Klorofil: izvor energije kloroplasta
Klorofil je a fotoreceptor pigmenta koji se nalazi u svim kloroplastima.
Kad svjetlost pogodi list biljke ili površinu algi, ona prodire u kloroplaste i odbija se od membrane tilakoida. Ubijen svjetlošću, klorofil u membrani odaje elektrone koje kloroplast koristi za daljnje kemijske reakcije.
Klorofil u biljkama i zelenim algama uglavnom je zeleni klorofil zvan klorofil a, najčešći tip. Apsorbira ljubičasto-plavu i crvenkastu narančasto-crvenu svjetlost istovremeno reflektirajući zeleno svjetlo, dajući biljkama svoje karakteristična zelena boja.
Ostale vrste klorofila su vrste b do e, koje apsorbiraju i odražavaju različite boje.
Primjerice, klorofil tipa b nalazi se u algama i osim crvene apsorbira i malo zelene svjetlosti. Ova apsorpcija zelene svjetlosti može biti rezultat razvijanja organizama u blizini oceana jer zeleno svjetlo može prodrijeti samo na malu udaljenost u vodu.
Crveno svjetlo može putovati dalje od površine.
Kloroplastne membrane i međumembranski prostor
Kloroplasti proizvode ugljikohidrate poput glukoze i složenih proteina koji su potrebni drugdje u biljnim stanicama.
Ti materijali moraju biti u mogućnosti da izađu iz kloroplasta i podrže opći stanični i biljni metabolizam. Istodobno, kloroplasti trebaju tvari proizvedene drugdje u stanicama.
Membrane kloroplasta reguliraju kretanje molekula unutar i izvan kloroplasta tako što omogućuju prolazak malih molekula tijekom upotrebe posebni transportni mehanizmi za velike molekule. I unutarnja i vanjska membrana su polupropusne, dopuštajući difuziju malih molekula i iona.
Te tvari prelaze međumembranski prostor i prodiru u polupropusne membrane.
Velike molekule poput složenih proteina blokirane su dvije membrane. Umjesto toga, za tako složene tvari dostupni su posebni transportni mehanizmi koji omogućuju određenim tvarima da prijeđu dvije membrane, a druge blokiraju.
Vanjska membrana ima kompleks translokacijskog proteina koji transportira određene materijale preko membrane, a unutarnja membrana ima odgovarajući i sličan kompleks za svoje specifične prijelaze.
Ovi mehanizmi selektivnog transporta posebno su važni jer unutarnja membrana sintetizira lipide, masne kiseline i karotenoidi koji su potrebni za metabolizam vlastitog kloroplasta.
Thylakoidni sustav
Tilakoidna membrana je dio tilakoida koji je aktivan u prvoj fazi fotosinteze.
U biljkama tilakoidna membrana obično tvori zatvorene, tanke vreće ili diskove koji su naslagani u granu i ostanu na svom mjestu, okruženi tekućinom strome.
Raspored tilakoida u spiralnim hrpama omogućuje tijesno pakiranje tilakoida i složenu strukturu tilakoidne membrane visoke površine.
Za jednostavnije organizme tilakoidi mogu biti nepravilnog oblika i mogu slobodno plutati. U svakom slučaju, svjetlost koja udara tilakoidnu membranu pokreće svjetlosnu reakciju u organizmu.
Kemijska energija koju oslobađa klorofil koristi se za dijeljenje molekula vode u vodik i kisik. Kisik koristi organizam za disanje ili se oslobađa u atmosferu, dok se vodik koristi u stvaranju ugljikohidrata.
Ugljik za ovaj proces dolazi iz ugljičnog dioksida u procesu zvanom fiksacija ugljika.
Stroma i izvor DNA kloroplasta
Proces fotosinteze sastoji se od dva dijela: reakcije ovisne o svjetlu, koje započinju sa svjetlošću koja djeluje s klorofilom i mračne reakcije (aka reakcije neovisne o svjetlu) koje popravljaju ugljik i stvaraju glukozu.
Svjetlosne reakcije odvijaju se samo tijekom dana kada svjetlosna energija udari u biljku, dok se tamne reakcije mogu dogoditi u bilo kojem trenutku. Svjetlosne reakcije započinju u tilakoidnoj membrani dok se ugljično fiksiranje tamnih reakcija odvija u stromi, želatinoj tekućini koja okružuje tilakoide.
Osim što ugošćuje tamne reakcije i tilakoide, stroma sadrži DNK kloroplasta i ribosome kloroplasta.
Kao rezultat toga, kloroplasti imaju vlastiti izvor energije i mogu se množiti samostalno, bez oslanjanja na staničnu diobu.
Saznajte o povezanim staničnim organelama u eukariotskim stanicama: staničnoj membrani i staničnoj stijenci.
Ta se sposobnost može pratiti prema evoluciji jednostavnih stanica i bakterija. Cijanobakterija je sigurno ušla u ranu ćeliju i bilo mu je dopušteno da ostane jer je aranžman postao obostrano koristan.
Vremenom je cijanobakterija evoluirala u kloroplast organelu.
Učvršćivanje ugljika u mračnim reakcijama
Učvršćivanje ugljika u strome kloroplasta odvija se nakon što se voda razdvoji na vodik i kisik tijekom svjetlosnih reakcija.
Protoni iz vodikovih atoma upumpavaju se u lumen unutar tilakoida, što ga čini kiselim. U tamnim reakcijama fotosinteze, protoni difundiraju natrag iz lumena u stromu pomoću enzima zvanog ATP sintaza.
Ova difuzija protona kroz ATP sintazu stvara ATP, kemikaliju za skladištenje energije za stanice.
Enzim RUBISCO nalazi se u stromi i fiksira ugljik iz CO2 kako bi stvorio šesto ugljikohidrate ugljikohidrata koji su nestabilni.
Kad se nestabilni molekuli razgrade, ATP se koristi za pretvaranje u jednostavne molekule šećera. Ugljikohidrati šećera mogu se kombinirati tako da nastaju veće molekule poput glukoze, fruktoze, saharoze i škroba, a sve se to može upotrijebiti u staničnom metabolizmu.
Kad se ugljikohidrati formiraju na kraju procesa fotosinteze, biljni kloroplasti su uklonili ugljik iz atmosfere i iskoristili ga za stvaranje hrane za biljku i, na kraju, za sva ostala živa bića.
Osim što čini osnovu prehrambenog lanca, fotosinteza u biljkama smanjuje količinu stakleničkih plinova ugljičnog dioksida u atmosferi. Na taj način biljke i alge, kroz fotosintezu u svojim kloroplastima, pomažu u smanjenju učinaka klimatskih promjena i globalnog zagrijavanja.