Obsah
- Čo je vnútri chloroplastov - štruktúra chloroplastov
- Funkcia ribozómov a tylokaoidov chloroplastov
- Chlorofyl: zdroj energie chloroplastov
- Chloroplastové membrány a medzimembránový priestor
- Thylakoidový systém
- Stroma a pôvod DNA chloroflastov
- Uhlíková fixácia v temných reakciách
Chloroplasty sú malé elektrárne, ktoré zachytávajú svetelnú energiu a vytvárajú škroby a cukry, ktoré podporujú rast rastlín.
Nachádzajú sa vo vnútri rastlinných buniek v listoch rastlín a v zelených a červených riasach, ako aj v siniciach. Chloroplasty umožňujú rastlinám vyrábať zložité chemikálie potrebné pre život z jednoduchých anorganických látok, ako je oxid uhličitý, voda a minerály.
Ako výroba potravín autotrophs, rastliny tvoria základ potravinového reťazca a podporujú všetkých spotrebiteľov na vyššej úrovni, napríklad hmyz, ryby, vtáky a cicavce, až po človeka.
Bunkové chloroplasty sú ako malé továrne, ktoré vyrábajú palivo. Týmto spôsobom jej chloroplasty v zelených rastlinných bunkách umožňujú život na Zemi.
Čo je vnútri chloroplastov - štruktúra chloroplastov
Aj keď chloroplasty sú mikroskopické struky vo vnútri malých rastlinných buniek, majú zložitú štruktúru, ktorá im umožňuje zachytiť svetelnú energiu a použiť ju na zostavenie uhľohydrátov na molekulárnej úrovni.
Hlavné štrukturálne komponenty sú tieto:
Funkcia ribozómov a tylokaoidov chloroplastov
Ribozómy sú zhluky proteínov a nukleotidov, ktoré vyrábajú enzýmy a ďalšie komplexné molekuly, ktoré vyžaduje chloroplast.
Sú prítomné vo veľkom počte vo všetkých živých bunkách a produkujú komplexné bunkové látky, ako sú proteíny, podľa pokynov molekúl RNA genetického kódu.
Tylakoidy sú uložené v stróme. V rastlinách tvoria uzavreté disky, ktoré sú usporiadané do stohov nazývaných grana, s jedným stohom nazývaným granum. Sú tvorené tylakoidovou membránou obklopujúcou lumen, vodnou kyslou látkou obsahujúcou proteíny a uľahčujú chemické reakcie chloroplastov.
lamely vytvárajú spojenia medzi granovými diskami spájajúcimi lúmen rôznych zväzkov.
Svetlocitlivá časť fotosyntézy sa uskutočňuje na tylakoidnej membráne, kde chlorofyl absorbuje svetelnú energiu a premieňa ju na chemickú energiu používanú v zariadení.
Chlorofyl: zdroj energie chloroplastov
Chlorofyl je a fotoreceptorov pigment nájdený vo všetkých chloroplastoch.
Keď svetlo zasiahne list rastliny alebo povrch rias, preniká do chloroplastov a odráža sa od tylakoidných membrán. Chlorofyl v membráne uvoľnený elektrónmi uvoľňuje elektróny, ktoré používa chloroflast na ďalšie chemické reakcie.
Chlorofyl v rastlinách a zelené riasy je hlavne zelený chlorofyl nazývaný chlorofyl a, najbežnejší typ. Absorbuje fialovo-modré a červenkastooranžovo-červené svetlo, zatiaľ čo odráža zelené svetlo a dáva rastlinám ich charakteristická zelená farba.
Ďalšími typmi chlorofylu sú typy b až e, ktoré absorbujú a odrážajú rôzne farby.
Napríklad chlorofyl typu b sa nachádza v riasach a okrem červeného absorbuje určité zelené svetlo. Táto absorpcia zeleného svetla môže byť výsledkom organizmov, ktoré sa vyvíjajú v blízkosti hladiny oceánu, pretože zelené svetlo môže preniknúť do vody len na krátku vzdialenosť.
Červené svetlo môže ísť ďalej pod povrch.
Chloroplastové membrány a medzimembránový priestor
Chloroplasty produkujú uhľohydráty, ako je glukóza a komplexné proteíny, ktoré sú potrebné kdekoľvek inde v rastlinných bunkách.
Tieto materiály musia byť schopné opustiť chloroplast a podporovať všeobecný metabolizmus buniek a rastlín. Zároveň chloroplasty potrebujú látky produkované inde v bunkách.
Membrány chloroplastov regulujú pohyb molekúl do a von z chloroplastov tým, že umožňujú malým molekulám pri používaní prechádzať špeciálne dopravné mechanizmy pre veľké molekuly. Vnútorná aj vonkajšia membrána sú polopriepustné, čo umožňuje difúziu malých molekúl a iónov.
Tieto látky prechádzajú intermembránovým priestorom a prenikajú cez polopriepustné membrány.
Obidve membrány blokujú veľké molekuly, ako sú komplexné proteíny. Namiesto toho sú pre také zložité látky k dispozícii špeciálne transportné mechanizmy, ktoré umožňujú špecifickým látkam prechádzať cez dve membrány, zatiaľ čo iné sú blokované.
Vonkajšia membrána má translokačný proteínový komplex na transport určitých materiálov cez membránu a vnútorná membrána má zodpovedajúci a podobný komplex pre svoje špecifické prechody.
Tieto selektívne transportné mechanizmy sú obzvlášť dôležité, pretože vnútorná membrána syntetizuje lipidy, mastné kyseliny a karotenoidy ktoré sú potrebné pre vlastný metabolizmus chloroplastov.
Thylakoidový systém
Tylakoidová membrána je časťou tylakoidu, ktorá je aktívna v prvej fáze fotosyntézy.
V rastlinách tylakoidná membrána všeobecne tvorí uzavreté tenké vrecia alebo disky, ktoré sú naskladané v grane a zostávajú na svojom mieste, obklopené tekutinou strómy.
Usporiadanie tylakoidov v špirálovitých zväzkoch umožňuje pevné tesnenie tylakoidov a zložitú štruktúru tylykoidov s vysokou povrchovou plochou.
V prípade jednoduchších organizmov môžu mať tylakoidy nepravidelný tvar a môžu sa voľne vznášať. Svetelné reakcie v tylekoidovej membráne iniciujú v organizme svetlo.
Chemická energia uvoľňovaná chlorofylom sa používa na rozdelenie molekúl vody na vodík a kyslík. Kyslík sa organizmom používa na dýchanie alebo sa uvoľňuje do atmosféry, zatiaľ čo vodík sa používa na tvorbu uhľohydrátov.
Uhlík pre tento proces pochádza z oxidu uhličitého v tzv fixácia uhlíka.
Stroma a pôvod DNA chloroflastov
Proces fotosyntézy pozostáva z dvoch častí: reakcie závislé od svetla, ktoré začínajú interakciou svetla s chlorofylom a temné reakcie (tiež známe reakcie nezávislé od svetla), ktoré fixujú uhlík a produkujú glukózu.
Svetelné reakcie sa uskutočňujú iba počas dňa, keď svetelná energia zasiahne rastlinu, zatiaľ čo tmavé reakcie sa môžu vyskytnúť kedykoľvek. Svetelné reakcie sa začínajú v tylakoidovej membráne, zatiaľ čo uhlíkové fixácie temných reakcií sa uskutočňujú v stróme, želé podobnej tekutine obklopujúcej tylakoidy.
Okrem hostenia temných reakcií a tylakoidov obsahuje stroma chloroplastovú DNA a chloroplastové ribozómy.
Výsledkom je, že chloroplasty majú svoj vlastný zdroj energie a môžu sa množiť samy od seba, bez spoliehania sa na bunkové delenie.
Dozviete sa o príbuzných bunkových organelách v eukaryotických bunkách: bunková membrána a bunková stena.
Táto schopnosť sa dá vysledovať až po vývoj jednoduchých buniek a baktérií. Cyanobaktéria musela vstúpiť do skorej bunky a bolo jej umožnené zostať, pretože usporiadanie sa stalo vzájomne prospešnou.
V priebehu času sa cyanobaktéria vyvinula v organol chloroplastov.
Uhlíková fixácia v temných reakciách
K fixácii uhlíka v strome chloroplastu dochádza po rozdelení vody na vodík a kyslík počas svetelných reakcií.
Protóny z atómov vodíka sa čerpajú do lúmenu vnútri tylakoidov, čím sa stáva kyslým. V temných reakciách fotosyntézy difónujú protóny späť z lúmenu do strómy prostredníctvom enzýmu nazývaného ATP syntáza.
Táto difúzia protónov prostredníctvom syntázy ATP produkuje ATP, chemickú látku na ukladanie energie pre bunky.
Enzým RuBisCO sa nachádza v stróme a fixuje uhlík z CO2 za vzniku nestabilných molekúl uhľovodíkov so šiestimi atómami uhlíka.
Keď sa nestabilné molekuly rozpadnú, ATP sa používa na ich konverziu na jednoduché molekuly cukru. Sacharidy cukru sa môžu kombinovať za vzniku väčších molekúl, ako je glukóza, fruktóza, sacharóza a škrob, ktoré sa všetky môžu použiť v bunkovom metabolizme.
Keď sa na konci procesu fotosyntézy tvoria uhľohydráty, rastliny chloroplasty odstránili uhlík z atmosféry a použili ho na vytvorenie potravy pre rastlinu a prípadne pre všetky ostatné živé veci.
Fotosyntéza v rastlinách okrem toho, že tvorí základ potravinového reťazca, znižuje množstvo skleníkového plynu oxidu uhličitého v atmosfére. Týmto spôsobom rastliny a riasy vďaka fotosyntéze v ich chloroplastoch pomáhajú znižovať účinky zmeny klímy a globálneho otepľovania.