Zawartość
- Co jest w środku Chloroplastu - struktura Chloroplastu
- Funkcja rybosomów chlorofilowych i tylakoidów
- Chlorofil: źródło energii chloroplastu
- Membrany chloroplastowe i przestrzeń międzybłonowa
- Układ tylakoidowy
- Stroma i pochodzenie Chloroplast DNA
- Utrwalanie węgla w ciemnych reakcjach
Chloroplasty to niewielkie elektrownie roślinne, które wychwytują energię świetlną, aby wytworzyć skrobie i cukry, które napędzają wzrost roślin.
Występują w komórkach roślinnych w liściach roślin oraz w zielonych i czerwonych algach, a także w sinicach. Chloroplasty pozwalają roślinom wytwarzać złożone chemikalia niezbędne do życia z prostych, nieorganicznych substancji, takich jak dwutlenek węgla, woda i minerały.
Jako producent żywności autotrofy, rośliny stanowią podstawę łańcucha pokarmowego, wspierając wszystkich wyższych konsumentów, takich jak owady, ryby, ptaki i ssaki, aż po ludzi.
Chloroplasty komórkowe są jak małe fabryki produkujące paliwo. W ten sposób jego chloroplasty w zielonych komórkach roślinnych umożliwiają życie na Ziemi.
Co jest w środku Chloroplastu - struktura Chloroplastu
Chociaż chloroplasty są mikroskopijnymi strąkami wewnątrz maleńkich komórek roślinnych, mają złożoną strukturę, która pozwala im wychwytywać energię światła i wykorzystywać ją do gromadzenia węglowodanów na poziomie molekularnym.
Główne elementy konstrukcyjne są następujące:
Funkcja rybosomów chlorofilowych i tylakoidów
Rybosomy są skupiskami białek i nukleotydów, które wytwarzają enzymy i inne złożone cząsteczki wymagane przez chloroplast.
Są one obecne w dużych ilościach we wszystkich żywych komórkach i wytwarzają złożone substancje komórkowe, takie jak białka, zgodnie z instrukcjami z cząsteczek kodu genetycznego RNA.
Tylakoidy są osadzone w zrębie. W roślinach tworzą zamknięte dyski, które są ułożone w stosy zwane grana, z jednym stosem zwanym granum. Składają się z błony tylakoidowej otaczającej światło, wodnego kwaśnego materiału zawierającego białka i ułatwiającego reakcje chemiczne chloroplastów.
Blaszki tworzą połączenia między dyskami Grana, łącząc światło różnych stosów.
Wrażliwa na światło część fotosyntezy zachodzi na błonie tylakoidowej chlorofil pochłania energię świetlną i zamienia ją w energię chemiczną wykorzystywaną przez roślinę.
Chlorofil: źródło energii chloroplastu
Chlorofil to fotoreceptor pigment znajdujący się we wszystkich chloroplastach.
Kiedy światło uderza w liść rośliny lub powierzchnię glonów, wnika w chloroplasty i odbija się od błon tylakoidowych. Uderzony światłem chlorofil w membranie wydziela elektrony, które chloroplast wykorzystuje do dalszych reakcji chemicznych.
Chlorofil w roślinach i zielonych algach to głównie zielony chlorofil zwany chlorofilem a, najpowszechniejszym typem. Pochłania światło fioletowo-niebieskie i czerwonawo-pomarańczowo-czerwone, odbijając światło zielone, dając roślinom ich charakterystyczny zielony kolor.
Inne rodzaje chlorofilu to typy od b do e, które absorbują i odbijają różne kolory.
Na przykład chlorofil typu b znajduje się w algach i oprócz czerwieni pochłania również zielone światło. Ta absorpcja zielonego światła może być wynikiem organizmów ewoluujących w pobliżu powierzchni oceanu, ponieważ zielone światło może przenikać tylko do niewielkiej odległości do wody.
Czerwone światło może podróżować dalej pod powierzchnią.
Membrany chloroplastowe i przestrzeń międzybłonowa
Chloroplasty wytwarzają węglowodany, takie jak glukoza i złożone białka, które są potrzebne gdzie indziej w komórkach roślinnych.
Materiały te muszą być w stanie wyjść z chloroplastu i wspierać ogólny metabolizm komórek i roślin. Jednocześnie chloroplasty potrzebują substancji wytwarzanych gdzie indziej w komórkach.
Membrany chloroplastowe regulują ruch cząsteczek do i z chloroplasty, umożliwiając przechodzenie małych cząsteczek podczas użytkowania specjalne mechanizmy transportowe dla dużych cząsteczek. Zarówno wewnętrzna, jak i zewnętrzna membrana są półprzepuszczalne, umożliwiając dyfuzję małych cząsteczek i jonów.
Substancje te przechodzą przez przestrzeń międzybłonową i przenikają przez półprzepuszczalne błony.
Duże cząsteczki, takie jak złożone białka, są blokowane przez dwie błony. Zamiast tego w przypadku tak złożonych substancji dostępne są specjalne mechanizmy transportowe, które pozwalają określonym substancjom przejść przez dwie błony, podczas gdy inne są zablokowane.
Zewnętrzna membrana ma kompleks białka translokacji do transportu niektórych materiałów przez membranę, a wewnętrzna membrana ma odpowiadający i podobny kompleks dla swoich specyficznych przejść.
Te mechanizmy selektywnego transportu są szczególnie ważne, ponieważ błona wewnętrzna syntetyzuje lipidy, kwasy tłuszczowe i karotenoidy które są wymagane do własnego metabolizmu chloroplastów.
Układ tylakoidowy
Błona tylakoidowa jest częścią tylakoidu, która jest aktywna w pierwszym etapie fotosyntezy.
W roślinach błona tylakoidowa generalnie tworzy zamknięte, cienkie worki lub dyski, które są ułożone w grana i pozostają na miejscu, otoczone płynem zrębu.
Rozmieszczenie tylakoidów w helikalnych stosach pozwala na szczelne upakowanie tylakoidów i złożoną strukturę błony tylakoidowej o dużej powierzchni.
W przypadku prostszych organizmów tylakoidy mogą mieć nieregularny kształt i mogą swobodnie unosić się. W każdym przypadku światło trafiające w błonę tylakoidową inicjuje reakcję świetlną w organizmie.
Energia chemiczna uwalniana przez chlorofil jest wykorzystywana do podziału cząsteczek wody na wodór i tlen. Tlen jest wykorzystywany przez organizm do oddychania lub jest uwalniany do atmosfery, podczas gdy wodór jest wykorzystywany do tworzenia węglowodanów.
Węgiel do tego procesu pochodzi z dwutlenku węgla w procesie o nazwie Mocowanie węglowe.
Stroma i pochodzenie Chloroplast DNA
Proces fotosyntezy składa się z dwóch części: reakcji zależnych od światła, które zaczynają się od światła oddziałującego z chlorofilem i ciemne reakcje (inaczej reakcje niezależne od światła), które wiążą węgiel i wytwarzają glukozę.
Reakcje świetlne zachodzą tylko w ciągu dnia, gdy energia świetlna uderza w roślinę, podczas gdy reakcje ciemne mogą mieć miejsce w dowolnym momencie. Lekkie reakcje rozpoczynają się w błonie tylakoidowej, podczas gdy utrwalanie węgla w ciemnych reakcjach zachodzi w zrębie, galaretowatej cieczy otaczającej tylakoidy.
Oprócz gospodarza ciemnych reakcji i tylakoidów, zręb zawiera DNA chloroplastu i rybosomy chloroplastu.
W rezultacie chloroplasty mają własne źródło energii i mogą same się rozmnażać, nie polegając na podziale komórek.
Dowiedz się o pokrewnych organellach komórkowych w komórkach eukariotycznych: błonie komórkowej i ścianie komórkowej.
Tę zdolność można prześledzić w ewolucji prostych komórek i bakterii. Cyjanobakteria musiała dostać się do wczesnej komórki i pozwolono jej zostać, ponieważ układ stał się korzystny dla obu stron.
Z czasem cyjanobakteria przekształciła się w organelle chloroplastowe.
Utrwalanie węgla w ciemnych reakcjach
Utrwalanie węgla w zrębie chloroplastu następuje po podziale wody na wodór i tlen podczas reakcji świetlnych.
Protony z atomów wodoru są pompowane do światła wewnątrz tylakoidów, co powoduje, że jest kwaśny. W ciemnych reakcjach fotosyntezy protony dyfundują z powrotem ze światła do zrębu przez enzym zwany Syntaza ATP.
Dyfuzja protonów przez syntazę ATP wytwarza ATP, chemiczny środek magazynujący energię dla komórek.
Enzym RuBisCO znajduje się w zrębie i wiąże węgiel z CO2 w celu wytworzenia sześciowęglowych cząsteczek węglowodanów, które są niestabilne.
Kiedy rozpadają się niestabilne cząsteczki, ATP służy do przekształcenia ich w proste cząsteczki cukru. Węglowodany cukrowe można łączyć w celu utworzenia większych cząsteczek, takich jak glukoza, fruktoza, sacharoza i skrobia, z których wszystkie można wykorzystać w metabolizmie komórkowym.
Kiedy węglowodany tworzą się pod koniec procesu fotosyntezy, chloroplasty roślin usunęły węgiel z atmosfery i wykorzystały go do stworzenia pożywienia dla rośliny, a ostatecznie dla wszystkich innych żywych istot.
Oprócz tworzenia podstawy łańcucha pokarmowego, fotosynteza w roślinach zmniejsza ilość dwutlenku węgla w szklarni w atmosferze. W ten sposób rośliny i glony, poprzez fotosyntezę w chloroplastach, pomagają ograniczyć skutki zmian klimatu i globalnego ocieplenia.