Sisältö
- Mitä on klooriplastin sisällä - kloroplastirakenne
- Klooroplastisten ribosomien ja tyylkaoidien toiminta
- Klorofylli: klooriplastienergian lähde
- Klooriplastikalvot ja membraanien välinen tila
- Thylakoid-järjestelmä
- Klooroplasti-DNA: n strooma ja alkuperä
- Hiilen kiinnitys pimeissä reaktioissa
Klooroplastit ovat pieniä kasvien voimalaitoksia, jotka keräävät kevyttä energiaa tärkkelysten ja sokerien tuottamiseksi, jotka lisäävät kasvien kasvua.
Niitä löytyy kasvisoluista kasvinlehdistä, vihreistä ja punalevistä sekä sinilevistä. Klooriplastien avulla kasvit voivat tuottaa elämän kannalta tarvittavia monimutkaisia kemikaaleja yksinkertaisista epäorgaanisista aineista, kuten hiilidioksidista, vedestä ja mineraaleista.
Ruoantuottajana autotrofisia, kasvit ovat ravintoketjun perusta ja tukevat kaikkia korkeamman tason kuluttajia, kuten hyönteisiä, kaloja, lintuja ja nisäkkäitä ihmisiin asti.
Solukloroplastit ovat kuin pieniä polttoainetta tuottavia tehtaita. Tällä tavoin sen vihreissä kasvisoluissa olevat kloroplastit tekevät maapallosta elämän mahdollista.
Mitä on klooriplastin sisällä - kloroplastirakenne
Vaikka kloroplastit ovat mikroskooppisia palkoja pienten kasvisolujen sisällä, niillä on monimutkainen rakenne, jonka avulla ne voivat vangita valon energiaa ja käyttää sitä hiilihydraattien kokoamiseen molekyylitasolla.
Tärkeimmät rakenneosat ovat seuraavat:
Klooroplastisten ribosomien ja tyylkaoidien toiminta
Ribosomit ovat proteiini- ja nukleotidiryhmiä, jotka valmistavat entsyymejä ja muita kloroplastin edellyttämiä komplekseja molekyylejä.
Niitä esiintyy suurina määrin kaikissa elävissä soluissa ja ne tuottavat monimutkaisia soluaineita, kuten proteiineja, RNA: n geenikoodimolekyylien ohjeiden mukaan.
Tylakoidit ovat upotettuina stromaan. Kasveissa ne muodostavat suljetut levyt, jotka on järjestetty pinoiksi, joita kutsutaan grana, yhdellä pinolla, jota kutsutaan granumiksi. Ne koostuvat tylakoidikalvosta, joka ympäröi luumenia, happamasta vesipitoisesta materiaalista, joka sisältää proteiineja ja helpottaa kloroplastien kemiallisia reaktioita.
lamellit muodostavat linkit granalevyjen väliin yhdistäen eri pinot ontelot.
Fotosynteesin valoherkkä osa tapahtuu tylakoidikalvolla missä klorofylli imee kevyttä energiaa ja muuttaa sen kemialliseksi energiaksi, jota kasvi käyttää.
Klorofylli: klooriplastienergian lähde
Klorofylli on a fotoreseptorilla pigmentti, jota löytyy kaikista kloroplasteista.
Kun valo osuu kasvin lehtiin tai levien pintaan, se tunkeutuu kloroplasteihin ja heijastaa tylakoidikalvoja. Valon vaikutuksesta klorofylli kalvossa antaa elektronia, joita kloroplasti käyttää muihin kemiallisiin reaktioihin.
Klorofylli kasveissa ja vihreissä leväissä on pääasiassa vihreä klorofylli, nimeltään klorofylli a, yleisin tyyppi. Se absorboi violetti sinistä ja punertavaa oranssinpunaista valoa heijastaen samalla vihreää valoa antaen kasveille luonteenomainen vihreä väri.
Muut klorofyllityypit ovat tyyppejä b - e, jotka absorboivat ja heijastavat erilaisia värejä.
Esimerkiksi klorofyllityyppi b, jota esiintyy levässä ja absorboi punaisen lisäksi jonkin verran vihreää valoa. Tämä vihreän valon imeytyminen voi olla seurausta organismien kehityksestä lähellä valtameren pintaa, koska vihreä valo voi tunkeutua vain lyhyen matkan veteen.
Punainen valo voi kulkea kauemmas pinnan alla.
Klooriplastikalvot ja membraanien välinen tila
Klooroplastit tuottavat hiilihydraatteja kuten glukoosia ja kompleksisia proteiineja, joita tarvitaan muualla kasvisoluissa.
Näiden materiaalien on kyettävä poistumaan kloroplastista ja tukemaan solujen ja kasvien yleistä aineenvaihduntaa. Samaan aikaan klooriplastit tarvitsevat aineita, jotka on tuotettu muualla soluissa.
Klooriplastikalvot säätelevät molekyylien liikettä klooriplastista ja ulos siitä antamalla pienten molekyylien kulkea käytön aikana erityiset kuljetusmekanismit suurille molekyyleille. Sekä sisä- että ulkomembraanit ovat puoliläpäiseviä, mahdollistaen pienten molekyylien ja ionien diffuusion.
Nämä aineet läpäisevät membraanien välisen tilan ja tunkeutuvat puoliläpäiseviin kalvoihin.
Molemmat membraanit estävät suuria molekyylejä, kuten kompleksisia proteiineja. Sen sijaan sellaisille monimutkaisille aineille on saatavana erityisiä kuljetusmekanismeja, joiden avulla tietyt aineet voivat ylittää kaksi kalvoa, kun taas muut ovat tukossa.
Ulommassa membraanissa on translokaatioproteiinikompleksi tiettyjen materiaalien kuljettamiseksi kalvon läpi, ja sisäkalvolla on vastaava ja samanlainen kompleksi spesifisille siirtymilleen.
Nämä selektiiviset kuljetusmekanismit ovat erityisen tärkeitä, koska sisäkalvo syntetisoi lipidejä, rasvahappoja ja karotenoidit joita vaaditaan kloroplastien omaan aineenvaihduntaan.
Thylakoid-järjestelmä
Tylakoidikalvo on tylakoidin osa, joka on aktiivinen fotosynteesin ensimmäisessä vaiheessa.
Kasveissa tylakoidikalvo muodostaa yleensä suljetut, ohuet säkit tai levyt, jotka on pinottu granaan ja pysyvät paikoillaan strooma-nesteen ympäröimänä.
Tylakoidien järjestely kierteisissä pinoissa mahdollistaa tylakoidien tiiviin pakkaamisen ja tylakoidikalvon monimutkaisen, suuren pinta-alarakenteen.
Yksinkertaisemmille organismeille tylakoidit voivat olla epäsäännöllisiä ja voivat olla vapaasti kelluvia. Kummassakin tapauksessa tylakoidikalvoon iskevä valo aloittaa valoreaktion organismissa.
Klorofyllin vapauttamaa kemiallista energiaa käytetään jakamaan vesimolekyylit vedyksi ja hapeksi. Organismi käyttää happea hengitykseen tai vapautuu ilmakehään vetyä käytettäessä hiilihydraattien muodostukseen.
Tämän prosessin hiili tulee hiilidioksidista prosessissa, jota kutsutaan hiilen kiinnitys.
Klooroplasti-DNA: n strooma ja alkuperä
Fotosynteesiprosessi koostuu kahdesta osasta: valosta riippuvat reaktiot, jotka alkavat valolla vuorovaikutuksessa klorofyllin kanssa ja tummat reaktiot (alias valosta riippumattomat reaktiot), jotka kiinnittävät hiiltä ja tuottavat glukoosia.
Valoreaktiot tapahtuvat vain päivän aikana, kun valoenergia iskee kasveen, kun taas pimeät reaktiot voivat tapahtua milloin tahansa. Kevyet reaktiot alkavat tylakoidikalvossa, kun taas tummien reaktioiden hiilen kiinnittyminen tapahtuu stromassa, tylakoideja ympäröivässä hyytelömäisessä nesteessä.
Pimeiden reaktioiden ja tylakoidien järjestämisen lisäksi strooma sisältää klooriplasti-DNA: ta ja klooriplastin ribosomeja.
Seurauksena on, että kloroplasteilla on oma energialähteensä ja ne voivat moninkertaistua itsenäisesti luottamatta solunjakoon.
Tutustu eukaryoottisolujen sukua koskeviin soluorganelleihin: solukalvoon ja soluseinämään.
Tämä kyky voidaan jäljittää yksinkertaisten solujen ja bakteerien kehitykseen. Sinilevän on oltava mennyt varhaiseen soluun ja sen annettiin jäädä, koska järjestelystä tuli molempia osapuolia hyödyttävä.
Ajan myötä sinilevä muuttui kloroplastiseksi organelliksi.
Hiilen kiinnitys pimeissä reaktioissa
Hiilen kiinnittyminen kloroplastis stromassa tapahtuu sen jälkeen, kun vesi on jaettu vedyksi ja hapeksi kevyiden reaktioiden aikana.
Vetyatomeista peräisin olevat protonit pumpataan tylakoidien sisällä olevaan onteloon, mikä tekee siitä happamaksi. Fotosynteesin pimeissä reaktioissa protonit diffundoituvat takaisin luumenista stroomaan entsyymin, nimeltään ATP-syntaasi.
Tämä protonidiffuusio ATP-syntaasin läpi tuottaa ATP: n, energian varastointikemikaalin soluille.
Entsyymi RuBisCO löytyy stromassa ja kiinnittää hiiltä hiilidioksidista tuottamaan kuuden hiilen hiilihydraattimolekyylejä, jotka ovat epävakaita.
Kun epästabiilit molekyylit hajoavat, ATP: tä käytetään muuntamaan ne yksinkertaisiksi sokerimolekyyleiksi. Sokerihiilihydraatit voidaan yhdistää muodostamaan suurempia molekyylejä, kuten glukoosia, fruktoosia, sakkaroosia ja tärkkelystä, joita kaikkia voidaan käyttää solujen aineenvaihdunnassa.
Kun hiilihydraatit muodostuvat fotosynteesiprosessin lopussa, kasvien kloroplasti on poistanut hiilen ilmakehästä ja käyttänyt sitä ruuan luomiseen kasvelle ja lopulta kaikille muille eläville olennoille.
Ruokaketjun perustan muodostumisen lisäksi kasvien fotosynteesi vähentää ilmakehän hiilidioksidi-kasvihuonekaasumäärää. Tällä tavalla kasvit ja levät auttavat vähentämään kloroplastiensa fotosynteesiä ilmastomuutoksen ja ilmaston lämpenemisen vaikutuksista.