Chloroplaste is membraanstrukture waarin fotosintese plaasvind. Hierdie proses in hoër plante en sianobakterieë het die planeet in staat gestel om die vermoë om lewe te onderhou te handhaaf deur koolstofdioksied te gebruik en suurstofkonsentrasie aan te vul. Fotosintese self vind plaas in strukture soos tilakoïede. Dit is membraan-"modules" van chloroplaste, waarin protonoordrag, waterfotolise, glukose- en ATP-sintese plaasvind.
Struktuur van plantchloroplaste
Chloroplaste word dubbelmembraanstrukture genoem wat in die sitoplasma van plantselle en chlamydomonas geleë is. Daarteenoor voer sianobakteriese selle fotosintese uit in tilakoïede, en nie in chloroplaste nie. Dit is 'n voorbeeld van 'n onderontwikkelde organisme wat in staat is om sy voeding te verskaf deur fotosintese-ensieme wat op uitsteeksels van die sitoplasma geleë is.
Volgens sy struktuur is die chloroplast 'n twee-membraan-organel in die vorm van 'n borrel. Hulle is in groot getalle in die selle van fotosintetiese plante geleë en ontwikkel slegs in die geval vankontak met ultraviolet lig. Binne die chloroplast is sy vloeibare stroma. In sy samestelling lyk dit soos hyaloplasma en bestaan dit uit 85% water, waarin elektroliete opgelos word en proteïene gesuspendeer word. Die stroma van chloroplaste bevat tilakoïede, strukture waarin die lig en donker fases van fotosintese direk voortgaan.
Chloroplast oorerflike apparaat
Naas die tilakoïede is daar korrels met stysel, wat 'n produk is van die polimerisasie van glukose wat verkry word as gevolg van fotosintese. Vrylik in die stroma is plastied DNA saam met verspreide ribosome. Daar kan verskeie DNA-molekules wees. Saam met die biosintetiese apparaat is hulle verantwoordelik vir die herstel van die struktuur van chloroplaste. Dit gebeur sonder om die oorerflike inligting van die selkern te gebruik. Hierdie verskynsel maak dit ook moontlik om die moontlikheid van onafhanklike groei en voortplanting van chloroplaste in die geval van seldeling te beoordeel. Daarom is chloroplaste in sekere opsigte nie afhanklik van die selkern nie en verteenwoordig as 't ware 'n simbiotiese onderontwikkelde organisme.
Struktuur van tilakoïede
Tylakoïede is skyfvormige membraanstrukture wat in die stroma van chloroplaste geleë is. In sianobakterieë is hulle heeltemal geleë op invaginasies van die sitoplasmiese membraan, aangesien hulle nie onafhanklike chloroplaste het nie. Daar is twee tipes tilakoïede: die eerste is 'n tilakoïed met 'n lumen, en die tweede is 'n lamellêre een. Die tilakoïed met 'n lumen is kleiner in deursnee en is 'n skyf. Verskeie tilakoïede wat vertikaal gerangskik is, vorm 'n grana.
Lamellêre tilakoïede is breë plate wat nie 'n lumen het nie. Maar hulle is 'n platform waaraan veelvuldige korrels geheg is. In hulle vind fotosintese feitlik nie plaas nie, aangesien dit nodig is om 'n sterk struktuur te vorm wat bestand is teen meganiese skade aan die sel. In totaal kan chloroplaste van 10 tot 100 tilakoïede bevat met 'n lumen wat in staat is tot fotosintese. Die tilakoïede self is die elementêre strukture wat verantwoordelik is vir fotosintese.
Die rol van tilakoïede in fotosintese
Die belangrikste reaksies van fotosintese vind in tilakoïede plaas. Die eerste is die fotolise-splitsing van die watermolekule en die sintese van suurstof. Die tweede is die transito van 'n proton deur die membraan deur die sitochroom b6f molekulêre kompleks en die elektrotransportketting. Ook in die tilakoïede vind die sintese van die hoë-energie ATP-molekule plaas. Hierdie proses vind plaas met die gebruik van 'n protongradiënt wat tussen die tilakoïedmembraan en die chloroplaststroma ontwikkel het. Dit beteken dat die funksies van die tilakoïede dit moontlik maak om die hele ligfase van fotosintese te realiseer.
Lig fase van fotosintese
'n Noodsaaklike voorwaarde vir die bestaan van fotosintese is die vermoë om 'n membraanpotensiaal te skep. Dit word bereik deur die oordrag van elektrone en protone, waardeur 'n H + gradiënt geskep word, wat 1000 keer groter is as in mitochondriale membrane. Dit is meer voordelig om elektrone en protone uit watermolekules te neem om 'n elektrochemiese potensiaal in 'n sel te skep. Onder die werking van 'n ultravioletfoton op die tilakoïedmembrane word dit beskikbaar. 'n Elektron word uit een watermolekule geslaan, watverkry 'n positiewe lading, en daarom, om dit te neutraliseer, is dit nodig om een proton te laat val. Gevolglik breek 4 watermolekules af in elektrone, protone en vorm suurstof.
Die ketting van fotosinteseprosesse
Na die fotolise van water word die membraan herlaai. Tilakoïede is strukture wat 'n suur pH kan hê tydens protonoordrag. Op hierdie tydstip is die pH in die stroma van die chloroplast effens alkalies. Dit genereer 'n elektrochemiese potensiaal wat ATP-sintese moontlik maak. Adenosientrifosfaatmolekules sal later gebruik word vir energiebehoeftes en die donker fase van fotosintese. ATP word veral deur die sel gebruik om koolstofdioksied te benut, wat verkry word deur die kondensasie en sintese van glukosemolekules wat daarop gebaseer is.
In die donker fase word NADP-H+ na NADP verminder. In totaal benodig die sintese van een glukosemolekule 18 ATP-molekules, 6 koolstofdioksiedmolekules en 24 waterstofprotone. Dit vereis fotolise van 24 watermolekules om 6 koolstofdioksiedmolekules te benut. Hierdie proses laat jou toe om 6 suurstofmolekules vry te stel, wat later deur ander organismes vir hul energiebehoeftes gebruik sal word. Terselfdertyd is tilakoïede (in biologie) 'n voorbeeld van 'n membraanstruktuur wat die gebruik van sonenergie en 'n transmembraanpotensiaal met 'n pH-gradiënt toelaat om dit in die energie van chemiese bindings om te skakel.
