Sisu
- Mis on kloroplasti sees - kloroplasti struktuur
- Kloroplasti ribosoomide ja tüülkaoidide funktsioon
- Klorofüll: kloroplasti energiaallikas
- Kloroplasti membraanid ja membraanidevaheline ruum
- Thylakoidi süsteem
- Klooroplasti DNA stroom ja päritolu
- Süsiniku fikseerimine pimedates reaktsioonides
Kloroplastid on pisikesed taimejõujaamad, mis hõivavad valguse energiat tärkliste ja suhkrute saamiseks, mis taime kasvu soodustavad.
Neid leidub taimerakkudes taimelehtedes, rohelistes ja punastes vetikates, samuti sinivetikates. Kloroplastid võimaldavad taimedel toota eluks vajalikke keerukaid kemikaale lihtsatest anorgaanilistest ainetest nagu süsinikdioksiid, vesi ja mineraalid.
Toiduainete tootjana autotroofid, moodustavad taimed toiduahela aluse, toetades kõiki kõrgema taseme tarbijaid nagu putukad, kalad, linnud ja imetajad kuni inimesteni välja.
Rakukloroplastid on nagu väikesed tehased, mis toodavad kütust. Sel viisil on rohelistes taimerakkudes sisalduvad kloroplastid, mis võimaldavad elu Maal.
Mis on kloroplasti sees - kloroplasti struktuur
Ehkki kloroplastid on mikroskoopilised kaunad pisikeste taimerakkude sees, on neil keeruline struktuur, mis võimaldab neil hõivata valgusenergiat ja kasutada seda süsivesikute kogumiseks molekulaarsel tasemel.
Peamised struktuurikomponendid on järgmised:
Kloroplasti ribosoomide ja tüülkaoidide funktsioon
Ribosoomid on valkude ja nukleotiidide klastrid, mis toodavad ensüüme ja muid kloroplasti jaoks vajalikke molekule.
Neid leidub suurel hulgal kõigis elavates rakkudes ja nad toodavad RNA geneetilise koodi molekulide juhiste kohaselt keerulisi rakuaineid, näiteks valke.
Tülakoidid on põimitud strooma. Taimedes moodustavad nad suletud kettad, mis on paigutatud virnadesse, mida nimetatakse grana, ühe virnaga, mida nimetatakse granumiks. Need koosnevad valendikku ümbritsevast tülakoidmembraanist, happelisest vesilahusest, mis sisaldab valke ja hõlbustab kloroplastide keemilisi reaktsioone.
Lamellid moodustavad lüli granaatide ketaste vahel, ühendades erinevate virnade valendiku.
Fotosünteesi valgustundlik osa toimub tülakoidmembraanil kus klorofüll neelab valgusenergiat ja muudab selle taime poolt kasutatavaks keemiliseks energiaks.
Klorofüll: kloroplasti energiaallikas
Klorofüll on a fotoretseptor pigment, mida leidub kõigis kloroplastides.
Kui valgus tabab taime lehte või vetikate pinda, tungib see kloroplastidesse ja peegeldab tülakoidmembraane. Valguse mõjul eraldab membraanis olev klorofüll elektronid, mida kloroplast kasutab edasiste keemiliste reaktsioonide jaoks.
Taimedes ja rohevetikates sisalduv klorofüll on kõige sagedamini esinev roheline klorofüll, mida nimetatakse klorofülliks a. See neelab violetsesinist ja punakasoranži-punast valgust, peegeldades samas rohelist valgust, andes taimedele oma iseloomulik roheline värv.
Muud tüüpi klorofüllid on tüübid b kuni e, mis neelavad ja peegeldavad erinevaid värve.
Näiteks b-tüüpi klorofülli leidub vetikates ja see neelab lisaks punasele ka rohelist valgust. See rohelise valguse neeldumine võib tuleneda organismidest, mis arenevad ookeani pinna lähedal, kuna roheline tuli võib tungida vette vaid väikese vahemaa tagant.
Punane tuli võib liikuda pinna alt kaugemale.
Kloroplasti membraanid ja membraanidevaheline ruum
Kloroplastid toodavad süsivesikuid nagu glükoos ja kompleksvalgud, mida on vaja mujal taimerakkudes.
Need materjalid peavad saama kloroplasti väljuda ja toetama rakkude ja taimede üldist ainevahetust. Samal ajal vajavad kloroplastid rakudes mujal toodetud aineid.
Kloroplasti membraanid reguleerivad molekulide liikumist kloroplasti ja sealt välja, lastes väikestel molekulidel läbi liikuda spetsiaalsed transpordimehhanismid suurte molekulide jaoks. Nii sisemine kui ka välimine membraan on poolläbilaskvad, võimaldades väikeste molekulide ja ioonide difusiooni.
Need ained läbivad membraanivahelist ruumi ja tungivad poolläbilaskvatesse membraanidesse.
Kaks membraani blokeerivad suured molekulid, näiteks keerulised valgud. Selle asemel on selliste keerukate ainete jaoks olemas spetsiaalsed transpordimehhanismid, mis võimaldavad konkreetsetel ainetel ületada kaks membraani, samal ajal kui teised on blokeeritud.
Välismembraanil on translokatsioonivalgukompleks teatud materjalide üle membraani transportimiseks ja sisemisel membraanil on spetsiifiliste üleminekute jaoks vastav ja sarnane kompleks.
Need valikulised transpordimehhanismid on eriti olulised, kuna sisemine membraan sünteesib lipiide, rasvhappeid ja karotenoidid mis on vajalikud kloroplastide enda metabolismiks.
Thylakoidi süsteem
Tülakoidne membraan on tülakoidi osa, mis on aktiivne fotosünteesi esimeses etapis.
Taimedes moodustab tülakoidne membraan suletud õhukesed kotid või kettad, mis on virnastatud granaažisse ja püsivad paigal, ümbritsetud stroomade vedelikuga.
Tülakoidide paigutus spiraalsetesse virnadesse võimaldab tülakoidide tihedat pakendamist ja tülakoidmembraani keerukat, suure pindalaga struktuuri.
Lihtsamate organismide puhul võivad tülakoidid olla ebakorrapärase kujuga ja vabalt hõljuvad. Mõlemal juhul käivitab tülakoidmembraanile tungiv valgus organismis valgusreaktsiooni.
Klorofülli vabastatud keemilist energiat kasutatakse vee molekulide jagamiseks vesinikuks ja hapnikuks. Hapnikku kasutab organism hingamiseks või eraldub atmosfääri, samal ajal kui vesinikku kasutatakse süsivesikute moodustamiseks.
Selle protsessi süsinik pärineb süsinikdioksiidist protsessis, mida nimetatakse süsiniku fikseerimine.
Klooroplasti DNA stroom ja päritolu
Fotosünteesi protsess koosneb kahest osast: valgust sõltuvad reaktsioonid, mis algavad valguse vastasmõjul klorofülli ja tumedad reaktsioonid (aka valgust sõltumatud reaktsioonid), mis fikseerib süsiniku ja tekitab glükoosi.
Valgusreaktsioonid toimuvad ainult päeva jooksul, kui valgusenergia lööb taimi, samal ajal kui tumedad reaktsioonid võivad toimuda igal ajal. Kerged reaktsioonid algavad tülakoidmembraanis, samal ajal kui tumedate reaktsioonide süsiniku fikseerimine toimub stroomas, mis on tülakoide ümbritsev tarretisesarnane vedelik.
Lisaks tumedate reaktsioonide ja tülakoidide majutamisele sisaldab stroom kloroplasti DNA-d ja kloroplasti ribosoome.
Selle tulemusel on kloroplastidel oma energiaallikas ja nad saavad iseseisvalt paljuneda ilma rakkude jagunemisele lootmata.
Siit saate teada eukarüootsete rakkude seotud rakuorganiidide kohta: rakumembraan ja rakusein.
Selle võime taga on lihtsate rakkude ja bakterite areng. Tsüanobakter pidi olema sisenenud varajasse rakku ja tal lubati jääda, kuna see muutus vastastikku kasulikuks.
Aja jooksul kujunes tsüanobakterist kloroplasti organell.
Süsiniku fikseerimine pimedates reaktsioonides
Süsiniku fikseerimine kloroplasti stroomas toimub pärast seda, kui vesi jaguneb kergete reaktsioonide käigus vesinikuks ja hapnikuks.
Vesinikuaatomite prootonid pumbatakse tülakoidide sees olevasse luumenisse, muutes selle happeliseks. Fotosünteesi tumedates reaktsioonides hajuvad prootonid valendikust välja ensüümi nimega stroomas ATP süntaas.
See prootonite difusioon läbi ATP süntaasi tekitab ATP, rakkude energiasalvestuskemikaali.
Ensüüm RuBisCO leitakse stroomas ja fikseerib süsiniku CO2-st, et saada kuue süsiniku süsivesikute molekule, mis on ebastabiilsed.
Kui ebastabiilsed molekulid lagunevad, kasutatakse ATP-d nende muundamiseks lihtsateks suhkrumolekulideks. Suhkru süsivesikuid saab kombineerida, moodustades suuremaid molekule nagu glükoos, fruktoos, sahharoos ja tärklis - neid kõiki saab kasutada rakkude metabolismis.
Kui fotosünteesiprotsessi lõpus moodustuvad süsivesikud, on taimede kloroplastid atmosfäärist süsiniku eemaldanud ja kasutanud seda taime ja lõpuks kõigi muude elusolendite jaoks toitu loomisel.
Lisaks toiduahela aluse moodustamisele vähendab taimedes toimuv süntees ka kasvuhoonegaaside süsinikdioksiidi kogust atmosfääris. Sel viisil aitavad taimed ja vetikad oma kloroplastides toimuva fotosünteesi abil vähendada kliimamuutuste ja globaalse soojenemise mõju.