Conţinut
- Ce se află în interiorul cloroplastului - structura cloroplastului
- Funcția ribozomilor cliloplastului și a tylkaoidelor
- Clorofila: Sursa energiei cloroplastului
- Membranele cloroplastului și spațiul intermembranar
- Sistemul Thlalaid
- Stroma și originea ADN-ului cloroplastului
- Fixarea carbonului în reacțiile întunecate
Cloroplastele sunt mici fabrici de plante care captează energia ușoară pentru a produce amidonuri și zaharuri care alimentează dezvoltarea plantelor.
Se găsesc în interiorul celulelor plantelor în frunzele plantelor și în alge verzi și roșii, precum și în cianobacterii. Cloroplastele permit plantelor să producă substanțele chimice complexe necesare vieții din substanțe simple și anorganice, cum ar fi dioxidul de carbon, apa și minerale.
Ca producător de alimente autotrophs, plantele stau la baza lanțului alimentar, sprijinind toți consumatorii de nivel superior, cum ar fi insecte, pești, păsări și mamifere chiar până la oameni.
Cloroplastele celulare sunt ca niște mici fabrici care produc combustibil. În acest fel, cloroplastele din celulele plantelor verzi care fac viața pe Pământ posibil.
Ce se află în interiorul cloroplastului - structura cloroplastului
Deși cloroplastele sunt păstăi microscopice în interiorul micilor celule vegetale, acestea au o structură complexă care le permite să capteze energia ușoară și să o folosească pentru a asambla carbohidrații la nivel molecular.
Componentele structurale majore sunt următoarele:
Funcția ribozomilor cliloplastului și a tylkaoidelor
Ribozomii sunt grupuri de proteine și nucleotide care produc enzime și alte molecule complexe necesare cloroplastului.
Acestea sunt prezente în număr mare de-a lungul tuturor celulelor vii și produc substanțe celulare complexe, cum ar fi proteine, conform instrucțiunilor din moleculele de cod genetic ARN.
Tiacoidele sunt încorporate în stroma. În plante formează discuri închise care sunt aranjate în stive numite grana, cu o singură stivă numită granum. Sunt alcătuite dintr-o membrană tilacoidă care înconjoară lumenul, un material apos care conține proteine și facilitează reacțiile chimice ale cloroplastelor.
lamelelor formează legături între discurile grana, conectând lumenul diferitelor stive.
Partea sensibilă la lumină a fotosintezei are loc pe membrana tilacoidă unde clorofilă absoarbe energia ușoară și o transformă în energie chimică folosită de uzină.
Clorofila: Sursa energiei cloroplastului
Clorofila este a fotoreceptoare pigment găsit în toate cloroplastele.
Când lumina lovește frunza unei plante sau suprafața algelor, aceasta pătrunde în cloroplaste și se reflectă în membranele tilacoide. Stricată de lumină, clorofila din membrană emite electroni pe care cloroplastul îi folosește pentru reacții chimice suplimentare.
Clorofila la plante și alge verzi este în principal clorofila verde numită clorofilă a, cel mai frecvent tip. Absoarbe lumina albastru-violet și roșiatic portocaliu-roșu în timp ce reflectă lumina verde, oferind plantelor lor culoare verde caracteristică.
Alte tipuri de clorofilă sunt tipurile b până la e, care absorb și reflectă diferite culori.
Clorofila de tip b, de exemplu, se găsește în alge și absoarbe puțin lumină verde pe lângă roșu. Această absorbție de lumină verde poate fi rezultatul organismelor care evoluează în apropierea suprafeței oceanului, deoarece lumina verde poate pătrunde doar la o distanță scurtă în apă.
Lumina roșie poate circula mai departe sub suprafață.
Membranele cloroplastului și spațiul intermembranar
Cloroplastele produc carbohidrați cum ar fi glucoza și proteinele complexe care sunt necesare în altă parte a celulelor plantelor.
Aceste materiale trebuie să poată ieși din cloroplast și să susțină metabolismul general al celulelor și plantelor. În același timp, cloroplastele au nevoie de substanțe produse în altă parte a celulelor.
Membranele cloroplastului reglează mișcarea moleculelor în și în afara cloroplastului permițând trecerea moleculelor mici în timpul utilizării mecanisme speciale de transport pentru molecule mari. Atât membranele interioare, cât și cele exterioare sunt semi-permeabile, permițând difuzarea moleculelor și ionilor mici.
Aceste substanțe traversează spațiul intermembran și pătrund în membranele semi-permeabile.
Moleculele mari, cum ar fi proteinele complexe sunt blocate de cele două membrane. În schimb, pentru astfel de substanțe complexe, sunt disponibile mecanisme speciale de transport care să permită substanțelor specifice să traverseze cele două membrane în timp ce altele sunt blocate.
Membrana exterioară are un complex proteic de translocare pentru a transporta anumite materiale peste membrană, iar membrana interioară are un complex corespunzător și similar pentru tranzițiile sale specifice.
Aceste mecanisme de transport selectiv sunt deosebit de importante deoarece membrana interioară sintetizează lipide, acizi grași și carotenoide care sunt necesare pentru metabolismul propriu al cloroplastelor.
Sistemul Thlalaid
Membrana tilacoidă este partea tilacoidului care este activă în prima etapă a fotosintezei.
La plante, membrana tilacoidă formează în general saci sau discuri închise, subțiri, care sunt stivuite în grana și rămân pe loc, înconjurate de lichidul de stroma.
Dispunerea tilacoidelor în stive elicoidale permite o ambalare strânsă a tilacoidelor și o structură complexă, înaltă a suprafeței membranei tilacoide.
Pentru organismele mai simple, tilacoidele pot avea o formă neregulată și pot fi plutitoare libere. În fiecare caz, lumina care lovește membrana tilacoidă inițiază reacția ușoară în organism.
Energia chimică eliberată de clorofilă este utilizată pentru a împărți moleculele de apă în hidrogen și oxigen. Oxigenul este utilizat de organism pentru respirație sau este eliberat în atmosferă, în timp ce hidrogenul este utilizat în formarea carbohidraților.
Carbonul pentru acest proces provine din dioxidul de carbon într-un proces numit fixarea carbonului.
Stroma și originea ADN-ului cloroplastului
Procesul fotosintezei este alcătuit din două părți: reacțiile dependente de lumină care încep cu lumina care interacționează cu clorofila și reacții întunecate (aka reacții independente de lumină) care fixează carbonul și produc glucoză.
Reacțiile de lumină au loc numai în timpul zilei când energia luminii lovește planta în timp ce reacțiile întunecate pot avea loc în orice moment. Reacțiile ușoare încep în membrana tilacoidă, în timp ce fixarea carbonului a reacțiilor întunecate are loc în stroma, lichidul de jeleu care înconjoară tilacoidele.
Pe lângă găzduirea reacțiilor întunecate și a tilacoidelor, stroma conține ADN-ul cloroplastului și ribozomii cloroplastului.
Drept urmare, cloroplastele au propria sursă de energie și se pot multiplica singure, fără a se baza pe diviziunea celulară.
Aflați mai multe despre organele celulare înrudite în celulele eucariote: membrana celulară și peretele celular.
Această capacitate poate fi urmărită în evoluția celulelor și bacteriilor simple. Un cianobacterium trebuie să fi intrat într-o celulă timpurie și i s-a permis să rămână, deoarece aranjamentul a devenit unul reciproc benefic.
În timp, cianobacteriul a evoluat în organele cloroplastului.
Fixarea carbonului în reacțiile întunecate
Fixarea carbonului în stroma cloroplastului are loc după divizarea apei în hidrogen și oxigen în timpul reacțiilor de lumină.
Protonii din atomii de hidrogen sunt pompați în lumenul din interiorul tilacoidelor, ceea ce îl face acid. În reacțiile întunecate ale fotosintezei, protonii difuză din lumen în stroma printr-o enzimă numită ATP sintaza.
Această difuzie a protonilor prin ATP sintază produce ATP, un produs chimic de stocare a energiei pentru celule.
Enzima RuBisCo se găsește în stroma și fixează carbonul din CO2 pentru a produce molecule de carbohidrați cu șase carbon care sunt instabile.
Când moleculele instabile se descompun, ATP este utilizat pentru a le converti în molecule simple de zahăr. Carbohidrații de zahăr pot fi combinați pentru a forma molecule mai mari, cum ar fi glucoza, fructoza, zaharoza și amidonul, toate putând fi utilizate în metabolismul celular.
Când carbohidrații se formează la sfârșitul procesului de fotosinteză, plantele cloroplastelor au îndepărtat carbonul din atmosferă și l-au folosit pentru a crea hrană pentru plantă și, în cele din urmă, pentru toate celelalte viețuitoare.
Pe lângă formarea bazei lanțului alimentar, fotosinteza din plante reduce cantitatea de gaze cu efect de seră cu dioxid de carbon din atmosferă. În acest fel, plantele și algele, prin fotosinteză în cloroplastele lor, ajută la reducerea efectelor schimbărilor climatice și încălzirii globale.