Det kloroplaster De er en type cellulære organeller afgrænset af et komplekst system af membraner, der er karakteristisk for planter og alger. I denne plastid er klorofyl, pigmentet, der er ansvarligt for fotosyntese processer, den grønne farve af planter og tillader den autotrofiske levetid for disse slægter..
Desuden er kloroplaster relateret til dannelsen af metabolisk energi (ATP - adenosintriphosphat), syntese af aminosyrer, vitaminer, fedtsyrer, lipidkomponenter i deres membraner og reduktion af nitrit. Det har også en rolle i produktionen af forsvarsstoffer mod patogener..
Denne fotosyntetiske organelle har sit eget cirkulære genom (DNA), og det antydes, at de ligesom mitokondrier stammer fra en symbiose-proces mellem en vært og en forfædres fotosyntetisk bakterie..
Artikelindeks
Kloroplaster er organeller, der har karakteristika for meget fjerne grupper af organismer: alger, planter og prokaryoter. Dette bevis tyder på, at organellen stammer fra en prokaryot organisme med evnen til fotosyntese..
Det anslås, at den første eukaryote organisme, med evnen til fotosyntetisering, opstod for omkring 1 milliard år siden. Bevis indikerer, at dette store evolutionære spring var forårsaget af erhvervelsen af en cyanobakterie af en eukaryot vært. Denne proces gav anledning til forskellige slægter af røde og grønne alger og planter.
På samme måde hæves sekundære og tertiære symbiosehændelser, hvor en slægt af eukaryoter etablerer et symbiotisk forhold til en anden fritlevende fotosyntetisk eukaryot..
I løbet af evolutionen er genomet af den formodede bakterie blevet forkortet, og nogle af dens gener er blevet overført og integreret i kernegenomet.
Organiseringen af det nuværende chloroplastgenom ligner en prokaryot, men den har også attributter for det genetiske materiale af eukaryoter..
Den endosymbiotiske teori blev foreslået af Lynn Margulis i en række bøger udgivet mellem 60'erne og 80'erne. Det var dog en idé, der allerede var blevet brugt siden 1900'erne, foreslået af Mereschkowsky.
Denne teori forklarer oprindelsen af kloroplaster, mitokondrier og de basale kroppe, der findes i flageller. Ifølge denne hypotese var disse strukturer engang frie prokaryote organismer..
Der er ikke meget bevis for at understøtte den endosymbiotiske oprindelse af basale legemer fra mobile prokaryoter..
Derimod er der vigtige beviser, der understøtter den endosymbiotiske oprindelse af mitokondrier fra α-Proteobakterier og af kloroplaster fra cyanobakterier. Det klareste og stærkeste bevis er ligheden mellem de to genomer.
Kloroplaster er den mest iøjnefaldende type plastider i planteceller. De er ovale strukturer omgivet af membraner, og inden i dem forekommer den mest berømte proces med autotrofiske eukaryoter: fotosyntese. De er dynamiske strukturer og har deres eget genetiske materiale.
De er generelt placeret på planterne. En typisk plantecelle kan have 10 til 100 kloroplaster, skønt antallet er ret variabelt.
Ligesom mitokondrierne forekommer arv af kloroplaster fra forældre til børn af en af forældrene og ikke af begge. Faktisk ligner disse organeller i flere henseender mitokondrier, selvom de er mere komplekse..
Kloroplaster er store organeller med en længde på 5 til 10 µm. Karakteristikken ved denne struktur kan visualiseres under et traditionelt lysmikroskop..
De er omgivet af en dobbelt lipidmembran. Derudover har de et tredje system af indre membraner, kaldet thylakoidmembraner..
Sidstnævnte membranøse system danner et sæt disklignende strukturer, kendt som thylakoids. Foreningen af thylakoider i bunker kaldes "grana" og de er forbundet med hinanden.
Takket være dette tredobbelte membransystem er kloroplastens indre struktur kompleks og er opdelt i tre rum: det intermembrane rum (mellem de to ydre membraner), stroma (findes i chloroplast og uden for thylakoidmembranen) og til sidst thylakoid lumen.
Membransystemet er relateret til genereringen af ATP. Ligesom membranerne i mitokondrierne er det den indre membran, der bestemmer molekylernes passage i organellen. Phosphaditylcholin og fosfatiditet glycerol er de mest almindelige lipider i kloroplastmembraner.
Den ydre membran indeholder en række porer. Små molekyler kan frit komme ind i disse kanaler. Den indre membran tillader på sin side ikke fri transit af denne type molekyler med lav vægt. For at molekyler kan komme ind, skal de gøre det gennem specifikke transportører forankret til membranen.
I nogle tilfælde er der en struktur kaldet det perifere retikulum, dannet af et netværk af membraner, der stammer specifikt fra den indre membran af kloroplasten. Nogle forfattere betragter dem som unikke fra planter med C4-metabolisme, selvom de er fundet i C3-planter.
Funktionen af disse tubuli og vesikler er endnu ikke klar. Det foreslås, at de kan bidrage til hurtig transport af metabolitter og proteiner i kloroplasten eller til at øge overfladen af den indre membran..
Elektrontransportkæden involveret i fotosyntetiske processer forekommer i dette membransystem. Protoner pumpes gennem denne membran, fra stroma til thylakoids..
Denne gradient resulterer i syntesen af ATP, når protonerne ledes tilbage til stroma. Denne proces svarer til den, der forekommer i mitochondriens indre membran..
Thylakoidmembranen består af fire typer lipider: monogalactosyl diacylglycerol, digalactosyl diacylglycerol, sulfoquinovosyl diacylglycerol og phosphatidylglycerol. Hver type opfylder en særlig funktion inden for lipid-dobbeltlaget i dette afsnit..
Thylakoids er membranstrukturer i form af sække eller flade skiver, der er stablet i en "cochineal”(Flertallet af denne struktur er granum). Disse skiver har en diameter på 300 til 600 nm. Thylakoidens indre rum kaldes lumen.
Arkitekturen i thylakoidstakken er stadig debatteret. Der foreslås to modeller: den første er den spiralformede model, hvor thylakoiderne vikles mellem kornene i form af en helix..
I modsætning hertil foreslår den anden model en bifurkation. Denne hypotese antyder, at grana dannes af bifurkationer af stroma.
Stroma er den gelatinøse væske, der omgiver thylakoiderne og er placeret i kloroplastens indre region. Denne region svarer til cytosolen fra den formodede bakterie, der stammer fra denne type plastid..
I dette område findes DNA-molekyler og en stor mængde proteiner og enzymer. Specifikt er de enzymer, der deltager i Calvin-cyklussen, til fiksering af kuldioxid i den fotosyntetiske proces. Du kan også finde stivelseskorn
Chloroplast-ribosomer findes i stroma, da disse strukturer syntetiserer deres egne proteiner.
En af de vigtigste egenskaber ved kloroplaster er, at de har deres eget genetiske system.
Det genetiske materiale af kloroplaster består af cirkulære DNA-molekyler. Hver organel har flere kopier af dette cirkulære 12 til 16 kb (kilobase) molekyle. De er organiseret i strukturer kaldet nukleoider og består af 10 til 20 kopier af plastidgenomet sammen med proteiner og RNA-molekyler..
Chloroplast-DNA koder for ca. 120 til 130 gener. Disse resulterer i proteiner og RNA relateret til fotosyntetiske processer såsom komponenterne i fotosystem I og II, ATP-syntase og en af underenhederne i Rubisco.
Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphat carboxylase / oxygenase) er et afgørende enzymkompleks i Calvin-cyklussen. Faktisk betragtes det som det mest rigelige protein på planeten jord..
Transfer- og ribosomale RNA'er bruges til oversættelse af meddelelses-RNA'er, der er kodet i chloroplastgenomet. Omfatter 23S, 16S, 5S og 4.5S ribosomale RNA'er og transfer-RNA'er. Det koder også for 20 ribosomale proteiner og visse underenheder af RNA-polymerase..
Imidlertid er visse grundstoffer, der er nødvendige for kloroplastens funktion, kodet i det nukleare genom af plantecellen..
Kloroplaster kan betragtes som vigtige metaboliske centre i planter, hvor flere biokemiske reaktioner finder sted takket være det brede spektrum af enzymer og proteiner forankret til membraner, som disse organeller indeholder.
De har en kritisk funktion i planteorganismer: det er stedet, hvor fotosyntetiske processer forekommer, hvor sollys omdannes til kulhydrater med ilt som et sekundært produkt..
En række sekundære biosyntetiske funktioner forekommer også i kloroplaster. Nedenfor vil vi diskutere hver funktion i detaljer:
Fotosyntese sker takket være klorofyl. Dette pigment findes i kloroplasterne i thylakoiderne.
Den består af to dele: en ring og en hale. Ringen indeholder magnesium og er ansvarlig for optagelsen af lys. Det kan absorbere blåt lys og rødt lys, hvilket afspejler det grønne område af lysspektret.
Fotosyntetiske reaktioner opstår takket være overførsel af elektroner. Energien, der kommer fra lyset, giver energi til klorofylpigmentet (molekylet siges at være "ophidset af lys"), hvilket forårsager en bevægelse af disse partikler i thylakoidmembranen. Klorofyl får sine elektroner fra et vandmolekyle.
Denne proces resulterer i dannelsen af en elektrokemisk gradient, der muliggør syntese af ATP i stroma. Denne fase er også kendt som "lys".
Den anden del af fotosyntese (eller mørk fase) forekommer i stroma og fortsætter i cytosolen. Det er også kendt som kulstoffikseringsreaktioner. På dette stadium bruges produkterne fra de tidligere reaktioner til at opbygge kulhydrater fra COto.
Derudover har kloroplaster andre specialiserede funktioner, der tillader udvikling og vækst af planten..
I denne organelle forekommer assimilering af nitrater og sulfater, og de har de nødvendige enzymer til syntese af aminosyrer, fytohormoner, vitaminer, fedtsyrer, klorofyl og carotenoider..
Visse undersøgelser har identificeret et betydeligt antal aminosyrer syntetiseret af denne organel. Kirk et al. Studerede aminosyreproduktion i kloroplaster fra Vicia faba L.
Disse forfattere fandt ud af, at de mest forekommende syntetiserede aminosyrer var glutamat, aspartat og threonin. Andre typer, såsom alanin, serin og glycin, blev også syntetiseret, men i mindre mængder. De resterende tretten aminosyrer blev også påvist.
Forskellige gener involveret i lipidsyntese er blevet isoleret. Kloroplaster har de nødvendige veje til syntese af isoprenoidlipider, der er essentielle for produktionen af klorofyl og andre pigmenter..
Planter har ikke et udviklet immunsystem svarende til dyrets. Derfor skal cellestrukturer producere antimikrobielle stoffer for at forsvare sig mod skadelige stoffer. Til dette formål kan planter syntetisere reaktive iltarter (ROS) eller salicylsyre..
Kloroplaster er relateret til produktionen af disse stoffer, der eliminerer mulige patogener, der kommer ind i planten.
På samme måde fungerer de som "molekylære sensorer" og deltager i alarmmekanismer, der kommunikerer information til andre organeller..
Kloroplaster tilhører en familie af planteorganeller kaldet plastider eller plastider. Kloroplaster adskiller sig hovedsageligt fra andre plastider ved at have pigmentet klorofyl. De andre plastider er:
-Kromoplaster: disse strukturer indeholder carotenoider, de findes i blomster og blomster. Takket være disse pigmenter har plantestrukturer gule, orange og røde farver.
-Leukoplaster: Disse plastider indeholder ikke pigmenter og er derfor hvide. De tjener som en reserve og findes i organer, der ikke modtager direkte lys.
-Amyloplaster: indeholder stivelse og findes i rødder og knolde.
Plastider stammer fra strukturer kaldet protoplastider. En af de mest overraskende egenskaber ved plastider er deres egenskab til at ændre type, selvom de allerede er i et modent stadium. Denne ændring udløses af miljømæssige eller iboende signaler fra anlægget.
For eksempel er kloroplaster i stand til at give anledning til kromoplaster. Til denne ændring opløses thylakoidmembranen, og carotenoider syntetiseres..
Endnu ingen kommentarer