Det thylakoids er rum i form af flade sække placeret i kloroplaster i planteceller af planter, i cyanobakterier og alger. De er normalt organiseret i en struktur kaldet grana-flertal granum- og det ligner en bunke mønter.
Thylakoids betragtes som det tredje membransystem af kloroplaster bortset fra den indre og ydre membran af nævnte organel. Membranen i denne struktur adskiller det indre af thylakoid fra kloroplaststroma og har en række pigmenter og proteiner involveret i metaboliske veje..
I thylakoids er der biokemiske reaktioner, der er vigtige for fotosyntese, en proces, hvor planter tager sollys og omdanner det til kulhydrater. Specifikt har de det nødvendige maskiner forankret til deres membran for at udføre den solafhængige fase, hvor lys fanges og omdannes til energi (ATP) og NADPH..
Artikelindeks
Thylakoids er et internt tredimensionelt membranøst system af kloroplaster. Fuldt modne kloroplaster har 40 til 60 stablede korn med en diameter mellem 0,3 og 0,6 µm..
Antallet af thylakoids, der udgør spirer, varierer meget: fra færre end 10 sække i planter, der udsættes for tilstrækkeligt sollys, til mere end 100 thylakoids i planter, der lever i ekstremt skyggefulde omgivelser..
De stablede thylakoider er forbundet med hinanden og danner et kontinuerligt rum i chloroplasten. Det indre af thylakoid er et ret rummeligt rum af vandig natur..
Thylakoidmembranen er afgørende for fotosyntese, da procesens første trin finder sted der.
Thylakoids er de dominerende strukturer i en fuldt moden kloroplast. Hvis en kloroplast visualiseres i det traditionelle lysmikroskop, kan nogle arter af korn observeres.
Disse er de thylakoid stakke; Af denne grund kaldte de første observatører af disse strukturer dem "grana".
Ved hjælp af elektronmikroskopet kunne billedet forstørres, og det blev konkluderet, at karakteren af disse korn faktisk var stablet thylakoids.
Dannelsen og strukturen af thylakoidmembranen afhænger af dannelsen af chloroplast fra et endnu ikke-differentieret plastid, kendt som protoplastid. Tilstedeværelsen af lys stimulerer omdannelsen til kloroplaster og senere dannelsen af stablede thylakoider.
I kloroplaster og cyanobakterier er thylakoidmembranen ikke i kontakt med den indre del af plasmamembranen. Imidlertid begynder dannelsen af thylakoidmembran med invagination af den indre membran..
I cyanobakterier og visse algerarter består thylakoids af et enkelt lag lameller. Derimod findes der et mere komplekst system i modne kloroplaster..
I denne sidste gruppe kan der skelnes mellem to vigtige dele: groma og lamella af stroma. Den første består af små stablede skiver, og den anden er ansvarlig for at forbinde disse stakke med hinanden og danne en kontinuerlig struktur: thylakoidens lumen..
Lipiderne, der udgør membranen, er højt specialiserede og består af næsten 80% galactosyldiacylglycerol: monogalactosyldiacylglycerol og digalactosyldiacylglycerol. Disse galactolipider har stærkt umættede kæder, der er typiske for thylakoids..
Tilsvarende indeholder thylakoidmembranen færre lipider, såsom phosphatidylglycerol. De nævnte lipider er ikke fordelt homogent i begge lag af membranen; der er en vis grad af asymmetri, der synes at bidrage til strukturens funktion.
Fotosystemer I og II er de dominerende proteinkomponenter i denne membran. De er forbundet med cytokrom b-komplekset6F- og ATP-synthetase.
Det har vist sig, at de fleste af elementerne i fotosystem II er placeret i stablede skarlagenrøde membraner, mens fotosystem I hovedsagelig er placeret i ikke-stablede thylakoidmembraner. Det vil sige, at der er en fysisk adskillelse mellem de to fotosystemer..
Disse komplekser indbefatter integrerede membranproteiner, perifere proteiner, cofaktorer og en række pigmenter..
Det indre af thylakoid består af et tykt, vandigt stof, hvis sammensætning er forskellig fra stroma. Deltager i fotofosforylering ved lagring af protoner, der genererer protonmotivkraften til syntesen af ATP. I denne proces kan lumenets pH nå op på 4.
I lumenproteomet fra modelorganismen Arabidopsis thaliana mere end 80 proteiner er blevet identificeret, men deres funktioner er ikke blevet fuldstændigt belyst.
Lumenproteiner er involveret i reguleringen af thylakoidbiogenese og i aktiviteten og omsætningen af proteiner, der danner fotosyntetiske komplekser, især fotosystem II og NAD (P) H-dehydrogenase..
Fotosynteseprocessen, der er vital for planter, begynder i thylakoids. Membranen, der afgrænser dem med kloroplaststroma, har alle de enzymatiske maskiner, der er nødvendige for, at fotosyntetiske reaktioner kan forekomme..
Fotosyntese kan opdeles i to hovedfaser: lysreaktioner og mørke reaktioner.
Som navnet antyder, kan reaktioner, der hører til den første gruppe, kun foregå i nærvær af lys, mens de i den anden gruppe kan opstå med eller uden lys. Bemærk, at det ikke er nødvendigt, at miljøet er "mørkt", det er kun uafhængigt af lyset.
Den første gruppe af reaktioner, de "lette", forekommer i thylakoid og kan opsummeres som følger: lys + klorofyl + 12 HtoO + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 sjeg à 6 Oto + 12 NADPH + 18 ATP.
Den anden gruppe reaktioner forekommer i kloroplaststroma og optager ATP og NADPH syntetiseret i det første trin for at reducere kulstof fra kuldioxid til glucose (C6H12ELLER6). Anden fase kan opsummeres som: 12 NADPH + 18 ATP + 6 COto à C6H12ELLER6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 sjeg + 6 timertoELLER.
Lysreaktioner involverer en række strukturer kendt som fotosystemer, som findes i thylakoidmembranen og indeholder ca. 300 pigmentmolekyler, inklusive klorofyl..
Der er to typer fotosystem: den første har en maksimal lysabsorberingstop på 700 nanometer og er kendt som P700, mens det andet kaldes P680. Begge er indlejret i thylakoidmembranen.
Processen begynder, når et af pigmenterne absorberer en foton, og denne "spretter" mod andre pigmenter. Når et klorofylmolekyle absorberer lys, springer en elektron ud, og et andet molekyle absorberer det. Molekylet, der mistede elektronen, oxideres nu og har en negativ ladning.
Siden680 fælder lysenergi fra klorofyl a. I dette fotosystem kastes en elektron i et højere energisystem end en primær elektronacceptor..
Denne elektron falder ind i fotosystem I, der passerer gennem elektrontransportkæden. Dette system af oxidations- og reduktionsreaktioner er ansvarlig for at overføre protoner og elektroner fra et molekyle til et andet..
Med andre ord er der en strøm af elektroner fra vand til fotosystem II, fotosystem I og NADPH..
En del af protonerne genereret af dette reaktionssystem er placeret inde i thylakoid (også kaldet thylakoid lys), hvilket skaber en kemisk gradient, der genererer en protonmotivkraft..
Protoner bevæger sig fra thylakoidrummet til stroma, og følger den elektrokemiske gradient gunstigt; det vil sige de kommer ud af thylakoid.
Imidlertid passerer protoner ikke gennem noget sted i membranen, de skal gøre det gennem et komplekst enzymatisk system kaldet ATP-synthetase.
Denne bevægelse af protoner mod stroma forårsager dannelse af ATP startende fra ADP, en proces analog med den, der forekommer i mitokondrierne. Syntesen af ATP ved hjælp af lys kaldes fotofosforylering.
Disse nævnte trin forekommer samtidigt: klorofylet i fotosystem II mister en elektron og skal erstatte den med en elektron fra nedbrydningen af et vandmolekyle; fotosystem I fanger lys, oxiderer og frigiver en elektron, der er fanget af NADP+.
Det mistede elektron fra fotosystem I erstattes af det, der er resultatet af fotosystem II. Disse forbindelser vil blive brugt i de efterfølgende carbonfikseringsreaktioner i Calvin-cyklussen..
Udviklingen af fotosyntese som en iltfrigivende proces tillod liv, som vi kender det.
Det foreslås, at fotosyntese udviklede sig for nogle få milliarder år siden i forfædren, der gav anledning til de nuværende cyanobakterier, fra et anoxisk fotosyntetisk kompleks..
Det foreslås, at udviklingen af fotosyntese var ledsaget af to uundværlige begivenheder: oprettelsen af fotosystem P680 og dannelsen af et indre membransystem uden forbindelse til cellemembranen.
Der er et protein kaldet Vipp1 vigtigt for dannelsen af thylakoids. Faktisk er dette protein til stede i planter, alger og cyanobakterier, men fraværende i bakterier, der udfører anoxisk fotosyntese..
Det menes, at dette gen kunne have sin oprindelse ved genduplikation i den mulige forfader til cyanobakterier. Der er kun et tilfælde af cyanobakterier, der er i stand til fotosyntese med ilt og ikke har thylakoider: arten Gloeobacter violaceus.
Endnu ingen kommentarer