Inhoud
- Chloroplast Basics
- Oorsprong van de chloroplast
- Thylakoid-definitie
- Thylakoïde ruimte en structuur
- Thylakoïden en fotosynthese
- Chemiosmosis
Chloroplasten zijn membraangebonden organellen aanwezig in groene planten en algen. Ze bevatten chlorofyl, de biochemische stof die door planten wordt gebruikt voor fotosynthese, die de energie van licht omzet in chemische energie die de activiteiten van de plant aandrijft.
Bovendien bevatten chloroplasten DNA en helpen een organisme eiwitten en vetzuren te synthetiseren. Ze bevatten schijfachtige structuren, dit zijn membranen die thylakoïden worden genoemd.
Chloroplast Basics
Chloroplasten zijn ongeveer 4 tot 6 micron lang. De chlorofyl in chloroplasten maakt planten en algen groen. Naast de thylakoïde membranen heeft elke chloroplast een buitenste en binnenste membraan, en sommige soorten hebben chloroplasten met extra membranen.
De gelachtige vloeistof in een chloroplast staat bekend als stroma. Sommige algensoorten hebben een celwand tussen de binnen- en buitenmembranen, bestaande uit moleculen die suikers en aminozuren bevatten. Het interieur van de chloroplast bevat verschillende structuren, waaronder DNA-plasmiden, de thylakoïde ruimte en ribosomen, kleine eiwitfabrieken.
Oorsprong van de chloroplast
Men geloofde dat chloroplasten, en de ietwat verwante mitochondriën, bij wijze van spreken hun eigen "organismen" waren. Wetenschappers geloofden dat ergens in de vroege geschiedenis van het leven, bacterie-achtige organismen wat we kennen als chloroplasten overspoelden en ze als organel in de cel verwerkten.
Dit wordt de "endosymbiotische theorie" genoemd. Deze theorie wordt ondersteund door het feit dat chloroplasten en mitochondriën hun eigen DNA bevatten. Dit is waarschijnlijk 'overgebleven' uit een tijd dat ze hun eigen 'organismen' buiten een cel waren.
Nu wordt het grootste deel van dit DNA niet gebruikt, maar wat chloroplast-DNA is essentieel voor thylakoïde eiwitten en functies. Er zijn naar schatting 28 genen in chloroplasten waardoor het normaal kan functioneren.
Thylakoid-definitie
Thylakoïden zijn platte, schijfachtige formaties gevonden in de chloroplast. Ze lijken op gestapelde munten. Ze zijn verantwoordelijk voor ATP-synthese, waterfotolyse en zijn een onderdeel van een elektronentransportketen.
Ze kunnen ook worden gevonden in cyanobacteriën en in chloroplasten van planten en algen.
Thylakoïde ruimte en structuur
Thylakoïden drijven vrij in het stroma van de chloroplast op een plaats die de thylakoïde ruimte wordt genoemd. In hogere planten vormen ze een structuur die een granum wordt genoemd en die lijkt op een stapel munten van 10 tot 20 hoog. Membranen verbinden verschillende grana met elkaar in een spiraalvormig patroon, hoewel sommige soorten vrij zwevende grana hebben.
Het thylakoïde membraan bestaat uit twee lagen lipiden die mogelijk fosfor- en suikermoleculen bevatten. Chlorofyl wordt rechtstreeks ingebed in het thylakoïde membraan, dat het waterige materiaal dat bekend staat als het thylakoïde lumen, omsluit.
Thylakoïden en fotosynthese
De chlorofylcomponent van een thylakoïde maakt fotosynthese mogelijk. Deze chlorofyl geeft planten en groene algen hun groene kleur. Het proces begint met het splitsen van water om een bron van waterstofatomen voor energieproductie te creëren, terwijl zuurstof als afvalproduct vrijkomt. Dit is de bron van de atmosferische zuurstof die we inademen.
De daaropvolgende stappen gebruiken de vrijgemaakte waterstofionen of protonen samen met atmosferisch koolstofdioxide om suiker te synthetiseren. Een proces genaamd elektronentransport maakt energieopslagmoleculen zoals ATP en NADPH. Deze moleculen voeden veel van de biochemische reacties van het organisme.
Chemiosmosis
Een andere thylakoïde functie is chemiosmose, die helpt een zure pH in het thylakoïde lumen te handhaven. Bij chemiosmose gebruikt de thylakoïde een deel van de energie die wordt geleverd door elektronentransport om protonen van het membraan naar het lumen te verplaatsen. Dit proces concentreert het aantal protonen in het lumen met een factor van ongeveer 10.000.
Deze protonen bevatten energie die wordt gebruikt om ADP om te zetten in ATP. Het enzym ATP-synthase helpt deze conversie. De combinatie van positieve ladingen en protonenconcentratie in het thylakoïde lumen creëert een elektrochemische gradiënt die de fysieke energie levert die nodig is voor ATP-productie.