Thylakoid definisjon og funksjon
Kloroplast i et erteblad.
DR.JEREMY BURGESS/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
EN thylakoid er en arklignende membranbundet struktur som er stedet for den lysavhengige fotosyntese reaksjoner i kloroplaster og cyanobakterier . Det er stedet som inneholder klorofyllet som brukes til å absorbere lys og bruke det til biokjemiske reaksjoner. Ordet thylakoid er fra det grønne ordet thylakos , som betyr pose eller sekk. Med -oid-endelsen betyr 'thylakoid' 'poselignende'.
Tylakoider kan også kalles lameller, selv om dette begrepet kan brukes for å referere til delen av en thylakoid som forbinder grana.
Thylakoid struktur
I kloroplaster er tylakoider innebygd i stroma (en indre del av en kloroplast). Stromaet inneholder ribosomer, enzymer og kloroplast DNA . Tylakoidet består av thylakoidmembranen og det lukkede området kalt thylakoidlumen. En stabel med thylakoider danner en gruppe myntlignende strukturer kalt granum. En kloroplast inneholder flere av disse strukturene, samlet kjent som grana.
Høyere planter har spesielt organiserte thylakoider der hver kloroplast har 10–100 grana som er forbundet med hverandre av stroma thylakoider. Stroma-thylakoidene kan betraktes som tunneler som forbinder grana. Grana-thylakoidene og stroma-thylakoidene inneholder forskjellige proteiner.
Thylakoidens rolle i fotosyntesen
Reaksjoner utført i tylakoid inkluderer vannfotolyse, elektrontransportkjeden og ATP-syntese.
Fotosyntetiske pigmenter (f.eks. klorofyll) er innebygd i thylakoidmembranen, noe som gjør den til stedet for de lysavhengige reaksjonene i fotosyntesen. Den stablede spoleformen til granaen gir kloroplasten et høyt overflateareal til volumforhold, noe som hjelper effektiviteten til fotosyntesen.
Tylakoidlumen brukes til fotofosforylering under fotosyntese. De lysavhengige reaksjonene i membranen pumper protoner inn i lumen, og senker pH til 4. Derimot er pH i stroma 8.
Vannfotolyse
Det første trinnet er vannfotolyse, som skjer på lumenstedet til thylakoidmembranen. Energi fra lys brukes til å redusere eller spalte vann. Denne reaksjonen produserer elektroner som trengs for elektrontransportkjedene, protoner som pumpes inn i lumen for å produsere en protongradient, og oksygen. Selv om oksygen er nødvendig for cellulær respirasjon, returneres gassen som produseres av denne reaksjonen til atmosfæren.
Elektrontransportkjede
Elektronene fra fotolyse går til fotosystemene til elektrontransportkjedene. Fotosystemene inneholder et antennekompleks som bruker klorofyll og relaterte pigmenter for å samle lys ved forskjellige bølgelengder. Fotosystem I bruker lys for å redusere NADP+å produsere NADPH og H+. Fotosystem II bruker lys til å oksidere vann for å produsere molekylært oksygen (Oto), elektroner (f-), og protoner (H+). Elektronene reduserer NADP+til NADPH i begge systemene.
ATP syntese
ATP produseres fra både Photosystem I og Photosystem II. Thylakoider syntetiserer ATP ved hjelp av en ATP-syntase enzym som ligner på mitokondriell ATPase. Enzymet er integrert i thylakoidmembranen. CF1-delen av syntasemolekylet utvidet seg inn i stroma, der ATP støtter de lysuavhengige fotosyntesereaksjonene.
Tylakoidens lumen inneholder proteiner som brukes til proteinbehandling, fotosyntese, metabolisme, redoksreaksjoner og forsvar. Proteinet plastocyanin er et elektrontransportprotein som transporterer elektroner fra cytokromproteinene til fotosystem I. Cytokrom b6f-kompleks er en del av elektrontransportkjeden som kobler protonpumping inn i tylakoidlumen med elektronoverføring. Cytokromkomplekset ligger mellom Fotosystem I og Fotosystem II.
Tylakoider i alger og cyanobakterier
Mens thylakoider i planteceller danner stabler av grana i planter, kan de være utstablet i noen typer alger.
Mens alger og planter er eukaryoter, er cyanobakterier fotosyntetiske prokaryoter. De inneholder ikke kloroplaster. I stedet fungerer hele cellen som en slags tylakoid. Cyanobakterien har en ytre cellevegg, cellemembran og thylakoidmembran. Inne i denne membranen er det bakterielle DNA, cytoplasma og karboksysomer. Tylakoidmembranen har funksjonelle elektronoverføringskjeder som støtter fotosyntese og cellulær respirasjon. Cyanobakterier thylakoidmembraner danner ikke grana og stroma. I stedet danner membranen parallelle ark nær den cytoplasmatiske membranen, med nok plass mellom hvert ark for phycobilisomes, de lys-høstende strukturene.