Thylakoid definition og funktion

EN thylakoid er en arklignende membranbundet struktur, der er stedet for den lysafhængige fotosyntese reaktioner i kloroplaster og cyanobakterier. Det er stedet, der indeholder den klorofyl, der bruges til at absorbere lys og bruge det til biokemiske reaktioner. Ordet thylakoid er fra det grønne ord thylakos, hvilket betyder pose eller sæk. Med den -oid ende betyder "thylakoid" "pouch-lignende."

Thylakoider kan også kaldes lameller, selvom dette udtryk kan bruges til at henvise til den del af en thylakoid, der forbinder grana.

I chloroplaster er thylakoider indlejret i stroma (en indre del af en chloroplast). Stromaen indeholder ribosomer, enzymer og chloroplast DNA. Thylakoiden består af thylakoidmembranen og det lukkede område kaldet thylakoidlumen. En stak thylakoider danner en gruppe af møntlignende strukturer kaldet et granum. En chloroplast indeholder flere af disse strukturer, samlet kendt som grana.

Højere planter har specielt organiserede thylakoider, hvor hver chloroplast har 10–100 grana, der er forbundet med hinanden af ​​stroma thylakoider. Stroma-thylakoiderne kan betragtes som tunneler, der forbinder grana. Grana thylakoider og stroma thylakoider indeholder forskellige proteiner.

Reaktioner udført i thylakoidet inkluderer vandfotolyse, elektrontransportkæden og ATP-syntese.

Fotosyntetiske pigmenter (f.eks. Chlorophyll) indlejres i thylakoidmembranen, hvilket gør det til stedet for de lysafhængige reaktioner i fotosyntesen. Den stablede spoleform af grana giver chloroplasten et højt forhold mellem overfladeareal og volumen, hvilket hjælper med effektiviteten af ​​fotosyntesen.

Thylakoid lumen bruges til fotofosforylering under fotosyntesen. De lysafhængige reaktioner i membranpumpen protonerer ind i lumen og sænker dens pH til 4. I modsætning hertil er stroma-pH 8.

Det første trin er vandfotolyse, der forekommer på lumenstedet i thylakoidmembranen. Energi fra lys bruges til at reducere eller opdele vand. Denne reaktion producerer elektroner, der er nødvendige for elektrontransportkæderne, protoner, der pumpes ind i lumen for at frembringe en protongradient og ilt. Selvom der er behov for ilt til cellulær respiration, returneres gassen, der produceres ved denne reaktion, til atmosfæren.

Elektronerne fra fotolyse går til fotosystemerne i elektrontransportkæderne. Fotosystemerne indeholder et antennekompleks, der bruger klorofyll og beslægtede pigmenter til at opsamle lys ved forskellige bølgelængder. Fotosystem Jeg bruger lys til at reducere NADP ⁺ at fremstille NADPH og H⁺. Fotosystem II bruger lys til at oxidere vand til at producere molekylært ilt (O₂), elektroner (f.eks^-) og protoner (H⁺). Elektronerne reducerer NADP⁺ til NADPH i begge systemer.

ATP er produceret fra både Photosystem I og Photosystem II. Thylakoider syntetiserer ATP ved hjælp af en ATP-syntase enzymet det svarer til mitokondrial ATPase. Enzymet er integreret i thylakoidmembranen. CF1-delen af ​​syntasemolekylet strækkede sig ind i stroma, hvor ATP understøtter de lysuafhængige fotosyntesereaktioner.

Lumenet af thylakoiden indeholder proteiner, der bruges til proteinbearbejdning, fotosyntesen, metabolisme, redoxreaktioner og forsvar. Proteinet plastocyanin er et elektrontransportprotein, der transporterer elektroner fra cytokromproteinerne til Fotosystem I. Cytochrome b6f-kompleks er en del af elektrontransportkæden, der kobler protonpumper ind i thylakoid-lumen med elektronoverførsel. Cytokromkomplekset er placeret mellem Fotosystem I og Photosystem II.

Mens thylakoider i planteceller danner stabler af grana i planter, kan de være uspændede i nogle typer alger.

Mens alger og planter er eukaryoter, er cyanobakterier fotosyntetiske prokaryoter. De indeholder ikke chloroplaster. I stedet fungerer hele cellen som en slags thylakoid. Cyanobakteriet har en ydre cellevæg, cellemembran og thylakoidmembran. Inde i denne membran er bakterie-DNA, cytoplasma og carboxysomer. Thylakoidmembranen har funktionelle elektronoverførselskæder, der understøtter fotosyntesen og cellulær respiration. Cyanobakterier thylakoide membraner danner ikke grana og stroma. I stedet danner membranen parallelle lag nær den cytoplasmatiske membran, med tilstrækkelig plads mellem hvert ark til phycobilisomes, lyshøstende strukturer.