Kloropastegenskaper, funktioner och struktur

De Kloroplaster De är en typ av cellorganeller avgränsade av ett komplext membran -system, som är karakteristiskt för växter och alger. I detta plastidium är klorofyll, pigment ansvarig för processerna för fotosyntes, grönt grönt och tillåter det autotrofiska livet för dessa linjer.

Dessutom är kloroplaster relaterade till generering av metabolisk energi (ATP - adenosin tryfosfat), syntes av aminosyror, vitaminer, fettsyror, lipidkomponenter i deras membran och minskning av nitriter. Det har också en roll i produktionen av försvarsämnen mot patogener.

Kloroplast. Av Miguelsierra [GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html) eller cc by-sa 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)], från Wikimedia Commons

Denna fotosyntetiska organell har sitt eget cirkulära genom (DNA) och det föreslås att de, precis som mitokondrier, härstammar från en symbioprocess mellan en värd och en förfäder fotosyntetiska bakterier.

[TOC]

Ursprung

Kloroplaster är organeller som har egenskaper hos grupper av mycket avlägsna organismer: alger, växter och prokaryoter. Detta bevis tyder på att organell härstammar från en prokaryot kropp med förmågan att utföra fotosyntes.

Det uppskattas att den första eukaryota organismen, med förmågan att utföra fotosyntes, har sitt ursprung i cirka 1.000 miljoner år. Testerna indikerar att detta viktiga evolutionära språng orsakades av förvärvet av en cyanobakteriell av en eukaryot gäst. Denna process gav upphov till olika linjer av röda, gröna och växter alger.

På liknande sätt höjs sekundära och tertiära symbioshändelser där en eukaryot släkt skapar en symbiotisk relation med en annan fotosyntetisk eukaryota av fritt liv.

Under utvecklingen har genomet för den antagna bakterien minskat och några av dess gener har överförts och integrerats i kärnan genom genom.

Organisationen av det nuvarande kloroplastgenomet minns det för en prokaryot, men den har också attribut med eukaryot genetiskt material.

Endosimbiotisk teori

Endosimbiotisk teori föreslogs av Lynn Margulis i en serie böcker som publicerades mellan 60- och 80 -talet. Det var emellertid en idé som redan hade kört sedan 1900 -talet, föreslagen av Mereschkowsky.

Denna teori förklarar ursprunget till kloroplaster, mitokondrier och baskropparna som finns i gissarna. Enligt denna hypotes var dessa strukturer en gång fria prokaryoter.

Det finns inte mycket bevis som stöder det endosimbiotiska ursprunget för basalkroppar från mobila prokaryoter.

Däremot finns det viktiga bevis som stöder det endosimbiotiska ursprunget för mitokondrier från a-proteobakterier och kloroplaster från cyanobakterier. Det tydligaste och starkare beviset är likheten mellan båda genomerna.

Allmänna egenskaper hos kloroplaster

Kloroplaster är den mest iögonfallande typen av plastider av växtceller. De är ovala strukturer omgiven av membran och inuti förekommer den mest berömda processen för autotrofiska eukaryoter: fotosyntes. De är dynamiska strukturer och har sitt eget genetiska material.

De är vanligtvis belägna på växternas blad. En typisk växtcell kan ha 10 till 100 kloroplaster, även om antalet är ganska varierande.

Liksom mitokondrierna inträffar arvet på kloroplaster av föräldrar till barn av en av föräldrarna och inte av båda. Faktum är att dessa organeller är ganska lik mitokondrier i olika aspekter, även om de är mer komplexa.

Struktur (delar)

Kloroplast. Av gmsotavio [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0) eller GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)], från Wikimedia Commons

Kloroplaster är stora organeller, 5 till 10 um längd. Egenskaperna för denna struktur kan visualiseras under ett traditionellt optiskt mikroskop.

Kan tjäna dig: nukleosom

De är omgiven av ett dubbelt lipidmembran. Dessutom har de ett tredje interna membran -system, kallade tilacoidmembran.

Detta sista membraniska system bildar en uppsättning strukturer som liknar ett album, känt som Tilacoides. Föreningen av Thilacoids i batterier kallas "Grana" och är anslutna till varandra.

Tack vare detta trippelmembran -system är den inre strukturen för kloroplasten komplex och är uppdelad i tre utrymmen: intermembranutrymmet (mellan de två yttre membranen), stroma (finns i kloroplasten och utanför membranet i tilacoid) och med med med Senast lumen av tilacoiden.

Externa och inre membran

Membransystemet är relaterat till ATP -generation. Liksom mitokondria -membranen är det det inre membranet som bestämmer passagen av molekyler inuti organellen. Fosfaditilkolin och fosfaditetsylglycerol är de vanligaste lipiderna av kloroplastmembran.

Det yttre membranet innehåller en serie porer. Små molekyler kan komma in i dessa kanaler fritt. Det inre membranet tillåter under tiden inte fri transitering av denna typ av lågviktsmolekyler. För att molekylerna ska komma in måste de göra det med hjälp av specifika transportörer förankrade till membranet.

I vissa fall finns det en struktur som kallas perifera retikulum, bildad av ett membrannätverk, särskilt härstammar från det inre kloroplastmembranet. Vissa författare anser dem unika för växter med C4 -metabolism, även om de har hittats i C3 -växter.

Funktionen för dessa tubuli och vesiklar är ännu inte tydlig. Det föreslås att de kan bidra till snabb transport av metaboliter och proteiner inom kloroplast eller för att öka ytan på det inre membranet.

Tilacoidmembran

Tilacoidmembran. Tameria Sur Wikipédia Anglais [Public Domain], via Wikimedia Commons

Elektrontransportkedjan som är involverad i fotosyntetiska processer sker i detta membransystem. Protonerna pumpas genom detta membran, från stroma till tilacoides inre.

Denna lutning resulterar i ATP -syntes, när protoner riktas igen till stroma. Denna process motsvarar den som förekommer i det inre membranet i mitokondrierna.

Tilacoidmembranet bildas av fyra typer av lipider: monogalaktosyldiacylglycerol, diglaktosyldiacylglycerol, sulfokinovosyldiacylglycerol och fosfatidylglycerol. Varje typ uppfyller en speciell funktion inom lipid -tvåskiktet i detta avsnitt.

Tilacoid

Tilacoider är membranformiga strukturer i form av påsar eller platta skivor som är staplade i en "koschenill”(Flertalet i denna struktur är Granum). Dessa album har en diameter på 300 till 600 nm. I tilacoids inre utrymme kallas det Lumen.

Tilacoid Stacking Architecture diskuteras fortfarande. Två modeller föreslås: den första är den spiralformade modellen, där tilacoiderna rullas bland pogging i form av en propeller.

Däremot föreslår den andra modellen en förgrening. Denna hypotes antyder att Grana bildas av stroma bifurcationer.

Stroma

Stroma är den gelatinösa vätskan som omger tilacoiden och finns i den inre regionen i kloroplasten. Denna region motsvarar cytosolen för de antagna bakterierna som har sitt ursprung i denna typ av plastidium.

I detta område finns DNA -molekyler och en stor mängd protein och enzymer. Specifikt är enzymerna som deltar i Calvin -cykeln för fixering av kolhydresid i den fotosyntetiska processen. Du kan också hitta stärkelseganuler

Kan tjäna dig: cytoplasma: funktioner, delar och egenskaper

I stroma finns ribosomerna i kloroplaster, eftersom dessa strukturer syntetiserar sina egna proteiner.

Genom

En av de viktigaste egenskaperna hos kloroplaster är att de har sitt eget genetiska system.

Det genetiska materialet från kloroplaster består av cirkulära DNA -molekyler. Varje organell har flera kopior av denna cirkulära molekyl på 12 till 16 kb (kilobaser). De är organiserade i strukturer som kallas nukleoider och består av 10 till 20 kopior av plastgenomet, tillsammans med proteiner och RNA -molekyler.

Kloroplast -DNA kodar för cirka 120 till 130 gener. Dessa resulterar i proteiner och RNA relaterade till fotosyntetiska processer såsom komponenten i fotosystem I och II, ATP -syntasen och en av Rubisco -underenheterna.

Rubisco (ribulosa-1,5-biskoposfatkarboxylas/syregenas) är ett avgörande enzymatiskt komplex i Calvin-cykeln. Faktum är att det vanligaste proteinet på planeten jorden övervägs.

Överföring RNA och ribosomales används i översättningen av meddelanden som är kodade i kloroplastgenomet. Inkluderar ribosomales 23s, 16s, 5s och 4.5s och 30 Transfer Rib. Det kodar också för 20 ribosomala proteiner och vissa underenheter av RNA -polymeras.

Vissa element som är nödvändiga för drift av kloroplasten är emellertid kodade i kärnkraften i grönsakscellen.

Funktioner

Kloroplaster kan betraktas som ett viktigt metaboliskt centrum i växter, där flera biokemiska reaktioner inträffar tack vare det breda spektrumet av enzymer och proteiner förankrade till membran som dessa organeller innehåller.

De har en kritisk funktion i växtorganismer: det är den plats där fotosyntetiska processer inträffar, där solljus omvandlas till kolhydrater, med syre som sekundär produkt.

I kloroplaster också en serie sekundära funktioner av biosyntes. Nästa kommer vi att diskutera varje funktion i detalj:

Fotosyntes

Fotosyntes (vänster) och andning (DCHA). Bild av höger extraherad från BBC

Fotosyntes sker tack vare klorofyll. Detta pigment ligger inom kloroplasterna, i tilacoidmembranen.

Den består av två delar: en ring och en svans. Ringen innehåller magnesium och ansvarar för ljusets absorption. Det kan absorbera blått och rött ljus, vilket återspeglar den gröna zonen i ljusspektrumet.

Fotosyntetiska reaktioner inträffar tack vare elektronöverföring. Energi från ljus ger energi till klorofyllpigment (det sägs att molekylen är "upphetsad av ljus"), vilket orsakar en rörelse av dessa partiklar i tilacoidmembranet. Klorofyll erhåller sina elektroner från en vattenmolekyl.

Denna process resulterar i bildandet av en elektrokemisk lutning som möjliggör syntes av ATP i stroma. Denna fas är också känd som "lysande".

Den andra delen av fotosyntesen (eller mörk fas) inträffar i stroma och fortsätter i cytosolen. Det är också känt som kolfästningsreaktioner. I detta skede används produkterna från ovanstående reaktioner för att bygga kolhydrater från CO₂.

Biomolekylsyntes

Dessutom har kloroplaster andra specialfunktioner som möjliggör utvecklingen och tillväxten av växten.

I denna organell inträffar assimilering av nitrater och sulfater, och de har de nödvändiga enzymerna för syntes av aminosyror, fytohormoner, vitaminer, fettsyror, klorofyll och karotenoider.

Kan tjäna dig: integriner: egenskaper, struktur och funktioner

Vissa studier har identifierat ett viktigt antal aminosyror syntetiserade av denna organell. Kirk och kollaboratörer studerade produktionen av aminosyror i kloroplasterna av Vicia faba L.

Dessa författare fann att de vanligaste syntetiserade aminosyrorna var glutamat, aspartat och treonin. Andra typer, såsom Alanina, Serine och Glycina, syntetiserades också men i mindre mängd. De återstående aminosyrorna detekterades också.

Olika gener involverade i lipidsyntes har isolerats. Kloroplaster har de nödvändiga vägarna för syntes av isaprenoidlipider, väsentliga för klorofyllproduktion och andra pigment.

Patogenförsvar

Växter har inte ett immunsystem som utvecklats liknande det hos djur. Därför måste cellstrukturer producera antimikrobiella ämnen för att kunna försvara mot skadliga medel. För detta ändamål kan växter syntetisera reaktivt syre (ROS) eller salicylsyraarter.

Kloroplaster är relaterade till produktion av dessa ämnen som eliminerar möjliga patogener som kommer in i växten.

De fungerar också som en "molekylsensorer" och deltar i varningsmekanismer, kommunicerar information till andra organeller.

Andra plastider

Kloroplaster tillhör en familj av grönsaksorganeller som kallas plastider eller plast. Kloroplaster skiljer sig främst från resten av plastiderna genom att ha klorofyllpigmentet. De andra plastiderna är:

-Chromoplastos: Dessa strukturer innehåller karotenoider, finns i blommor och blommor. Tack vare dessa pigment har växtstrukturer gula, orange och röda färger.

-Leukoplasterna: Dessa plastider innehåller inte pigment och är därför vita. De fungerar som en reservation och finns i organ som inte får direkt ljus.

-Amyloplasterna: de innehåller stärkelse och finns i rötter och knölar.

Plastiderna härstammar från strukturer som kallas protoplast. En av de mest överraskande egenskaperna hos plastider är deras egenskap att ändra typ, även om de redan är i mogna stadium. Denna förändring utlöses av miljö- eller inneboende signaler från växten.

Till exempel kan kloroplaster ge upphov till kromoplaster. För denna förändring sönderdelas tilacoidmembranet och karotenoider syntetiseras.

Referenser

1. Allen, J. F. (2003). Varför kloroplaster och mitechondria innehåller genom. Jämförande och funktionell genomik, 4(1), 31-36.
2. Cooper, g. M (2000). Cellen: närmar sig molekylär. Andra upplagan. Sinauer Associates
3. Daniell, h., Lin, c.-S., Yu, m., & Chang, W.-J. (2016). Kloroplastgenom: Mångfald, evolution och tillämpningar inom genteknik. Genombiologi, 17, 134.
4. Gracen, v. OCH., Hilliard, J. H., Brun, r. H., & West, s. H. (1972). Perifal resticulum i kloroplaster av växter som skiljer sig åt i CO 2 -fixeringspatoways och hutortespirion. Växt, 107(3), 189-204.
5. Grå, m. W. (2017). Lynn Margulis och endosymbionnt -hypotesen: 50 år senare. Biologi av cellmolekylen, 28(10), 1285-1287.
6. Jensen, s. OCH., & Leister, D. (2014). Kloroplastutveckling, struktur och funktioner. F1000prime -rapporter, 6, 40.
7. Kirk, s. R., & Leech, r. M. (1972). Aminosyradiosyntes av isolerade kloroplater under fotosyntesen . Växtfysiologi, femtio(2), 228-234.
8. Kobayashi, k., & Wada, h. (2016). Lipider i kloroplastbiogenes. I Lipider i växt- och algerutveckling (PP. 103-125). Springer, Cham.
9. Sowden, r. G., Watson, s. J., & Jarvis, s. (2017). Kloroplasternas roll i växtpatologi. Uppsatser i biokemi, EBC20170020.
10. Klokare. R., & Hoober, J. K. (2007). Plastidernas struktur och funktion. Springer Science & Business Media.