Tilakoidok jellemzői, szerkezete és funkciói

az tilacoides azok a rekeszek, sima zsákok formájában, amelyek a növények növényi sejtjeiben, a cianobaktériumokban és az algákban található kloroplasztokban találhatók. Ezek rendszerint a grana-többes nevű struktúrába rendeződnek Granum- és úgy néz ki, mint egy halom érméket.

A szilakoidokat a kloroplasztok harmadik membránrendszerének tekintjük, az említett organelle belső és külső membránján kívül. Ennek a szerkezetnek a membránja elválasztja a tylakoid belsejét a kloroplaszt sztrómájától, és egy sor pigmentet és fehérjét tartalmaz, amelyek részt vesznek az anyagcsere útvonalakban..

A thylakoidokban a biokémiai reakciók elengedhetetlenek a fotoszintézishez, melynek során a növények napfényt hoznak és szénhidrátokká alakítják. Konkrétan, a membránjukhoz rögzített szükséges gépek vannak a napfénytől függő fázis végrehajtásához, ahol a fény csapdába esett és energiává (ATP) és NADPH-ra alakul át.

index

• 1 Általános jellemzők
• 2 Szerkezet
  • 2.1 Tylakoid membrán
  • 2.2 A membrán lipid összetétele
  • 2.3 A membrán fehérje összetétele
  • 2.4 A tilakoid lumenje
• 3 Funkciók
  • 3.1 A fotoszintézis szakaszai
  • 3.2 A fénytől függő szakasz
  • 3.3 Fotofoszforiláció
• 4 Evolúció
• 5 Referenciák

Általános jellemzők

A tilakoidok a kloroplasztok belső háromdimenziós membránrendszere. A teljesen érett kloroplasztok 40-60 szemcsét tartalmaznak, átmérőjük 0,3 és 0,6 μm között van.

A granasokat alkotó tylakoidok száma nagymértékben eltér: a kevesebb, mint 10 zsáktól a megfelelő napfénynek kitett növényekben, a több mint 100 tylakoidhoz olyan növényekben, amelyek élénk környezetben élnek.

A halmozott thylakoidok egymáshoz kapcsolódnak, és egy folyamatos rekeszt alkotnak a kloroplasztban. A tylakoid belseje meglehetősen tágas, vizes jellegű rekesz.

A tylakoidok membránja elengedhetetlen a fotoszintézishez, mivel a folyamat első fázisa ott van.

struktúra

A tylakoidok olyan struktúrák, amelyek a teljesen érett kloroplasztban dominálnak. Ha a hagyományos optikai mikroszkóppal kloroplasztot vizualizálunk, néhány szemcsésfaj figyelhető meg.

Ezek a tylakoidok; ezért ezeknek a struktúráknak az első megfigyelői "grana" -nak nevezték őket..

Az elektronmikroszkóp segítségével a kép kibővíthető, és arra a következtetésre jutottak, hogy ezeknek a szemeknek a jellege valójában egymásra rakott thylakoidok..

A tylakoid membrán kialakulása és szerkezete függ a még nem differenciált plasztidból származó kloroplaszt képződésétől, amelyet protoplasztidiumnak nevezünk. A fény jelenléte stimulálja a kloroplasztok átalakulását, majd a halmozott thylakoidok képződését.

Thylakoid membrán

A kloroplasztokban és a cianobaktériumokban a tylakoid membrán nem érintkezik a plazmamembrán belső részével. A tylakoid membrán kialakulása azonban a belső membrán invaginációjával kezdődik.

A cianobaktériumokban és bizonyos algákban a tylakoidokat egy réteg lamellák alkotják. Ezzel szemben, az érett kloroplasztokban megtalálható egy összetettebb rendszer.

Ebben az utolsó csoportban két lényeges rész különböztethető meg: a grana és a stroma lamella. Az első kis halmozott lemezekből áll, a második pedig ezeknek a kötegeknek az összekapcsolásáért, folyamatos szerkezet kialakításáért: a tylakoid lumenjéért..

A membrán lipid összetétele

A membránt alkotó lipidek rendkívül specializáltak, és csaknem 80% -a galaktozil-diacil-glicerin: monogalaktozil-diacil-glicerin és digalaktozil-diacil-glicerin. Ezek a galaktolipidek igen telítetlen láncokat tartalmaznak, amelyek a tylakoidokra jellemzőek.

Ugyanígy a tilakoid membrán lipideket, például foszfatidil-glicerint tartalmaz, kisebb arányban. Az említett lipidek nem oszlanak el homogénen a membrán mindkét rétegében; bizonyos fokú aszimmetria van, amely úgy tűnik, hogy hozzájárul a szerkezet működéséhez.

A membrán fehérje összetétele

Az I és II fotórendszerek a domináns fehérje komponensek ebben a membránban. A citokróm b komplexhez kapcsolódnak₆F és az ATP szintetáz.

Azt tapasztaltuk, hogy a II. Fotórendszer legtöbb eleme halmozott grana membránokban található, míg az I fotoszisztéma többnyire nem halmozott thylakoid membránokban található. Ez azt jelenti, hogy mindkét fotórendszer fizikailag elkülönül.

Ezek a komplexek integrált membránfehérjéket, perifériás fehérjéket, kofaktorokat és különböző pigmenteket tartalmaznak.

A tylakoid lumenje

A tylakoid belseje egy vizes és vastag anyagból áll, amelynek összetétele eltér a stromától. Részt vesz a fotofoszforilációban, és tárolja azokat a protonokat, amelyek az ATP szintéziséhez a proton-motor erőt generálják. Ebben a folyamatban a lumen pH-értéke eléri a 4-et.

A modell szervezetének lumenének proteómában Arabidopsis thaliana több mint 80 fehérjét azonosítottak, de funkciójuk nem teljesen tisztázott.

A lumenfehérjék részt vesznek a thylakoidok biogenezisének szabályozásában és a fotoszintetikus komplexeket képező fehérjék aktivitásában és forgalmában, különösen a II..

funkciók

A fotoszintézis folyamata a zöldségek számára elengedhetetlen a tylakoidokban. A kloroplasztos stromával határoló membrán minden olyan enzimatikus gépet tartalmaz, amely szükséges a fotoszintetikus reakciók előfordulásához..

A fotoszintézis fázisai

A fotoszintézis két fő szakaszra osztható: fényreakciók és sötét reakciók.

Ahogy a neve is utal, az első csoporthoz tartozó reakciók csak a fény jelenlétében folytatódhatnak, míg a második csoportba tartozó csoportok jelenhetnek meg vele vagy azzal együtt. Ne feledje, hogy a környezet nem "sötét", csak a fénytől független.

A reakciók első csoportja, a "luminikus", a tylakoidban fordul elő, és a következőképpen foglalható össze: könnyű + klorofill + 12 H₂O + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 P_én à 6 O₂ + 12 NADPH + 18 ATP.

A második reakciócsoport a kloroplasztikus stromában fordul elő, és az első fázisban szintetizált ATP-t és NADPH-ot a szén-dioxidból glükózzá (C₆H₁₂O₆). A második szakasz a következőképpen foglalható össze: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO₂ à C₆H₁₂O₆ + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 P_én + 6 H₂O.

A fénytől függő szakasz

A fényreakciók olyan struktúrákat tartalmaznak, amelyeket fotylisztikáknak neveznek, amelyek a tylakoid membránban találhatók, és körülbelül 300 pigmentmolekulát tartalmaznak, beleértve a klorofillet is..

Kétfajta fotórendszer létezik: az első maximális fényelnyelési csúcsa 700 nanométer, és P néven ismert₇₀₀, míg a második neve P₆₈₀. Mindkettő beépül a tylakoid membránba.

A folyamat akkor kezdődik, amikor az egyik pigment elnyeli a fotont, és ez a más pigmentek felé fordul. Amikor egy klorofillmolekula elnyeli a fényt, egy elektron ugrik, és egy másik molekula elnyeli azt. Az elektron elveszett molekula most oxidált és negatív töltéssel rendelkezik.

A P₆₈₀ a klorofillből származó könnyű energiát csapdák fel a. Ebben a fotorendszerben egy elektron egy magasabb energiarendszerbe kerül egy primer elektron akceptorba.

Ez az elektron az I-es fotórendszerre esik, amely áthalad az elektronátviteli láncon. Ez az oxidációs és redukciós reakciórendszer felelős a protonok és elektronok egyik molekulából a másikba történő átviteléért.

Más szavakkal, a vízből a II. Fotoszisztémára, az I és a NADPH fotórendszerre áramlik.

photophosphorylation

A reakciók által létrehozott protonok egy része a thylakoid belsejében helyezkedik el (más néven thylakoid fény), amely olyan kémiai gradienst hoz létre, amely proton-motor erőt generál.

A protonok a tylakoid téréről a stromára térnek át, kedvezően az elektrokémiai gradiens után; azaz a thylakoidot hagyják.

A protonok áthaladása azonban nem a membránban található, hanem az ATP szintetáz nevű komplex enzimrendszeren keresztül..

Ez a protonok mozgása a stromához vezet az ATP kialakulásától az ADP-től kezdve, amely a mitokondriumokban tapasztalt eljárással analóg. Az ATP-t a fény segítségével szintetizálják fotofoszforilációnak.

Ezek az említett fázisok egyidejűleg fordulnak elő: a II. Fotorendszer klorofillje elveszít egy elektronot, és helyettesíti azt egy vízzel, amely a vízmolekula szakadásából származik; a fotórendszer megfogja a fényt, oxidál és kibocsát egy olyan elektronot, amelyet a NADP csapdába esnek⁺.

A fotoszisztéma I hiányzó elektronját a II. Ezeket a vegyületeket a következő karbon rögzítési reakciókban alkalmazzák a Calvin-ciklusban.

evolúció

A fotoszintézis fejlődése oxigén felszabadító folyamatként lehetővé tette az életet, ahogyan ezt ismerjük.

Azt javasoljuk, hogy a fotoszintézis néhány milliárd évvel ezelőtt alakult ki az őssejtben, amely a jelenlegi cianobaktériumokat okozza, anoxikus fotoszintetikus komplexből.

Azt javasoljuk, hogy a fotoszintézis alakulását két nélkülözhetetlen esemény kísérje: a P rendszer létrehozását₆₈₀ és a belső membránok rendszerének kialakulása, a sejtmembránhoz való kapcsolódás nélkül.

Van egy fehérje, amit Vyl1-nek hívnak, ami a tylakoidok kialakulásához szükséges. Valóban, ez a fehérje növényekben, algákban és cianobaktériumokban van jelen, de nincs olyan baktériumokban, amelyek anoxikus fotoszintézist végeznek.

Úgy véljük, hogy ez a gén a cianobaktériumok lehetséges ősében lévő gén-duplikációból származhat. A cianobaktériumoknak csak egy esete van, amely képes fotoszintézisre oxigénnel és nem rendelkezik thylakoidokkal: a faj Gloeobacter violaceus.

referenciák

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokémia. 5. kiadás. New York: W H Freeman. Összefoglaló. Elérhető: ncbi.nlm.nih.gov
2. Cooper, G.M. (2000). A sejt: egy molekuláris megközelítés. 2. kiadás. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Fotoszintézist. Elérhető: ncbi.nlm.nih.gov
3. Curtis, H., és Schnek, A. (2006). Meghívás a biológiába. Ed. Panamericana Medical.
4. Järvi, S., Gollan, P. J. és Aro, E. M. (2013). A tylakoid lumen szerepének megértése a fotoszintézis szabályozásában. Határok a növénytudományban, 4, 434.
5. Staehelin, L. A. (2003). Kloroplaszt szerkezet: klorofill granulátumoktól aylakoid membránok felső molekuláris felépítéséhez. Fotoszintézis kutatás, 76(1-3), 185-196.
6. Taiz, L. és Zeiger, E. (2007). Növényi élettan. Universitat Jaume I.
7. Vothknecht, U. C., és Westhoff, P. (2001). A thylakoid membránok biogenezise és eredete. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Molekuláris sejtkutatás, 1541(1-2), 91-101.