Kloroplastet janë struktura membranore në të cilat ndodh fotosinteza. Ky proces në bimët më të larta dhe cianobakteret i lejoi planetit të ruante aftësinë për të mbështetur jetën duke përdorur dioksidin e karbonit dhe duke rimbushur përqendrimin e oksigjenit. Vetë fotosinteza zhvillohet në struktura të tilla si tilakoidet. Këto janë "module" membranore të kloroplasteve, në të cilat ndodh transferimi i protonit, fotoliza e ujit, sinteza e glukozës dhe ATP.
Struktura e kloroplasteve bimore
Kloroplastet quhen struktura me dy membrana që ndodhen në citoplazmën e qelizave bimore dhe klamidomonas. Në të kundërt, qelizat cianobakteriale kryejnë fotosintezën në tilakoidet, dhe jo në kloroplastet. Ky është një shembull i një organizmi të pazhvilluar që është në gjendje të sigurojë ushqimin e tij nëpërmjet enzimave të fotosintezës të vendosura në zgjatimet e citoplazmës.
Sipas strukturës së tij, kloroplasti është një organelë me dy membrana në formën e një flluske. Ato ndodhen në numër të madh në qelizat e bimëve fotosintetike dhe zhvillohen vetëm në rastin ekontakt me dritën ultravjollcë. Brenda kloroplastit është stroma e tij e lëngshme. Në përbërjen e tij ngjan me hialoplazmën dhe përbëhet nga 85% ujë, në të cilin treten elektrolitet dhe suspendohen proteinat. Stroma e kloroplasteve përmban tilakoide, struktura në të cilat fazat e lehta dhe të errëta të fotosintezës vazhdojnë drejtpërdrejt.
Aparat trashëgues kloroplast
Pranë tilakoideve ka granula me niseshte, e cila është produkt i polimerizimit të glukozës që përftohet si rezultat i fotosintezës. Lirisht në stromë janë ADN plastide së bashku me ribozomet e shpërndara. Mund të ketë disa molekula të ADN-së. Së bashku me aparatin biosintetik, ata janë përgjegjës për rivendosjen e strukturës së kloroplasteve. Kjo ndodh pa përdorur informacionin trashëgues të bërthamës qelizore. Ky fenomen bën të mundur edhe gjykimin e mundësisë së rritjes dhe riprodhimit të pavarur të kloroplasteve në rastin e ndarjes së qelizave. Prandaj, kloroplastet, në disa aspekte, nuk varen nga bërthama e qelizës dhe përfaqësojnë, si të thuash, një organizëm simbiotik të pazhvilluar.
Struktura e tilakoideve
Tilakoidet janë struktura membranore në formë disku të vendosura në stromën e kloroplasteve. Në cianobakteret, ato janë plotësisht të vendosura në invaginimet e membranës citoplazmike, pasi ato nuk kanë kloroplaste të pavarura. Ekzistojnë dy lloje të tilakoideve: i pari është një tilakoid me një lumen, dhe i dyti është një lamelar. Tilakoidi me lumen ka diametër më të vogël dhe është disk. Disa tilakoidë të vendosur vertikalisht formojnë një granë.
Tilakoidet lamelare janë pllaka të gjera që nuk kanë lumen. Por ato janë një platformë në të cilën janë ngjitur kokrra të shumta. Në to, fotosinteza praktikisht nuk ndodh, pasi ato janë të nevojshme për të formuar një strukturë të fortë që është rezistente ndaj dëmtimeve mekanike të qelizës. Në total, kloroplastet mund të përmbajnë nga 10 deri në 100 tilakoide me një lumen të aftë për fotosintezë. Vetë tilakoidet janë strukturat elementare përgjegjëse për fotosintezën.
Roli i tilakoideve në fotosintezë
Reaksionet më të rëndësishme të fotosintezës ndodhin në tilakoidet. E para është ndarja me fotolizë e molekulës së ujit dhe sinteza e oksigjenit. E dyta është kalimi i një protoni përmes membranës përmes kompleksit molekular të citokromit b6f dhe zinxhirit elektrotransportues. Gjithashtu në tilakoidet bëhet sinteza e molekulës ATP me energji të lartë. Ky proces ndodh me përdorimin e një gradienti protoni që është zhvilluar midis membranës tilakoid dhe stromës së kloroplastit. Kjo do të thotë se funksionet e tilakoideve bëjnë të mundur realizimin e të gjithë fazës së dritës të fotosintezës.
Faza e lehtë e fotosintezës
Një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e fotosintezës është aftësia për të krijuar një potencial membranor. Arrihet përmes transferimit të elektroneve dhe protoneve, për shkak të të cilit krijohet një gradient H +, i cili është 1000 herë më i madh se në membranat mitokondriale. Është më e dobishme të merren elektrone dhe protone nga molekulat e ujit për të krijuar një potencial elektrokimik në një qelizë. Nën veprimin e një fotoni ultravjollcë në membranat tilakoid, kjo bëhet e disponueshme. Një elektron rrëzohet nga një molekulë uji, e cilafiton një ngarkesë pozitive, dhe për këtë arsye, për ta neutralizuar atë, është e nevojshme të hidhet një proton. Si rezultat, 4 molekula uji shpërbëhen në elektrone, protone dhe formojnë oksigjen.
Zinxhiri i proceseve të fotosintezës
Pas fotolizës së ujit, membrana rimbushet. Tilakoidet janë struktura që mund të kenë një pH acid gjatë transferimit të protoneve. Në këtë kohë, pH në stromën e kloroplastit është pak alkalik. Kjo gjeneron një potencial elektrokimik që bën të mundur sintezën e ATP. Molekulat e adenozinës trifosfatit do të përdoren më vonë për nevojat e energjisë dhe fazën e errët të fotosintezës. Në veçanti, ATP përdoret nga qeliza për të përdorur dioksidin e karbonit, i cili arrihet nga kondensimi i tij dhe sinteza e molekulave të glukozës bazuar në to.
Në fazën e errët, NADP-H+ reduktohet në NADP. Në total, sinteza e një molekule glukoze kërkon 18 molekula ATP, 6 molekula dioksid karboni dhe 24 protone hidrogjeni. Kjo kërkon fotolizën e 24 molekulave të ujit për të përdorur 6 molekula të dioksidit të karbonit. Ky proces ju lejon të çlironi 6 molekula oksigjeni, të cilat më vonë do të përdoren nga organizma të tjerë për nevojat e tyre energjetike. Në të njëjtën kohë, tilakoidet janë (në biologji) një shembull i një strukture membranore që lejon përdorimin e energjisë diellore dhe një potencial transmembranor me një gradient pH për t'i kthyer ato në energjinë e lidhjeve kimike.
