Карактеристике, структура и функције Тхилацоидс



Тхе тхилакоидс то су преграде у облику равних кесица које се налазе у хлоропластима у биљним ћелијама биљака, у цијанобактеријама и алгама. Обично се организују у структуру која се назива грана-множина гранум- и изгледа као гомила новчића.

Тхилацоидс се сматрају трећим мембранским системом хлоропласта, поред унутрашње и спољашње мембране поменуте органеле. Мембрана ове структуре одваја унутрашњост тилакоида од строме хлоропласта и има низ пигмената и протеина укључених у метаболичке путеве..

У тилакоидима су биохемијске реакције неопходне за фотосинтезу, процес којим биљке узимају сунчеву светлост и претварају га у угљене хидрате. Конкретно, они имају потребну машину која је усидрена на својој мембрани да би спровели фазу зависну од сунчеве светлости, где је светлост заробљена и претворена у енергију (АТП) и НАДПХ..

Индек

  • 1 Опште карактеристике
  • 2 Структура
    • 2.1. Тилакоидна мембрана
    • 2.2 Липидни састав мембране
    • 2.3 Састав протеина мембране
    • 2.4 Лумен тилакоида
  • 3 Функције
    • 3.1 Фазе фотосинтезе
    • 3.2 Фаза зависи од светлости
    • 3.3 Фотофосфорилација
  • 4 Еволутион
  • 5 Референце

Опште карактеристике

Тхилацоидс су унутрашњи тродимензионални мембрански систем хлоропласта. Потпуно зрели хлоропласти имају 40 до 60 зрна наслаганих, пречника између 0,3 и 0,6 μм.

Број тилакоида који сачињавају границе варира у широком опсегу: од мање од 10 врећа у биљкама изложеним довољној сунчевој светлости, до више од 100 тилакоида у биљкама које живе у срединама са екстремном нијансом.

Сложени тилакоиди су међусобно повезани, формирајући непрекидни одељак унутар хлоропласта. Унутрашњост тилакоида је прилично простран простор водене природе.

Мембрана тилакоида је неопходна за фотосинтезу, пошто се прва фаза процеса одвија тамо.

Структура

Тилакоиди су структуре које доминирају унутар потпуно зрелог хлоропласта. Ако се хлорпласт визуализује у традиционалном оптичком микроскопу, могу се уочити неке врсте зрна.

Ово су тилакоидне гомиле; зато су их први посматрачи назвали "грана".

Помоћу електронског микроскопа, слика се може повећати и закључено је да је природа ових зрна заправо слагана са тилакоидима.

Формирање и структура тилакоидне мембране зависи од формирања хлоропласта из пластида који још није диференциран, познат као протопластидијум. Присуство светлости стимулише конверзију у хлоропласте, а касније и формирање наслаганих тилакоида.

Тхилакоид мембране

У хлоропластима и цијанобактеријама, тилакоидна мембрана није у контакту са унутрашњим делом плазма мембране. Међутим, формирање тилакоидне мембране почиње инвагинацијом унутрашње мембране.

Код цијанобактерија и одређених врста алги, тилакоиди се формирају једним слојем ламела. Насупрот томе, постоји сложенији систем који се налази у зрелим хлоропластима.

У овој последњој групи могу се издвојити два битна дела: грана и ламела строме. Први се састоји од малих слаганих дискова, а други је одговоран за међусобно повезивање ових гомила, формирајући непрекидну структуру: лумен тилакоида.

Липидни састав мембране

Липиди који чине мембрану су високо специјализовани и састоје се од скоро 80% галактозил диацилглицерола: моногалактозил диацилглицерола и дигалактозил диацилглицерола. Ови галактолипиди имају високо незасићене ланце, типичне за тилакоиде.

На исти начин, тилакоидна мембрана садржи липиде, као што је фосфатидилглицерол, у мањој пропорцији. Наведени липиди се не дистрибуирају хомогено у оба слоја мембране; постоји известан степен асиметрије који изгледа да доприноси функционисању структуре.

Састав протеина мембране

Пхотосистемс И и ИИ су доминантне протеинске компоненте у овој мембрани. Они су повезани са цитокром б комплексом6Ф и АТП синтетаза.

Утврђено је да се већина елемената фотосистема ИИ налази у наслаганим грана мембранама, док се фотосистем И налази углавном у не наслаганим тилакоидним мембранама. То значи да постоји физичко раздвајање између оба фотосистема.

Ови комплекси укључују интегралне протеине мембране, периферне протеине, кофакторе и различите пигменте.

Лумен тилакоида

Унутрашњост тилакоида се састоји од водене и густе супстанце, чији се састав разликује од састава строме. Учествују у фотофосфорилацији, чувајући протоне који ће генерисати протонску моторну силу за синтезу АТП. У овом процесу, пХ лумена може достићи 4.

У протеому лумена моделног организма Арабидопсис тхалиана идентификовано је више од 80 протеина, али њихове функције нису у потпуности разјашњене.

Лумен протеини су укључени у регулацију биогенезе тилакоида и активност и промет протеина који формирају фотосинтетске комплексе, посебно фотосистем ИИ и НАД (П) Х дехидрогенса.

Функције

Процес фотосинтезе, виталан за поврће, почиње у тилакоидима. Мембрана која их ограничава са стромом хлоропласта има сву ензимску машинерију неопходну за појаву фотосинтетских реакција..

Фазе фотосинтезе

Фотосинтеза се може поделити у две главне фазе: светлосне реакције и тамне реакције.

Као што име имплицира, реакције које припадају првој групи могу да се одвијају само у присуству светлости, док се оне у другој групи могу појавити са или без ње. Имајте на уму да није неопходно да околина буде "тамна", она је само независна од светлости.

Прва група реакција, "луминиц", јавља се у тилакоиду и може се сумирати на следећи начин: светло + хлорофил + 12 Х2О + 12 НАДП+ + 18 АДП + 18 Пи а 6 О2 + 12 НАДПХ + 18 АТП.

Друга група реакција се јавља у строми хлоропласта и узима АТП и НАДПХ синтетизоване у првој фази да редукују угљеник од угљен диоксида у глукозу (Ц)6Х12О6). Друга фаза се може сажети на следећи начин: 12 НАДПХ + 18 АТП + 6 ЦО2 а Ц6Х12О6 + 12 НАДП+ + 18 АДП + 18 Пи + 6 Х2О.

Фаза зависи од светлости

Светлосне реакције обухватају низ структура познатих као фотосистеми, који се налазе у тилакоидној мембрани и садрже око 300 молекула пигмента, укључујући хлорофил..

Постоје два типа фотосистема: први има максимални максимум апсорпције светлости од 700 нанометара и познат је као П700, док се други зове П680. Оба су интегрисана у тилакоидну мембрану.

Процес почиње када један од пигмената апсорбује фотон и то "одбија" према другим пигментима. Када молекул хлорофила апсорбује светлост, један електрон скаче и други молекул га апсорбује. Молекул који је изгубио електрон је сада оксидисан и има негативан набој.

П680 хвата светлосну енергију из хлорофила а. У овом фотосистему, електрон је бачен у виши енергетски систем до примарног акцептора електрона.

Овај електрон пада на фотосистем И, пролази кроз ланац транспорта електрона. Овај систем реакција оксидације и редукције је одговоран за пренос протона и електрона из једне молекуле у другу.

Другим речима, постоји проток електрона из воде у фотосистем ИИ, фотосистем И и НАДПХ.

Пхотопхоспхорилатион

Део протона генерисаних овим системом реакција налази се унутар тилакоида (који се назива и тилакоидна светлост), стварајући хемијски градијент који генерише силу протонског мотора..

Протони се крећу од простора тилакоида до строме, повољно пратећи електрокемијски градијент; то јест, они напуштају тилакоид.

Међутим, пролаз протона није нигде у мембрани, они то морају учинити кроз комплексни ензимски систем зван АТП синтетаза.

Ово кретање протона према строми узрокује формирање АТП почевши од АДП-а, процеса који је аналоган ономе који се јавља у митохондријима. Синтеза АТП-а користећи светлост зове се фотофосфорилација.

Наведене фазе се дешавају истовремено: хлорофил у фотосистему ИИ губи електрон и мора га заменити електроном који долази из руптуре молекула воде; фотосистем који хвата светлост, оксидује и ослобађа електрон који је заробљен од стране НАДП-а+.

Недостатак електрона фотосистема И замењен је оним који је резултат фотосистема ИИ. Ова једињења ће се користити у каснијим реакцијама везивања угљеника, у Цалвиновом циклусу.

Еволутион

Еволуција фотосинтезе као процеса ослобађања кисеоника омогућила је живот какав познајемо.

Претпоставља се да је фотосинтеза настала пре неколико милијарди година у претку који је довео до актуелних цијанобактерија, од аноксичног фотосинтетског комплекса..

Предлаже се да еволуцију фотосинтезе прате два неопходна догађаја: стварање фотосистема П680 и генеза система унутрашњих мембрана, без везе са ћелијском мембраном.

Постоји протеин назван Випп1 неопходан за формирање тилакоида. Заиста, овај протеин је присутан у биљкама, алгама и цијанобактеријама, али га нема у бактеријама које изводе аноксичну фотосинтезу..

Верује се да би овај ген могао настати дуплицирањем гена у могућем претку цијанобактерија. Постоји само један случај цијанобактерија који је способан за фотосинтезу са кисеоником и не поседује тилакоиде: врсту Глоеобацтер виолацеус.

Референце

  1. Берг ЈМ, Тимоцзко ЈЛ, Стриер Л. (2002). Биоцхемистри 5тх едитион. Нев Иорк: В Х Фрееман. Сажетак Доступно на: нцби.нлм.них.гов
  2. Цоопер, Г.М. (2000). Ћелија: молекуларни приступ. 2нд едитион. Сандерленд (МА): Синауер Ассоциатес. Фотосинтеза. Доступно на: нцби.нлм.них.гов
  3. Цуртис, Х., & Сцхнек, А. (2006). Инвитатион то Биологи. Ед Панамерицана Медицал.
  4. Јарви, С., Голлан, П.Ј., & Аро, Е.М. (2013). Разумевање улога тилакоидног лумена у регулацији фотосинтезе. Границе у науци о биљкама, 4, 434.
  5. Стаехелин, Л. А. (2003). Структура хлоропласта: од гранула хлорофила до над-молекуларне архитектуре тилакоидних мембрана. Истраживање фотосинтезе, 76(1-3), 185-196.
  6. Таиз, Л., & Зеигер, Е. (2007). Плант пхисиологи. Университат Јауме И.
  7. Вотхкнецхт, У. Ц., & Вестхофф, П. (2001). Биогенеза и порекло тилакоидних мембрана. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта (ББА) - Истраживање молекуларних ћелија, 1541(1-2), 91-101.