Thylakoid definisjon og funksjon

EN thylakoid er en arklignende membranbundet struktur som er stedet for den lysavhengige fotosyntese reaksjoner i kloroplaster og cyanobakterier. Det er stedet som inneholder klorofyllen som brukes til å absorbere lys og bruke den til biokjemiske reaksjoner. Ordet thylakoid er fra det grønne ordet thylakos, som betyr veske eller sekk. Med -oid slutt, betyr "thylakoid" "pouch-lignende."

Thylakoider kan også kalles lameller, selv om dette uttrykket kan brukes til å referere til den delen av en thylakoid som forbinder grana.

I kloroplaster er thylakoider innebygd i stroma (en indre del av en kloroplast). Stromaen inneholder ribosomer, enzymer og kloroplast DNA. Thylakoid består av thylakoid membran og den lukkede regionen kalt thylakoid lumen. En stabel thylakoider danner en gruppe myntlignende strukturer som kalles et granum. En kloroplast inneholder flere av disse strukturene, samlet kjent som grana.

Høyere planter har spesielt organiserte tylakoider hvor hver kloroplast har 10–100 grana som er forbundet med hverandre av stroma thylakoider. Stroma thylakoids kan tenkes som tunneler som forbinder grana. Grana thylakoids og stroma thylakoids inneholder forskjellige proteiner.

Reaksjoner utført i thylakoid inkluderer vannfotolyse, elektrontransportkjeden og ATP-syntese.

Fotosyntetiske pigmenter (f.eks. Klorofyll) er innebygd i thylakoidmembranen, noe som gjør det til stedet for de lysavhengige reaksjonene i fotosyntesen. Den stablede spiralformen til grana gir kloroplasten et høyt forhold mellom overflate og volum, og hjelper effektiviteten til fotosyntesen.

Thylakoid lumen brukes til fotofosforylering under fotosyntesen. De lysavhengige reaksjonene i membranpumpen protonerer inn i lumen, og senker dens pH til 4. I motsetning til dette er pH i stroma 8.

Det første trinnet er vannfotolyse, som forekommer på lumenstedet til thylakoidmembranen. Energi fra lys brukes til å redusere eller dele vann. Denne reaksjonen produserer elektroner som er nødvendige for elektrontransportkjedene, protoner som pumpes inn i lumen for å produsere en protongradient og oksygen. Selv om oksygen er nødvendig for cellulær respirasjon, returneres gassen som produseres ved denne reaksjonen til atmosfæren.

Elektronene fra fotolyse går til fotosystemene til elektrontransportkjedene. Fotosystemene inneholder et antennekompleks som bruker klorofyll og beslektede pigmenter for å samle lys på forskjellige bølgelengder. Fotosystem jeg bruker lys for å redusere NADP ⁺ å produsere NADPH og H⁺. Fotosystem II bruker lys for å oksidere vann for å produsere molekylært oksygen (O₂), elektron (e^-) og protoner (H⁺). Elektronene reduserer NADP⁺ til NADPH i begge systemer.

ATP er produsert fra både Photosystem I og Photosystem II. Thylakoids syntetiserer ATP ved bruk av en ATP-syntase enzymet som ligner på mitokondriell ATPase. Enzymet er integrert i thylakoidmembranen. CF1-delen av syntasemolekylet utvidet seg til stromaen, der ATP støtter de lysuavhengige fotosyntesereaksjonene.

Lumenet til thylakoid inneholder proteiner som brukes til proteinbearbeiding, fotosyntese, metabolisme, redoksreaksjoner og forsvar. Proteinet plastocyanin er et elektrontransportprotein som transporterer elektroner fra cytokromproteinene til Fotosystem I. Cytokrom b6f-kompleks er en del av elektrontransportkjeden som kobler protonpumping inn i thylakoid-lumen med elektronoverføring. Cytokromkomplekset ligger mellom Photosystem I og Photosystem II.

Mens thylakoider i planteceller danner bunker med grana i planter, kan de være uslått i noen typer alger.

Mens alger og planter er eukaryoter, er cyanobakterier fotosyntetiske prokaryoter. De inneholder ikke kloroplaster. I stedet fungerer hele cellen som en slags tylakoid. Cyanobakteriet har en ytre cellevegg, cellemembran og thylakoid membran. Inne i denne membranen er bakterie-DNA, cytoplasma og karboksysomer. Den thylakoidmembranen har funksjonelle elektronoverføringskjeder som støtter fotosyntese og cellulær respirasjon. Cyanobakterier thylakoide membraner danner ikke grana og stroma. I stedet danner membranen parallelle ark nær den cytoplasmatiske membranen, med nok plass mellom hvert ark for phycobilisomes, lyshøstende strukturer.