מאפייני תאלאקידים, מבנה ותפקודים



ה תילקואידים הם תאים בצורה של שקיות שטוחות הממוקם בתוך chloroplasts בתאי צמחים של צמחים, ב cyanobacteria ואצות. הם מאורגנים בדרך כלל במבנה שנקרא grana-plural גרגר- וזה נראה כמו ערימת מטבעות.

Thilacoids נחשבים מערכת הממברנה השלישי של chloroplasts, מלבד קרום פנימי וחיצוני של organelle אמר. קרום של המבנה הזה מפריד לתוך stroma תילקואיד הכלורופלסט, ויש לו מספר פיגמנטים וחלבונים המעורבים מסלולים מטבוליים.

בתגובות הטילקואידים הביוכימיים חיוניים לפוטוסינתזה, תהליך שבו צמחים לוקחים אור שמש ומשנים אותו לפחמימות. באופן ספציפי, יש להם את המנגנון הדרוש המעוגן קרום שלהם לבצע את השלב תלוי באור השמש, שבו האור נלכד להמיר אנרגיה (ATP) ו NADPH.

אינדקס

  • 1 מאפיינים כלליים
  • מבנה
    • 2.1 ממברנה Thylakoid
    • 2.2 הרכב השומנים של הממברנה
    • 2.3 חלבון הרכב הקרום
    • 2.4 לומן של הטילקואיד
  • 3 פונקציות
    • 3.1 שלבי הפוטוסינתזה
    • 3.2 שלב תלוי באור
    • 3.3 פוטופוספורציה
  • 4 אבולוציה
  • 5 הפניות

מאפיינים כלליים

Thilacoids הם מערכת ממברנות פנימי תלת מימדי של chloroplasts. כלורופלסטים בשלים לחלוטין יש 40 עד 60 גרגרים מוערמים, עם קוטר בין 0.3 ו 0.6 מיקרומטר.

מספר התילקואידים המהווים את הגראנות משתנה במידה ניכרת: מפחות מ -10 שקים במפעלים שנחשפו לשמש מספקת, ליותר מ -100 תילקואידים בצמחים החיים בסביבות עם גוון קיצוני.

תילקואידים מוערמים מחוברים זה לזה ויוצרים תא רציף בתוך הכלורופלסט. פנים תאילקואיד הוא תא מרווח למדי של טבע מימי.

הקרום של הטילקואידים הוא הכרחי עבור פוטוסינתזה, שכן השלב הראשון של התהליך מתרחש שם.

מבנה

Thylakoids הם המבנים השולטים בתוך כלורופלסט בוגרת לחלוטין. אם chloroplast הוא דמיינו במיקרוסקופ אופטי מסורתי, כמה מינים של דגנים ניתן לצפות.

אלה הם ערימות thylakoid; לפיכך, המשקיפים הראשונים של מבנים אלה קראו להם "גרנה".

בעזרת מיקרוסקופ האלקטרונים ניתן להגדיל את התמונה והגיע למסקנה כי טבעם של דגנים אלה נערמו למעשה על-ידי טילקואידים.

היווצרות ומבנה של הממברנה thylakoid תלוי היווצרות של chloroplast מ פלסטיד לא נבדלה עדיין, המכונה protoplastidium. הנוכחות של האור מגרה את ההמרה chloroplasts, ולאחר מכן היווצרות של thylakoids מוערמים.

קרום תיליקואיד

ב chloroplasts ו cyanobacteria, הממברנה thylakoid אינו במגע עם החלק הפנימי של קרום הפלזמה. עם זאת, היווצרות של הממברנה thylakoid מתחיל עם infagination של הממברנה הפנימית.

ב cyanobacteria ומינים מסוימים של אצות, thylacoids נוצרות על ידי שכבה אחת של lamellae. לעומת זאת, קיימת מערכת מורכבת יותר הנמצאת בכלורופלסטים בוגרים.

בקבוצה אחרונה זו ניתן להבחין בין שני חלקים חיוניים: הגרנה והלמלה של הסטרומה. הראשון מורכב מחסנית דיסק קטן והשני אחראי לחיבור ערימות אלה יחד, היוצרים מבנה רציף: לומן תילקואיד.

הרכב השומנים של הממברנה

שומנים המרכיבים את הממברנה הם מאוד מיוחדים וכוללים כמעט 80% diacylglycerol galactosyl: diacylglycerol monogalactosyl ו diacylglycerol digalactosyl. גלקטוליפדים אלה מכילים שרשראות בלתי רוויות, האופייניות לתילקואידים.

באותו אופן, קרום thylakoid מכיל שומנים, כגון phosphatidylglycerol, בשיעור נמוך יותר. ליפידים המוזכרים אינם מופצים הומוגנית בשתי שכבות של הממברנה; יש מידה מסוימת של א-סימטריה שתורמת לתפקוד המבנה.

הרכב חלבון של הממברנה

Photosystems I ו- II הם רכיבי החלבון הדומיננטיים בקרום זה. הם נמצאו קשורים עם קומפלקס ציטוכרום ב6F ו - ATP synthetase.

זה כבר נמצא כי רוב האלמנטים של photosystem II ממוקם בקרום של Grana מוערמים בזמן שאני photosystem ממוקמת בעיקר ממברנות תילקואיד unstacked. כלומר, יש הפרדה פיזית בין שתי מערכות הצילום.

קומפלקסים אלה כוללים חלבונים קרום אינטגרלי, חלבונים היקפיים, cofactors ומגוון של פיגמנטים.

לומן של הטילקואיד

החלק הפנימי של הטילקואיד מורכב מחומר מימי ועבה, שהרכבו שונה מזה של הסטרומה. זה משתתף photophosphorylation, אחסון פרוטונים שיניבו את כוח פרוטון המנוע עבור סינתזה של ה- ATP. בתהליך זה, pH לומן יכול להגיע 4.

ב proteome של לומן של האורגניזם מודל ארבידופסיס טאליאנה יותר מ 80 חלבונים זוהו, אבל הפונקציות שלהם לא הובהר במלואו.

לומן חלבונים המעורבים בוויסות biogenesis של תילקואיד ופעילות מחזור החלבון היוצרים מתחמי פוטוסינתטיים, במיוחד photosystem השנייה לבין NAD (P) H deshidrogensa.

פונקציות

תהליך הפוטוסינתזה, חיוני עבור ירקות, מתחיל את thylakoids. הקרום התוחם אותם עם stroma chloroplast יש את כל המכונות האנזימטיות הדרושות לתגובות פוטוסינתטיות להתרחש.

שלבי הפוטוסינתזה

ניתן לחלק את הפוטוסינתזה לשני שלבים עיקריים: תגובות אור ותגובות כהות.

כפי ששמו מרמז, התגובות שייכות לקבוצה הראשונה יכול להמשיך רק בנוכחות אור, ואילו הקבוצה השנייה עלולה להתרחש עם או בלי. שים לב כי אין צורך לסביבה להיות "כהה", זה רק עצמאית של האור.

הסט הראשון של תגובות, "תאורה", מתרחשת תילקואיד וניתן לסכם כדלקמן: כלורופיל אור + + 12H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi 6 O2 + 12 NADPH + 18 ATP.

הקבוצה השנייה של תגובות מתרחשת ב stroma הכלורופלסט ולוקח את ה- ATP ו NADPH מסונתז בשלב הראשון לצמצום פחמן דו חמצני לפחמן של גלוקוז (C6ח12הו6). את השלב השני ניתן לסכם כדלקמן: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2 c6ח12הו6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6 ח2הו.

הבמה תלויה באור

תגובות אור כרוכות בשורה של מבנים הידועים כ"תצלומים ", הנמצאים בקרום הטילקואיד ומכילים כ -300 מולקולות של פיגמנט, כולל כלורופיל..

ישנם שני סוגים של מערכת צילום: הראשון יש שיא מקסימלי של ספיגת האור של 700 ננומטר והוא ידוע בשם P700, בעוד השני נקרא P680. שניהם משולבים לתוך קרום thylakoid.

התהליך מתחיל כאשר אחד הפיגמנטים סופג פוטון זה "קופץ" לכיוון פיגמנטים אחרים. כאשר מולקולה של כלורופיל קולטת אור, אלקטרון אחד קופץ ועוד מולקולה סופגת אותו. המולקולה שאיבדה את האלקטרון מחומצנת כעת ויש לה מטען שלילי.

P680 מלכודות אור אנרגיה מכלורופיל א. בתצלום זה, אלקטרון נזרק למערכת אנרגיה גבוהה יותר לאלקטרון הראשי של האלקטרון.

אלקטרון זה נופל לתמונות I, עובר דרך שרשרת התחבורה האלקטרונית. מערכת זו של תגובות חמצון וצמצום אחראית להעברת פרוטונים ואלקטרונים ממולקולה אחת לאחרת.

במילים אחרות, יש זרם של אלקטרונים מן המים כדי photosystem II, photosystem אני ו NADPH.

פוטופוספורציה

חלק מהפרוטונים שנוצרו על ידי מערכת התגובות הזו ממוקמים בתוך התילקואיד (הנקרא גם אור תאילקואדי), היוצרים שיפוע כימי שמייצר כוח פרוטון-מוטורי.

הפרוטונים נעים מהחלל של הטילקואיד אל הסטרומה, עוקבים באהדה אחרי השיפוע האלקטרוכימי; כלומר, הם עוזבים את הטילקואיד.

עם זאת, המעבר של פרוטונים הוא לא בכל מקום בקרום, הם חייבים לעשות זאת באמצעות מערכת אנזים מורכבת בשם ATP synthetase.

תנועה זו של פרוטונים לעבר stroma גורם להיווצרות של ATP החל ADP, תהליך מקביל לזה המתרחש המיטוכונדריה. סינתזה של ATP באמצעות האור נקרא photophosphorylation.

השלבים המוזכרים האלה מתרחשים בו זמנית: הכלורופיל בתצלום II מאבד אלקטרונים וחייב להחליף אותו באלקטרון שמקורו בקרע של מולקולת מים; את photosystem אני מלכודות אור, oxidizes ומשחרר אלקטרון שנלכד על ידי NADP+.

האלקטרון החסר של מערכת התמונות אני מוחלף על ידי אחד המתקבל photystem II. תרכובות אלו ישמשו בתגובות קיבוע פחמן עוקבות, במחזור קלווין.

אבולוציה

האבולוציה של הפוטוסינתזה כתהליך משחרר חמצן אפשרה לחיים כפי שאנו מכירים אותה.

מוצע כי הפוטוסינתזה התפתחה לפני כמה מיליארדי שנים באב קדמון שהוליד את הציאנובקטרייה הנוכחית, מתוך קומפלקס פוטוסינתטי anoxic.

מוצע כי האבולוציה של הפוטוסינתזה לוותה בשני אירועים חיוניים: יצירת מערכת התמונות P680 ואת ג 'נסיס של מערכת של ממברנות פנימיות, ללא קשר לקרום התא.

יש חלבון בשם Vipp1 חיוני להיווצרות של thylacoids. ואכן, חלבון זה קיים בצמחים, אצות ו cyanobacteria, אך נעדר חיידקים המבצעים פוטוסינתזה anoxic.

הוא האמין כי הגן הזה יכול להיווצר על ידי שכפול גנים של האב הקדמון האפשרי של cyanobacteria. יש רק מקרה אחד של cyanobacteria כי הוא מסוגל פוטוסינתזה עם חמצן ואין ברשותו thylacoids: המין גלוקובטר.

הפניות

  1. ברג JM, טימוצ'קו JL, Stryer L. (2002). ביוכימיה מהדורה 5. ניו יורק: פרימן. סיכום זמין ב: ncbi.nlm.nih.gov
  2. קופר, ג '. (2000). התא: גישה מולקולרית. מהדורה שנייה. סנדרלנד (MA): סינואר Associates. פוטוסינתזה. זמין ב: ncbi.nlm.nih.gov
  3. קרטיס, ח ', ושנק, א' (2006). הזמנה לביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
  4. Järvi, S., Gollan, P. J., & Aro, E. M. (2013). הבנת תפקידים של ליקוי thylakoid ב ויסות פוטוסינתזה. גבולות במדעי הצמח, 4, 434.
  5. Staehelin, L. A. (2003). מבנה כלורופלסט: מגרגירי כלורופיל לארכיטקטורה מולקולרית על גבי קרומים תיילקואידים. מחקר פוטוסינתזה, 76(1-3), 185-196.
  6. Taiz, L., & Zeiger, E. (2007). פיזיולוגיה של הצמח. אוניברסיטה.
  7. Vothknecht, U. C., & Westhoff, P. (2001). ביוגנזה ומקור ממברנות תילקואדיות. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - מחקר תא מולקולרי, 1541(1-2), 91-101.