Tilakoidų charakteristikos, struktūra ir funkcijos



The tylakoidai jos yra plokščių maišelių formos, esančios chloroplastuose augalų augalų ląstelėse, cianobakterijose ir dumbliuose. Paprastai jos yra struktūros, vadinamos grana-daugiskaita granumas- jis atrodo kaip monetų krūva.

Tilakoidai laikomi trečiąja chloroplastų membranų sistema, išskyrus minėtos organelės vidinę ir išorinę membraną. Šios struktūros membrana atskiria tilakoido vidų nuo chloroplasto stromos ir turi keletą pigmentų ir baltymų, kurie yra susiję su metaboliniais keliais..

Thylakoids biocheminės reakcijos yra būtinos fotosintezei, kurios metu augalai ima saulės spindulius ir paverčia juos angliavandeniais. Konkrečiai kalbant, jie turi reikiamą įrangą, pritvirtintą prie jų membranos, kad galėtų atlikti fazę, priklausančią nuo saulės spindulių, kai šviesa įstringa ir paverčiama energija (ATP) ir NADPH.

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 Struktūra
    • 2.1 Thylakoid membrana
    • 2.2 Lipidų sudėtis
    • 2.3 membranos baltymų sudėtis
    • 2.4 Tylakoido liumas
  • 3 Funkcijos
    • 3.1 Fotosintezės etapai
    • 3.2 Priklauso nuo šviesos etapo
    • 3.3 Fotofosforilinimas
  • 4 Evoliucija
  • 5 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Tilakoidai yra vidinė trimatė chloroplastų membraninė sistema. Visiškai subrendę chloroplastai turi 40-60 grūdų, kurių skersmuo yra nuo 0,3 iki 0,6 μm.

Granatų, kurie sudaro granas, skaičius labai skiriasi: nuo mažiau nei 10 maišų augaluose, veikiamuose pakankamai saulės spindulių, iki daugiau kaip 100 tylakoidų augaluose, kurie gyvena ekstremalios spalvos aplinkoje.

Sukrauti tylakoidai yra tarpusavyje sujungti, sudarant nepertraukiamą chloroflasto skyrių. Tylakoido interjeras yra gana erdvus vandeningos gamtos skyrius.

Tylakoidų membrana yra būtina fotosintezei, nes ten vyksta pirmasis proceso etapas.

Struktūra

Tylakoidai yra struktūros, kurios dominuoja visiškai subrendusiame chloroplaste. Jei tradiciniame optiniame mikroskope vizualizuojamas chloroplastas, galima pastebėti kai kurias grūdų rūšis.

Tai yra tylakoidų kaminai; todėl pirmieji šių struktūrų stebėtojai juos pavadino „grana“.

Naudojant elektronų mikroskopą vaizdas gali būti padidintas, ir buvo padaryta išvada, kad šių grūdų pobūdis iš tikrųjų buvo sukrauti tylakoidais.

Tylakoido membranos susidarymas ir struktūra priklauso nuo chloroplasto susidarymo iš dar nesiskirstyto plastido, vadinamo protoplastidiu. Šviesos buvimas stimuliuoja konversiją į chloroplastus, o vėliau sukrautų tylakoidų susidarymą.

Thylakoid membrana

Chloroplastuose ir cianobakterijose thylakoid membrana nesiliečia su vidine plazmos membranos dalimi. Tačiau cilakoidinės membranos susidarymas prasideda nuo vidinės membranos invaginacijos.

Cianobakterijose ir tam tikrose dumblių rūšyse tylakoidus sudaro vienas sluoksnis. Priešingai, brandesnėse chloroplastuose randama sudėtingesnė sistema.

Šioje paskutinėje grupėje galima išskirti dvi esmines dalis: graną ir stromos lameles. Pirmasis susideda iš nedidelių sukrautų diskų, o antrasis yra atsakingas už šių stekų sujungimą vienas su kitu, sudarant nepertraukiamą struktūrą: tylakoido liumenį.

Lipidų membranos sudėtis

Lipidai, kurie sudaro membraną, yra labai specializuoti ir susideda iš beveik 80% galaktosil diacilglicerolio: monogalaktozil diacilglicerolio ir digalaktosil diacilglicerolio. Šie galaktolipidai yra labai nesotieji grandinės, būdingos tylakoidams.

Tokiu pačiu būdu, tylakoido membrana turi mažesnį kiekį lipidų, tokių kaip fosfatidilglicerolis. Minėti lipidai nėra paskirstyti vienodai abiejuose membranos sluoksniuose; yra tam tikra asimetrija, kuri, atrodo, prisideda prie struktūros veikimo.

Membranos baltymų sudėtis

I ir II fotosistemos yra dominuojančios baltymų sudedamosios dalys šioje membranoje. Jie yra susiję su citochromo b kompleksu6F ir ATP sintetazė.

Nustatyta, kad dauguma II sistemos fotosistemos elementų yra sukrautose granos membranose, o fotosistema I dažniausiai yra neužkrėstose tylakoido membranose. Tai reiškia, kad yra fizinis atskyrimas tarp abiejų nuotraukų sistemų.

Šie kompleksai apima integruotus membraninius baltymus, periferinius baltymus, kofaktorius ir įvairius pigmentus.

Tylakoido liumas

Tilakoido vidų sudaro vandeninė ir stora medžiaga, kurios sudėtis skiriasi nuo stromos. Jis dalyvauja fotofosforilinimo procese, saugo protonus, kurie generuos protonų-variklio jėgą ATP sintezei. Šiame procese liumenų pH gali siekti 4.

Modelio organizmo liumenų proteome Arabidopsis thaliana daugiau nei 80 baltymų buvo nustatyti, tačiau jų funkcijos nebuvo visiškai išaiškintos.

Lumeniniai baltymai dalyvauja reguliuojant thylakoids biogenezę ir baltymų, kurie sudaro fotosintetinius kompleksus, ypač fotosistemą II ir NAD (P) H dehydrogensa, aktyvumą ir apyvartą..

Funkcijos

Fotosintezės procesas, gyvybiškai svarbus daržovėms, prasideda tylakoiduose. Membrana, ribojanti juos su chloroplastų stroma, turi visas fermentines priemones, būtinas fotosintezės reakcijoms atsirasti..

Fotosintezės etapai

Fotosintezę galima suskirstyti į du pagrindinius etapus: šviesos reakcijas ir tamsias reakcijas.

Kaip rodo pavadinimas, pirmojoje grupėje esančios reakcijos gali vykti tik esant šviesai, o antrosios grupės reakcijos gali atsirasti kartu su juo. Atkreipkite dėmesį, kad nėra būtina, kad aplinka būtų „tamsi“, ji nepriklauso nuo šviesos.

Pirmoji reakcijų grupė, "lumininis", atsiranda tylakoide ir gali būti apibendrinta taip: šviesa + chlorofilas + 12 H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi à 6 O2 + 12 NADPH + 18 ATP.

Antroji reakcijų grupė pasireiškia chloroplastų stromoje ir per pirmąjį etapą sintezuojama ATP ir NADPH, kad anglies dioksidas sumažėtų iki gliukozės (C6H12O6). Antrasis etapas gali būti apibendrintas taip: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2 à C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6 H2O.

Etapas priklauso nuo šviesos

Šviesos reakcijose yra keletas struktūrų, žinomų kaip fotosistemos, kurios randamos tylakoido membranoje ir kuriose yra apie 300 pigmento molekulių, įskaitant chlorofilą..

Yra dviejų tipų fotosistemos: pirmasis turi maksimalią šviesos sugerties viršūnę 700 nanometrų ir yra žinomas kaip P700, o antrasis - P680. Abu yra integruoti į tylakoido membraną.

Procesas prasideda, kai vienas iš pigmentų absorbuoja fotoną ir šis „atsimuša“ į kitus pigmentus. Kai chlorofilo molekulė sugeria šviesą, vienas elektronas šokinėja ir kita molekulė ją sugeria. Elektronas praradusi molekulė yra oksiduota ir turi neigiamą krūvį.

P680 spąstų šviesos energija iš chlorofilo a. Šioje fotosistemoje elektronas yra išmestas į aukštesnę energijos sistemą į pirminį elektronų priėmimą.

Šis elektronas nukrenta į I sistemą, einančią per elektronų transportavimo grandinę. Ši oksidacijos ir redukcijos reakcijų sistema yra atsakinga už protonų ir elektronų perdavimą iš vienos molekulės į kitą.

Kitaip tariant, yra elektronų srautas iš vandens į fotosistemą II, I ir NADPH.

Fotofosforilinimas

Dalis protonų, sukurtų šia reakcijų sistema, yra tylakoido viduje (taip pat vadinama tylakoidinė šviesa), sukuriant cheminį gradientą, kuris generuoja protonų-variklio jėgą.

Protonai perkelia iš tylakoido erdvės į stromą, palankiai sekdami elektrocheminį gradientą; tai yra, jie palieka tylakoidą.

Tačiau protonų pasiskirstymas nėra bet kurioje membranoje, jie turi tai padaryti per kompleksinę fermentų sistemą, vadinamą ATP sintetaze..

Šis protonų judėjimas į stromą sukelia ATP formavimąsi nuo ADP, kuris yra analogiškas procesui, kuris vyksta mitochondrijose. ATP sintezė naudojant šviesą vadinama fotofosforilacija.

Šie minėti etapai vyksta tuo pačiu metu: II fotoaparato chlorofilas praranda elektroną ir turi jį pakeisti elektronu, gaunamu iš vandens molekulės plyšimo; fotosistema užsidega šviesa, oksiduoja ir išskiria elektroną, kurį sulaiko NADP+.

Trūkstantis fotosistemos elektronas pakeičiamas II fotosistemos elektronu. Šie junginiai bus naudojami vėlesnėse anglies fiksavimo reakcijose Kalvino ciklo metu.

Evoliucija

Fotosintezės evoliucija kaip deguonies išsilaisvinimo procesas leido gyventi taip, kaip žinome.

Siūloma, kad prieš keletą milijardų metų sukurta fotosintezė protėvyje, kuris sukėlė dabartines cianobakterijas, iš anoksinių fotosintezės komplekso.

Siūloma, kad fotosintezės evoliuciją lydėtų du būtini įvykiai: fotosistemos P sukūrimas680 ir vidinių membranų sistemos genezė, nesusijusi su ląstelių membrana.

Yra baltymas, vadinamas Vipp1, būtinas tylakoidų susidarymui. Iš tiesų, šis baltymas yra augaluose, dumbliuose ir cianobakterijose, bet nėra bakterijų, kurios atlieka anoksinę fotosintezę..

Manoma, kad šis genas gali atsirasti dėl geno dubliavimo galimo cianobakterijų protėvyje. Yra tik vienas cianobakterijų atvejis, galintis fotosintezuoti su deguonimi ir neturi tylakoidų: rūšis Gloeobacter violaceus.

Nuorodos

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemija 5-asis leidimas. Niujorkas: W H Freeman. Santrauka Galima rasti adresu: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Cooper, G.M. (2000). Ląstelė: molekulinis metodas. 2-asis leidimas. „Sunderland“ (MA): „Sinauer Associates“. Fotosintezė. Galima rasti adresu: ncbi.nlm.nih.gov
  3. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Red. Panamericana Medical.
  4. Järvi, S., Gollan, P. J., ir Aro, E. M. (2013). Suprasti silikoidinio liumenio vaidmenį fotosintezės reguliavime. Augalų mokslo sienos, 4, 434.
  5. Staehelin, L. A. (2003). Chloroplastų struktūra: nuo chlorofilo granulių iki supakolekulinės thylakoid membranos architektūros. Fotosintezės tyrimai, 76(1-3), 185-196.
  6. Taiz, L. ir Zeiger, E. (2007). Augalų fiziologija. Universitat Jaume I.
  7. Vothknecht, U. C., ir Westhoff, P. (2001). Tylakoido membranų biogenezė ir kilmė. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - molekulinių ląstelių tyrimai, 1541(1-2), 91-101.