Tilakoidlerin Özellikleri, Yapısı ve Görevleri



tilacoides Bitkilerin bitki hücrelerinde, siyanobakterilerde ve alglerde kloroplastların içinde bulunan düz keseler şeklinde bölmelerdir. Genellikle grana-çoğul denilen bir yapıda düzenlenirler. Granum- ve sikke yığını gibi görünüyor.

Tilakoidler, söz konusu organelinin iç ve dış zarından ayrı olarak üçüncü kloroplast membran sistemi olarak kabul edilir. Bu yapının zarı, thylakoid içini kloroplastın stromasından ayırır ve metabolik yollarda yer alan bir dizi pigment ve protein içerir..

Thylakoids'de biyokimyasal reaksiyonlar, bitkilerin güneş ışığını alıp karbonhidratlara dönüştürdüğü bir süreç olan fotosentez için çok önemlidir. Spesifik olarak, ışığın tutulduğu ve enerjiye (ATP) ve NADPH'ye dönüştürüldüğü güneş ışığına bağlı fazı gerçekleştirmek için zarlarına bağlanmış gerekli makinelere sahiptirler..

indeks

  • 1 Genel özellikler
  • 2 yapı
    • 2.1 Thylakoid membranı
    • 2.2 Membranın lipid bileşimi
    • 2.3 Membranın protein bileşimi
    • 2.4 Thylakoid Lümeni
  • 3 İşlev
    • 3.1 Fotosentez aşamaları
    • 3.2 Aşama ışığa bağlı
    • 3.3 Fotofosforilasyon
  • 4 Evrim
  • 5 Kaynakça

Genel özellikler

Tilakoidler, dahili üç boyutlu bir kloroplast membranöz sistemidir. Tamamen olgun kloroplastlar, 0,3 ila 0,6 μm arasında değişen, istiflenmiş 40 ila 60 tane taneye sahiptir..

Granayı oluşturan thylakoidlerin sayısı çok çeşitlidir: Yeterli güneş ışığına maruz kalan bitkilerde 10'dan az çuvaldan, aşırı gölgeli ortamlarda yaşayan bitkilerde 100'den fazla thylakoide.

Yığılmış thylakoids kloroplast içinde sürekli bir bölme oluşturan birbirlerine bağlanır. Thylakoid'in içi oldukça sulu bir yapıdır..

Thylakoids membranı, fotosentez için vazgeçilmezdir, çünkü sürecin ilk aşaması burada gerçekleşir..

yapı

Thylakoids, tamamen olgun bir kloroplasta baskın olan yapılardır. Geleneksel optik mikroskopta bir kloroplast görselleştirilirse, bazı tahıl türleri gözlenebilir.

Bunlar thylakoid yığınları; Bu nedenle, bu yapıların ilk gözlemcileri onları "grana" olarak adlandırdı..

Elektron mikroskobu yardımıyla görüntü büyütülebilir ve bu tanelerin doğasının gerçekte thylakoids istiflendiği sonucuna varıldı..

Thylakoid membranın oluşumu ve yapısı, kloroplastın, henüz protoplastidium olarak bilinen, farklılaşmamış bir plastitten oluşmasına bağlıdır. Işığın varlığı kloroplastlara dönüşümü ve daha sonra istiflenmiş tiylakoidlerin oluşumunu uyarır.

Thylakoid membranı

Kloroplastlarda ve siyanobakterilerde, thylakoid membran, plazma membranının iç kısmı ile temas halinde değildir. Bununla birlikte, thylakoid membran oluşumu, iç zarın yayılması ile başlar.

Siyanobakterilerde ve bazı alg türlerinde, thylakoids, tek bir lamel tabakası tarafından oluşturulur. Buna karşılık, olgun kloroplastlarda bulunan daha karmaşık bir sistem var.

Bu son grupta iki temel parça ayırt edilebilir: grana ve stroma lamelleri. Birincisi küçük istiflenmiş disklerden oluşur ve ikincisi bu istiflerin birbirine bağlanmasından ve sürekli bir yapı oluşturmaktan sorumludur: thylakoid lümeni.

Membranın lipid bileşimi

Membranı oluşturan lipitler oldukça uzmandır ve yaklaşık% 80 oranında galaktosil diasilgliserol içerir: monogalaktosil diasilgliserol ve digalaktosil diasilgliserol. Bu galaktolipidler, tipik olarak thylakoids içeren doymamış zincirlere sahiptir..

Aynı şekilde, thylakoid membran, fosfatidilgliserol gibi lipidleri daha düşük bir oranda içerir. Bahsedilen lipitler, zarın her iki tabakasında homojen bir şekilde dağılmamaktadır; yapının işleyişine katkıda bulunan belli bir asimetri derecesi vardır..

Membranın protein bileşimi

Fotosistemler I ve II, bu zardaki baskın protein bileşenleridir. Sitokrom b kompleksi ile ilişkili bulunurlar6F ve ATP sentetazı.

Fotosistem II'nin çoğu elementinin istiflenmiş grana membranlarda, fotosistem I çoğunlukla istiflenmemiş thylakoid membranlarda bulunduğu tespit edilmiştir. Yani, her iki foto sistem arasında fiziksel bir ayrım var..

Bu kompleksler integral membran proteinleri, periferik proteinler, kofaktörler ve çeşitli pigmentleri içerir.

Thylakoid lümeni

Thylakoid'in içi, kompozisyonu stromadan farklı olan sulu ve kalın bir maddeden oluşur. ATP sentezi için proton-motor kuvveti oluşturacak protonları depolayarak fotofosforilasyona katılır. Bu işlemde, lümen pH'ı 4'e ulaşabilir.

Model organizmanın lümeninin proteomunda Arabidopsis thaliana 80'den fazla protein tanımlandı, ancak işlevleri tam olarak açıklanmadı..

Lümen proteinleri, thylakoidlerin biyogenezinin düzenlenmesinde ve fotosentetik kompleksleri, özellikle fotosistem II ve NAD (P) H dehidrojenayı oluşturan proteinlerin aktivitesinde ve cirolarında rol oynamaktadır..

fonksiyonlar

Sebzeler için hayati önem taşıyan fotosentez süreci tiylakoidlerde başlar. Onları kloroplast stroma ile sınırlandıran membran, fotosentetik reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli tüm enzimatik makinelere sahiptir.

Fotosentez aşamaları

Fotosentez iki ana aşamaya ayrılabilir: ışık reaksiyonları ve karanlık reaksiyonlar.

Adından da anlaşılacağı gibi, birinci gruba ait reaksiyonlar sadece ışığın varlığında ilerleyebilir, ikinci grupta olanlar bununla veya onsuz ortaya çıkabilir. Ortamın “karanlık” olması gerekmediğine, sadece ışıktan bağımsız olduğuna dikkat edin..

İlk reaksiyon grubu olan "lümerik", tiyaloidde meydana gelir ve aşağıdaki gibi özetlenebilir: ışık + klorofil + 12 H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pben à 6 O2 + 12 NADPH + 18 ATP.

İkinci reaksiyon grubu kloroplast stromada meydana gelir ve karbonu karbondioksitten glikoza (C) düşürmek için birinci aşamada sentezlenen ATP ve NADPH'yi alır.6'H12Ey6). İkinci aşama aşağıdaki gibi özetlenebilir: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO2 à C6'H12Ey6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pben + 6 H2Ey.

Işığa bağlı sahne

Işık reaksiyonları, thylakoid zarında bulunan ve klorofil dahil yaklaşık 300 pigment molekülü içeren fotosistemler olarak bilinen bir dizi yapı içerir..

İki tür fotoğraf sistemi vardır: birincisi maksimum 700 nanometrelik bir ışık absorpsiyonuna sahiptir ve P olarak bilinir.700, ikincisi P olarak adlandırılır.680. Her ikisi de thylakoid membrana entegre edilmiştir..

İşlem, pigmentlerden biri bir fotonu emdiğinde başlar ve bu diğer pigmentlere doğru "sıçrar". Bir klorofil molekülü ışığı absorbe ettiğinde, bir elektron atlar ve bir başka molekül onu absorbe eder. Elektronu kaybeden molekül şimdi oksitlenir ve negatif bir yüke sahiptir..

P680 klorofildeki ışık enerjisini hapseder a. Bu fotosistemde, bir elektron birincil bir elektron alıcısına daha yüksek bir enerji sistemine atılır.

Bu elektron, elektron taşıma zincirinden geçen fotosistem I'e düşer. Bu oksidasyon ve indirgeme reaksiyonları sistemi protonların ve elektronların bir molekülden diğerine aktarılmasından sorumludur..

Başka bir deyişle, sudan fotosistem II, fotosistem I ve NADPH'ye elektron akışı vardır..

fotofosforilasyon

Bu reaksiyonlar sistemi tarafından üretilen protonların bir kısmı, proton-motor kuvveti yaratan kimyasal bir gradyan yaratarak, thylakoid (thylakoid ışığı da denir) içine yerleştirilir..

Protonlar, elektrokimyasal gradyanı müteakiben, uygun olarak, tirolakoid uzayından stromaya hareket eder; yani, thylakoid'den ayrılıyorlar.

Bununla birlikte, protonların geçişi zarın hiçbir yerinde değildir, bunu ATP sentetaz adı verilen karmaşık bir enzim sistemi aracılığıyla yapmalıdırlar..

Protonların stromaya doğru bu hareketi, mitokondride meydana gelene benzer bir işlem olan ADP'den başlayarak ATP oluşumuna neden olur. ATP'nin ışık kullanılarak sentezine fotofosforilasyon denir.

Bu bahsedilen aşamalar eşzamanlı olarak meydana gelir: fotosistem II'deki klorofil bir elektronu kaybeder ve onu bir su molekülünün yırtılmasından gelen bir elektronla değiştirmelidir; I, ışığı yakaladığım fotosistem, NADP'nin tuzağa düşürdüğü bir elektronu okside eder ve serbest bırakır.+.

Fotosistem I'in eksik elektronu, fotosistem II'den kaynaklananla değiştirilir. Bu bileşikler daha sonraki karbon fiksasyon reaksiyonlarında, Calvin döngüsünde kullanılacaktır.

evrim

Fotosentezin oksijeni serbest bırakan bir süreç olarak evrimi, bildiğimiz gibi hayatı mümkün kıldı.

Anksik bir fotosentetik kompleksinden, mevcut siyanobakterilere yol açan atada birkaç milyar yıl önce fotosentezin geliştiği ileri sürülmektedir..

Fotosentezin gelişimine iki vazgeçilmez olayın eşlik ettiği öne sürüldü: fotosistemin yaratılması P680 ve hücre zarına bağlanmadan, bir iç zar sisteminin oluşumu.

Thylakoids oluşumu için gerekli Vipp1 adlı bir protein var. Aslında, bu protein bitkilerde, alglerde ve siyanobakterilerde bulunur, ancak anoksik fotosentez yapan bakterilerde yoktur..

Bu genin siyanobakterilerin muhtemel atalarında gen çoğalması ile ortaya çıkabileceğine inanılmaktadır. Oksijenle fotosentez yapabilen ve thylakoids bulunmayan tek bir siyanobakteri vakası vardır: türler Gloeobacter violaceus.

referanslar

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biyokimya. 5. baskı. New York: W. Freeman. Özet. Erişim: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Cooper, G.M. (2000). Hücre: Moleküler Bir Yaklaşım. 2. baskı. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Fotosentez. Erişim: ncbi.nlm.nih.gov
  3. Curtis, H. ve Schnek, A. (2006). Biyolojiye Davet. Ed. Panamericana Medical.
  4. Järvi, S., Gollan, P.J., & Aro, E.M. (2013). Thylakoid lümeninin fotosentez düzenlemesindeki rollerini anlama. Bitki biliminde sınırlar, 4, 434.
  5. Staehelin, L.A. (2003). Kloroplast yapısı: klorofil granüllerinden thylakoid membranların supra-moleküler yapısına kadar. Fotosentez Araştırması, 76(1-3), 185-196.
  6. Taiz, L. ve Zeiger, E. (2007). Bitki fizyolojisi. Jaita Üniversitesi I.
  7. Vothknecht, U. C. ve Westhoff, P. (2001). Thylakoid membranların biyogenezi ve kökeni. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) Moleküler Hücre Araştırması, 1541(1-2), 91-101.