Хлоропласт нь фотосинтез явагддаг мембран бүтэц юм. Өндөр ургамал, цианобактерийн энэхүү үйл явц нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ашиглаж, хүчилтөрөгчийн концентрацийг нөхөх замаар дэлхийг амьдралыг дэмжих чадварыг хадгалах боломжийг олгосон. Фотосинтез нь өөрөө thylakoids гэх мэт бүтцэд явагддаг. Эдгээр нь хлоропластуудын мембран "модуль" бөгөөд тэдгээрт протон дамжуулах, усны фотолиз, глюкоз болон ATP нийлэгжилт явагддаг.
Ургамлын хлоропластын бүтэц
Хлоропластыг ургамлын эс болон хламидомоназын цитоплазмд байрлах давхар мембран бүтэц гэж нэрлэдэг. Үүний эсрэгээр цианобактерийн эсүүд хлоропласт биш харин thylakoids-д фотосинтез хийдэг. Энэ бол цитоплазмын цухуйсан хэсэгт байрлах фотосинтезийн ферментүүдээр дамжуулан тэжээлээ хангаж чаддаг дутуу хөгжсөн организмын жишээ юм.
Бүтцийн хувьд хлоропласт нь бөмбөлөг хэлбэртэй хоёр мембрантай органелл юм. Тэдгээр нь фотосинтезийн ургамлын эсүүдэд их хэмжээгээр байрладаг бөгөөд зөвхөн тохиолдолд л хөгждөгхэт ягаан туяанд хүрэх. Хлоропласт дотор түүний шингэн стром байдаг. Түүний найрлагад гиалоплазмтай төстэй бөгөөд 85% уснаас бүрддэг бөгөөд электролитууд уусч, уураг нь түдгэлздэг. Хлоропластын стром нь фотосинтезийн гэрэл ба харанхуй үе шатууд шууд явагддаг тилакоидуудыг агуулдаг.
Хлоропласт удамшлын аппарат
Тилакоидын хажууд фотосинтезийн үр дүнд гаргаж авсан глюкозын полимержилтийн бүтээгдэхүүн болох цардуул бүхий мөхлөгүүд байдаг. Стромд чөлөөтэй тархсан рибосомын хамт пластид ДНХ байдаг. Хэд хэдэн ДНХ молекул байж болно. Тэд биосинтетик аппаратын хамт хлоропластуудын бүтцийг сэргээх үүрэгтэй. Энэ нь эсийн цөмийн удамшлын мэдээллийг ашиглахгүйгээр тохиолддог. Энэ үзэгдэл нь эсийн хуваагдлын үед хлоропластын бие даасан өсөлт, нөхөн үржих боломжийг шүүх боломжийг олгодог. Тиймээс хлоропласт нь зарим талаараа эсийн цөмөөс хамаардаггүй бөгөөд симбиотик дутуу хөгжсөн организмыг төлөөлдөг.
Тилакоидын бүтэц
Тилакоидууд нь хлоропластын стромд байрлах диск хэлбэртэй мембран бүтэц юм. Цианобактерид бие даасан хлоропласт байдаггүй тул цитоплазмын мембраны нэвчилт дээр бүрэн байрладаг. Хоёр төрлийн thylakoids байдаг: эхнийх нь люмен бүхий thylakoids, хоёр дахь нь lamellar нэг юм. Люмен бүхий thylakoid нь жижиг диаметртэй бөгөөд диск юм. Босоо байрлалтай хэд хэдэн тилакоидууд нь грана үүсгэдэг.
Ламеллар thylakoids нь люменгүй өргөн ялтсууд юм. Гэхдээ тэдгээр нь олон үр тариа наалдсан тавцан юм. Тэдгээрийн дотор фотосинтез бараг тохиолддоггүй, учир нь тэдгээр нь эсийн механик гэмтэлд тэсвэртэй хүчтэй бүтэц бий болгоход шаардлагатай байдаг. Нийтдээ хлоропласт нь фотосинтез хийх боломжтой люмен бүхий 10-100 тилакоид агуулж болно. Тилакоидууд нь өөрөө фотосинтезийг хариуцдаг элементийн бүтэц юм.
Фотосинтез дэх тилакоидын үүрэг
Фотосинтезийн хамгийн чухал урвалууд нь thylakoids-д явагддаг. Эхнийх нь усны молекулын фотолизийн задрал ба хүчилтөрөгчийн нийлэгжилт юм. Хоёр дахь нь цитохромын b6f молекулын цогцолбор болон цахилгаан тээврийн гинжин хэлхээгээр дамжуулан протоны мембранаар дамжин өнгөрөх явдал юм. Мөн thylakoids-д өндөр энергитэй ATP молекулын нийлэгжилт явагддаг. Энэ процесс нь тилакоид мембран ба хлоропласт стромын хооронд үүссэн протоны градиентийг ашигласнаар тохиолддог. Тилакоидын үйл ажиллагаа нь фотосинтезийн бүх гэрлийн үе шатыг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог гэсэн үг юм.
Фотосинтезийн гэрлийн үе шат
Фотосинтез оршин тогтнох зайлшгүй нөхцөл бол мембраны потенциал үүсгэх чадвар юм. Энэ нь электрон ба протоныг шилжүүлэх замаар хийгддэг бөгөөд үүний үр дүнд H + градиент үүсдэг бөгөөд энэ нь митохондрийн мембранаас 1000 дахин их юм. Усны молекулаас электрон ба протоныг авч эсэд цахилгаан химийн потенциал үүсгэх нь илүү ашигтай байдаг. Тилакоид мембран дээрх хэт ягаан туяаны фотоны нөлөөн дор энэ нь боломжтой болно. Нэг усны молекулаас электрон тасардагэерэг цэнэг авдаг тул түүнийг саармагжуулахын тулд нэг протоныг унагах шаардлагатай болдог. Үүний үр дүнд усны 4 молекул электрон, протон болон задарч хүчилтөрөгч үүсгэдэг.
Фотосинтезийн гинжин хэлхээ
Усны фотолизийн дараа мембран дахин цэнэглэгддэг. Тилакоидууд нь протон дамжуулах үед хүчиллэг рН-тэй байж чаддаг бүтэц юм. Энэ үед хлоропласт стромын рН бага зэрэг шүлтлэг байдаг. Энэ нь ATP синтезийг боломжтой болгодог цахилгаан химийн потенциалыг үүсгэдэг. Аденозин трифосфатын молекулуудыг дараа нь эрчим хүчний хэрэгцээ болон фотосинтезийн харанхуй үе шатанд ашиглах болно. Ялангуяа ATP нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ашиглахын тулд эсэд ашиглагддаг бөгөөд үүнийг конденсацалж, тэдгээрт суурилсан глюкозын молекулуудын нийлэгжилтээр олж авдаг.
Харанхуй үе шатанд NADP-H+ NADP болж буурдаг. Нийтдээ нэг глюкозын молекулыг нийлэгжүүлэхэд 18 ATP молекул, 6 нүүрстөрөгчийн давхар ислийн молекул, 24 устөрөгчийн протон шаардлагатай. Энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн 6 молекулыг ашиглахын тулд 24 усны молекулын фотолизийг шаарддаг. Энэ үйл явц нь хүчилтөрөгчийн 6 молекулыг ялгаруулах боломжийг олгодог бөгөөд үүнийг дараа нь бусад организмууд эрчим хүчний хэрэгцээнд ашиглах болно. Үүний зэрэгцээ, тилакоидууд нь (биологийн хувьд) нарны энерги болон рН градиент бүхий трансмембран потенциалыг ашиглан тэдгээрийг химийн бондын энерги болгон хувиргах боломжийг олгодог мембран бүтцийн жишээ юм.
