W grana struktur wynikające z grupowania tylakoidowych umieszczony wewnątrz chloroplastów komórek roślinnych. Struktury te zawierają barwniki fotosyntetyczne (chlorofil, karotenoidy, ksantofil) oraz różne lipidy. Oprócz białek odpowiedzialnych za wytwarzanie energii, takich jak syntetaza ATP.
Pod tym względem tylakoidy stanowią spłaszczone pęcherzyki zlokalizowane na wewnętrznej błonie chloroplastów. W tych strukturach wychwytywanie światła odbywa się w reakcjach fotosyntezy i fotofosforylacji. Z kolei tylakoidy ułożone w stos i granum są osadzone w zrębie chloroplastów.
Chloroplast. Autor: Gmsotavio, źródło Wikimedia Commons
W zrębie stosy tylakoidów są połączone blaszkami zrębu. Połączenia te zwykle przechodzą od jednej granum przez zrąb do sąsiedniej granum. Z kolei centralna strefa wodna zwana światłem tylakoidów jest otoczona błoną tylakoidów.
Dwa fotosystemy (fotosystem I i II) znajdują się na górnym srebrze. Każdy system zawiera pigmenty fotosyntetyczne i szereg białek zdolnych do przenoszenia elektronów. Fotoukład II znajduje się w granie, odpowiedzialnym za wychwytywanie energii świetlnej podczas pierwszych etapów niecyklicznego transportu elektronów.
cechy
Dla Neila A. Campbella, autora Biology: Concepts and Relationships (2012), grana to wiązki energii słonecznej z chloroplastu. Są to miejsca, w których chlorofil zatrzymuje energię słoneczną.
Grana - liczba pojedyncza, granum - pochodzi z wewnętrznych błon chloroplastów. Te wydrążone struktury w kształcie stosu zawierają serię ciasno upakowanych, cienkich, okrągłych komór: tylakoidy.
Aby pełnić swoją funkcję w fotosystemie II, grana w błonie tylakoidów zawiera białka i fosfolipidy. Oprócz chlorofilu i innych pigmentów, które wychwytują światło podczas procesu fotosyntezy.
W rzeczywistości tylakoidy grana łączą się z innymi granami, tworząc w chloroplastach sieć wysoko rozwiniętych błon podobnych do tej w retikulum endoplazmatycznym.
Grana jest zawieszona w płynie zwanym zrąbem, który zawiera rybosomy i DNA, używanego do syntezy niektórych białek tworzących chloroplast.
Struktura
Struktura granum jest funkcją zgrupowania tylakoidów w chloroplastach. Grana składa się ze stosu błoniastych tylakoidów w kształcie dysku, zanurzonych w zrębie chloroplastu.
Rzeczywiście, chloroplasty zawierają wewnętrzny system błoniaste, który u roślin wyższych jest określany jako grana-tylakoid, który pochodzi z wewnętrznej błony powłoki.
W każdym chloroplastu znajduje się zwykle zmienna liczba ziarnistości, od 10 do 100. Ziarna są połączone ze sobą tylakoidami zrębu, tylakoidami międzyzębowymi lub, częściej, blaszkami.
Badanie ziarnistości za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM) pozwala na wykrycie ziaren zwanych kwantosomami. Te ziarna są morfologicznymi jednostkami fotosyntezy.
Podobnie błona tylakoidów zawiera różne białka i enzymy, w tym pigmenty fotosyntetyczne. Cząsteczki te mają zdolność pochłaniania energii fotonów i inicjowania reakcji fotochemicznych, które determinują syntezę ATP.
cechy
Grana jako składowa struktura chloroplastów wspomaga i współdziała w procesie fotosyntezy. Zatem chloroplasty są organellami przekształcającymi energię.
Główną funkcją chloroplastów jest przemiana energii elektromagnetycznej światła słonecznego na energię wiązań chemicznych. W procesie tym uczestniczą chlorofil, syntetaza ATP i karboksylaza / oksygenaza bisfosforanu rybulozy (Rubisco).
Fotosynteza przebiega w dwóch fazach:
- Faza świetlna w obecności światła słonecznego, w której zachodzi przemiana energii świetlnej w gradient protonów, który zostanie wykorzystany do syntezy ATP i do produkcji NADPH.
- Faza ciemna, która nie wymaga obecności światła bezpośredniego, wymaga jednak produktów utworzonych w fazie świetlnej. Faza ta sprzyja wiązaniu CO2 w postaci cukrów fosforanowych o trzech atomach węgla.
Reakcje podczas fotosyntezy są przeprowadzane przez cząsteczkę zwaną Rubisco. Faza światła występuje w błonie tylakoidów, a faza ciemna w zrębie.
Fazy fotosyntezy
Fotosynteza (po lewej) i oddychanie (po prawej). Zdjęcie po prawej stronie pochodzi z BBC
Proces fotosyntezy obejmuje następujące kroki:
1) Fotosystem II rozkłada dwie cząsteczki wody, tworząc cząsteczkę O2 i cztery protony. Cztery elektrony są uwalniane do chlorofilów znajdujących się w tym fotoukładzie II. Usunięcie innych elektronów wzbudzonych wcześniej przez światło i uwolnionych z fotosystemu II.
2) Uwolnione elektrony przechodzą do plastochinonu, który przekazuje je do cytochromu b6 / f. Z energią wychwyconą przez elektrony, wprowadza 4 protony do tylakoidu.
3) Kompleks cytochromu b6 / f przenosi elektrony do plastocyjaniny, a to do kompleksu fotosystemu I. Dzięki energii światła pochłoniętej przez chlorofile udaje mu się ponownie podnieść energię elektronów.
Z tym kompleksem związana jest reduktaza ferredoksyna-NADP +, która modyfikuje NADP + do NADPH, który pozostaje w zrębie. Podobnie protony przyłączone do tylakoidu i zrębu tworzą gradient zdolny do wytwarzania ATP.
W ten sposób zarówno NADPH, jak i ATP uczestniczą w cyklu Calvina, który stanowi szlak metaboliczny, w którym RUBISCO wiąże CO2. Jej kulminacją jest produkcja cząsteczek fosfoglicerynianu z 1,5-bisfosforanu rybulozy i CO2.
Inne funkcje
Z drugiej strony chloroplasty pełnią wiele funkcji. Między innymi synteza aminokwasów, nukleotydów i kwasów tłuszczowych. Jak również produkcja hormonów, witamin i innych wtórnych metabolitów oraz udział w przyswajaniu azotu i siarki.
Azotany są jednym z głównych źródeł dostępnego azotu w wyższych roślinach. Rzeczywiście, w chloroplastach proces przemiany azotynów w amon zachodzi przy udziale reduktazy azotynowej.
Chloroplasty wytwarzają szereg metabolitów, które przyczyniają się do naturalnej profilaktyki przeciwko różnym patogenom, sprzyjając adaptacji roślin do niekorzystnych warunków, takich jak stres, nadmiar wody lub wysokie temperatury. Podobnie produkcja hormonów wpływa na komunikację zewnątrzkomórkową.
W ten sposób chloroplasty oddziałują z innymi składnikami komórkowymi, albo poprzez emisje molekularne, albo przez kontakt fizyczny, jak ma to miejsce między ziarnistością w zrębie a błoną tylakoidów.
Bibliografia
- Atlas histologii roślin i zwierząt. Komórka. Chloroplasty Oddział Biologii Funkcjonalnej i Nauk o Zdrowiu. Wydział Biologii. Uniwersytet w Vigo. Odzyskane pod adresem: mmegias.webs.uvigo.es
- León Patricia i Guevara-García Arturo (2007) Chloroplast: kluczowa organelle w życiu i użytkowaniu roślin. Biotecnología V 14, CS 3, Indd 2. Pobrane z: ibt.unam.mx
- Jiménez García Luis Felipe i kupiec Larios Horacio (2003) Cellular and Molecular Biology. Edukacja Pearson. Meksyk ISBN: 970-26-0387-40.
- Campbell Niel A., Mitchell Lawrence G. i Reece Jane B. (2001) Biology: Concepts and Relationships. Wydanie trzecie. Edukacja Pearson. Meksyk ISBN: 968-444-413-3.
- Sadava David i Purves William H. (2009) Life: The Science of Biology. 8th Edition. Od redakcji Medica Panamericana. Buenos Aires. ISBN: 978-950-06-8269-5.