Χαρακτηριστικά, δομή και λειτουργίες

Το granas είναι δομές που προκύπτουν από τη συσσώρευση θυλακοειδών που βρίσκονται μέσα στους χλωροπλάστες των φυτικών κυττάρων. Αυτές οι δομές περιέχουν φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες (χλωροφύλλη, καροτενοειδή, ξανθοφύλλη) και διάφορα λιπίδια. Εκτός από τις πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για την παραγωγή ενέργειας, όπως η συνθετάση της ATP.

Από την άποψη αυτή, τα θυλακοειδή αποτελούν πεπλατυσμένα κυστίδια που βρίσκονται στην εσωτερική μεμβράνη των χλωροπλαστών. Σε αυτές τις δομές, η σύλληψη του φωτός πραγματοποιείται για τις αντιδράσεις φωτοσύνθεσης και φωτοφωσφορυλίωσης. Με τη σειρά τους, τα θυλακοειδή στοιβάζονται και συντίθενται σε κόκκους βυθίζονται στο στρώμα των χλωροπλαστών.

Στο στρώμα, οι στοίβες θυλακοειδούς συνδέονται με στρωματικές ελάσματα. Αυτές οι συνδέσεις συνήθως πηγαίνουν από ένα granum μέσω του στρώματος στο γειτονικό granum. Με τη σειρά του, η κεντρική υδατική ζώνη που ονομάζεται θυλακοειδής κοιλότητα περιβάλλεται από την μεμβράνη θυλακοειδούς.

Στις επάνω πλάκες εντοπίζονται δύο συστήματα φωτοβολταϊκών συστημάτων (φωτοσυστήματος Ι και ΙΙ). Κάθε σύστημα περιέχει φωτοσυνθετικές χρωστικές και μια σειρά πρωτεϊνών ικανών να μεταφέρουν ηλεκτρόνια. Στο grana βρίσκεται το φωτοσύστημα II, υπεύθυνο για τη σύλληψη της φωτεινής ενέργειας κατά τα πρώτα στάδια της μη κυκλικής μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
• 2 Δομή
• 3 Λειτουργίες
  • 3.1 Φάσεις φωτοσύνθεσης 
  • 3.2 Άλλες λειτουργίες 
• 4 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Για τον Neil A. Campbell, συγγραφέα του Βιολογία: έννοιες και σχέσεις (2012), οι κόκκοι είναι πακέτα ηλιακής ενέργειας χλωροπλάστη. Αποτελούν τις περιοχές όπου η χλωροφύλλη παγιδεύει την ενέργεια του ήλιου.

Η grana-singular, granum- προέρχονται από τις εσωτερικές μεμβράνες των χλωροπλαστών. Αυτές οι δομές με τη μορφή χωνευτών πασσάλων, περιέχουν μια σειρά από κυκλικά διαμερίσματα, λεπτά και σφιχτά συσκευασμένα: τα θυλακοειδή.

Για να ασκήσει τη λειτουργία του στο φωτοσύστημα II, ο ιστός ουλής μέσα στην θυλακοειδής μεμβράνη περιέχει πρωτεΐνες και φωσφολιπίδια. Εκτός από την χλωροφύλλη και άλλες χρωστικές ουσίες που συλλαμβάνουν το φως κατά τη διάρκεια της φωτοσυνθετικής διαδικασίας.

Στην πραγματικότητα, ένας θυλακοειδών grana Grana συνδεθεί με άλλο, σχηματίζοντας ένα δίκτυο εντός της μεμβράνης χλωροπλάστη παρόμοιο με το ενδοπλασματικό δίκτυο ανεπτυγμένες.

Το κοράκι αιωρείται σε ένα υγρό που ονομάζεται στρώμα, το οποίο έχει ριβοσώματα και ϋΝΑ, που χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση ορισμένων πρωτεϊνών που συνθέτουν τον χλωροπλάστη.

Δομή

Η δομή του κόκκου είναι συνάρτηση της ομαδοποίησης των θυλακοειδών εντός του χλωροπλάστη. Το κοράκι αποτελείται από ένα σωρό δισκοειδών μεμβρανικών θυλακοειδών, βυθισμένων στο στρώμα χλωροπλάστη.

Πράγματι, χλωροπλάστες περιέχουν ένα σύστημα εσωτερικής μεμβράνης, στους ανώτερους ορόφους χαρακτηρίζεται ως Grana-θυλακοειδών, η οποία προέρχεται από την εσωτερική μεμβράνη του περιβλήματος.

Σε κάθε χλωροπλάστη κανονικά μετρήθηκαν granum ένας μεταβλητός αριθμός μεταξύ 10 και 100. τυριά grana συνδέονται μεταξύ τους με στρωματικά θυλακοειδών intergranales θυλακοειδή ή συνηθέστερα ελασμάτων.

Η εξερεύνηση του κόκκου με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (MET) επιτρέπει την ανίχνευση κόκκων που ονομάζονται quantosomes. Αυτοί οι κόκκοι είναι οι μορφολογικές μονάδες της φωτοσύνθεσης.

Ομοίως, η θυλακοειδής μεμβράνη περιέχει ποικίλες πρωτεΐνες και ένζυμα, συμπεριλαμβανομένων των φωτοσυνθετικών χρωστικών ουσιών. Αυτά τα μόρια έχουν την ικανότητα να απορροφούν την ενέργεια των φωτονίων και να εκκινούν τις φωτοχημικές αντιδράσεις που καθορίζουν τη σύνθεση του ΑΤΡ.

Λειτουργίες

Το grana ως συστατική δομή των χλωροπλαστών, προωθεί και αλληλεπιδρά στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Έτσι, οι χλωροπλάστες είναι οργανίδια μετατροπής ενέργειας.

Η κύρια λειτουργία των χλωροπλαστών είναι η μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας του ηλιακού φωτός σε ενέργεια χημικών δεσμών. Η χλωροφύλλη, η συνθετάση της ATP και η διφωσφορική καρβοξυλάση / οξυγενάση της ριβουλόζης (Rubisco) συμμετέχουν στη διαδικασία αυτή.

Η φωτοσύνθεση έχει δύο φάσεις:

• Μια ελαφριά φάση, με την παρουσία ηλιακού φωτός, όπου η μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε μία βαθμίδωση πρωτονίου, που πρέπει να χρησιμοποιείται για σύνθεση ΑΤΡ και NADPH συμβαίνει παραγωγής.
• Μια σκοτεινή φάση, η οποία δεν απαιτεί την παρουσία άμεσου φωτός, ωστόσο, εάν απαιτεί τα προϊόντα που σχηματίζονται στη φάση του φωτός. Αυτή η φάση προωθεί τη σταθεροποίηση του CO2 με τη μορφή φωσφορικών σακχάρων με τρία άτομα άνθρακα.

Οι αντιδράσεις κατά τη φωτοσύνθεση διεξάγονται από το μόριο Rubisco. Η φωτεινή φάση εμφανίζεται στην θυλακοειδής μεμβράνη και η σκοτεινή φάση στο στρώμα.

Φάσεις φωτοσύνθεσης 

Η διαδικασία της φωτοσύνθεσης πληροί τα ακόλουθα βήματα:

1) Το φωτοσύστημα II διαλύει δύο μόρια νερού που προέρχονται από ένα μόριο 02 και τέσσερα πρωτόνια. Τέσσερα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται στις χλωροφύλλες που βρίσκονται σε αυτό το φωτοσύστημα II. Διαχωρισμός άλλων ηλεκτρονίων προηγουμένως διεγερμένων από το φως και απελευθερωμένων από το φωτοσύστημα II.

2) Τα απελευθερούμενα ηλεκτρόνια περνούν σε μια πλαστοκινόνη που τους αποδίδει στο κυτόχρωμα b6 / f. Με την ενέργεια που συλλαμβάνεται από τα ηλεκτρόνια, εισάγει 4 πρωτόνια μέσα στο θυλακοειδές.

3) Το κυτόχρωμα σύμπλοκο B6 / f μεταφέρει ηλεκτρόνια σε ένα πλαστοκυανίνης, και αυτό το σύμπλοκο φωτοσυστήματος Ι Η φωτεινή ενέργεια που απορροφάται από τις χλωροφύλλες επιτευχθεί αυξήσει και πάλι η ενέργεια ηλεκτρονίων.

Σχετικό με αυτό το σύμπλεγμα είναι η φερεδοξίνη-NADP + αναγωγάση, η οποία τροποποιεί το NADP + στο NADPH, το οποίο παραμένει στο στρώμα. Ομοίως, τα πρωτόνια που συνδέονται με το θυλακοειδές και το στρώμα δημιουργούν μια κλίση ικανή να παράγει ΑΤΡ.

Με αυτόν τον τρόπο, τόσο το NADPH όσο και το ATP συμμετέχουν στον κύκλο Calvin, ο οποίος καθιερώνεται ως μεταβολική οδός όπου το CO2 καθορίζεται από το RUBISCO. Οριοθετείται με την παραγωγή μορίων φωσφογλυκεριδίων από 1,5-διφωσφορικό ριβουλόζη και CO2.

Άλλες λειτουργίες 

Από την άλλη πλευρά, οι χλωροπλάστες εκτελούν πολλαπλές λειτουργίες. Μεταξύ άλλων, η σύνθεση αμινοξέων, νουκλεοτιδίων και λιπαρών οξέων. Εκτός από την παραγωγή ορμονών, βιταμινών και άλλων δευτερογενών μεταβολιτών, και συμμετέχουν στην αφομοίωση του αζώτου και του θείου.

Στα ανώτερα φυτά, τα νιτρικά είναι μια από τις κύριες πηγές αζώτου που είναι διαθέσιμες. Πράγματι, στους χλωροπλάστες εμφανίζεται η διαδικασία μετασχηματισμού νιτρωδών σε αμμώνιο με τη συμμετοχή αναγωγάσης νιτρωδών.

Οι χλωροπλάστες παράγουν ένα αριθμό μεταβολιτών που συνεισφέρουν ως μέσο πρόληψης φυσικών έναντι διαφόρων παθογόνων, την προαγωγή της προσαρμογής των φυτών σε αντίξοες συνθήκες όπως το στρες, η περίσσεια του νερού ή σε υψηλές θερμοκρασίες. Ομοίως, η παραγωγή των ορμονών επηρεάζει την εξωκυτταρική επικοινωνίας.

Έτσι, οι χλωροπλάστες αλληλεπιδρούν με άλλα κυτταρικά συστατικά, είτε με μοριακές εκπομπές είτε με φυσική επαφή, όπως συμβαίνει μεταξύ των κόκκων στο στρώμα και της θυλακοειδούς μεμβράνης.

Αναφορές

1. Άτλας φυτικής και ζωτικής ιστολογίας. Το Κύπελλο Χλωροπλάστες Τμήμα της Λειτουργικής Βιολογίας και των Επιστημών Υγείας. Τμήμα Βιολογίας. Πανεπιστήμιο του Vigo Ανάκτηση σε: mmegias.webs.uvigo.es
2. Leon Patricia και Guevara-García Arturo (2007) Ο χλωροπλάστης: οργανισμός κλειδί στη ζωή και στη χρήση φυτών. Βιοτεχνολογία V 14, CS 3, Indd 2. Ανακτήθηκε από: ibt.unam.mx
3. Jiménez García Luis Felipe και Merchant Larios Horacio (2003) Κυτταρική και Μοριακή Βιολογία. Εκπαίδευση Pearson. Μεξικό ISBN: 970-26-0387-40.
4. Campbell Niel Α., Mitchell Lawrence G. και Reece Jane Β. (2001) Βιολογία: Έννοιες και Σχέσεις. 3η έκδοση. Εκπαίδευση Pearson. Μεξικό ISBN: 968-444-413-3.
5. Sadava David & Purves William H. (2009) Ζωή: Η Επιστήμη της Βιολογίας. 8η έκδοση. Συντάκτης Medica Panamericana. Μπουένος Άιρες ISBN: 978-950-06-8269-5.