Tylakoidin määritelmä ja toiminta

tylakoidi on levymäinen kalvoon sitoutunut rakenne, joka on valosta riippuvainen fotosynteesi reaktiot kloroplastissa ja syanobakteerit. Se on paikka, joka sisältää klorofyllin, jota käytetään absorboimaan valoa ja käyttämään sitä biokemiallisiin reaktioihin. Sana thylakoid on peräisin vihreästä sanasta thylakos, joka tarkoittaa pussia tai pussia. -Oidisessa lopussa "tylakoidi" tarkoittaa "pussimaista".

Tylakoideja voidaan kutsua myös lamelleiksi, vaikka tätä termiä voidaan käyttää viittaamaan tylakoidin osaan, joka yhdistää granaan.

Klooroplastissa tylakoidit upotetaan stromaan (kloroplastin sisäosa). Stroma sisältää ribosomeja, entsyymejä ja kloroplastia DNA-. Tylakoidi koostuu tylakoidikalvosta ja suljetusta alueesta, jota kutsutaan tylakoidilumeniksi. Pila tylakoideja muodostaa ryhmän kolikkomaisia ​​rakenteita, joita kutsutaan granumiksi. Klooriplasti sisältää useita näistä rakenteista, jotka tunnetaan yhdessä nimeltään grana.

Korkeammilla kasveilla on erityisesti organisoidut tylakoidit, joissa jokaisessa kloroplastissa on 10–100 granaania, jotka on kytketty toisiinsa strooma-tylakoideilla. Strooma-tylakoideja voidaan ajatella tunneleina, jotka yhdistävät granaanin. Grana-tylakoidit ja stroma-tylakoidit sisältävät erilaisia ​​proteiineja.

Tylakoidissa suoritetut reaktiot sisältävät veden fotolyysin, elektronin kuljetusketjun ja ATP-synteesin.

Fotosynteettisiä pigmenttejä (esim. Klorofylli) upotetaan tylakoidikalvoon, jolloin siitä tehdään valo-riippuvaisten reaktioiden paikka fotosynteesissä. Granaan pinottu kelamuoto antaa klooriplastille suuren pinta-alan suhteen tilavuuteen, mikä auttaa fotosynteesin tehokkuutta.

Tylakoidilumenia käytetään fotofosforylointiin fotosynteesin aikana. Kalvon valosta riippuvat reaktiot pumppaavat protoneja onteloon, alentaen sen pH-arvoon 4. Sitä vastoin stroman pH on 8.

Ensimmäinen vaihe on veden fotolyysi, joka tapahtuu tylakoidikalvon luumenkohdassa. Valon energiaa käytetään veden vähentämiseen tai halkaisuun. Tämä reaktio tuottaa elektroneja, joita tarvitaan elektronien kuljetusketjuihin, protoneja, jotka pumpataan onteloon protonigradientin tuottamiseksi, ja happea. Vaikka happea tarvitaan solujen hengittämiseen, tämän reaktion tuottama kaasu palautetaan ilmakehään.

Fotolyysin elektronit menevät elektronien kuljetusketjujen valojärjestelmiin. Valokuvajärjestelmät sisältävät antennikompleksin, joka käyttää klorofylliä ja siihen liittyviä pigmenttejä valon keräämiseen eri aallonpituuksilla. Photosystem I käyttää valoa vähentääkseen NADP: tä ⁺ NADPH: n ja H: n tuottamiseksi⁺. Photosystem II käyttää valoa hapettamaan veden molekyylin hapen (O₂), elektronit (esim^-) ja protonit (H⁺). Elektronit vähentävät NADP: tä⁺ NADPH: lle molemmissa järjestelmissä.

ATP tuotetaan sekä Photosystem I: stä että Photosystem II: sta. Tylakoidit syntetisoivat ATP: tä käyttämällä ATP-syntaasia entsyymi joka on samanlainen kuin mitokondriaalinen ATPaasi. Entsyymi on integroitu tylakoidikalvoon. Syntaasimolekyylin CF1-osa ulottui stromaan, jossa ATP tukee valosta riippumattomia fotosynteesireaktioita.

Tylakoidin luumeni sisältää proteiineja, joita käytetään proteiinien prosessointiin, fotosynteesiin, aineenvaihduntaan, redox-reaktioihin ja puolustukseen. Plastokyaniiniproteiini on elektroninkuljetusproteiini, joka kuljettaa elektroneja sytokromiproteiineista Photosystem I: hen. Sytokromi b6f -kompleksi on osa elektronin kuljetusketjua, joka yhdistää protonin pumppaamisen tylakoidilumeniin elektroninsiirron avulla. Sytokromikompleksi sijaitsee Photosystem I: n ja Photosystem II: n välillä.

Kasvisolujen tylakoidit muodostavat kasvien grana-pinoja, mutta ne voivat olla pinottamatta tietyntyyppisissä levissä.

Vaikka levät ja kasvit ovat eukaryootteja, sinilevät ovat fotosynteettisiä prokaryootteja. Ne eivät sisällä kloroplasteja. Sen sijaan koko solu toimii eräänlaisena tylakoidina. Sinilevällä on ulkoseinä, solukalvo ja tylakoidikalvo. Tämän kalvon sisällä on bakteeri-DNA, sytoplasma ja karboksysomit. Tylakoidikalvossa on toiminnalliset elektroninsiirtoketjut, jotka tukevat fotosynteesiä ja solujen hengitystä. Sinileväbakteerin tylakoidikalvot eivät muodosta granaata ja stromaa. Sen sijaan kalvo muodostaa rinnakkaiset arkit lähellä sytoplasmaista kalvoa, ja kunkin levyn välissä on tarpeeksi tilaa fykobilisomeille, valonkeräysrakenteille.