Kloroplastit
Kloroplastit: Fotosynteesin teatterit
Fotosynteesi, prosessi, jossa auringonvalon energia muutetaan ”ravinnoksi”, jaetaan kahteen perusreaktiokokonaisuuteen, joita kutsutaan valoreaktioiksi ja Calvinin kierroksi, joka käyttää hiilidioksidia. Kun tutkit muiden käsitteiden yksityiskohtia, viittaa usein fotosynteesin kemialliseen yhtälöön: 6CO2 + 6H2O + valoenergia → C6H12O6 + 6O2. Fotosynteesi tapahtuu kloroplastissa, joka on kasvisoluille ominainen organelli.
Jos tarkastelet mikroskoopilla alla olevassa kuvassa esitettyä yksittäistä talvijasmiinin lehden lehteä, näet jokaisen solun sisällä kymmeniä pieniä vihreitä soikeita. Nämä ovat kloroplasteja, organelleja, jotka johtavat fotosynteesiä kasveissa ja levissä. Kloroplastit muistuttavat läheisesti eräitä bakteerityyppejä, ja niissä on jopa omaa pyöreää DNA:ta ja ribosomeja. Itse asiassa endosymbioottiteorian mukaan kloroplastit olivat aikoinaan itsenäisesti eläviä bakteereja (prokaryootteja). Kun siis sanomme, että fotosynteesi tapahtuu kloroplastien sisällä, emme puhu ainoastaan kasvien ja levien sisällä olevista organelleista vaan myös joistakin bakteereista – toisin sanoen käytännössä kaikista fotosynteettisistä autotrofeista.
Korkeatehoinen mikroskooppinen valokuva talvi-Jasmiinin lehden yläosasta. Mikroskoopilla tarkasteltuna näkyy monia vihreitä kloroplasteja.
Jokainen kloroplasma sisältää siistejä pinoja, joita kutsutaan granoiksi (yksikkö, granum). Granat koostuvat pussimaisista kalvoista, joita kutsutaan tylakoidikalvoiksi. Nämä kalvot sisältävät fotosysteemejä, jotka ovat molekyyliryhmiä, joihin kuuluu klorofylli, vihreä pigmentti. Fotosynteesin valoreaktiot tapahtuvat tylakoidikalvoissa. Strooma on tylakoidikalvojen ulkopuolella oleva tila, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty. Täällä tapahtuvat Calvinin syklin reaktiot. Entsyymien lisäksi kaksi perustyyppiä molekyylejä – pigmentit ja elektroninkuljettajat – ovat keskeisiä toimijoita tässä prosessissa, ja niitä löytyy myös tylakoidikalvoilta.
Voit tehdä videokierroksen kloroplastista Encyclopedia Britannicassa: Chloroplast:www.britannica.com/EBchecked/…in-plant-cells.
Kloroplasti koostuu strooman ympäröimistä tylakoidikalvoista. Tylakoidikalvot sisältävät vihreän pigmentin klorofyllin molekyylejä.
Elektroninkuljettajamolekyylit ovat yleensä järjestäytyneet elektroninsiirtoketjuihin (ETC). Nämä ottavat vastaan ja kuljettavat eteenpäin energiaa kuljettavia elektroneja pienin askelin (kuva alla). Näin ne tuottavat ATP:tä ja NADPH:ta, jotka varastoivat väliaikaisesti kemiallista energiaa. Kuljetusketjujen elektronit käyttäytyvät kuin pallo, joka pomppii portaita alaspäin – jokaisella pomppauksella menetetään hieman energiaa. Elektroninkuljetusketjun jokaisella askeleella ”menetetty” energia saa kuitenkin aikaan pienen työn, joka johtaa lopulta ATP:n synteesiin.
Tässä kuvassa on esitetty fotosynteesin valoreaktiot. Tämä fotosynteesin vaihe alkaa fotosysteemi II:lla (nimetty niin, koska se löydettiin fotosysteemi I:n jälkeen). Etsi fotosysteemi II:n kaksi elektronia (2 e-) ja seuraa niitä elektroninsiirtoketjun (jota kutsutaan myös elektroninsiirtoketjuksi) kautta NADPH:n muodostumiseen. Mistä tulevat vetyionit (H+), jotka auttavat ATP:n muodostamisessa?