A kloroplasztisz
Kloroplasztiszok: A fotoszintézis színterei
A fotoszintézis, a napfény energiájának ”táplálékká” alakítása, két alapvető reakciócsoportra oszlik, az úgynevezett fényreakciókra és a szén-dioxidot felhasználó Calvin-ciklusra. A többi fogalom részleteinek tanulmányozása során gyakran hivatkozz a fotoszintézis kémiai egyenletére: 6CO2 + 6H2O + Fényenergia → C6H12O6 + 6O2. A fotoszintézis a kloroplasztiszban, a növényi sejtekre jellemző organellában történik.
Ha mikroszkóp alatt megvizsgálod az alábbi ábrán látható téli jázminlevél egyetlen levelét, minden egyes sejtben tucatnyi kis zöld ovális sejtet fogsz látni. Ezek a kloroplasztiszok, a növényekben és algákban a fotoszintézist végző organellák. A kloroplasztiszok nagyon hasonlítanak egyes baktériumtípusokhoz, sőt, még saját körkörös DNS-t és riboszómákat is tartalmaznak. Az endoszimbiózis elmélet szerint a kloroplasztiszok egykor önállóan élő baktériumok (prokarióták) voltak. Amikor tehát azt mondjuk, hogy a fotoszintézis a kloroplasztiszokban zajlik, nemcsak a növényekben és algákban található organellákról beszélünk, hanem egyes baktériumokról is – más szóval gyakorlatilag az összes fotoszintetizáló autotrófról.
Nagy teljesítményű mikroszkópos felvétel egy téli jázminlevél felső részéről. Mikroszkóp alatt vizsgálva sok zöld kloroplasztisz látható.
Minden kloroplasztiszban takaros halmazok, úgynevezett grana (egyes szám, granum) találhatóak. A granák zsákszerű membránokból, úgynevezett tilakoid membránokból állnak. Ezek a membránok fotoszisztémákat tartalmaznak, amelyek olyan molekulacsoportok, amelyek a klorofillt, egy zöld pigmentet tartalmazzák. A fotoszintézis fényreakciói a tilakoid membránokban zajlanak. A sztróma a tilarakoid membránokon kívüli tér, ahogy az alábbi ábrán látható. Itt zajlanak a Calvin-ciklus reakciói. Az enzimek mellett két alapvető molekulatípus – a pigmentek és az elektronhordozók – kulcsszerepet játszanak ebben a folyamatban, és szintén megtalálhatók a tilakoidmembránokban.
Az Encyclopedia Britannica oldalán videótúrát tehet egy kloroplasztiszról: Chloroplast:www.britannica.com/EBchecked/…in-plant-cells.
A kloroplasztisz tilakoid membránokból áll, amelyeket stróma vesz körül. A tilakoidmembránok a zöld színanyag, a klorofill molekuláit tartalmazzák.
Az elektronhordozó molekulák általában elektrontranszportláncokba (ETC) rendeződnek. Ezek kis lépésekben fogadják és továbbítják az energiahordozó elektronokat (lenti ábra). Ily módon ATP-t és NADPH-t termelnek, amelyek átmenetileg kémiai energiát tárolnak. Az elektronok a transzportláncokban úgy viselkednek, mint egy lépcsőn lefelé pattogó labda – minden egyes pattintással egy kis energiát veszítenek. Az elektrontranszportlánc minden egyes lépésénél “elveszett” energia azonban egy kis munkát végez, ami végül ATP szintézisét eredményezi.
Az ábra a fotoszintézis fényreakcióit mutatja. A fotoszintézisnek ez a szakasza a II. fotoszisztémával kezdődik (azért kapta ezt a nevet, mert az I. fotoszisztéma után fedezték fel). Keressük meg a II. fotoszisztémában lévő két elektront (2 e-), majd kövessük őket az elektrontranszportláncon (más néven elektronátviteli lánc) keresztül a NADPH képződéséig. Honnan származnak a hidrogénionok (H+), amelyek segítenek az ATP előállításában?