Kloroplasten
Kloroplaster: Fotosyntesen, processen för att omvandla solljusets energi till ”mat”, är uppdelad i två grundläggande reaktionsuppsättningar, kända som ljusreaktionerna och Calvincykeln, som använder koldioxid. När du studerar detaljerna i andra begrepp bör du ofta hänvisa till fotosyntesens kemiska ekvation: 6CO2 + 6H2O + ljusenergi → C6H12O6 + 6O2. Fotosyntesen sker i kloroplasten, en organell som är specifik för växtceller.
Om du undersöker ett enskilt blad av ett vinterjasminblad, som visas i figuren nedan, i ett mikroskop, kommer du att se i varje cell dussintals små gröna ovaler. Dessa är kloroplaster, de organeller som utför fotosyntesen i växter och alger. Kloroplasterna påminner mycket om vissa typer av bakterier och innehåller till och med sitt eget cirkulära DNA och sina egna ribosomer. Enligt den endosymbiotiska teorin var kloroplasterna faktiskt en gång självständigt levande bakterier (prokaryoter). Så när vi säger att fotosyntesen sker i kloroplasterna talar vi inte bara om organellerna i växter och alger, utan också om vissa bakterier – med andra ord om praktiskt taget alla fotosyntetiska autotrofer.
Högfrekvent mikroskopiskt foto av den övre delen av ett vinterjasminblad. Sett i mikroskop syns många gröna kloroplaster.
Varje kloroplast innehåller prydliga staplar som kallas grana (singular, granum). Grana består av säckliknande membran, så kallade thylakoidmembran. Dessa membran innehåller fotosystem, som är grupper av molekyler som innehåller klorofyll, ett grönt pigment. Fotosyntesens ljusreaktioner sker i thylakoidmembranen. Stroma är utrymmet utanför thylakoidmembranen, vilket visas i figuren nedan. Det är här som Calvincykelns reaktioner äger rum. Förutom enzymer är två grundläggande typer av molekyler – pigment och elektronbärare – viktiga aktörer i denna process och finns också i thylakoidmembranen.
Du kan göra en videorundtur i en kloroplast på Encyclopedia Britannica: Kloroplast: www.britannica.com/EBchecked/…in-plant-cells.
En kloroplast består av thylakoidmembran som omges av stroma. Thylakoidmembranen innehåller molekyler av det gröna pigmentet klorofyll.
Elektronbärarmolekyler är vanligen ordnade i elektrontransportkedjor (ETC). Dessa tar emot och vidarebefordrar energibärande elektroner i små steg (figur nedan). På detta sätt producerar de ATP och NADPH, som tillfälligt lagrar kemisk energi. Elektroner i transportkedjor beter sig ungefär som en boll som studsar nerför en trappa – lite energi går förlorad vid varje studs. Den energi som ”förloras” vid varje steg i en elektrontransportkedja åstadkommer dock lite arbete, vilket slutligen resulterar i syntesen av ATP.
Denna figur visar fotosyntesens ljusreaktioner. Detta skede av fotosyntesen börjar med fotosystem II (som fått detta namn eftersom det upptäcktes efter fotosystem I). Hitta de två elektronerna (2 e-) i fotosystem II och följ dem sedan genom elektrontransportkedjan (även kallad elektronöverföringskedjan) till bildandet av NADPH. Varifrån kommer vätejonerna (H+) som hjälper till att bilda ATP?