Хлоропласттар фотосинтез жүрүүчү мембраналык түзүлүштөр. Жогорку өсүмдүктөрдөгү жана цианобактериялардагы бул процесс планетага көмүр кычкыл газын пайдалануу жана кычкылтек концентрациясын толуктоо аркылуу жашоону колдоо мүмкүнчүлүгүн сактоого мүмкүндүк берди. Фотосинтездин өзү тилакоиддер сыяктуу структураларда ишке ашат. Булар хлоропласттардын мембраналык "модулдары" болуп саналат, аларда протондун алмашуусу, суунун фотолизи, глюкоза жана АТФ синтези ишке ашат.
Өсүмдүк хлоропласттарынын түзүлүшү
Хлоропласттар өсүмдүк клеткаларынын жана хламидомоналардын цитоплазмасында жайгашкан кош мембраналык структуралар деп аталат. Ал эми цианобактериялык клеткалар хлоропласттарда эмес, тилакоиддерде фотосинтез жүргүзүшөт. Бул цитоплазманын чыга турган жерлеринде жайгашкан фотосинтез ферменттери аркылуу азыктанууну камсыздай алган өнүкпөгөн бир организмдин мисалы.
Түзүлүшү боюнча хлоропласт көбүк формасындагы эки мембраналуу органелл. Алар фотосинтетикалык өсүмдүктөрдүн клеткаларында көп жайгашып, учурда гана өнүгөтультрафиолет нурлары менен байланыш. Хлоропласттын ичинде анын суюк стромасы бар. Составы боюнча гиалоплазмага окшош жана 85% суудан турат, анда электролиттер эрийт жана белоктор суспензияланат. Хлоропласттардын стромасы фотосинтездин жарык жана караңгы фазалары түздөн-түз өтүүчү тилакоиддерди, түзүлүштөрдү камтыйт.
Хлоропласттын тукум куучулук аппараты
Тилакоиддердин жанында фотосинтездин натыйжасында алынган глюкозанын полимеризациясынын продуктысы болгон крахмалы бар гранулдар жайгашкан. Стромада эркин пластиддик ДНК жана чачыранды рибосомалар бар. Бир нече ДНК молекуласы болушу мүмкүн. Биосинтетикалык аппарат менен бирге хлоропласттардын структурасын калыбына келтирүүгө жооптуу. Бул клетка ядросунун тукум куучулук маалыматын колдонбостон болот. Бул көрүнүш ошондой эле клетканын бөлүнүүсүндө хлоропласттардын өз алдынча өсүү жана көбөйүү мүмкүнчүлүгүн баалоого мүмкүндүк берет. Демек, хлоропласттар кээ бир жагынан клетканын ядросуна көз каранды эмес жана симбиоздук өнүкпөгөн организмди билдирет.
Тилакоиддердин түзүлүшү
Тилакоиддер хлоропласттардын стромасында жайгашкан диск түрүндөгү мембраналык түзүлүштөр. Цианобактерияларда алар толугу менен цитоплазмалык мембрананын инвагинацияларында жайгашкан, анткени аларда өз алдынча хлоропласттар жок. Тилакоиддердин эки түрү бар: биринчиси люмендүү тилакоид, экинчиси пластинкалуу. люмен менен thylakoid диаметри кичине жана диск болуп саналат. Вертикалдуу жайгашкан бир нече тилакоиддер грананы түзөт.
Лемеллярдуу тилакоиддер люмени жок кенен плиталар. Бирок алар бир нече дан жабышкан аянтча болуп саналат. Аларда фотосинтез дээрлик болбойт, анткени алар клеткага механикалык зыянга туруштук бере турган күчтүү түзүлүштү түзүү үчүн зарыл. Бардыгы болуп хлоропласттарда фотосинтезге жөндөмдүү люмен менен 10дон 100гө чейин тилакоиддер болушу мүмкүн. Тилакоиддердин өздөрү фотосинтезге жооптуу элементардык түзүлүштөр.
Тилакоиддердин фотосинтездеги ролу
Фотосинтездин эң маанилүү реакциялары тилакоиддерде жүрөт. Биринчиси, суунун молекуласынын фотолиздик бөлүнүшү жана кычкылтектин синтези. Экинчиси - протондун мембрана аркылуу цитохром b6f молекулалык комплекси жана электротранспорттук чынжыр аркылуу өтүшү. Ошондой эле тилакоиддерде жогорку энергиялуу АТФ молекуласынын синтези ишке ашат. Бул процесс тилакоиддик мембрана менен хлоропласт стромасынын ортосунда пайда болгон протондук градиентти колдонуу менен ишке ашат. Бул тилакоиддердин функциялары фотосинтездин бүт жарык фазасын ишке ашырууга мүмкүндүк берет дегенди билдирет.
Фотосинтездин жарык фазасы
Фотосинтездин болушунун зарыл шарты – бул мембраналык потенциалды түзүү жөндөмдүүлүгү. Ал электрондорду жана протондорду өткөрүп берүү аркылуу ишке ашат, анын аркасында митохондриялык мембраналардагыдан 1000 эсе көп болгон Н+ градиенти түзүлөт. Клеткада электрохимиялык потенциалды түзүү үчүн суу молекулаларынан электрондорду жана протондорду алуу пайдалуураак. Тилакоиддик мембраналардагы ультра кызгылт көк фотондун таасири астында бул жеткиликтүү болот. Бир суунун молекуласынан электрон чыгып кетет, алоң зарядга ээ болот, демек, аны нейтралдаштыруу үчүн бир протонду таштоо керек. Натыйжада 4 суу молекуласы электрондорго, протондорго ажырап, кычкылтекти пайда кылат.
Фотосинтез процесстеринин чынжыры
Суунун фотолизинен кийин мембрана кайра заряддалат. Тилакоиддер протон өткөрүү учурунда кислоталуу рНга ээ болгон структуралар. Бул учурда хлоропласттын стромасындагы рН бир аз щелочтуу. Бул ATP синтезин мүмкүн кылган электрохимиялык потенциалды жаратат. Аденозин трифосфат молекулалары кийинчерээк энергия муктаждыктары жана фотосинтездин караңгы фазасы үчүн колдонулат. Атап айтканда, ATP клетка тарабынан көмүр кычкыл газын пайдалануу үчүн колдонулат, бул анын конденсацияланышы жана алардын негизиндеги глюкоза молекулаларынын синтези аркылуу ишке ашат.
Караңгы фазада NADP-H+ NADPга чейин азаят. Бардыгы болуп, бир глюкоза молекуласынын синтези үчүн 18 ATP молекуласы, 6 көмүр кычкыл газы молекуласы жана 24 суутек протону керек. Бул 6 көмүр кычкыл газынын молекуласын колдонуу үчүн 24 суу молекуласынын фотолизинен өтүшү керек. Бул процесс 6 кычкылтек молекуласын чыгарууга мүмкүндүк берет, аларды кийинчерээк башка организмдер өздөрүнүн энергия муктаждыктары үчүн колдонот. Ошол эле учурда тилакоиддер (биологияда) күн энергиясын жана рН градиенти бар трансмембраналык потенциалды химиялык байланыштардын энергиясына айландыруу үчүн колдонууга мүмкүндүк берген мембраналык түзүлүштүн мисалы болуп саналат.
