Kloroplaster: klorofyllrika organeller som driver fotosyntes i växter
Upptäck kloroplaster — klorofyllrika organeller i växter som driver fotosyntes, skapar socker och frigör syre. Lär dig hur ljus, CO2 och vatten omvandlas till energi.
Kloroplaster är små organeller i cellerna hos växter och alger. De absorberar ljus för att göra socker i en process som kallas fotosyntes. Sockret kan lagras i form av stärkelse. Kloroplasterna innehåller molekylen klorofyll, som absorberar solljuset för fotosyntesen. Förutom klorofyll använder en kloroplast koldioxid (CO2 ) och vatten (H2 O) för att bilda socker och avger syre (O2 ). Klorofyll är det som ger gröna växter deras gröna färg. Kloroplasterna innehåller också olika gula och orange pigment som hjälper till att fånga upp fotonerna för fotosyntesen.
Struktur
Kloroplaster är omslutna av två membraner (yttre och inre). Inuti finns ett trögflytande vätskerum kallat stroma, där kolhydratbildning och vissa enzymreaktioner sker. Inbäddade i stromat finns membransäckar som kallas tylakoider. Tylakoiderna kan ligga staplade i högar som kallas grana. Tylakoidmembranens yta innehåller klorofyll och andra pigment samt proteinkomplex som driver ljusreaktionerna i fotosyntesen.
Funktioner och reaktioner
- Ljusreaktioner: I tylakoidmembranen fångas ljusenergi upp av klorofyll och pigment och omvandlas till kemisk energi i form av ATP och reducerande kraft (NADPH). Vatten spjälkas och O2 frigörs.
- Mörkerreaktioner (Calvin–Benson-cykeln): I stromat används ATP och NADPH för att fixera CO2 och bygga sockerarter (glukos), som kan omvandlas till stärkelse för lagring.
Pigment och ljusupptag
Förutom klorofyll a och b innehåller kloroplaster karotenoider (t.ex. karotener och xantofyller) som ger gula/orange färger. Dessa pigment hjälper till att fånga våglängder av ljus som klorofyll absorberar dåligt och skyddar mot fototoxisk skada.
Genetiskt material och härstamning
Kloroplaster har eget DNA och ribosomer, vilket gör det möjligt för dem att syntetisera vissa egna proteiner. Detta är en följd av att kloroplaster anses ha uppstått genom en endosymbiotisk händelse — en förhistorisk fotosyntetiserande bakterie togs upp av en förfader till dagens växtceller.
Typer av plastider
Kloroplaster är en typ av plastid. Andra plastider är t.ex. kromoplaster (färgade, finns i frukter och blommor) och leukoplaster (färgade eller icke-färgade, ofta involverade i lagring av stärkelse eller lipider). Plastider kan differentiera från varandra beroende på vävnad och ljusförhållanden.
Förekomst och betydelse
Kloroplaster finns i större delen av gröna delar av växter, framför allt i bladen där ljus är lättast tillgängligt. Antalet kloroplaster per cell varierar med celltyp och art — från några få till hundratals. Fotosyntesen som drivs av kloroplaster är grundläggande för livet på jorden, eftersom den producerar det syre vi andas och bildar organiskt material som utgör basen i många ekosystem.
Övrigt
- Kloroplaster kan dela sig genom binär fission, oberoende av cellens mitos.
- I mörker eller under etiolerade förhållanden kan kloroplaster omvandlas till etioplaster, som saknar fullständig fotosyntetisk funktion tills de exponeras för ljus.
- Studier av kloroplaster är viktiga för växtförädling, bioteknik (t.ex. genetisk modifiering riktad till plastider) och förståelse av globala kolcykeln.
Sammanfattning: Kloroplaster är pigmentrika organeller som fångar ljus för att omvandla koldioxid och vatten till socker och syre genom fotosyntes. Deras interna membranstruktur, pigment och eget DNA gör dem specialiserade och avgörande för växters energiförsörjning och för jordens ekosystem.
Diagram över en kloroplast
Kloroplastens ultrastruktur: 1. Yttre membran2 . Intermembranutrymme3 . Inre membran (1+2+3: hölje) 4. Stroma (vätska) 5. Thylakoidlumen (insidan av thylakoiden) 6. Thylakoidmembran7 . Grana (staplar av thylakoider) 8. Thylakoid (lamell) 9. Stärkelse10 . Ribosom11 . Plastid-DNA12 . Plastoglobule (droppe av lipider)
Kloroplaster synliga i cellerna hos Plagiomnium affine
Struktur
Varje kloroplast är omgiven av ett dubbelväggigt halvpermeabelt membran som tillsammans kallas peristromium. I de skiktade lagren finns platta skivformade thylakoider. De innehåller ljusabsorberande pigment, bland annat klorofyll och karotenoider, samt proteiner som binder pigmenten. Liksom mitokondrier innehåller kloroplasterna också eget DNA och ribosomer.
Utveckling
Kloroplaster är en av många olika typer av organeller i cellen. Man tror att de har sitt ursprung i endosymbiotiska cyanobakterier. Detta föreslogs först av Mereschkowsky 1905 efter en observation av Schimper 1883 om att kloroplasterna var mycket lika cyanobakterier. Nästan alla kloroplaster tros direkt eller indirekt härstamma från en enda endosymbiotisk händelse.
Mitokondrier har också ett liknande ursprung, men kloroplaster finns bara i växter och protister. I gröna växter är kloroplasterna omgivna av två membran med två lipidlager. Man tror att de motsvarar det yttre och inre membranet i den ursprungliga cyanobakterien. Kloroplasterna har en egen arvsmassa, som är mycket mindre än den hos fritt levande cyanobakterier. Det DNA som finns kvar uppvisar tydliga likheter med cyanobakteriernas genom. Plastider kan innehålla 60-100 gener medan cyanobakterier ofta innehåller mer än 1500 gener. Många av de gener som saknas kodas i värdorganismens kärngenom.
I vissa alger (t.ex. heterokonts) verkar kloroplasterna ha utvecklats genom en sekundär endosymbios, där en eukaryotisk cell slukade en annan eukaryotisk cell som innehöll kloroplaster och bildade kloroplaster med tre eller fyra membranlager. I vissa fall kan sådana sekundära endosymbionter själva ha blivit uppslukade av andra eukaryoter och på så sätt bildat tertiära endosymbionter. I algen Chlorella finns det bara en kloroplast, som är klockformad.
I vissa grupper av mixotrofa protister, t.ex. dinoflagellater, separeras kloroplaster från en fångad alg eller diatomé och används tillfälligt. Dessa klepto (stulna) kloroplaster har kanske bara en livslängd på några dagar och byts sedan ut.
Frågor och svar
F: Vad är en kloroplast?
S: En kloroplast är en liten organell inuti cellerna hos växter och alger.
F: Vad kallas den process där kloroplaster absorberar ljus för att göra socker?
S: Processen kallas fotosyntes.
F: Vad är syftet med klorofyll i en kloroplast?
S: Klorofyll absorberar solljus för fotosyntes.
F: Vad använder en kloroplast för att bilda socker och avge syre?
S: En kloroplast använder koldioxid (CO2) och vatten (H2O) för att bilda socker och avge syre (O2).
Fråga: Vad ger gröna växter sin gröna färg?
S: Klorofyll ger gröna växter deras gröna färg.
F: Vilka andra pigment innehåller kloroplaster förutom klorofyll?
Svar: Kloroplaster innehåller också olika gula och orange pigment som hjälper till att fånga fotoner för fotosyntesen.
F: Vad kan lagras i form av stärkelse efter att ha tillverkats av en kloroplast?
S: Det socker som tillverkas av kloroplasterna kan lagras i form av stärkelse.
Sök