Thylakoid definition och funktion

EN tylakoid är en arkliknande membranbunden struktur som är platsen för det ljusberoende fotosyntes reaktioner i kloroplaster och cyanobakterier. Det är platsen som innehåller den klorofyll som används för att absorbera ljus och använda den för biokemiska reaktioner. Ordet thylakoid kommer från det gröna ordet thylakos, vilket betyder påse eller säck. Med -oid-slutet betyder "thylakoid" "påse-liknande."

Thylakoider kan också kallas lameller, även om denna term kan användas för att hänvisa till den del av en thylakoid som förbinder grana.

I kloroplaster inbäddas thylakoider i stroma (en inre del av en kloroplast). Stroma innehåller ribosomer, enzymer och kloroplast DNA. Tylakoiden består av thylakoidmembranet och det inneslutna området som kallas thylakoidlumen. En bunt tylakoider bildar en grupp myntliknande strukturer som kallas en granum. En kloroplast innehåller flera av dessa strukturer, gemensamt kända som grana.

Högre växter har speciellt organiserade thylakoider där varje kloroplast har 10–100 grana som är anslutna till varandra av stroma thylakoider. Stroma-thylakoiderna kan betraktas som tunnlar som förbinder grana. Grana thylakoids och stroma thylakoids innehåller olika proteiner.

Reaktioner utförda i thylakoiden inkluderar vattenfotolys, elektrontransportkedjan och ATP-syntes.

Fotosyntetiska pigment (t.ex. klorofyll) inbäddas i tylakoidmembranet, vilket gör det till platsen för de ljusberoende reaktionerna i fotosyntesen. Den staplade spolformen på grana ger kloroplasten ett högt förhållande mellan ytarea och volym, vilket hjälper fotosyntesens effektivitet.

Tylakoidlumumenet används för fotofosforylering under fotosyntes. De ljusberoende reaktionerna i membranpumpen protonerar in i lumen och sänker dess pH till 4. Däremot är stromans pH 8.

Det första steget är vattenfotolys, som sker på lumenstället i tylakoidmembranet. Energi från ljus används för att minska eller dela vatten. Denna reaktion producerar elektroner som behövs för elektrontransportkedjorna, protoner som pumpas in i lumen för att producera en protongradient och syre. Även om syre behövs för cellulär andning återförs gasen som produceras genom denna reaktion till atmosfären.

Elektronerna från fotolys går till fotosystemen i elektrontransportkedjorna. Fotosystemen innehåller ett antennkomplex som använder klorofyll och relaterade pigment för att samla ljus vid olika våglängder. Fotosystem Jag använder ljus för att minska NADP ⁺ att producera NADPH och H⁺. Fotosystem II använder ljus för att oxidera vatten för att producera molekylärt syre (O₂), elektroner (t.ex.^-) och protoner (H⁺). Elektronerna reducerar NADP⁺ till NADPH i båda systemen.

ATP produceras från både Photosystem I och Photosystem II. Thylakoider syntetiserar ATP med hjälp av ett ATP-syntas enzym det liknar mitokondriell ATPas. Enzymet är integrerat i tylakoidmembranet. CF1-delen av syntasmolekylen sträckte sig in i stroma, där ATP stöder de ljusoberoende fotosyntesreaktionerna.

Lumen i tylakoiden innehåller proteiner som används för proteinbearbetning, fotosyntes, metabolism, redoxreaktioner och försvar. Proteinet plastocyanin är ett elektrontransportprotein som transporterar elektroner från cytokromproteinerna till Fotosystem I. Cytokrom b6f-komplex är en del av elektrontransportkedjan som kopplar protonpumpning in i tylakoidlumenet med elektronöverföring. Cytokromkomplexet är beläget mellan Photosystem I och Photosystem II.

Medan thylakoider i växtceller bildar staplar av grana i växter, kan de vara ostaplade i vissa typer av alger.

Medan alger och växter är eukaryoter, är cyanobakterier fotosyntetiska prokaryoter. De innehåller inte kloroplaster. Istället fungerar hela cellen som ett slags tylakoid. Cyanobakteriet har en yttre cellvägg, cellmembran och tylakoidmembran. Inuti detta membran finns bakterie-DNA, cytoplasma och karboxysomer. Tylakoidmembranet har funktionella elektronöverföringskedjor som stöder fotosyntes och cellandning. Cyanobakterier tylakoida membran bildar inte grana och stroma. Istället bildar membranet parallella ark nära det cytoplasmatiska membranet, med tillräckligt med utrymme mellan varje ark för phycobilisomes, de lätt skördande strukturerna.