Hloroplasti

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

Evolucijsko porijeklo hloroplasta

Vjeruje se da su hloroplasti nastali od fotosintetskih prokariotskih organizama (plavih algi), koji su se endosimbiozom pojavili u primitivnim aerobnim eukariotskim ćelijama. Ta simbioza prije otprilike 1,2 milijarde godina bi dovela do crvenih algi, zatim smeđih i zelenih algi, a zatim do viših biljaka.

Mitohondrije

Tokom evolucijskog procesa, bakterije prekursor hloroplasta prenijele su dio svog genetskog materijala u DNK ćelije domaćina, postajući tako zavisne od genoma ćelije domaćina za proizvodnju mnogih svojih proteina.

Ovo porijeklo je slično porijeklu mitohondrija, ali postoje razlike u veličini organela, hloroplast je mnogo veći od mitohondrija i izvor energije je drugačiji, hloroplast koristi svjetlosnu energiju dok mitohondrije koriste hemijska energija.

Hemijski sastav hloroplasta

Hloroplasti su najočiglednije organele u biljnim ćelijama. Sastoji se od 50% proteina, 35% lipida, 5% hlorofila, vode i karotenoida.

Dio proteina sintetizira jezgro ćelije, ali lipidi se sintetiziraju unutar samih organela.

Broj hloroplasta je regulisanpored ćelije. Postoje ćelije koje sadrže samo jedan hloroplast, ali većina ćelija koje vrše fotosintezu sadrži oko 40 do 200 hloroplasta, koji se kreću u zavisnosti od intenziteta svetlosti i citoplazmatske struje.

Slično kao mitohondrije, hloroplasti su okruženi sa dvije membrane, visokopropusnom vanjskom i unutrašnjom kojoj su potrebni specifični proteini za metabolički transport i međumembranski prostor.

Unutar organele nalazi se amorfni matriks nazvan stroma koji sadrži različite enzime, škrobna zrna, ribozome i DNK. Međutim, unutrašnja membrana hloroplasta nije presavijena u kriste i ne sadrži lanac za transport elektrona.

Potopljen u stromu, postoji membranski sistem (dvoslojni) koji formira skup spljoštenih vrećica u obliku diska koji se nazivaju tilakoidna membrana. Skup naslaganih diskova naziva se granum. Lumen tilakoidne membrane naziva se tilakoidni prostor.

Chloroplast

U membrani izloženoj stromi nalaze se hlorofili koji učestvuju u fotosintezi. Pigmenti vezani za različite proteine i lipide u membranama granularnih i stromalnih tilakoida formiraju kompleksne sisteme proteina i hlorofila koji se nazivaju fotosistemi.

Postoje dvije vrste fotosistema:

Photosystem 1: Smještene u području membrane okrenute prema stromi, one su najmanje česticeintramembranski.

Photosystem 2: Nalazi se u granularnom tilakoidu, formiranom od većih čestica.

Chloroplast Genetic System

Genom plastida se sastoji od male kružne molekule DNK, sa karakteristikama vrlo sličnim onim mitohondrija i bakterija.

Plastidna DNK se javlja u većoj količini i složenija je od one u mitohondrijama.

Postoji 30 do 200 kopija DNK po organeli koja sadrži približno 120 gena.

Genetičko sekvenciranje hloroplasta različitih biljaka dovelo je do identifikacije mnogih od ovih gena. Oni transkribiraju sve ribosomske RNK koje čine platoribozome i 30 različitih tipova RNK nosača.

Taj genom također kodira 20 ribosomalnih proteina, 30 proteina koji funkcionišu u fotosintezi i neke podjedinice RNA polimeraze (proteini uključeni u ekspresiju gena)

Ali čak i sintetizirajući vlastite proteine, oko 90% proteina hloroplasta je kodirano nuklearnim genima koji se uvoze iz citosola u organelu.