Хлоропласт

Хлоропла́сти — тип пластиди, органела, знайдена в клітинах рослин і деяких водоростей, що не відносяться до рослин. Хлоропласти поглинають сонячне світло і використовують його разом з водою та вуглекислим газом для отримання енергії для рослини (у формі АТФ) шляхом фотосинтезу. Назва цієї органели походить від грецького слова chloros — «зелений» і plast, що посилається на форму органели і може бути перекладеним як «органела» або «клітина».

Походження

Хлоропласти — одні з унікальних структур в організмі рослини і, як загалом вважається, виникли в результаті ендосимбіозу від ціанобактерій. У цьому відношенні вони подібні до мітохондрій, але знайдені тільки в рослинах та найпростіших. Обидві органели оточені складною подвійною мембраною з міжмембранним простором, мають свою власну ДНК і залучені до енергетичного метаболізму, обидві мають багато виступів на своїй внутрішній мембрані.

У зелених рослинах хлоропласти оточені двома мембранами. Вважається, що внутрішня мембрана хлоропласту відповідає зовнішній мембрані спадкової ціанобактерії. Геном хлоропласту значно скорочений порівняно з геномом вільно-живучих ціанобактерій, але існуючі частини вказують на спільність походження. Багато з відсутніх генів кодуються в ядерному геномі клітини-хазяїна.

У деяких водоростях (наприклад гетероконтах) та інших найпростіших (наприклад Euglenozoa і Cercozoa), хлоропласти, здається, з'явилися через вторинний ендосимбіоз, в якому еукаріотична клітина охопила другу еукаріотичну клітину, що містить хлоропласти, формуючи хлоропласти з трьома або чотирма мембранами. У деяких випадках такі вторинні ендосимбіонти містять у собі іншу еукаріотичну клітину, формуючи третинний ендосимбіоз.

Структура

Внутрішня будова хлоропласту

Хлоропласти — плоскі диски зазвичай 2-10 мікрометра в діаметрі і 1 мікрометр завтовшки. Хлоропласт має дві мембранні оболонки — внутрішню і зовнішню мембрани. Між ними знаходиться міжмембранний простір.

Рідина у хлоропласті, строма, відповідає цитозолю бактерій і містить дуже маленьку кільцеву ДНК і рибосоми, хоча більшість їх білків кодуються генами ядра клітини, продукція яких транспортується до хлоропласту.

В межах строми знаходяться багато шарів тилакоїдів, суб-органел, де фактично протікає фотосинтез. Декілька шарів тілакоїдів разом називаються граном. Тілакоїд нагадує плоский диск, усередині якого — порожня область, що називається тілакоїдним простором або люменом. Реакція фотосинтезу протікає на тілакоїдній мембрані і, як і в мітохондріях, використовує по'єднання мембранного транспорту з біосинтезом.

У телакоїдній мембрані знаходяться диски молекул хлорофілу, антенні комплекси. Вони допомогають збільшити площу, з якої захоплюється світло. Потім енергія фотонів направляється до центру комплексу. Дві молекули хлорофілу іонізуються на фотон захопленого світла, виробляючи збуджені електрони, які потім потрапляють до фотосинтетичного реакційного центру.

Хімічний склад

Наявні каротиноїди - 4,5%, білок - 35-55%, ліпіди - 20-30%, вуглеводи - 10%, РНК - 2-3%, ДНК - 0,5% та хлорофілу - 9%(С55Н72О5N4Mg) В хлоропластах сконцентровані 80% Fe, 70% Zn, близько 50% Si.

Посилання

• Chloroplasts and Photosynthesis: The Role of Light from Kimball's Biology Pages
• Chloroplast, Botany
• Use of chloroplast DNA in studying plant phylogeny and evolution
• 3D structures of proteins associated with thylakoid membrane