Chloroplasten zijn membraangebonden organellen die aanwezig zijn in groene planten en algen. Ze bevatten chlorofyl, de biochemische stof die planten gebruiken voor fotosynthese, die de energie van licht omzet in chemische energie die de activiteiten van de plant aanstuurt. Bovendien bevatten chloroplasten DNA en helpen een organisme eiwitten en vetzuren te synthetiseren. Ze bevatten schijfachtige structuren, membranen die thylakoïden worden genoemd.

Chloroplastbasics

Chloroplasten zijn ongeveer 4 tot 6 micron lang. Het chlorofyl in chloroplasten maakt planten en algen groen. Naast de thylakoïde membranen heeft elke chloroplast een buitenste en een binnenste membraan en sommige soorten hebben chloroplasten met extra membranen. De gelachtige vloeistof in een chloroplast is bekend als stroma. Sommige soorten algen hebben een celwand tussen de binnen- en buitenmembranen, samengesteld uit moleculen die suikers en aminozuren bevatten. Het interieur van de chloroplast bevat verschillende structuren, waaronder DNA-plasmiden en ribosomen, kleine eiwitfabrieken.

Thylakoid-structuur

Thylakoïden drijven vrij in het stroma van de chloroplast. In hogere planten vormen ze een structuur die een granum wordt genoemd en die lijkt op een stapel munten van 10 tot 20 hoog. Membranen verbinden verschillende grana met elkaar in een spiraalvormig patroon, hoewel sommige soorten vrij zwevende grana hebben. Het thylakoïde membraan bestaat uit twee lagen lipiden die moleculen van fosfor of suiker kunnen bevatten. Chlorofyl is direct ingebed in het thylakoid membraan, dat het waterige materiaal dat bekend staat als het thylakoid lumen, omsluit.

Fotosynthese

Een chlorofyl component van thylakoid maakt fotosynthese mogelijk. Het proces begint met het splijten van water om een ​​bron van waterstofatomen te creëren voor energieproductie, terwijl zuurstof wordt vrijgegeven als een afvalproduct. Dit is de bron van de atmosferische zuurstof die we inademen. De volgende stappen maken gebruik van de vrijgemaakte waterstofionen, of protonen, samen met atmosferische koolstofdioxide om suiker te synthetiseren. Een proces dat elektronentransport wordt genoemd, maakt energieopslagmoleculen zoals ATP en NADPH. Deze moleculen versterken veel van de biochemische reacties van het organisme.

Chemiosmosis

Een andere thylakoidfunctie is chemiosmosis, die helpt een zure pH in het thylakoïdenlumen te handhaven. Bij chemiosmosis gebruikt het thylakoïde een deel van de energie die door elektronentransport wordt geleverd om protonen van het membraan naar het lumen te verplaatsen. Dit proces concentreert het aantal protonen in het lumen met een factor van ongeveer 10.000. Deze protonen bevatten energie die wordt gebruikt om ADP in ATP om te zetten. Het enzym ATP-synthase helpt deze omzetting. De combinatie van positieve ladingen en protonconcentratie in het thylakoidlumen creëert een elektrochemische gradiënt die de fysieke energie levert die nodig is voor de productie van ATP.