De ribosomen zijn clusters van eiwitten en nucleotiden die enzymen en andere complexe moleculen produceren die nodig zijn voor de chloroplast .

Ze zijn in grote aantallen aanwezig in alle levende cellen en produceren complexe celstoffen zoals eiwitten volgens de instructies van RNA-genetische codemoleculen.

De thylakoïden zijn ingebed in het stroma. In planten vormen ze gesloten schijven die zijn gerangschikt in stapels met de naam grana
, met een enkele stapel met de naam granum. Ze bestaan uit een thylakoïd membraan dat het lumen omgeeft, een waterig zuur materiaal dat eiwitten bevat en de chemische reacties van chloroplast vergemakkelijkt.

Lamellen vormen verbindingen tussen de granaschijven, die het lumen van de verschillende stapels.

Het lichtgevoelige deel van fotosynthese vindt plaats op het thylakoïde membraan waar chlorofyl
lichtenergie absorbeert en omzet in chemische energie die door de plant wordt gebruikt.
chlorofyl: de Bron van Chloroplast Energy

Chlorofyl is een fotoreceptor en pigment gevonden in alle chloroplasten.

Wanneer licht het blad van een plant of het oppervlak van algen raakt, dringt het in de chloroplasten en reflecteert van de thylakoïde membranen. Door het licht getroffen, geeft het chlorofyl in het membraan elektronen af die het chloroplast gebruikt voor verdere chemische reacties.

Chlorofyl in planten en groene algen is voornamelijk het groene chlorofyl, chlorofyl a genoemd, het meest voorkomende type. Het absorbeert violetblauw en roodachtig oranjerood licht terwijl het groen licht reflecteert, waardoor planten hun karakteristieke groene kleur krijgen.

Andere soorten chlorofyl zijn types b tot en met e, die verschillende absorberen en reflecteren kleuren.

Chlorofyl type b komt bijvoorbeeld voor in algen en absorbeert naast rood ook wat groen licht. Deze groen-lichtabsorptie kan het gevolg zijn van organismen die zich ontwikkelen in de buurt van het oppervlak van de oceaan omdat groen licht slechts een korte afstand in het water kan doordringen.

Rood licht kan verder onder het oppervlak reizen.
De Chloroplastmembranen en intermembraanruimte

Chloroplasten produceren koolhydraten zoals glucose en complexe eiwitten die elders in de cellen van de plant nodig zijn.

Deze materialen moeten de chloroplast kunnen verlaten en de algemene cel ondersteunen en plant metabolisme. Tegelijkertijd hebben chloroplasten stoffen nodig die elders in de cellen worden geproduceerd.

De chloroplastmembranen regelen de beweging van moleculen in en uit de chloroplast door kleine moleculen te laten passeren terwijl ze speciale transportmechanismen gebruiken
> voor grote moleculen. Zowel de binnen- als buitenmembranen zijn semi-permeabel, waardoor de diffusie van kleine moleculen en ionen mogelijk is.

Deze stoffen passeren de intermembraanruimte en dringen de semi-permeabele membranen binnen.

Grote moleculen zoals complexe eiwitten worden geblokkeerd door de twee membranen. In plaats daarvan zijn voor dergelijke complexe stoffen speciale transportmechanismen beschikbaar waarmee specifieke stoffen de twee membranen kunnen passeren, terwijl andere worden geblokkeerd.

Het buitenmembraan heeft een translocatie-eiwitcomplex om bepaalde materialen over het membraan te transporteren, en de binnenmembraan heeft een overeenkomstig en vergelijkbaar complex voor zijn specifieke overgangen.

Deze selectieve transportmechanismen zijn vooral belangrijk omdat het binnenmembraan lipiden, vetzuren en carotenoïden
synthetiseert die nodig zijn voor de eigen chloroplast metabolisme.
Het thylakoïde systeem

Het thylakoïde membraan is het deel van het thylakoïde dat actief is in de eerste fase van fotosynthese.

In planten vormt het thylakoïde membraan in het algemeen gesloten, dun zakken of schijven die in grana worden gestapeld en op hun plaats blijven, omringd door de stromavloeistof.

De opstelling van de thylakoïden in spiraalvormige stapels maakt een strakke pakking van de thylakoïden en een complex mogelijk , hoge oppervlaktestructuur van het thylakoïde membraan.

Voor eenvoudiger organismen kunnen de thylakoïden een onregelmatige vorm hebben en vrij zwevend zijn. In beide gevallen initieert licht dat op het thylakoïde membraan valt de lichtreactie in het organisme.

De chemische energie die vrijkomt door chlorofyl wordt gebruikt om watermoleculen te splitsen in waterstof en zuurstof. De zuurstof wordt door het organisme gebruikt voor ademhaling of komt vrij in de atmosfeer terwijl de waterstof wordt gebruikt bij de vorming van koolhydraten.

De koolstof voor dit proces komt van koolstofdioxide in een proces genaamd koolstoffixatie
.
De Stroma en de oorsprong van Chloroplast DNA

Het fotosyntheseproces bestaat uit twee delen: de lichtafhankelijke reacties die beginnen met licht in wisselwerking met chlorofyl en het donker reacties
(ook wel lichtonafhankelijke reacties genoemd) die koolstof fixeren en glucose produceren.

Lichtreacties vinden alleen plaats gedurende de dag wanneer lichtenergie de plant treft, terwijl donkere reacties op elk moment kunnen plaatsvinden. De lichte reacties beginnen in het thylakoïde membraan terwijl de koolstoffixatie van de donkere reacties plaatsvindt in het stroma, de geleiachtige vloeistof die de thylakoïden omringt.

Naast het hosten van de donkere reacties en de thylakoïden, het stroma bevat het chloroplast-DNA en de chloroplast-ribosomen.

Als gevolg hiervan hebben de chloroplasten hun eigen energiebron en kunnen ze zich vermenigvuldigen zonder te vertrouwen op celdeling.

Meer informatie gerelateerde celorganellen in eukaryotische cellen: celmembraan en celwand.

Deze mogelijkheid kan worden teruggevoerd op de evolutie van eenvoudige cellen en bacteriën. Een cyanobacterium moet een vroege cel zijn binnengegaan en mocht blijven omdat de regeling een wederzijds voordelige werd.

Na verloop van tijd evolueerde de cyanobacterium in het chloroplast-organel.
Carbon Fixing in the Dark Reacties

Koolstoffixatie in de chloroplast stroma vindt plaats nadat water tijdens de lichtreacties in waterstof en zuurstof is gesplitst.

De protonen van de waterstofatomen worden in het lumen in de thylakoïden gepompt, waardoor het zuur wordt. In de donkere reacties van fotosynthese diffunderen de protonen terug uit het lumen in het stroma via een enzym genaamd ATP-synthase
.

Deze protondiffusie door ATP-synthase produceert ATP, een chemische stof voor energieopslag voor cellen.

Het enzym RuBisCO
bevindt zich in het stroma en fixeert koolstof uit CO2 om zes-koolstof koolhydraatmoleculen te produceren die onstabiel zijn.

Wanneer de onstabiele moleculen breken down, wordt ATP gebruikt om ze om te zetten in eenvoudige suikermoleculen. De suikerkoolhydraten kunnen worden gecombineerd om grotere moleculen te vormen, zoals glucose, fructose, sucrose en zetmeel, die allemaal kunnen worden gebruikt in het celmetabolisme.

Wanneer zich koolhydraten vormen aan het einde van het fotosyntheseproces, worden de chloroplasten van de plant gebruikt hebben koolstof uit de atmosfeer verwijderd en gebruikt om voedsel voor de plant en uiteindelijk voor alle andere levende wezens te maken.

Naast de basis van de voedselketen vermindert fotosynthese in planten de hoeveelheid kooldioxide broeikasgas in de atmosfeer. Op deze manier helpen planten en algen, door fotosynthese in hun chloroplasten, de effecten van klimaatverandering en opwarming van de aarde te verminderen.