Opredelitev in delovanje tilakoidov

A tilakoid je ploščata membransko vezana struktura, ki je mesto, odvisno od svetlobe fotosinteza reakcije v kloroplasti in cianobakterije. To mesto vsebuje klorofil, ki se uporablja za absorpcijo svetlobe in njeno uporabo za biokemične reakcije. Beseda tilakoid je iz besede Zelena tilako, kar pomeni torbica ali vrečka. Ko se -oid konča, "tilakoid" pomeni "vrečo podobno".

Tilakoide lahko imenujemo tudi lamele, čeprav se lahko s tem izrazom nanaša na del tilakoida, ki povezuje grano.

V kloroplastih so tilakoidi vgrajeni v stromo (notranji del kloroplasta). Stroma vsebuje ribosome, encime in kloroplast DNK. Tilakoid je sestavljen iz tilakoidne membrane in zaprtega območja, ki se imenuje tilakoidni lumen. Sklop tilakoidov tvori skupino kovancev podobnih struktur, imenovane granum. Kloroplast vsebuje več teh struktur, skupno znanih kot grana.

Višje rastline imajo posebej organizirane tilakoide, v katerih ima vsak kloroplast 10–100 grana, ki jih med seboj povezujejo stromski tilakoidi. Stroma-tilakoidi so lahko tuneli, ki povezujejo grano. Grana tilakoidi in stroma tilakoidi vsebujejo različne beljakovine.

Reakcije, izvedene v tilakoidu, vključujejo vodno fotolizo, elektronsko transportno verigo in sintezo ATP.

Fotosintetični pigmenti (npr. Klorofil) se vgradijo v tilakoidno membrano, zaradi česar postane fotosinteza mesto svetlobno odvisnih reakcij. Zložena oblika tuljave grane daje kloroplastu veliko razmerje med površino in prostornino, kar prispeva k učinkovitosti fotosinteze.

Tilakoidni lumen se uporablja za fotofosforilacijo med fotosintezo. Svetlobno odvisne reakcije se v membrani črpajo v lumen, ki zniža pH na 4. V nasprotju s tem je pH strome 8.

Prvi korak je vodna fotoliza, ki se pojavi na lumenskem mestu tilakoidne membrane. Energija iz svetlobe se uporablja za zmanjšanje ali cepljenje vode. Ta reakcija ustvari elektrone, ki so potrebni za elektronske transportne verige, protone, ki jih črpajo v lumen, da ustvarijo protonski gradient, in kisik. Čeprav je kisik potreben za celično dihanje, se plin, ki nastane s to reakcijo, vrne v ozračje.

Elektroni s fotolize gredo v fotosisteme transportnih verig elektronov. Fotosistemi vsebujejo antenski kompleks, ki uporablja klorofil in s tem povezane pigmente za zbiranje svetlobe na različnih valovnih dolžinah. Fotosistem Uporabljam svetlobo za zmanjšanje NADP ⁺ za proizvodnjo NADPH in H⁺. Fotosistem II uporablja svetlobo za oksidacijo vode za proizvodnjo molekularnega kisika (O)₂), elektronov (npr^-) in protoni (H⁺). Elektroni zmanjšujejo NADP⁺ do NADPH v obeh sistemih.

ATP je izdelan tako iz sistema Photosystem I kot Photosystem II. Tilakoidi sintetizirajo ATP s pomočjo ATP sintaze encim to je podobno mitohondrijski ATPazi. Encim je integriran v tilakoidno membrano. CF1-del molekule sintaze se razširi v stromo, kjer ATP podpira reakcije fotosinteze, ki niso odvisne od svetlobe.

Lumen tilakoida vsebuje beljakovine, ki se uporabljajo za predelavo beljakovin, fotosintezo, presnovo, redoks reakcije in obrambo. Protein plastocianin je transport elektrona, ki prevaža elektrone iz citohromskih beljakovin v fotosistem I. Citokrom b6f kompleks je del transportne verige elektronov, ki povezuje protonsko črpanje v tilakoidni lumen s prenosom elektronov. Citohromski kompleks se nahaja med Photosystem I in Photosystem II.

Medtem ko tilakoidi v rastlinskih celicah tvorijo gomile zrn v rastlinah, se lahko v nekaterih vrstah alg odvežejo.

Medtem ko so alge in rastline evkarioti, so cianobakterije fotosintetski prokarioti. Ne vsebujejo kloroplastov. Namesto tega celotna celica deluje kot nekakšen tilakoid. Cianobakterija ima zunanjo celično steno, celično membrano in tilakoidno membrano. Znotraj te membrane je bakterijska DNK, citoplazma in karboksisomi. Tilakoidna membrana ima funkcionalne verige za prenos elektronov, ki podpirajo fotosintezo in celično dihanje. Cianobakterijske tilakoidne membrane ne tvorijo grane in strome. Namesto tega membrana tvori vzporedne liste v bližini citoplazemskih membran, na katerih je med vsakim listom dovolj prostora za fikobilizome, ki sestavljajo svetlobo.