Kloroplaster är membranbundna organeller som finns i gröna växter och alger. De innehåller klorofyll, den biokemiska som används av växter för fotosyntes, som omvandlar energin från ljus till kemisk energi som driver växtens aktiviteter. Dessutom innehåller kloroplaster DNA och hjälper en organism att syntetisera proteiner och fettsyror. De innehåller skivliknande strukturer, som är membran som kallas thylakoider.

Chloroplast Basics

Kloroplaster mäter ca 4 till 6 mikron i längd. Klorofyllen i kloroplaster gör växter och alger grön. Förutom de thylakoidmembran har varje kloroplast ett yttre och inre membran, och vissa arter har kloroplaster med ytterligare membran. Den gelliknande vätskan inuti en kloroplast är känd som stroma. Vissa arter av alger har en cellvägg mellan inre och yttre membran som består av molekyler innehållande sockerarter och aminosyror. Kloroplasterets inredning innehåller olika strukturer, inklusive DNA-plasmider och ribosomer, vilka är små proteinfabriker.

Thylakoidstruktur

Thylakoider flyter fritt inom kloroplastens stroma. I högre växter bildar de en struktur som heter en grann som liknar en stapel mynt 10 till 20 hög. Membran kopplar olika grana till varandra i ett spiralmönster, även om vissa arter har fritt flytande grana. Thylakoidmembranet består av två lager av lipider som kan innehålla fosfor- eller sockermolekyler. Klorofyll är inbäddad direkt i thylakoidmembranet, vilket omsluter det vattniga materialet som kallas thylakoid lumen.

Fotosyntes

En thylakoids klorofyllkomponent gör fotosyntes möjlig. Processen börjar med splittring av vatten för att skapa en källa av väteatomer för energiproduktion, medan syre frigörs som en avfallsprodukt. Det här är källan till det atmosfäriska syret som vi andas. De efterföljande stegen använder de frigjorda vätejonerna, eller protoner, tillsammans med atmosfärisk koldioxid för att syntetisera socker. En process som heter elektrontransport gör energilagringsmolekyler som ATP och NADPH. Dessa molekyler driver många av organismens biokemiska reaktioner.

Kemiosmoser

En annan thylakoidfunktion är kemiosmos, vilket hjälper till att upprätthålla ett surt pH i thylakoid lumen. I kemiosmosis använder thylakoid en del av den energi som tillhandahålls av elektrontransport för att flytta protoner från membranet till lumenet. Denna process koncentrerar protontalet i lumen med en faktor på ca 10 000. Dessa protoner innehåller energi som används för att konvertera ADP till ATP. Enzymet ATP-syntas hjälper denna omvandling. Kombinationen av positiva laddningar och protonkoncentration i thylakoid lumen skapar en elektrokemisk gradient som ger den fysiska energi som krävs för ATP-produktion.