Thylakoid definitie en functie

EEN thylakoid is een plaatvormige membraangebonden structuur die de plaats is van lichtafhankelijk fotosynthese reacties in chloroplasten en cyanobacteriën. Het is de site die het chlorofyl bevat dat wordt gebruikt om licht te absorberen en te gebruiken voor biochemische reacties. Het woord thylakoid komt van het groene woord thylakos, wat buidel of zak betekent. Met het -oid-einde betekent "thylakoid" "buidelachtig".

Thylakoïden kunnen ook lamellen worden genoemd, hoewel deze term kan worden gebruikt om te verwijzen naar het deel van een thylakoïde dat grana verbindt.

In chloroplasten zijn thylakoïden ingebed in het stroma (een binnengedeelte van een chloroplast). Het stroma bevat ribosomen, enzymen en chloroplast DNA. De thylakoid bestaat uit het thylakoid-membraan en het omsloten gebied dat het thylakoid-lumen wordt genoemd. Een stapel thylakoïden vormt een groep muntachtige structuren die een granum wordt genoemd. Een chloroplast bevat verschillende van deze structuren, gezamenlijk bekend als grana.

Hogere planten hebben speciaal georganiseerde thylakoïden waarin elke chloroplast 10–100 grana heeft die met elkaar zijn verbonden door stroma thylakoïden. De stroma thylakoïden kunnen worden beschouwd als tunnels die de grana verbinden. De grana thylakoïden en stroma thylakoïden bevatten verschillende eiwitten.

Reacties uitgevoerd in het thylakoid omvatten fotolyse met water, de elektronentransportketen en ATP-synthese.

Fotosynthetische pigmenten (bijvoorbeeld chlorofyl) zijn ingebed in het thylakoïde membraan, waardoor het de plaats is van de lichtafhankelijke reacties bij fotosynthese. De gestapelde spiraalvorm van de grana geeft de chloroplast een hoge oppervlakte / volumeverhouding, wat de efficiëntie van fotosynthese ten goede komt.

Het thylakoïde lumen wordt gebruikt voor fotofosforylering tijdens fotosynthese. De lichtafhankelijke reacties in de membraanpomp protonen in het lumen en verlagen de pH tot 4. Daarentegen is de pH van het stroma 8.

De eerste stap is fotolyse met water, die plaatsvindt op de lumenplaats van het thylakoïde membraan. Energie uit licht wordt gebruikt om water te verminderen of te splitsen. Deze reactie produceert elektronen die nodig zijn voor de elektronentransportketens, protonen die in het lumen worden gepompt om een ​​protonengradiënt te produceren en zuurstof. Hoewel zuurstof nodig is voor cellulaire ademhaling, wordt het door deze reactie geproduceerde gas teruggevoerd naar de atmosfeer.

De elektronen van fotolyse gaan naar de fotosystemen van de elektronentransportketens. De fotosystemen bevatten een antennecomplex dat chlorofyl en aanverwante pigmenten gebruikt om licht op verschillende golflengten te verzamelen. Fotosysteem I gebruikt licht om NADP te verminderen ⁺ om NADPH en H te produceren⁺. Photosystem II gebruikt licht om water te oxideren om moleculaire zuurstof te produceren (O₂), elektronen (bijv^-), en protonen (H⁺). De elektronen verminderen NADP⁺ naar NADPH in beide systemen.

ATP wordt geproduceerd uit zowel Photosystem I als Photosystem II. Thylakoïden synthetiseren ATP met behulp van een ATP-synthase enzym dat is vergelijkbaar met mitochondriale ATPase. Het enzym is geïntegreerd in het thylakoïde membraan. Het CF1-gedeelte van het synthasemolecuul strekte zich uit in het stroma, waar ATP de lichtonafhankelijke fotosynthesereacties ondersteunt.

Het lumen van de thylakoïde bevat eiwitten die worden gebruikt voor eiwitverwerking, fotosynthese, metabolisme, redoxreacties en verdediging. Het eiwit plastocyanine is een elektronentransporteiwit dat elektronen van de cytochroom-eiwitten naar het fotosysteem I transporteert. Cytochroom b6f-complex is een deel van de elektronentransportketen die protonpompen in het thylakoïde lumen koppelt met elektronenoverdracht. Het cytochroomcomplex bevindt zich tussen Photosystem I en Photosystem II.

Terwijl thylakoïden in plantencellen stapels grana vormen in planten, kunnen ze bij sommige soorten algen niet zijn gestapeld.

Terwijl algen en planten eukaryoten zijn, zijn cyanobacteriën fotosynthetische prokaryoten. Ze bevatten geen chloroplasten. In plaats daarvan werkt de hele cel als een soort thylakoïde. De cyanobacterium heeft een buitenste celwand, celmembraan en thylakoïd membraan. Binnen dit membraan bevinden zich het bacteriële DNA, het cytoplasma en de carboxysomen. Het thylakoïde membraan heeft functionele elektronenoverdrachtsketens die fotosynthese en cellulaire ademhaling ondersteunen. Cyanobacteriën thylakoïde membranen vormen geen grana en stroma. In plaats daarvan vormt het membraan parallelle vellen nabij het cytoplasmatische membraan, met voldoende ruimte tussen elk vel voor fycobilisomen, de lichtopvangende structuren.