Ορισμός και λειτουργία θυλακοειδούς

ΕΝΑ θυλακοειδές είναι μια δομή που μοιάζει με φύλλο μεμβράνης που είναι η θέση του εξαρτώμενου από το φως φωτοσύνθεση αντιδράσεις στο χλωροπλάστες και κυανοβακτήρια. Είναι η περιοχή που περιέχει την χλωροφύλλη που χρησιμοποιείται για να απορροφήσει το φως και να την χρησιμοποιήσει για βιοχημικές αντιδράσεις. Η λέξη thylakoid είναι από την Πράσινη λέξη θυλάκος, που σημαίνει σακούλα ή σακούλα. Με το τελικό τέλος, το "θυλακοειδές" σημαίνει "σακουλάκι".

Τα θυλακοειδή μπορούν επίσης να ονομάζονται ελασματοειδείς, αν και αυτός ο όρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αναφερθεί το τμήμα ενός θυλακοειδούς που συνδέει τα κοκκία.

Σε χλωροπλάστες, τα θυλακοειδή είναι ενσωματωμένα στο στρώμα (ένα εσωτερικό μέρος ενός χλωροπλάστη). Το στρώμα περιέχει ριβοσώματα, ένζυμα και χλωροπλάστες DNA. Το θυλακοειδές αποτελείται από την θυλακοειδής μεμβράνη και την κλειστή περιοχή που ονομάζεται θυλακοειδής κοιλότητα. Μια στοίβα των θυλακοειδών αποτελεί μια ομάδα δομών που μοιάζουν με κέρματα που ονομάζονται granum. Ένας χλωροπλάστης περιέχει πολλές από αυτές τις δομές, συλλογικά γνωστές ως grana.

Τα ανώτερα φυτά έχουν ειδικά οργανωμένα θυλακοειδή στα οποία κάθε χλωροπλάστη έχει 10-100 κόκκους που συνδέονται μεταξύ τους με θυλακοειδή στρώματος. Τα θυλακοειδή στρώματος μπορεί να θεωρηθούν ως σήραγγες που συνδέουν το κοράλι. Τα κοκκοειδή θυλακοειδή και τα θυλακοειδή στρώματος περιέχουν διαφορετικές πρωτεΐνες.

Οι αντιδράσεις που πραγματοποιούνται στο θυλακοειδές περιλαμβάνουν φωτόλυση νερού, αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και σύνθεση ΑΤΡ.

Φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες (π.χ. χλωροφύλλη) ενσωματώνονται στην θυλακοειδής μεμβράνη, καθιστώντας τη θέση των φωτο-εξαρτώμενων αντιδράσεων στη φωτοσύνθεση. Το σχήμα στοιβαγμένου πηνίου του κόκκου δίδει στον χλωροπλάστη ένα λόγο υψηλής επιφάνειας προς όγκο, βοηθώντας την αποτελεσματικότητα της φωτοσύνθεσης.

Ο θυλακοειδής αυλός χρησιμοποιείται για φωτοφωσφορυλίωση κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης. Οι αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως στα πρωτόνια της αντλίας μεμβράνης μέσα στον αυλό, μειώνοντας το ρΗ στο 4. Αντίθετα, το ρΗ του στρώματος είναι 8.

Το πρώτο βήμα είναι η φωτόλυση νερού, η οποία εμφανίζεται στην περιοχή της κοιλότητας της θυλακοειδούς μεμβράνης. Η ενέργεια από το φως χρησιμοποιείται για τη μείωση ή τη διάσπαση του νερού. Αυτή η αντίδραση παράγει ηλεκτρόνια που χρειάζονται για τις αλυσίδες μεταφοράς ηλεκτρονίων, πρωτόνια που αντλούνται μέσα στον αυλό για να παράγουν κλίση πρωτονίων και οξυγόνο. Αν και το οξυγόνο είναι απαραίτητο για την κυτταρική αναπνοή, το αέριο που παράγεται από αυτή την αντίδραση επιστρέφει στην ατμόσφαιρα.

Τα ηλεκτρόνια από τη φωτόλυση πηγαίνουν στα φωτοσυστήματα των αλυσίδων μεταφοράς ηλεκτρονίων. Τα συστήματα φωτοσυσκευών περιέχουν ένα συγκρότημα κεραίας που χρησιμοποιεί χλωροφύλλη και σχετικές χρωστικές για τη συλλογή φωτός σε διάφορα μήκη κύματος. Το σύστημα εικόνας I χρησιμοποιεί φως για να μειώσει το NADP ⁺ για την παραγωγή NADPH και Η⁺. Το Photosystem II χρησιμοποιεί φως για την οξείδωση του νερού για να παράγει μοριακό οξυγόνο (O₂), ηλεκτρόνια (π.χ.^-), και πρωτόνια (Η⁺). Τα ηλεκτρόνια μειώνουν το NADP⁺ σε NADPH και στα δύο συστήματα.

Το ATP παράγεται τόσο από το σύστημα Photosystem I όσο και από το σύστημα II του συστήματος. Τα θυλακοειδή συνθέτουν το ΑΤΡ χρησιμοποιώντας συνθετάση ΑΤΡ ένζυμο που είναι παρόμοια με τη μιτοχονδριακή ΑΤΡάση. Το ένζυμο είναι ενσωματωμένο στην θυλακοειδής μεμβράνη. Το τμήμα CF1 του μορίου συνθετάσης εκτείνεται στο στρώμα, όπου το ΑΤΡ υποστηρίζει τις αντιδράσεις φωτοσύνθεσης ανεξάρτητες από το φως.

Ο αυλός του θυλακίου περιέχει πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία πρωτεϊνών, τη φωτοσύνθεση, το μεταβολισμό, τις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις και την άμυνα. Η πλαστοκυανίνη πρωτεΐνης είναι μια πρωτεΐνη μεταφοράς ηλεκτρονίων που μεταφέρει ηλεκτρόνια από τις πρωτεΐνες του κυτοχρώματος στο Fotosystem I. Το σύμπλοκο του κυτοχρώματος b6f είναι ένα τμήμα της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων που ζευγνύει την άντληση πρωτονίων στον κοιλιακό θυλάκο με μεταφορά ηλεκτρονίων. Το σύμπλοκο κυτοχρώματος βρίσκεται μεταξύ του Συστήματος Photosystem I και του Συστήματος ΙΙ.

Ενώ τα θυλακοειδή σε φυτικά κύτταρα σχηματίζουν στοίβες κόκκων σε φυτά, μπορεί να αποσυσκευάζονται σε ορισμένους τύπους φυκών.

Ενώ τα άλγη και τα φυτά είναι ευκαρυωτικά, τα κυανοβακτήρια είναι φωτοσυνθετικοί προκαρυώτες. Δεν περιέχουν χλωροπλάστες. Αντ 'αυτού, ολόκληρο το κύτταρο λειτουργεί ως είδος θυλακοειδούς. Το κυανοβακτήριο έχει ένα εξωτερικό κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρική μεμβράνη και μεμβράνη θυλακοειδούς. Μέσα σε αυτή τη μεμβράνη είναι το βακτηριακό DNA, το κυτταρόπλασμα και τα καρβοξυσώματα. Η θυλακοειδής μεμβράνη έχει λειτουργικές αλυσίδες μεταφοράς ηλεκτρονίων που υποστηρίζουν τη φωτοσύνθεση και την κυτταρική αναπνοή. Οι μεμβράνες θυλακοειδών κυανοβακτηρίων δεν σχηματίζουν γκράνα και στρώμα. Αντ 'αυτού, η μεμβράνη σχηματίζει παράλληλα φύλλα κοντά στην κυτταροπλασματική μεμβράνη, με αρκετό χώρο μεταξύ κάθε φύλλου για φυκοβιοζισώματα, τις δομές φωτοσυγκόλλησης.