tilacoizi sunt compartimente sub formă de pungi plate situate în cloroplaste în celulele vegetale ale plantelor, în cianobacterii și alge. Ele sunt de obicei organizate într-o structură numită grana -plural granum- și arată ca o grămadă de monede.
Tilakoidele sunt considerate al treilea sistem de membrană al cloroplastelor, în afară de membrana interioară și exterioară a respectivului organet. Membrana acestei structuri separă interiorul tilacoidului de stroma cloroplastului și are o serie de pigmenți și proteine implicate în căile metabolice..
În tilacoizi există reacții biochimice esențiale pentru fotosinteză, un proces prin care plantele iau lumina soarelui și o transformă în carbohidrați. Mai exact, au echipamentele necesare ancorate la membrana lor pentru a realiza faza dependentă de sol, unde lumina este prinsă și transformată în energie (ATP) și NADPH..
Indice articol
Tilakoidele sunt un sistem membranos tridimensional intern al cloroplastelor. Cloroplastele complet mature au 40 până la 60 de boabe stivuite, cu un diametru cuprins între 0,3 și 0,6 µm..
Numărul tilacoidelor care alcătuiesc mugurii variază foarte mult: de la mai puțin de 10 saci la plantele expuse la lumina soarelui suficientă, la mai mult de 100 tilacoide la plantele care trăiesc în medii extrem de umbroase..
Tilakoidele stivuite sunt conectate între ele formând un compartiment continuu în interiorul cloroplastului. Interiorul tilacoidului este un compartiment destul de spațios, de natură apoasă..
Membrana tilacoidă este esențială pentru fotosinteză, deoarece prima etapă a procesului are loc acolo.
Tilakoidele sunt structurile dominante într-un cloroplast complet matur. Dacă un cloroplast este vizualizat în microscopul tradițional cu lumină, se pot observa unele specii de boabe.
Acestea sunt stivele de tilacoid; Din acest motiv, primii observatori ai acestor structuri le-au numit „grana”.
Cu ajutorul microscopului electronic, imaginea a putut fi mărită și s-a ajuns la concluzia că natura acestor boabe erau de fapt tilacoide stivuite.
Formarea și structura membranei tilacoide depinde de formarea cloroplastului dintr-un plastid încă nediferențiat, cunoscut sub numele de protoplastid. Prezența luminii stimulează conversia în cloroplaste și, ulterior, formarea tilacoidelor stivuite.
În cloroplaste și cianobacterii, membrana tilacoidă nu este în contact cu porțiunea interioară a membranei plasmatice. Cu toate acestea, formarea membranei tilacoide începe cu invaginarea membranei interioare..
În cianobacterii și anumite specii de alge, tilacoidele sunt alcătuite dintr-un singur strat de lamele. În schimb, există un sistem mai complex găsit în cloroplastele mature..
În acest ultim grup, se pot distinge două părți esențiale: grana și lamela stromei. Primul este format din discuri mici stivuite, iar al doilea este responsabil pentru conectarea acestor stive între ele, formând o structură continuă: lumenul tilacoidului..
Lipidele care alcătuiesc membrana sunt extrem de specializate și constau în aproape 80% galactozil diacilglicerol: monogalactozil diacilglicerol și digalactozil diacilglicerol. Aceste galactolipide au lanțuri foarte nesaturate, tipice tilacoidelor..
În mod similar, membrana tilacoidă conține mai puține lipide, cum ar fi fosfatidilglicerol. Lipidele menționate nu sunt distribuite omogen în ambele straturi ale membranei; există un anumit grad de asimetrie care pare să contribuie la funcționarea structurii.
Fotosistemele I și II sunt componentele proteice dominante din această membrană. Acestea sunt asociate cu complexul citocrom b6F și ATP sintetaza.
S-a constatat că majoritatea elementelor fotosistemului II se află în membrane stacojii stivuite, în timp ce fotosistemul I se află în cea mai mare parte în membranele tilacoide ne-stivuite. Adică, există o separare fizică între cele două fotosisteme..
Aceste complexe includ proteine de membrană integrale, proteine periferice, cofactori și o varietate de pigmenți..
Interiorul tilacoidului constă dintr-o substanță groasă, apoasă, a cărei compoziție este diferită de cea a stromei. Participă la fotofosforilare, stocând protonii care vor genera forța moton proton pentru sinteza ATP. În acest proces, pH-ul lumenului poate ajunge la 4.
În proteomul lumen al organismului model Arabidopsis thaliana au fost identificate peste 80 de proteine, dar funcțiile lor nu au fost complet elucidate.
Proteinele luminoase sunt implicate în reglarea biogenezei tilacoide și în activitatea și rotația proteinelor care formează complexe fotosintetice, în special fotosistemul II și NAD (P) H dehidrogenaza..
Procesul de fotosinteză, vital pentru plante, începe în tilacoizi. Membrana care le delimitează cu stroma cloroplastului are toate utilajele enzimatice necesare pentru a se produce reacții fotosintetice..
Fotosinteza poate fi împărțită în două etape majore: reacții luminoase și reacții întunecate.
După cum sugerează și numele, reacțiile aparținând primului grup pot avea loc numai în prezența luminii, în timp ce cele din al doilea grup pot apărea cu sau fără lumină. Rețineți că nu este necesar ca mediul să fie „întunecat”, ci este doar independent de lumină.
Primul grup de reacții, cele „ușoare”, au loc în tilacoid și pot fi rezumate astfel: lumină + clorofilă + 12 HDouăO + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Peu à 6 ODouă + 12 NADPH + 18 ATP.
Al doilea grup de reacții are loc în stroma cloroplastului și preia ATP și NADPH sintetizate în prima etapă pentru a reduce carbonul din dioxidul de carbon în glucoză (C6H12SAU6). A doua etapă poate fi rezumată ca: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CODouă la C6H12SAU6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Peu + 6 oreDouăSAU.
Reacțiile la lumină implică o serie de structuri cunoscute sub numele de fotosisteme, care se găsesc în membrana tilacoidă și conțin aproximativ 300 de molecule de pigment, inclusiv clorofilă..
Există două tipuri de fotosisteme: primul are un vârf maxim de absorbție a luminii de 700 nanometri și este cunoscut sub numele de P700, în timp ce al doilea se numește P680. Ambele sunt încorporate în membrana tilacoidă.
Procesul începe atunci când unul dintre pigmenți absoarbe un foton și acesta „sare” către alți pigmenți. Când o moleculă de clorofilă absoarbe lumina, un electron sare și o altă moleculă o absoarbe. Molecula care a pierdut electronul este acum oxidată și are o sarcină negativă.
P680 prinde energia luminii din clorofila a. În acest fotosistem, un electron este aruncat într-un sistem de energie mai mare decât un acceptor de electroni primar..
Acest electron intră în fotosistemul I, trecând prin lanțul de transport al electronilor. Acest sistem de reacții de oxidare și reducere este responsabil pentru transferul de protoni și electroni de la o moleculă la alta..
Cu alte cuvinte, există un flux de electroni din apă către fotosistemul II, fotosistemul I și NADPH..
O porțiune a protonilor generați de acest sistem de reacție este localizată în interiorul tilacoidului (numită și lumină tilacoidă), creând un gradient chimic care generează o forță moton-protonică..
Protonii se deplasează din spațiul tilacoid în stromă, urmând favorabil gradientul electrochimic; adică ies din tilacoid.
Cu toate acestea, trecerea protonilor nu se face prin niciun sit din membrană, trebuie să facă acest lucru printr-un sistem enzimatic complex numit ATP sintetază.
Această mișcare a protonilor către stromă determină formarea ATP pornind de la ADP, un proces analog cu cel care are loc în mitocondrie. Sinteza ATP utilizând lumina se numește fotofosforilare.
Aceste etape menționate apar simultan: clorofila fotosistemului II pierde un electron și trebuie să-l înlocuiască cu un electron din defalcarea unei molecule de apă; fotosistemul I captează lumina, oxidează și eliberează un electron care este prins de NADP+.
Electronul pierdut din fotosistemul I este înlocuit cu cel rezultat din fotosistemul II. Acești compuși vor fi utilizați în reacțiile ulterioare de fixare a carbonului, în ciclul Calvin..
Evoluția fotosintezei ca proces de eliberare a oxigenului a permis viața așa cum o cunoaștem.
Se propune ca fotosinteza să se dezvolte în urmă cu câteva miliarde de ani în strămoșul care a dat naștere cianobacteriilor actuale, dintr-un complex fotosintetic anoxic.
Se propune ca evoluția fotosintezei să fie însoțită de două evenimente indispensabile: crearea fotosistemului P680 și geneza unui sistem de membrană internă, fără conexiune la membrana celulară.
Există o proteină numită Vipp1 esențială pentru formarea tilacoidelor. Într-adevăr, această proteină este prezentă în plante, alge și cianobacterii, dar absentă în bacteriile care efectuează fotosinteza anoxică..
Se crede că această genă ar fi putut proveni prin duplicarea genelor în posibilul strămoș al cianobacteriilor. Există un singur caz de cianobacterii care este capabil de fotosinteză cu oxigen și nu are tilacoizi: specia Gloeobacter violaceus.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.