Xloroplastlar fotosintezin baş verdiyi membran strukturlarıdır. Yüksək bitkilərdə və siyanobakteriyalarda bu proses planetə karbon qazından istifadə edərək və oksigen konsentrasiyasını artırmaqla həyatı dəstəkləmək qabiliyyətini saxlamağa imkan verdi. Fotosintezin özü tilakoidlər kimi strukturlarda baş verir. Bunlar proton transferi, su fotolizi, qlükoza və ATP sintezinin baş verdiyi xloroplastların membran "modulları"dır.
Bitki xloroplastlarının strukturu
Xloroplastlar bitki hüceyrələrinin və xlamidomonaların sitoplazmasında yerləşən iki membranlı strukturlar adlanır. Bunun əksinə olaraq, siyanobakteriya hüceyrələri fotosintezi xloroplastlarda deyil, tilakoidlərdə həyata keçirir. Bu, sitoplazmanın çıxıntılarında yerləşən fotosintez fermentləri vasitəsilə qidalanmasını təmin edə bilən inkişaf etməmiş orqanizmə nümunədir.
Quruluşuna görə xloroplast qabarcıq şəklində olan iki membranlı orqanoiddir. Onlar fotosintetik bitkilərin hüceyrələrində çoxlu sayda yerləşirlər və yalnız halda inkişaf edirlərultrabənövşəyi şüalarla təmasda olmaq. Xloroplastın içərisində onun maye stroması var. Tərkibində hialoplazmaya bənzəyir və elektrolitlərin həll edildiyi və zülalların dayandırıldığı 85% sudan ibarətdir. Xloroplastların stromasında fotosintezin açıq və qaranlıq fazalarının birbaşa keçdiyi tilakoidlər var.
Xloroplast irsi aparatı
Tilakoidlərin yanında fotosintez nəticəsində alınan qlükozanın polimerləşməsinin məhsulu olan nişastalı qranullar var. Stromada səpələnmiş ribosomlarla birlikdə plastid DNT sərbəst şəkildə yerləşir. Bir neçə DNT molekulu ola bilər. Biosintetik aparatla birlikdə onlar xloroplastların strukturunun bərpasına cavabdehdirlər. Bu, hüceyrə nüvəsinin irsi məlumatlarından istifadə etmədən baş verir. Bu fenomen həm də hüceyrə bölünməsi vəziyyətində xloroplastların müstəqil böyüməsi və çoxalması imkanlarını mühakimə etməyə imkan verir. Buna görə də, xloroplastlar bəzi cəhətdən hüceyrə nüvəsindən asılı deyillər və sanki simbiotik az inkişaf etmiş orqanizmi təmsil edirlər.
Tilakoidlərin strukturu
Tilakoidlər xloroplastların stromasında yerləşən diskşəkilli membran strukturlarıdır. Siyanobakteriyalarda müstəqil xloroplastları olmadığı üçün tamamilə sitoplazmatik membranın invaginasiyalarında yerləşirlər. Tilakoidlərin iki növü var: birincisi lümenli tilakoid, ikincisi isə lamellərdir. Lümenli tilakoid diametri daha kiçikdir və diskdir. Şaquli şəkildə düzülmüş bir neçə tilakoid qrananı əmələ gətirir.
Lamelli tilakoidlər lümeni olmayan geniş lövhələrdir. Lakin onlar çoxlu taxılların bağlandığı bir platformadır. Onlarda fotosintez praktiki olaraq baş vermir, çünki hüceyrənin mexaniki zədələnməsinə davamlı güclü bir quruluş yaratmaq üçün lazımdır. Ümumilikdə xloroplastlarda fotosintez edə bilən lümenə malik 10-100 tilakoid ola bilər. Tilakoidlərin özləri fotosintezdən məsul olan elementar strukturlardır.
Tilakoidlərin fotosintezdə rolu
Fotosintezin ən mühüm reaksiyaları tilakoidlərdə baş verir. Birincisi, su molekulunun fotolizlə parçalanması və oksigenin sintezidir. İkincisi, protonun sitoxrom b6f molekulyar kompleksi və elektrotransport zənciri vasitəsilə membrandan keçməsidir. Həmçinin tilakoidlərdə yüksək enerjili ATP molekulunun sintezi baş verir. Bu proses tilakoid membran və xloroplast stroması arasında inkişaf etmiş bir proton qradiyentin istifadəsi ilə baş verir. Bu o deməkdir ki, tilakoidlərin funksiyaları fotosintezin bütün işıq mərhələsini həyata keçirməyə imkan verir.
Fotosintezin yüngül fazası
Fotosintezin mövcud olması üçün zəruri şərt membran potensialı yaratmaq qabiliyyətidir. Bu, elektronların və protonların ötürülməsi ilə əldə edilir, bunun sayəsində mitoxondrial membranlardan 1000 dəfə böyük olan H + gradienti yaranır. Hüceyrədə elektrokimyəvi potensial yaratmaq üçün su molekullarından elektron və proton almaq daha sərfəlidir. Tilakoid membranlara ultrabənövşəyi fotonun təsiri altında bu mümkün olur. Bir su molekulundan bir elektron sökülürmüsbət yük alır və buna görə də onu zərərsizləşdirmək üçün bir proton atmaq lazımdır. Nəticədə 4 su molekulu elektronlara, protonlara parçalanır və oksigen əmələ gətirir.
Fotosintez prosesləri zənciri
Suyun fotolizindən sonra membran doldurulur. Tilakoidlər proton ötürülməsi zamanı asidik pH-a malik ola bilən strukturlardır. Bu zaman xloroplastın stromasında pH bir qədər qələvidir. Bu, ATP sintezini mümkün edən elektrokimyəvi potensial yaradır. Adenozin trifosfat molekulları daha sonra enerji ehtiyacları və fotosintezin qaranlıq mərhələsi üçün istifadə olunacaq. Xüsusilə, ATP hüceyrə tərəfindən karbon qazından istifadə etmək üçün istifadə olunur ki, bu da onun kondensasiyası və onların əsasında qlükoza molekullarının sintezi ilə əldə edilir.
Qaranlıq fazada NADP-H+ NADP-yə qədər azalır. Ümumilikdə bir qlükoza molekulunun sintezi üçün 18 ATP molekulu, 6 karbon dioksid molekulu və 24 hidrogen protonu lazımdır. Bunun üçün 6 karbon dioksid molekulundan istifadə etmək üçün 24 su molekulunun fotolizi lazımdır. Bu proses 6 oksigen molekulunu buraxmağa imkan verir ki, sonradan digər orqanizmlər öz enerji ehtiyacları üçün istifadə edəcəklər. Eyni zamanda, tilakoidlər (biologiyada) günəş enerjisindən və onları kimyəvi bağların enerjisinə çevirmək üçün pH qradiyenti ilə transmembran potensialından istifadə etməyə imkan verən membran quruluşuna nümunədir.
