Granas הם מבנים הנובעים קיבוץ תילקואיד הממוקם בתוך כלורופלסטים של תאי הצמח. מבנים אלו מכילים פיגמנטים פוטוסינתטיים (כלורופיל, קרוטנואידים, קסנטופיל) ושומנים שונים. בנוסף לחלבונים האחראיים לייצור אנרגיה, כמו ATP-synthetase.
בהקשר זה, התילאואידים מהווים שלפוחיות שטוחות הממוקמות על הממברנה הפנימית של כלורופלסטים. במבנים אלו מתבצעת לכידת אור לצורך תגובות פוטוסינתזה ותגובות פוטו-פוספורילציה. בתורו, התילקואידים הערומים והגרנום משובצים בסטרומה של הכלורופלסטים.
כלורופלסט. מאת Gmsotavio, מ- Wikimedia Commons
בסטרומה, ערימות התילאואידים מחוברות על ידי סטרומלי למינאיות. קשרים אלה עוברים בדרך כלל מגרנום אחד דרך הסטרומה לגרנום השכן. בתורו, האזור המימי המרכזי המכונה לומן תילאוכיד מוקף בקרום התילאוקאידי.
שתי מערכות פוטושוט (מערכת תמונות I ו- II) ממוקמות בכספות העליונות. כל מערכת מכילה פיגמנטים פוטוסינתטיים וסדרת חלבונים המסוגלים להעביר אלקטרונים. Photosystem II ממוקמת בגרנה, אחראית ללכידת אנרגיית האור בשלבים הראשונים של הובלת אלקטרונים לא מחזוריים.
מאפיינים
עבור Neil A. Campbell, מחבר הספר ביולוגיה: מושגים ויחסים (2012), גראנה הם צרורות אנרגיה סולארית מכלורופלסט. הם המקומות בהם הכלורופיל לוכד אנרגיה מהשמש.
הגרנא - יחיד, גרנום - מקורו בקרומים הפנימיים של כלורופלסטים. מבנים מעורפלים בצורת ערימה מכילים סדרה של תאים ארוזים וצמודים: התילקואידים.
בכדי להפעיל את תפקידה במערכת הפוטוסיסטית II, הגרנה בתוך הממברנה התילקואידית מכילה חלבונים וזרחן. בנוסף לכלורופיל ופיגמנטים אחרים הלוכדים אור בתהליך הפוטוסינתטי.
למעשה, התילאואידים של גרנה מתחברים עם גרנה אחרת ויוצרים בתוך הכלורופלסט רשת של ממברנות מפותחות הדומות לזו של תכנית הרשת האנדופלסמית.
גרנה מושעית בנוזל הנקרא סטרומה, שיש בו ריבוזומים ו- DNA, המשמשים לסינתזה של כמה חלבונים המרכיבים את הכלורופלסט.
מִבְנֶה
מבנה הגרנום הוא פונקציה של קיבוץ התילקואידים בתוך הכלורופלסט. גרנה מורכבת מערימה של תילאוקואידים ממברניים בצורת דיסק, שקועים בסטרומה של הכלורופלסט.
אכן, כלורופלסטים מכילים מערכת ממברנה פנימית, שבצמחים גבוהים יותר מיועדת לגרנה-תילאוקואידים, שמקורה בקרום הפנימי של המעטפה.
בכל כלורופלסט יש בדרך כלל מספר משתנה של גרנום, בין 10 ל 100. הדגנים מקושרים זה לזה על ידי תירקואידים סטרומאליים, תילאוכואידים בין-גרעיניים או, בדרך כלל, למלה.
בחינת הגרנום באמצעות מיקרוסקופ האלקטרונים ההולכים (TEM) מאפשרת לאתר גרגירים הנקראים קוואנוזומים. דגנים אלה הם היחידות המורפולוגיות של הפוטוסינתזה.
באופן דומה, הממברנה התילאואידית מכילה חלבונים ואנזימים שונים, כולל פיגמנטים פוטוסינתטיים. למולקולות אלה יש יכולת לספוג אנרגיה של פוטונים וליזום את התגובות הפוטוכימיות שקובעות את הסינתזה של ATP.
מאפיינים
גרנה כמבנה מכונן של כלורופלסטים, מקדמת ואינטראקציה בתהליך הפוטוסינתזה. לפיכך, כלורופלסטים הם אורגני המרת אנרגיה.
תפקידם העיקרי של כלורופלסטים הוא הפיכת אנרגיה אלקטרומגנטית מאור השמש לאנרגיה מקשרים כימיים. בתהליך זה כלורופיל, ATP סינטטזה וריבוזה ביספוספט קרבוקסילאז / חמצן (רוביסקו).
לפוטוסינתזה שני שלבים:
- שלב אור, בנוכחות אור שמש, בו מתרחשת הפיכת אנרגיית האור למפלס פרוטון, אשר תשמש לסינתזת ATP ולהפקת NADPH.
- שלב אפל, שאינו דורש נוכחות של אור ישיר, עם זאת, דורש את התוצרים הנוצרים בשלב האור. שלב זה מקדם קיבוע של CO2 בצורה של סוכרים פוספטיים עם שלושה אטומי פחמן.
התגובות במהלך הפוטוסינתזה מבוצעות על ידי המולקולה הנקראת רוביסקו. שלב האור מתרחש בקרום התילקואיד, ובשלב האפל בסטרומה.
שלבים של פוטוסינתזה
פוטוסינתזה (משמאל) והנשמה (מימין). תמונה מימין צולמה מ- BBC
תהליך הפוטוסינתזה ממלא את הצעדים הבאים:
1) מערכת הצילום השנייה מפרקת שתי מולקולות מים ויוצרת מולקולת O2 וארבעה פרוטונים. ארבע אלקטרונים משוחררים לכלורופילים הממוקמים במערכת תמונות זו II. הסרת אלקטרונים אחרים שריגשו בעבר מאור ושוחררו ממערכת הפוטוש II.
2) האלקטרונים המשוחררים עוברים לפלסטוקווינון שמספק להם ציטוכרום b6 / f. בעזרת האנרגיה שנלכדה על ידי האלקטרונים היא מציגה 4 פרוטונים בתוך התילקואיד.
3) מתחם הציטוכרום b6 / f מעביר את האלקטרונים לפלסטוציאנין וזה למתחם מערכת הפוטו אני. עם אנרגיית האור שנספגת על ידי הכלורופילים הוא מצליח להעלות שוב את האנרגיה של האלקטרונים.
הקשור למתחם זה הוא ferredoxin-NADP + reductase, שמשנה את NADP + ל- NADPH, שנשאר בסטרומה. באופן דומה, הפרוטונים המחוברים לתילקואיד והסטרומה יוצרים שיפוע המסוגל לייצר ATP.
באופן זה, NADPH וגם ATP משתתפים במחזור קלווין שהוקם כמסלול מטבולי בו CO2 קבוע על ידי RUBISCO. זה מגיע לשיאו בייצור מולקולות פוספוגליצרטים מריבולוזה 1,5-ביספוספט ו- CO2.
פעולות אחרות
מצד שני, כלורופלסטים מבצעים פונקציות מרובות. בין היתר, סינתזה של חומצות אמינו, נוקליאוטידים וחומצות שומן. כמו גם ייצור הורמונים, ויטמינים ומטבוליטים משניים אחרים ומשתתפים בהטמעה של חנקן וגופרית.
חנקה הוא אחד המקורות העיקריים לחנקן זמין בצמחים גבוהים יותר. אכן, בכלורופלסטים תהליך הטרנספורמציה מניטריט לאמוניה מתרחש בהשתתפות ניטריט-רדוקטאז.
כלורופלסטים מייצרים סדרה של מטבוליטים התורמים כאמצעי למניעה טבעית נגד פתוגנים שונים, ומקדמים את התאמתם של צמחים לתנאים מזיקים כמו לחץ, עודף מים או טמפרטורות גבוהות. באופן דומה, ייצור ההורמונים משפיע על התקשורת החוץ תאית.
לפיכך, כלורופלסטים מקיימים אינטראקציה עם רכיבים סלולריים אחרים, בין אם באמצעות פליטות מולקולריות או באמצעות מגע פיזי, כפי שמתרחש בין הגרנום בסטרומה לבין הממברנה התילקואידית.
הפניות
- אטלס של היסטולוגיית צמחים ובעלי חיים. התא. כלורופלסטים המחלקה לביולוגיה תפקודית ומדעי הבריאות. הפקולטה לביולוגיה. אוניברסיטת ויגו. התאושש בכתובת: mmegias.webs.uvigo.es
- לאון פטרישיה וגווארה-גרסיה ארטורו (2007) הכלורופלסט: אברון מפתח בחיים ושימוש בצמחים. Biotecnología V 14, CS 3, Indd 2. נשלף מ: ibt.unam.mx
- ג'ימייז גרסיה לואיס פליפה והסוחר לאריוס הורסיו (2003) ביולוגיה סלולרית ומולקולרית. פירסון חינוך. ISBN במקסיקו: 970-26-0387-40.
- קמפבל ניל א ', מיטשל לורנס ג' ו ריס ג'יין ב '(2001) ביולוגיה: מושגים ויחסים. מהדורה שלישית. פירסון חינוך. ISBN במקסיקו: 968-444-413-3.
- Sadava David & Purves William H. (2009) החיים: מדע הביולוגיה. מהדורה 8. Medica Panamericana העריכה. בואנוס איירס. ISBN: 978-950-06-8269-5.