тилакоид представляет собой пластинчатую мембраносвязанную структуру, являющуюся местом светозависимых реакций фотосинтеза в хлоропластах и цианобактериях. Это место, где находится хлорофилл, который поглощает свет и использует его для биохимических реакций. Слово тилакоид происходит от зеленого слова thylakos , что означает мешок или мешочек. С окончанием -oid «тилакоид» означает «мешкообразный».
Тилакоиды также могут называться ламелями, хотя этот термин может использоваться для обозначения часть тилакоида, соединяющая граны.
Структура тилакоида
В хлоропластах тилакоиды встроены в строму (внутреннюю часть часть хлоропласта). Строма содержит рибосомы, ферменты и хлоропластную ДНК. Тилакоид состоит из тилакоидной мембраны и замкнутой области, называемой просветом тилакоида. Стопка тилакоидов образует группу монетоподобных структур, называемых гранумом. Хлоропласт содержит несколько из этих структур, вместе известных как грана.
У высших растений есть специально организованные тилакоиды, в которых каждый хлоропласт имеет 10–100 гран, связанных с друг друга тилакоидами стромы. Тилакоиды стромы можно рассматривать как туннели, соединяющие граны. Тилакоиды граны и тилакоиды стромы содержат разные белки.
Роль тилакоида в фотосинтезе
Реакции, осуществляемые в тилакоиде, включают воду фотолиз, цепь переноса электронов и синтез АТФ.
Фотосинтетические пигменты (например, хлорофилл) встраиваются в тилакоидную мембрану, что делает ее местом попадания света -зависимые реакции в фотосинтезе. Многослойная спиральная форма граны придает хлоропласту высокое отношение площади поверхности к объему, что способствует эффективности фотосинтеза.
Просвет тилакоида используется для фотофосфорилирования во время фотосинтез. Светозависимые реакции в мембране перекачивают протоны в просвет, снижая его pH до 4. Напротив, pH стромы равен 8.
Вода Фотолиз
Первым этапом является фотолиз воды, который происходит на участке просвета тилакоидной мембраны. Энергия света используется для уменьшения или разделения воды. Эта реакция производит электроны, которые необходимы для цепей переноса электронов, протоны, которые закачиваются в просвет для создания градиента протонов, и кислород. Хотя кислород необходим для клеточного дыхания, газ, образующийся в результате этой реакции, возвращается в атмосферу.
Цепь переноса электронов
Электроны от фотолиза попадают в фотосистемы цепей переноса электронов. Фотосистемы содержат антенный комплекс, который использует хлорофилл и связанные с ним пигменты для сбора света с различными длинами волн. Фотосистема I использует свет для уменьшения НАДФ + для производства НАДФН и H + . Фотосистема II использует свет для окисления воды с образованием молекулярного кислорода (O 2 ), электронов (e – ) и протонов (H + ). Электроны восстанавливают НАДФ + до НАДФН в обеих системах.
Синтез АТФ
АТФ создается как из Фотосистемы I, так и из Фотосистемы II. Тилакоиды синтезируют АТФ с помощью фермента АТФ-синтазы, аналогичного митохондриальной АТФазе. Фермент интегрирован в тилакоидную мембрану. Часть CF1 молекулы синтазы простирается в строму, где АТФ поддерживает светонезависимые реакции фотосинтеза.
Просвет тилакоида содержит белки, используемые для переработка белков, фотосинтез, метаболизм, окислительно-восстановительные реакции и защита. Белок пластоцианин – это белок-переносчик электронов, который переносит электроны от белков цитохрома в Фотосистему I. Комплекс цитохрома b6f является частью цепи переноса электронов, которая связывает перекачку протонов в просвет тилакоида с переносом электронов. Цитохромный комплекс расположен между Фотосистемой I и Фотосистемой II.
Тилакоиды в водорослях и цианобактериях
В то время как тилакоиды в растительных клетках образуются стеки граны в растениях, они могут быть разложены в некоторых типах водорослей.
В то время как водоросли и растения являются эукариотами, цианобактерии – фотосинтезирующие прокариоты. Они не содержат хлоропластов. Вместо этого вся клетка действует как своего рода тилакоид. Цианобактерии имеют внешнюю клеточную стенку, клеточную мембрану и тилакоидную мембрану. Внутри этой мембраны находится бактериальная ДНК, цитоплазма и карбоксисомы. Тилакоидная мембрана имеет функциональные цепи переноса электронов, которые поддерживают фотосинтез и клеточное дыхание. Мембраны тилакоидов цианобактерий не образуют грану и строму. Вместо этого мембрана образует параллельные листы рядом с цитоплазматической мембраной, с достаточным пространством между каждым листом для фикобилисом, светособирающих структур.