엽록체 기능, 광합성의 구조 및 과정



그 엽록체 그것들은 식물과 조류의 특징 인 복잡한 막 시스템에 의해 구분되는 세포 기관의 한 유형입니다. 이 색소체에는 광합성의 과정을 담당하는 염록소, 채소의 초록색 인 색소가 있으며이 계통의 독립 영양 생물을 허용합니다.

아미노산, 비타민, 지방산, 지질 및 세포막 아질산 환원 성분의 합성 - 또한, 엽록체은 대사 에너지 (아데노신 삼인산 ATP)의 생성에 관련된다. 또한 병원균에 대한 방어 물질 생산에있어 역할을한다..

광합성 소기관 자체 원형 게놈 (DNA)이 있고 시사하는 호스트와 조상 광합성 세균과 공생하는 과정에서 미토콘드리아 발신 등에.

색인

  • 1 원산지
    • 1.1 내분비 생물 이론
  • 2 일반적인 특성
  • 3 구조
    • 3.1 외부 및 내부 멤브레인
    • 3.2 틸라코이드 막
    • 3.3 틸라코이드
    • 3.4 기질
    • 3.5 게놈
  • 4 함수
    • 4.1 광합성
    • 4.2 생체 분자의 합성
    • 4.3 병원균에 대한 방어
  • 5 개의 기타 plastids
  • 6 참고 문헌

원산지

엽록체는 매우 멀리 떨어져있는 유기체 그룹의 특성 인 조류, 식물 및 원핵 생물의 세포 소기관입니다. 이 증거는 세포 소기관이 광합성을 수행 할 수있는 원핵 유기체에서 유래했다는 것을 암시한다.

광합성을 수행 할 수있는 능력을 갖춘 최초의 진핵 생물은 약 1 억년 전에 유래 한 것으로 추정된다. 이러한 중요한 진화 적 도약은 진핵 생물에 의한 시아 노 박테리아 (cyanobacterium)의 획득에 의한 것이라는 증거가있다. 이 과정은 적색, 녹색 및 식물 조류의 다른 계통을 발생시켰다.

같은 방식으로, 2 차 및 3 차 공생 현상이 존재하는데, 계통이 진핵 생물의 계통이 다른 자유로운 광합성 진핵 생물과의 공생 관계를 수립하는 것이다.

진화 과정에서 추정 세균의 게놈이 줄어들었고 일부 유전자가 핵 게놈으로 전달되어 통합되었다.

현재의 엽록체의 게놈 조직은 원핵 생물의 게놈 조직과 유사하지만 진핵 생물의 유전 물질의 속성을 가지고있다.

내분비 생물 이론

Endosymbiotic 이론은 그러나 60와 80 사이에 출판 된 책의 일련의 린 마굴리스에 의해 제안되었다, 그것은 Mereschkowsky에 의해 제안 이미 1900 년대부터 자체 처리 된 생각을했다.

이 이론은 엽록체, 미토콘드리아 및 편모에 존재하는 기초 체의 기원을 설명합니다. 이 가설에 따르면 이러한 구조는 한때 자유로운 원핵 생물이었습니다.

모바일 원핵 생물에서 기저 체의 내막 생체 기원을지지하는 증거는 많지 않다..

대조적으로, α-Proteobacteria와 시아 노 박테리아의 엽록체로부터 mitochondria의 endosymbiotic 기원을지지하는 중요한 증거가있다. 가장 명확하고 강력한 증거는 두 게놈 간의 유사성입니다.

일반적인 특성

엽록체는 식물 세포에서 가장 두드러진 유형의 색소체입니다. 그것들은 막으로 둘러싸인 타원형 구조이며 독립 영양 상태의 진핵 생물의 가장 유명한 과정은 그들의 내부에서 일어납니다 : 광합성. 그것들은 역동적 인 구조이고 그들 자신의 유전 물질을 가지고있다..

그들은 보통 식물의 잎에 위치한다. 전형적인 식물 세포는 매우 다양하지만 10 ~ 100 엽록체를 가질 수있다..

미토콘드리아와 마찬가지로, 부모에서 어린이에게 엽록체의 유전은 부모 중 하나의 부분에서 일어나며 둘 다 아닙니다. 사실, 이들 세포 소기관은 다양한 측면에서 미토콘드리아와 매우 유사하지만,.

구조

엽록체는 길이가 5 ~ 10 μm 인 큰 세포 소기관입니다. 이 구조의 특성은 전통적인 광학 현미경으로 시각화 할 수 있습니다.

그들은 이중 지질 막으로 둘러싸여 있습니다. 또한, 그들은 틸라코이드 멤브레인 (thylakoid membranes)이라고 불리는 내부 멤브레인의 세 번째 시스템을 가지고 있습니다..

이 마지막 멤브레인 시스템은 틸라코이드 (thylakoids)로 알려진 디스크와 같은 구조를 형성합니다. 더미에있는 틸라코이드의 조합은 "grana"라고 불리며 서로 연결되어 있습니다..

(두 외막 사이) 막간 공간 (틸라코이드 막 엽록체 내외 있음) 기질과 : 엽록체의 내부 구조가 복잡하고 세 구역으로 분할이 삼중 막 시스템으로 마지막으로 틸라코이드의 루멘.

외부 및 내부 멤브레인

막 시스템은 ATP의 생성과 관련이있다. 미토콘드리아의 멤브레인처럼, 그것은 세포막으로 분자의 통과를 결정하는 내막입니다. 포스파티딜콜린과 포스파티딜 글리세롤은 엽록체 막의 가장 풍부한 지질입니다.

외부 막은 일련의 구멍을 포함합니다. 작은 분자는이 채널을 통해 자유롭게 들어갈 수 있습니다. 다른 한편, 내부 막은 이러한 유형의 저 중량 분자의 자유 이동을 허용하지 않습니다. 분자가 들어가기 위해서는 멤브레인에 고정 된 특정 운반자를 이용해야합니다.

어떤 경우에는 엽록체의 내부 막에서 유래 한 세포막에 의해 형성되는 말초 세망 (peripheral reticulum)이라는 구조가있다. 일부 저자는 C3 식물에서 발견되었지만 C4 대사 산 식물에 특유하다고 생각한다.

이 tubules 및 vesicles의 기능은 아직 명확하지 않습니다. 그들은 엽록체 내에서 대사 산물과 단백질의 빠른 수송에 기여할 수 있거나 내부 막의 표면을 증가시킬 수 있다고 제안되었다.

틸라코이드 막

광합성 과정에 관여하는 전자 전달 사슬은이 막 시스템에서 일어난다. 양성자는 간질에서부터 틸라코이드 내부까지이 막을 통해 펌핑됩니다..

이 기울기는 양성자가 간질로 다시 향하게 될 때 ATP의 합성을 초래합니다. 이 과정은 미토콘드리아의 내부 막에서 일어나는 것과 동일하다..

monogalactosyl의 디아 실 글리세롤, 디아 실 글리세롤 digalactosyl, sulfoquinovosyl의 디아 실 글리세롤 및 포스파티딜 : 틸라코이드 막 지질은 네 가지 유형으로 형성된다. 각 유형은이 섹션의 지질 이중층 내에 특별한 기능을 가지고 있습니다.

틸라코이드

틸라코이드 (thylakoids)는 막 또는 평평한 디스크 형태의 멤브레인 구조로 "그라나다"(이 구조의 복수형은 Granum). 이 디스크는 직경이 300 ~ 600 nm입니다. 틸라코이드의 내부 공간을 루멘 (lumen)이라 부릅니다..

틸라코이드 스택의 아키텍처는 여전히 논쟁 중이다. 두 가지 모델이 제시된다 : 첫 번째는 나선형 모델이며, 여기서 틸라코이드는 나선형 입자.

대조적으로, 다른 모델은 분기를 제안한다. 이 가설은 그라 놀라가 기질 간질에 의해 형성된다는 것을 시사한다.

스트로 마

간질은 틸라코이드를 둘러싸고 엽록체의 내부 영역에서 발견되는 젤라틴 액체입니다. 이 영역은이 유형의 plastid를 일으킨 혐의 박테리아의 세포질에 해당합니다..

이 분야에서는 DNA 분자와 많은 양의 단백질과 효소를 발견 할 수 있습니다. 특히 캘빈주기에 관여하는 효소는 광합성 과정에서 이산화탄소를 고정시키는 것으로 밝혀졌습니다. 전분 과립도 발견 할 수 있습니다.

간질에서는 엽록체의 엽록체를 발견 할 수 있습니다. 왜냐하면 이러한 구조는 자신의 단백질을 합성하기 때문입니다.

게놈

엽록체의 가장 뛰어난 특징 중 하나는 그들 자신의 유전 시스템을 가지고 있다는 것입니다.

엽록체의 유전 물질은 원형 DNA 분자로 구성됩니다. 각 세포 소기관은 12-16kb (킬로베이스)의이 원형 분자의 사본을 여러 개 가지고 있습니다. 그들은 누 클레오이드 (nucleoid)라고 불리는 구조로 조직되어 있으며, 단백질과 RNA 분자와 함께 플라 스티드 게놈의 10 ~ 20 카피로 구성됩니다.

엽록체 DNA는 약 120-130 개의 유전자를 암호화합니다. 이것들은 광계 I 및 II, ATP 합성 효소 및 Rubisco 서브 유닛 중 하나와 같은 광합성 과정과 관련된 단백질 및 RNA를 생성한다.

Rubisco (ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase / oxygenase)는 캘빈주기에서 중요한 효소 복합체입니다. 사실, 그것은 지구상에서 가장 풍부한 단백질로 간주됩니다.

전달 RNA와 리보솜은 엽록체 게놈에서 암호화 된 RNA 메시지의 번역에 사용됩니다. 그것은 리보솜 RNA 23S, 16S, 5S 및 4.5S와 전달 RNA를 포함합니다. 또한 20 개의 리보솜 단백질과 RNA 중합 효소의 특정 서브 유닛을 암호화합니다.

그러나 엽록체의 기능에 필요한 특정 요소는 식물 세포의 핵 게놈에서 암호화되어있다.

기능들

효소와 막 고정 단백질의 넓은 스펙트럼에 여러 생화학 반응 덕분에이 세포 기관이 포함되어 있는지 발생하는 경우 엽록체는 식물, 중요한 대사 센터로 간주 될 수 있습니다.

그들은 식물 유기체에서 중요한 기능을 가지고 있습니다. 그것은 햇빛이 탄수화물로 변하는 광합성 과정이 일어나고 산소가 이차 생성물로 변하는 곳입니다..

생합성의 일련의 2 차 기능은 또한 엽록체에서 발생한다. 다음은 각 기능에 대해 자세히 설명합니다.

광합성

엽록소 덕분에 광합성이 일어난다. 이 안료는 엽록체 내부, 틸라코이드 멤브레인.

그것은 두 부분으로 구성되어 있습니다 : 반지와 꼬리. 링은 마그네슘을 함유하고 빛의 흡수를 담당합니다. 그것은 빛의 녹색 영역을 반영하여 청색광과 적색광을 흡수 할 수 있습니다..

광합성 반응은 전자의 전달 덕분에 일어난다. 빛으로부터 오는 에너지는 엽록소 안료에 에너지를 부여합니다 (이 분자는 빛에 의해 "흥분"된다고 말합니다). 이로 인해 틸라코이드 멤브레인의 입자들이 움직입니다. 엽록소는 물 분자에서 전자를 얻습니다..

이 과정은 기질에서 ATP의 합성을 허용하는 전기 화학적 구배를 형성하게한다. 이 단계는 "발광성".

광합성 (또는 암상)의 두 번째 부분은 간질에서 일어나며 세포질에서 계속됩니다. 그것은 또한 탄소 고정 반응으로 알려져 있습니다. 이 단계에서, 상기 반응의 생성물은 CO로부터 탄수화물을 제조하는데 사용된다2.

생체 분자의 합성

또한, 엽록체는 식물의 성장과 성장을 가능하게하는 다른 특수 기능을 가지고있다..

이 소기관에서 질산염과 황산염의 동화가 일어나고 아미노산, 식물 호르몬, 비타민, 지방산, 엽록소 및 카로티노이드의 합성에 필요한 효소가 있습니다.

특정 연구는이 세포 소기관에 의해 합성 된 상당한 수의 아미노산을 확인했습니다. 커크 (Kirk)는 엽록체에서 아미노산의 생산을 연구했다. 비시아 파바 L.

이 저자들은 가장 풍부한 합성 아미노산이 글루타메이트, 아스파 테이트 및 트레오닌임을 발견했다. 알라닌, 세린 및 글리신과 같은 다른 유형도 합성되었지만 소량으로 합성되었다. 나머지 13 개의 아미노산 또한 검출되었다.

그들은 지질의 합성에 관여하는 다른 유전자를 분리 할 수있었습니다. 엽록체는 엽록소 및 다른 안료 생산에 필수적인 이소 프레 노이드 지질 합성에 필요한 경로를 가지고있다..

병원균에 대한 방어

식물은 동물과 비슷한 개발 된 면역 체계를 가지고 있지 않습니다. 따라서 세포 구조는 유해 물질을 방어 할 수있는 항균 물질을 생산해야합니다. 이 목적을 위해 식물은 활성 산소 종 (ROS) 또는 살리실산.

엽록체는 식물에 들어가는 가능한 병원균을 제거하는 이들 물질의 생산과 관련이 있습니다.

마찬가지로 그들은 "분자 센서"로서 기능하고 경고 메커니즘에 참여하여 다른 기관에 정보를 전달합니다.

기타 플라 스티드

엽록체는 색소체 (plastids) 또는 색소체 (plastids)라고 불리는 식물 세포 소기관의 계열에 속합니다. 엽록체는 엽록소 색소를 가지고 있기 때문에 색소체의 나머지 부분과 주로 다릅니다. 다른 색소체는 다음과 같습니다.

-Chromoplasts :이 구조는 카로티노이드를 함유하고 꽃과 꽃에 존재합니다. 이러한 색소 덕분에 식물성 구조는 황색, 주황색 및 적색을 띄게됩니다..

-leucoplastos :이 plastidios는 안료가 없으므로 흰색입니다. 그들은 보호 구역으로 사용되며 직접적인 빛을받지 못하는 기관에서 발견됩니다..

-Amyloplasts : 전분을 함유하고 뿌리와 괴경에서 발견된다..

Plastids는 protoplastidia라고 불리는 구조물에서 비롯된다. plastids의 가장 눈에 띄는 특징 중 하나는 이미 성숙 단계에 있지만 유형을 변경하려는 속성입니다. 이 변화는 공장의 환경 적 또는 내재적 신호에 의해 유발됩니다.

예를 들어, 엽록체는 색 원체를 생성 할 수 있습니다. 이 변화를 위해, 틸라코이드 막이 분해되고 카로티노이드가 합성된다.

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