Hloroplasti
Hloroplasti su plastidi, ćelijske organele svojstvene biljnim ćelijama, koji sadrže zeleni pigment, hlorofil, pomoću koga obavljaju fotosintezu. Fotosinteza je proces u kome se pomoću hlorofila Sunčeva energija pretvara u hemijsku da bi se ta hemijska energija (ATP) upotrebila za sintezu organskih materija iz neorganskih (CO2 i H2O).
Hloroplasti su i po građi i po funkciji slični mitohondrijama. U njima se , kao i u mitohondrijama, proizvodi ATP samo što se, kao izvor energije, koristi Sunčeva energija (u mitohondrijama se ATP dobija oksidacijom organskih materija - glukoze).
Građa hloroplasta
Hloroplasti su obavijeni dvojnom membranom, spoljašnjom i unutrašnjom, između kojih se nalazi međuprostor. Spoljašnja membrana odvaja unutrašnji sadržaj hloroplasta (stromu) od ostatka citoplazme. Unutrašnja membrana gradi spljoštene, paralelno postavljene kesice nazvane tilakoidi (thylakos = kesica) – vidi sliku. Na tilakoidima se nalaze pigmenti i enzimi koji učestvuju u svetloj fazi fotosinteze.
U stromi hloroplasta nalaze se:
1. ribozomi (70S), slični prokariotskim;
2. hloroplasna DNK (h-DNK) koja ima sposobnost udvajanja nezavisno od udvajanja jedarne DNK, pa i hloroplasti mogu da se dele nezavisno od deobe jedra (ćelije);
3. granule skroba u kojima se magacionira glukoza stvorena u fotosintezi;
4. mnogobrojni enzimi koji učestvuju u tamnoj fazi fotosinteze.
Osnovno o fotosintezi
Fotosinteza je osnovni proces u prirodi zato što obezbeđuje organske materije za sve žive organizme. Sve ostale sinteze u živim bićima nastavljaju se na fotosintezu. Odvija se kroz dve faze – svetlu, za koju je neophodna svetlost, i tamnu, za čije odvijanje svetlost nije neophodna. Zbirna jednačina fotosinteze je:
U svetloj fazi hlorofil apsorbuje (upija) Sunčevu svetlost da bi se ona zatim pretvorila u hemijsku energiju (molekule ATP-a). U ovoj fazi dolazi i do proizvodnje kiseonika koji se oslobađa u atmosferu (još jedan značaj fotosinteze). Život na našoj planeti zasniva se na pretvaranju sunčeve u hemijsku energiju.
U tamnoj fazi se pomoću ATP, stvorenog u svetloj fazi, od neorganskih (CO2 i H2O) sintetišu organske materije.
- Svetla faza fotosinteze
U hloroplastima se na tilakoidima nalaze pigmenti i enzimi koji zajedno nagrade dva fotosistema: FSI i FSII. Kada molekul hlorofila apsorbuje svetlost, njegov elektron postaje pobuđen, usled viška energije, pa napušta molekul hlorofila (vidi sliku). Njega prihvataju prenosioci (transportni lanac elektrona), koji su poređani tako da elektron uvek sa višeg prelazi na niži energetski nivo. Prelaskom sa višeg na niži energetski nivo elektron otpušta deo energije koja se upotrebi da se iz ADP-a sintetiše ATP. Krajnji primalac elektrona je koenzim NADP koji primanjem elektrona postaje redukovani NADPH2. Fotosistem I svoj izgubljeni elektron nadoknađuje iz FS II, a FS II nadoknađuje elektron iz vode. Voda se razlaže na kiseonik (odlazi u atmosferu) i vodonikove jone koje prihvata NADP i postaje NADPH2. Prema tome, voda je primarni davalac, a NADP krajnji primalac elektrona u svetloj fazi.
Krajnji proizvodi svetle faze su kiseonik, ATP i redukovani NADPH2. ATP i NADPH2 odlaze u tamnu fazu.
- Tamna faza fotosinteze
Proizvodi svetle faze, ATP (sadrži energiju) i NADPH2 (donosi vodonik poreklom iz vode), se koriste u tamnoj fazi da bi se neorganski ugljenik iz CO2 ugradio u organska jedinjenja. To se naziva fiksacija ugljenika i izvodi se u Kalvinovom ciklusu u stromi hloroplasta. Početno jedinjenje ovog ciklusa je istovremeno i završno i naziva se ribulozodifosfat (RuDP). Ugljen-dioksid iz atmosfere ulazi u ćeliju (hloroplaste) i vezuje se za RuDP (ima 5C atoma) pri čemu nastaje jedno nestabilno jedinjenje sa 6 C atoma. Preko niza proizvoda u toku ciklusa opet se stvara RuDP. Pri okretanju jednog Kalvinovog ciklusa u organska jedinjenja se ugradi jedan C atoma iz CO2. Znači, da bi nastala glukoza ciklus mora da se okrene 6 puta.
U najkraćem: Sunčeva energija se transformiše u hemijsku (molekuli ATP-a) u svetloj fazi pomoću hlorofila. Razgradnjom ATP-a na ADP, u tamnoj fazi, fosfatna grupa iz ATP se vezuje za jedinjenja, obogaćuje ih energijom i omogućava odvijanje reakcija u Kalvinovom ciklusu. NADPH2 donosi vodonik (nastao u svetloj fazi razlaganjem vode) koji se ugrađuje u organska jedinjenja.
Literatura
- Šerban, M, Nada: Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001
- Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
- Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
- Diklić, Vukosava, Kosanović, Marija, Dukić, Smiljka, Nikoliš, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, Grafopan, Beograd, 2001
- Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998.
