تبیان، دستیار زندگی
اساساً همه ی انرژی آزاد مصرف شده به وسیله ی سیستم های زیستی از انرژی خورشید حاصل می شود که در فرایند فتوسنتز به دام می افتد. . .
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

نقش کلروپلاست در متابولیسم

اهداف:

آشنایی با کلروپلاست و ارتباط آن با متابولیسم

مروری بر چرخه اسید سیتریک، زنجیره های انتقال الکترون

شرح درس:

نقش کلروپلاست در متابولیسم

اساساً همه ی انرژی آزاد مصرف شده به وسیله ی سیستم های زیستی از انرژی خورشید حاصل می شود که در فرایند فتوسنتز به دام می افتد. آب و دی اکسید کربن با هم در معرض نور ترکیب می شوند و کربوهیدرات ها و اکسیژن تولید می شود. کربوهیدرات های ساخته شده عمدتاً ساکارز و نشاسته هستند. مکانسیم فتوسنتز پیچیده و مستلزم بر هم کنش بسیاری از پروتئین ها و مولکول های کوچک است. فتوسنتز در گیاهان سبز و در کلروپلاست های آن ها رخ می دهد. انرژی نورانی جذب شده در مولکول های رنگدانه موجود در کلروپلاست موسوم به کلروفیل برای تولید الکترون های پر انرژی با توان احیایی بالا استفاده می شود. این الکترون ها برای تولید NADPH و همچنین ATP در یک سری از واکنش ها به نام واکنش های نوری مصرف می شوند. این واکنش حتماً باید در معرض نور باشد و به همین علت به نام واکنش های نوری شناخته می شود.  NADPH و ATP تشکیل شده به کمک نور، دی اکسید کربن را به وسیله یک سری از واکنش ها که چرخه کلوین یا واکنش های تاریکی شناخته می شوند احیا کرده و ان را به 3- فسفوگلیسرات تبدیل می کنند.

چرخه اسید سیتریک برای تولید الکترون های پرانرژی که ترجیحاً به شکل NADH است مولکول های سوختی را به دی اکسید کربن موجب می شود. جریان این الکترون های پر انرژی یک نیروی محرکه ی پروتونی را از طریق زنجیره ی انتقال الکترون ایجاد می کند. سپس این نیروی محرکه ی پروتونی به وسیله ی ATP سنتتاز به ATP تبدیل می شود.

واکنش های نوری فتوسنتز از انرژی موجود در فوتون ها برای ایجاد الکترون های پر انرژی استفاده می کنند. این الکترون ها مستقیماً در احیای NADP+  به NADPH و به شکل غیرمستقیم در زنجیره ی انتقال الکترون برای ایجاد نیروی محرکه ی پروتونی در عرض غشا استفاده می شوند. محصول جانبی این واکنش ها اکسیژن است. نیروی محرکه پروتونی باعث سنتز ATP از طریق ATP سنتاز می شود که مشابه ATP سنتاز فرایند فسفریله شدن اکسایشی است. فسفریله شدن اکسایشی ابزار غالب در ایجاد ATP از مولکول های سوختی در میتوکندری رخ می دهد. همچنین فتوسنتز وسیله ی تبدیل انرژی نورانی به انرژی شیمیایی در اندامک هایی به نام کلروپلاست انجام می گیرد.

کلروپلاست ها مانند میتوکندری ها دارای یک غشای خارجی و یک غشای داخلی همراه با یک فضای بین دو غشا هستند. استروما جایگاه اصلی فتوسنتز است. در استروما ساختارهای غشا مانندی به نام تیلاکوئید وجود دارند که در واقع محفظه های پهن یا صفحه ای هستند. این محفظه های تیلاکوئیدی روی هم قرار می گیرند و گرانوم را تشکیل می دهند. گرانوم های مختلف به وسیله بخش هایی از غشای تیلاکوئیدی که تیغه های استرومایی نامیده می شوند به هم متصل شده اند. در حقیقت تیلاکوئیدها جایگاهی برای واکنش های جفت شده ی اکسایش احیا هستند که نیروی محرکه پروتونی را ایجاد می کنند. غشاهای تیلاکوئید حاوی ماشین های مبدل انرژی اند. این ماشین ها پروتئین های جمع کننده نور، مراکز واکنش، زنجیرهای انتقال الکترون و ATP سنتاز ها هستند.

غشای خارجی کلروپلاست مانند غشای خارجی میتوکندری نسبت به مولکول های کوچک و یون ها بسیار نفوذپذیر اند این در حالی است که غشاهای داخلی به یون ها نفوذناپذیرند. استرومای کلروپلاست دارای آنزیم های محلولی است که از NADPH و ATP تولید شده به وسیله تیلاکوئیدها برای تبدیل دی اکسید کربن به قند استفاده می کنند. جالب است بدانید که سلول های برگ گیاه بسته به نوع سلول، نوع گونه گیاه و شرایط رشدی دارای 1 تا 100 کلروپلاست است.

فیلم:

برای دریافت فایل آموزشی کلیک کنید.

فسفریله شدن اکسایشی ابزار غالب در ایجاد ATP از مولکول های سوختی در میتوکندری رخ می دهد. جریان الکترون های پر انرژی یک نیروی محرکه ی پروتونی را از طریق زنجیره ی انتقال الکترون ایجاد می کند. سپس این نیروی محرکه ی پروتونی به وسیله ی ATP سنتاز به ATP تبدیل می شود.


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی

تنظیم: مهسا شاه حسینی