Les chloroplastes sont des structures membranaires dans lesquelles la photosynthèse a lieu. Ce processus dans les plantes supérieures et les cyanobactéries a permis à la planète de maintenir sa capacité à soutenir la vie en utilisant du dioxyde de carbone et en reconstituant la concentration d'oxygène. La photosynthèse elle-même a lieu dans des structures telles que les thylakoïdes. Ce sont des "modules" membranaires des chloroplastes, dans lesquels s'effectuent le transfert de protons, la photolyse de l'eau, la synthèse du glucose et de l'ATP.
Structure des chloroplastes végétaux
Les chloroplastes sont appelés structures à double membrane situées dans le cytoplasme des cellules végétales et des chlamydomonas. En revanche, les cellules cyanobactériennes effectuent la photosynthèse dans les thylakoïdes et non dans les chloroplastes. Ceci est un exemple d'organisme sous-développé capable de fournir sa nutrition grâce à des enzymes de photosynthèse situées sur des saillies du cytoplasme.
Selon sa structure, le chloroplaste est un organite à deux membranes en forme de bulle. Ils sont localisés en grand nombre dans les cellules des plantes photosynthétiques et ne se développent que dans le cas decontact avec la lumière ultraviolette. À l'intérieur du chloroplaste se trouve son stroma liquide. Dans sa composition, il ressemble à l'hyaloplasme et se compose de 85% d'eau, dans laquelle les électrolytes sont dissous et les protéines sont en suspension. Le stroma des chloroplastes contient des thylakoïdes, des structures dans lesquelles les phases claires et sombres de la photosynthèse se déroulent directement.
Appareil héréditaire des chloroplastes
À côté des thylakoïdes, il y a des granules avec de l'amidon, qui est un produit de la polymérisation du glucose obtenu à la suite de la photosynthèse. Librement dans le stroma se trouvent de l'ADN de plaste avec des ribosomes dispersés. Il peut y avoir plusieurs molécules d'ADN. Avec l'appareil biosynthétique, ils sont responsables de la restauration de la structure des chloroplastes. Cela se produit sans utiliser les informations héréditaires du noyau cellulaire. Ce phénomène permet également de juger de la possibilité d'une croissance et d'une reproduction indépendantes des chloroplastes dans le cas de la division cellulaire. Par conséquent, les chloroplastes, à certains égards, ne dépendent pas du noyau cellulaire et représentent, pour ainsi dire, un organisme symbiotique sous-développé.
Structure des thylakoïdes
Thylakoïdes sont des structures membranaires en forme de disque situées dans le stroma des chloroplastes. Chez les cyanobactéries, elles sont entièrement situées sur les invaginations de la membrane cytoplasmique, car elles ne possèdent pas de chloroplastes indépendants. Il existe deux types de thylakoïdes: le premier est un thylakoïde avec une lumière et le second est un lamellaire. Le thylakoïde avec une lumière est de plus petit diamètre et est un disque. Plusieurs thylakoïdes disposés verticalement forment un grana.
Les thylakoïdes lamellaires sont de larges plaques qui n'ont pas de lumière. Mais ils sont une plate-forme à laquelle plusieurs grains sont attachés. En eux, la photosynthèse ne se produit pratiquement pas, car ils sont nécessaires pour former une structure solide résistant aux dommages mécaniques de la cellule. Au total, les chloroplastes peuvent contenir de 10 à 100 thylakoïdes avec une lumière capable de photosynthèse. Les thylakoïdes eux-mêmes sont les structures élémentaires responsables de la photosynthèse.
Le rôle des thylakoïdes dans la photosynthèse
Les réactions les plus importantes de la photosynthèse ont lieu dans les thylakoïdes. Le premier est la séparation par photolyse de la molécule d'eau et la synthèse d'oxygène. Le second est le transit d'un proton à travers la membrane à travers le complexe moléculaire du cytochrome b6f et la chaîne d'électrotransport. Toujours dans les thylakoïdes, la synthèse de la molécule d'ATP à haute énergie a lieu. Ce processus se produit avec l'utilisation d'un gradient de protons qui s'est développé entre la membrane thylakoïde et le stroma chloroplastique. Cela signifie que les fonctions des thylakoïdes permettent de réaliser toute la phase lumineuse de la photosynthèse.
Phase lumineuse de la photosynthèse
Une condition nécessaire à l'existence de la photosynthèse est la capacité à créer un potentiel membranaire. Il est obtenu par le transfert d'électrons et de protons, grâce auquel un gradient H + est créé, qui est 1000 fois supérieur à celui des membranes mitochondriales. Il est plus avantageux de prélever des électrons et des protons sur des molécules d'eau pour créer un potentiel électrochimique dans une cellule. Sous l'action d'un photon ultraviolet sur les membranes thylakoïdes, celle-ci devient disponible. Un électron est expulsé d'une molécule d'eau, ce quiacquiert une charge positive, et donc, pour la neutraliser, il est nécessaire de laisser tomber un proton. En conséquence, 4 molécules d'eau se décomposent en électrons, protons et forment de l'oxygène.
La chaîne des processus de photosynthèse
Après la photolyse de l'eau, la membrane se recharge. Les thylakoïdes sont des structures qui peuvent avoir un pH acide lors du transfert de protons. A ce moment, le pH dans le stroma du chloroplaste est légèrement alcalin. Cela génère un potentiel électrochimique qui rend possible la synthèse d'ATP. Les molécules d'adénosine triphosphate seront ensuite utilisées pour les besoins énergétiques et la phase sombre de la photosynthèse. En particulier, l'ATP est utilisé par la cellule pour utiliser le dioxyde de carbone, ce qui est obtenu par sa condensation et la synthèse de molécules de glucose basées sur celles-ci.
Dans la phase sombre, le NADP-H+ est réduit en NADP. Au total, la synthèse d'une molécule de glucose nécessite 18 molécules d'ATP, 6 molécules de dioxyde de carbone et 24 protons d'hydrogène. Cela nécessite la photolyse de 24 molécules d'eau pour utiliser 6 molécules de dioxyde de carbone. Ce processus permet de libérer 6 molécules d'oxygène, qui seront ensuite utilisées par d'autres organismes pour leurs besoins énergétiques. En même temps, les thylakoïdes sont (en biologie) un exemple de structure membranaire qui permet d'utiliser l'énergie solaire et un potentiel transmembranaire avec un gradient de pH pour les convertir en énergie de liaisons chimiques.
