n., Synoniemen: chloroplastid; green plastid; chloroleucite
Chloroplast definitie: Een plastide die grote hoeveelheden chlorofyl bevat en waar fotosynthese plaatsvindt
Inhoudsopgave
Chloroplast definitie
Wat is een chloroplast? In de biologie verwijst een chloroplast naar het organel dat zich in de cel van planten en andere fotosynthetische eukaryoten bevindt en dat gevuld is met het groene pigment chlorofyl. Etymologie: van het Griekse “chloros”, dat “groen” betekent, en “plast”, dat “vorm” of “entiteit” betekent. Synoniemen: chloroplastide; groene plastide; chloroleuciet.
Als een eukaryoot chloroplasten bezit, geeft dat aan dat hij in staat is om zijn eigen voedsel te produceren. Dit gebeurt door middel van fotosynthese. Welke soorten cellen bevatten chloroplasten? Planten zijn voorbeelden van organismen die chloroplasten in hun cellen hebben. Als je hun cellen bekijkt, zie je de aanwezigheid van talrijke chloroplasten die over het cytoplasma zijn verspreid (zie de foto van de bladanatomie hieronder). Elke chloroplast bevat een lichtoogstsysteem dat chlorofylen bevat. Deze groene pigmenten absorberen licht in het blauwe en rode deel van het elektromagnetische spectrum. Zij reflecteren echter het groene deel van het spectrum. Dat is de reden waarom planten groen zijn. Dierlijke cellen bevatten daarentegen geen chloroplasten. Afgezien van de aanwezigheid van een celwand (d.w.z. een laag die uit cellulose bestaat en bij planten voor de stevigheid van de cel zorgt) is de aanwezigheid van chloroplasten dus een ander onderscheidend kenmerk dat kan helpen planten van dieren te onderscheiden. Andere organismen die chloroplasten bezitten zijn de eukaryote algen, b.v. de groenwieren. Sommige bacteriën die fotosynthetisch zijn (b.v. fototrofen en cyanobacteriën) hebben chlorofylen in hun cellen. Hun chlorofylen bevinden zich echter niet in een organel met een dubbel membraan, zoals de chloroplast. De chlorofylpigmenten bevinden zich in het thylakoïde membraan van een bacteriecel.
Kenmerken van Chloroplasten
De chloroplast is een van de organellen van een fotosynthetische eukaryote cel. Het is een type plastide (de andere typen zijn chromoplasten en leucoplasten). De chloroplasten zijn van de andere plastiden te onderscheiden door hun kleur, vorm, structuur en functie. De chloroplasten zijn groen door de chlorofylpigmenten die er in overvloed voorkomen. De twee meest voorkomende soorten zijn chlorofyl a en b. Andere chlorofylpigmenten zijn chlorofyl c, d en f. Chlorofyl a is aanwezig in alle chloroplasten, terwijl de andere soorten aanwezig zijn (in variërende hoeveelheden), afhankelijk van de soort. Bij vaatplanten lijkt de vorm op een lens of een schijf en de grootte, ongeveer 5µm in lengte en ~2,5µm in breedte. (Ref.1) Bij algen kan de vorm variëren. Ze kunnen rond, ovaal, of buisvormig zijn.
Structuur van de chloroplast
Wat is de structuur van de chloroplast? De chloroplast heeft ten minste drie membraanstelsels: (1) buitenmembraan, (2) binnenmembraan, en (3) thylakoïde systeem. De buiten- en binnenmembranen vormen het dubbele membraanstelsel dat typisch is voor een organel. De thylakoïden zijn schijfvormige structuren die de rol vervullen van het oogsten of verzamelen van fotonen van een lichtbron, zoals het zonlicht. In het thylakoïdmembraan is het antennecomplex ingebed, dat bestaat uit eiwitten en lichtabsorberende pigmenten, met name chlorofyl en carotenoïden. De taak van de thylakoïde is dus een plaats te bieden voor de lichtreacties van de fotosynthese. De stapel thylakoïden (die lijkt op een stapel munten) wordt granum (meervoud: grana) genoemd. De matrix van de chloroplast wordt de stroma genoemd. Het is de dikke vloeistof tussen de grana. Het bevat enzymen, moleculen en ionen. Hier vindt het lichtonafhankelijke proces van suikervorming plaats (de donkere reacties van de fotosynthese).
Gelijk aan de mitochondriën zijn de chloroplasten semi-autonome organellen. Zij bezitten hun eigen DNA, dat chloroplast-DNA of cpDNA wordt genoemd. Zij zijn dus niet alleen afhankelijk van de genen in de celkern. Zij produceren bepaalde eiwitten uit hun eigen DNA. (Ref.2)
Chloroplast Functies
Wat is de functie van de chloroplast? Chloroplasten voeren het proces van fotosynthese uit. Hun belangrijkste rol is de plaats te bieden voor licht- en donkerreacties. Via deze organellen worden anorganische bronnen, water en lichtenergie omgezet in voedsel, d.w.z. glucose (een suikermolecule). Zij zijn dus belangrijk voor fotosynthetische organismen, omdat zij zelf voedsel kunnen produceren en zich niet met andere organismen hoeven te voeden om te overleven. Omdat zuurstof een van de bijproducten van de fotosynthese is, zijn de chloroplasten dus een cruciale plaats voor de productie van dit gas, dat later uit de cel in het milieu vrijkomt. Zuurstof is biologisch belangrijk omdat het op zijn beurt een rol speelt in verschillende biochemische en fysiologische processen bij dieren.
Voor een verdere beschrijving en feiten over fotosynthese, lees de Plant Metabolism tutorial.
Chloroplast Evolution
De Endosymbiotische theorie werd geconceptualiseerd om de oorsprong van chloroplasten af te bakenen. (Ref.3) Volgens deze theorie waren organellen zoals mitochondriën en chloroplasten cellulaire structuren in eukaryote cellen die ontstonden als gevolg van een primaire endosymbiose die miljoenen jaren geleden plaatsvond tussen de prokaryote endosymbionten en de eukaryote gastcellen. De eukaryote cel, de grotere cel, nam de kleinere fotosynthetische prokaryoten (b.v. cyanobacteriën) op die hen zo in staat stelden te fotosynthetiseren. Uiteindelijk evolueerden de prokaryoten en differentieerden zij zich in plastiden, met name in chloroplasten. Deze vroege fotosynthetische eukaryoten met prokaryoten die orgaantjes zijn geworden, worden verondersteld de vroege voorouders te zijn van de moderne planten en algen op aarde. The discovery of the cpDNA in chloroplasts, the similarity in membranes, and the binary fission as a means of reproduction serve as evidence that supports this theory. (Ref.4)
Read also:
What is the Likely Origin of Chloroplasts? – BioTechniques. (2017, December 14). BioTechniques. https://www.biotechniques.com/molecular-biology/when-did-the-chloroplast-evolve/
See also
- Chlorophyll
- Etioplast
- Chromoplast
- Leucoplast
- Plastid
- Staehelin, L. A. (2003). Chloroplast structure: from chlorophyll granules to supra-molecular architecture of thylakoid membranes. Photosynthesis Research, 76(1–3), 185–196. https://doi.org/10.1023/A:1024994525586
- Discovery of Chloroplast DNA, Genomes and Genes | Discoveries in Plant Biology. (2019). Worldscientific.Com. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/9789812813046_0002
- Jensen, P. E., & Leister, D. (2014). Chloroplast evolution, structure and functions. F1000Prime Reports, 6. https://doi.org/10.12703/p6-40
- Evidence for endosymbiosis. (2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0_0/endosymbiosis_04