Kloroplast

Kloroplast definition

Vad är kloroplast? Inom biologin avser en kloroplast den organell som finns i cellen hos växter och andra fotosyntetiska eukaryoter och som är fylld med det gröna pigmentet klorofyll. Etymologi: från grekiskans ”chloros” som betyder ”grönt” och ”plast” som betyder ”form” eller ”enhet”. Synonymer: chloroplastid; grön plastid; kloroleukit.

När en eukaryot besitter kloroplaster tyder det på att den har förmåga att producera sin egen föda. Det gör den genom fotosyntes. Vilka typer av celler innehåller kloroplaster? Växter är exempel på organismer som har kloroplaster inuti sina celler. Om man tittar på deras celler kan man se att det finns många kloroplaster som är utspridda i cytoplasman (se bilden av bladets anatomi nedan). Varje kloroplast innehåller ett ljusinsamlingssystem som innehåller klorofyller. Dessa gröna pigment absorberar ljus i det blå och röda elektromagnetiska spektrumet. De reflekterar dock den gröna delen av spektrumet. Det är av denna anledning som växter är gröna. Däremot innehåller djurceller inga kloroplaster. Förutom närvaron av en cellvägg (dvs. ett lager som består av cellulosa och som ger cellerna styvhet i växterna) är förekomsten av kloroplaster alltså ett annat kännetecken som kan hjälpa till att skilja växter från djur. Andra organismer som har kloroplaster är eukaryota alger, t.ex. grönalger. Vissa bakterier som är fotosyntetiska (t.ex. fototrofer och cyanobakterier) har klorofyller i sina celler. Deras klorofyller finns dock inte inuti en dubbelmembrerad organell som kloroplasten. Klorofyllpigmenten finns snarare i bakteriecellens thylakoidmembran.

Kännetecken för kloroplaster

Kloroplasten är en av organellerna i en fotosyntetisk eukaryot cell. Den är en typ av plastid (de andra typerna är kromoplaster och leucoplaster). Kloroplasterna kan identifieras från de andra plastiderna genom sin färg, form, struktur och funktion. Kloroplasterna är gröna på grund av de klorofyllpigment som förekommer i riklig mängd. De två vanligaste typerna är klorofyll a och b. Andra klorofyllpigment är klorofyll c, d och f. Klorofyll a finns i alla kloroplaster medan de andra typerna finns (i varierande mängd) beroende på arten. Hos kärlväxter liknar formen en lins eller en skiva och storleken ungefär 5 µm i längd och ~2,5 µm i bredd. (Ref.1) I alger kan formen variera. De kan vara runda, ovala eller rörformiga.

Kloroplastens struktur

Vad är kloroplastens struktur? Kloroplasten har minst tre membransystem: (1) yttre membran, (2) inre membran och (3) thylakoidsystem. Det yttre och inre membranet utgör det dubbla membransystemet som är ett typiskt kännetecken för en organell. Thylakoiderna är skivformade strukturer som har till uppgift att skörda eller samla in fotoner från en ljuskälla, t.ex. solljus. Inbäddat i thylakoidmembranet finns antennkomplexet som består av proteiner och ljusabsorberande pigment, särskilt klorofyll och karotenoider. Thylakoidens uppgift är alltså att tillhandahålla en plats för fotosyntesens ljusreaktioner. Stapeln av thylakoider (som liknar en myntstapel) kallas granum (plural: grana). Kloroplastens matris kallas stroma. Det är den tjocka vätskan mellan grana. Den innehåller enzymer, molekyler och joner. Det är där den ljusoberoende processen för sockerbildning äger rum (fotosyntesens mörka reaktioner).

I likhet med mitokondrierna är kloroplasterna halvautonoma organeller. De har ett eget DNA, som kallas kloroplast-DNA eller cpDNA. De är alltså inte enbart beroende av de gener som finns i cellkärnan. De producerar vissa proteiner från sitt eget DNA. (Ref.2)

Kloroplastens funktioner

Vad är kloroplastens funktion? Kloroplasterna utför fotosyntesen. Deras viktigaste uppgift är att tillhandahålla platsen för ljus- och mörkerreaktioner. Genom dessa organeller omvandlas oorganiska källor, vatten och ljusenergi till mat, dvs. glukos (en sockermolekyl). De är därför viktiga för fotosyntetiska organismer för att de ska kunna producera mat på egen hand och inte behöva livnära sig på andra organismer för att överleva. Eftersom syre är en av biprodukterna från fotosyntesen är kloroplasterna därför en viktig plats för att producera denna gas, som senare släpps ut från cellen till miljön. Syre är biologiskt viktigt eftersom det i sin tur spelar en roll i olika biokemiska och fysiologiska processer hos djur.

För ytterligare beskrivning och fakta om fotosyntesen, läs Växtmetabolism-tutorial.

Kloroplastens utveckling

Den endosymbiotiska teorin konceptualiserades för att avgränsa kloroplasternas ursprung. (Ref.3) Följaktligen var organeller som mitokondrier och kloroplaster cellstrukturer i eukaryota celler som uppstod som ett resultat av en primär endosymbios som ägde rum för miljontals år sedan mellan prokaryota endosymbionter och eukaryota värdceller. Den eukaryota cellen, som är den större cellen, tog emot de mindre fotosyntetiska prokaryoterna (t.ex. cyanobakterier), vilket gjorde det möjligt för dem att göra fotosyntes. Så småningom utvecklades prokaryoterna och differentierades till plastider, särskilt kloroplaster. Dessa tidiga fotosyntetiska eukaryoter med prokaryoter som förvandlats till organeller antas vara de tidiga förfäderna till moderna växter och alger på jorden. 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

1. 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
2. Discovery of Chloroplast DNA, Genomes and Genes | Discoveries in Plant Biology. (2019). Worldscientific.Com. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/9789812813046_0002
3. Jensen, P. E., & Leister, D. (2014). Chloroplast evolution, structure and functions. F1000Prime Reports, 6. https://doi.org/10.12703/p6-40
4. Evidence for endosymbiosis. (2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0_0/endosymbiosis_04