De chloroplaster er organeller præsentere i cytoplasmaet af eukaryote celler fotosyntese (planter, alger). De er følsomme over for eksponeringen af forskellige bølger i lysspektret . De spiller en vigtig rolle i funktionen af en plantecelle, da de tillader at fange lyset, som er oprindelsen til fotosyntese . Gennem klorofyl de besidder og deres ultrastruktur , disse organeller er i stand til at overføre energien båret af fotoner med molekyler af vand . Kloroplaster spiller en vigtig rolle i kulstofcyklussen ved at omdanne atmosfærisk kulstof til organisk kulstof. Kloroplaster tilhører en familie af organeller kaldet plastider ; disse er resultatet af endosymbiose af en cyanobakterie for omkring 1,5 milliarder år siden.
Kloroplast blev opdaget under videnskabelig forskning på planter . Den første forskning begyndte med Joseph Priestley i 1772 . Han var blevet interesseret i undersøgelsen af gasser og identificerede flere af dem. Han demonstrerede senere, at planter er i stand til at regenerere de gasser, der kommer fra dyr .
Fire år senere overtager Jan Ingenhousz Priestleys arbejde og viser, at frigivelsen af ilt kun sker i lys . Om natten frigiver planterne en gas, der gør det umuligt at brænde et lys.
Ved slutningen af det XVIII th århundrede , har forskning konstateret, at, som dyr, planter indånder. I 1837 , Henri Dutrochet opdagede, at den grønne pigment i bladene var klorofyl . I 1862 , Julius von Sachs bevist, at klorofyl assimilation sker i kloroplaster. Det var først i 1898, at videnskabsmand Charles Reid Barnes opfandt udtrykket fotosyntese .
Kloroplaster findes i cytoplasmaet af fotosyntetiske eukaryote celler . I alger af slægten Chlamydomonas er der en kloroplast pr. Celle, normalt klokkeformet og optager en væsentlig del af cytoplasmaet.
I højere planter indeholder de fleste luftdele det, det er bladene (løvfældende eller ej), der indeholder mest. Deres yndlingssted er især bladets mesofyl, hvor hver celle kan indeholde flere dusin kloroplaster. Forskellige luftvæv indeholder kun lidt af det: celler, der beklæder epidermis, vandlevende stomataceller (grupper af celler, der evakuerer vand i nogle blade). Den bark og stilke indeholder en lille, men generelt celler, der ikke er udsat for lys stof, såsom rødder , omfatter ikke.
Størrelsen af kloroplasterne er af størrelsesordenen et mikrometer (µm). De har ofte form af flade skiver med en diameter på 2 til 10 µm med en tykkelse på ca. 1 µm. Kloroplasten er en organel sammensat af to membraner adskilt af et mellemrum mellem membraner (2). Det indeholder et membran netværk, der består af fladede sække kaldet thylakoids (8), der bader i stroma (4) (intrakloroplastisk væske). Thylakoids er sammensat af et lumen (space intra thylakoid , 5) omgivet af en membran (6) og indeholder klorofyl (grønne pigmenter) og carotenoider (orange gule pigmenter). En stak thylakoids kaldes granum (7) (flertal: grana ). På den anden side indeholder stroma nogle reserver i form af stivelse (9) og lipidstrukturer, hvis rolle stadig er dårligt forstået, plastoglobules (12).
Derudover indeholder disse organeller DNA grupperet i nukleoider (11); hver kloroplast kan indeholde op til 100 kopier af genomet. DNA-molekyler i chloroplastgenomet er normalt lineære eller forgrenede. Kloroplastgenomet er meget lille, 37 til 220 kb og indeholder generelt omkring hundrede gener, mens der ved sammenligning er et cyanobakterium (oprindelse af kloroplaster) flere megabaser og indeholder flere tusinde gener.
De ribosomer (10) består af rRNA , syntetiseret i chloroplasterne, og proteiner kodet for af kernegenomet og chloroplast.
Chloroplastens DNA tillader ikke, at det opfylder alle dets behov; der er et samarbejde mellem cellen og kloroplasterne, analogt med forholdet mellem cellen og dens mitokondrier. For eksempel består Ribulose 1,5 bisphosphatcarboxylase / oxygenase (eller Rubisco ) af to dele: en stor og en lille, som hver gentages otte gange. Den store underenhed (55 kDa) dannes i kloroplasten, og den lille underenhed (15 kDa) syntetiseres i cellens cytoplasma som forløbere og går derefter ind i kloroplasten. Det menes at være det mest rigelige protein i vores biosfære. Som regel syntetiseres proteiner kodet af nukleart DNA, men bestemt til chloroplastlokalisering, i form af forløbere forsynet med et N-terminalt transitsignal, som består af et peptid på ca. halvtreds aminosyrer. (Variabel størrelse fra et protein til et andet) og som spaltes på tidspunktet for passage inde i chloroplasten for at ende i det modne protein. Proteiner beregnet til chloroplastens thylakoidmembran kan endda forsynes med to transitsekvenser, den første der kommer ind i chloroplasten, den anden integreres i membranen. Disse mekanismer involverer to proteinkomplekser kendt som TIC og TOC.
Kloroplasten er sæde for fotosyntese . Det absorberer lysenergi for at fiksere uorganisk kulstof (CO 2) i form af glucose , under denne proces produceres der også kemisk energi i form af adenosintrifosfat (ATP). Denne ATP er involveret i den fotokemiske fase af fotosyntese.
Chloroplast absorberer hele spektret af det synlige lys undtagen grønt, hvorfor planteblade har et grønt udseende. Klorofyl findes i thylakoidmembranen . De forskellige stadier af fotosyntese, der konverterer lys til kemisk energi finder sted i de thylakoider mens stadier af konvertering af energi til kulhydrat, finder sted i stroma af kloroplast.
Chloroplasten spiller også en rolle i fiksering af kulstof , nitrogen , svovl eller biosyntese af lipider .
Et af proteinerne, der er involveret i beskyttelsen af kloroplasten, er OsCEST- proteinet .
I gymnospermer overføres kloroplaster til afkom gennem pollen, mens transmission i de fleste blomstrende planter sker gennem æg. Imidlertid er der i øjeblikket mange dokumenterede tilfælde af angiospermer, der arver deres kloroplaster fra deres mandlige forælder, derfor gennem pollen.
Kloroplaster er resultatet af endosymbiose , dvs. primitive eukaryote celler indtog cyanobakterier for 1,5 eller 1,6 milliarder år siden og levede derefter i symbiose med dem. Til sammenligning stammer mitokondrier fra endosymbiose af en alphaproteobacterium af en primitiv celle for omkring 2 milliarder år siden.
Der er to typer endosymbiose:
Som et resultat af en reduktion i antallet af membraner er tre-membranchloroplaster også kendt i nogle dinophytter .
En grøn linje og en rød linje kan skelnes afhængigt af, om de sekundære endosymbiosis-plastider stammer fra henholdsvis grønne eller røde alger.