ไทลาคอยด์คืออะไร?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


ในพืช การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์พืชที่มีคลอโรฟิลล์ คลอโรพลาสต์ล้อมรอบด้วยเยื่อสองชั้นและมีเยื่อหุ้มชั้นในชั้นที่สาม เรียกว่า เยื่อหุ้มไทลาคอยด์ ซึ่งก่อตัวเป็นรอยพับยาวภายในออร์แกเนลล์

ในกราฟขนาดเล็กของอิเล็กตรอน เยื่อหุ้มไทลาคอยด์ดูเหมือนกองเหรียญ แม้ว่าช่องต่างๆ ที่พวกมันก่อตัวจะเชื่อมต่อกันเหมือนห้องเขาวงกต สารสีเขียวที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ พบได้ภายในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ และช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มนี้กับเยื่อหุ้มคลอโรพลาสต์เรียกว่า สโตรมา

ไทลาคอยด์ในการสังเคราะห์แสง

ไทลาคอยด์เป็นเยื่อชั้นในของคลอโรพลาสต์และไซยาโนแบคทีเรีย และเป็นฐานสำหรับปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง คลอโรพลาสต์ของพืชบกประกอบด้วยแกรนาส ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแผ่นเยื่อเมมเบรนที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 400 นาโนเมตร และประกอบด้วยเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ระหว่าง 5 ถึง 20 ชั้น

เม็ดเดียวประกอบด้วยแกนกลางของเยื่อที่ถูกกดทับ ซึ่งถูกทับด้วยเยื่อส่วนปลายของกรานาที่สัมผัสกับสโตรมาด้านบนและด้านล่าง และโดยขอบโค้งแคบที่สร้างขอบของถุงดิสคอยด์แต่ละถุง

กองแกรนูลเชื่อมต่อกันด้วยเยื่อคู่ที่สัมผัสกับสโตรมา ซึ่งมีความยาวไม่เกิน 2-3 ไมโครเมตรเรียกว่าแผ่นสโตรมา ดังนั้น เยื่อหุ้มไทลาคอยด์ทั้งหมดของคลอโรพลาสต์จึงก่อตัวเป็นเครือข่ายต่อเนื่องล้อมรอบช่องว่างแสงเดียว

สถาปัตยกรรมของไทลาคอยด์ในพืชบก

ลักษณะทางโครงสร้างของเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ของพืชอย่างหนึ่งคือการเรียงตัวกันเป็นชั้นที่เรียกว่า Grana thylakoids ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยโครงข่ายแผ่นสโตรมัลที่ไม่เรียงซ้อนกันแต่ต่อเนื่องกัน Grana casts ประกอบด้วยแผ่นแผ่นแบนของเมมเบรน Grana ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 300-600 นาโนเมตร ซึ่งปิดล้อมด้วยแผ่นสโตรมัล

สถาปัตยกรรมสามมิติที่แน่นอนของเกรนยังอยู่ภายใต้การถกเถียง และมีการเสนอการตีความข้อมูลกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจำนวนมากที่ได้รับในทศวรรษที่ผ่านมาที่แตกต่างกันสองแบบ: แบบจำลองขดลวดและแบบจำลองสองแฉกต่างๆ

ในแบบจำลองเกลียว ไทลาคอยด์ถูกสร้างขึ้นจากเครือข่ายของแผ่นสโตรมัล ซึ่งพันรอบแกรนัลสแต็คในรูปของเกลียวตรง เชื่อมต่อแกรนัลดิสก์แต่ละอันโดยใช้ส่วนนูนของพังผืดแคบๆ

แบบจำลองเกลียวของไทลาคอยด์  ภาพที่เอามาจากวิกิพีเดีย
แบบจำลองเกลียวของไทลาคอยด์ ภาพที่เอามาจากวิกิพีเดีย

ในรูปแบบล่าสุด แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นโครงสร้างสองฝ่ายที่ประกอบด้วยตัวทรงกระบอกของแกรนูล ประกอบขึ้นจากแผ่นดิสก์ที่ซ้อนทับกัน ซึ่งแผ่นสโตรมอลล้อมรอบเป็นเกลียวตรง แกรนูลเชื่อมต่อกันโดยเอนริเกของสโตรมัลลาเมลลาเท่านั้น ซึ่งเอียงทำมุมระหว่าง 10° ถึง 25° เทียบกับกองเกรนและสัมผัสหลายชั้นกับเกรนต่อเนื่องกันผ่านรอยกรีดที่ขอบ แผ่นดิสก์ที่ซ้อนกัน

แบบจำลองสองส่วนของไทลาคอยด์ในโครงสร้างของคลอโรพลาสต์
แบบจำลองสองส่วนของไทลาคอยด์ในโครงสร้างของคลอโรพลาสต์

ความลึกลับอันยิ่งใหญ่ของการกำเนิดทางชีวภาพของไทลาคอยด์

นอกเหนือจากโครงสร้างของมันแล้ว กลไกที่แน่นอนซึ่งสร้างเยื่อหุ้มไทลาคอยด์เองนั้นยังคงเข้าใจยากจนถึงปัจจุบัน โดยทั่วไป ไทลาคอยด์นั้นมีพลังมาก เนื่องจากพวกมันต้องปรับตัวอย่างรวดเร็วกับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมและความเครียดโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณไขมันและโปรตีนของพวกมัน แต่ที่น่าแปลกใจคือไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับวิธีการและที่ที่หน่วยย่อยของโปรตีนจำนวนมาก ตลอดจนปัจจัยร่วมหลายร้อยตัวรวมตัวกันเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์การทำงานระหว่างการกำเนิดไบโอจีเนซิสของไทลาคอยด์ในท้ายที่สุด

ในไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียว มีหลักฐานการมีอยู่ของช่องเมมเบรนเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และการประกอบของช่องสังเคราะห์แสง ในไซยาโนแบคทีเรียม Synechocystis ที่เรียกว่า PratA-defined membranes (PDMs) ได้รับการระบุว่าเป็นบริเวณที่แตกต่างกันซึ่งไทลาคอยด์และพลาสมาเมมเบรนมาบรรจบกัน

เนื่องจากคลอโรพลาสต์เริ่มต้นจากการเป็นเอนโดซิมไบโอตปฐมภูมิ รวมถึงการจัดเรียงใหม่จำนวนมากของการควบคุมและการประสานงานของยีน การสร้างไบโอจีเนซิสของไทลาคอยด์ในสิ่งมีชีวิตที่มีพลาสติดจึงมีความซับซ้อนทางตรรกะมากกว่าในไซยาโนแบคทีเรีย

สาหร่ายสีเขียว เช่น Chlamydomonas reinhardtii มีคลอโรพลาสต์เดี่ยวที่มีไทลาคอยด์เป็นศูนย์กลาง ภายในคลอโรพลาสต์นี้ มีไมโครคอมพาร์ ทเมนต์ระดับเซลล์ย่อยที่เรียกว่าไพรีนอยด์ช่วยแก้ไข CO 2 รอบๆ ไพรีนอยด์ มีการตรวจพบบริเวณเซลล์วิทยาเฉพาะที่เรียกว่าโซนการแปล (T) ซึ่ง mRNA ที่เข้ารหัสหน่วยย่อย PSII และไรโบโซมได้รับการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นร่วมกันในจุดโฟกัสที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงเชื่อว่าบริเวณทีโซนยังเป็นตัวแทนของพื้นที่พิเศษสำหรับการสังเคราะห์และการประกอบหน่วยย่อย PSII

คลอโรพลาสต์ของพืชบก

คลอโรพลาสต์ของพืชบกประกอบด้วยเครือข่ายของไทลาคอยด์ที่ซับซ้อนและพันกันมากขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าส่วนประกอบที่จำเป็นหลายอย่างสำหรับเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ เช่น ไขมันหรือเม็ดสี เกิดจากเยื่อหุ้มชั้นใน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง galactolipids เช่น MGDG และ DGDG มีความจำเป็นต่อการสร้างไทลาคอยด์ ไขมันทั้งสองถูกผลิตขึ้นในเยื่อหุ้มซองจดหมาย การรวมตัวกันของ DGDG เกิดขึ้นที่เปลือกนอก ในขณะที่ MGDG รวมตัวกันที่เปลือกในซึ่งพบซินเทสที่ผลิตหลักคือ MGD 1 เนื่องจากเปลือกชั้นในผลิตไขมันสำหรับไทลาคอยด์จึงไม่น่าแปลกใจที่เยื่อทั้งสองใช้ร่วมกัน องค์ประกอบไขมันที่คล้ายกัน

โครงสร้างทางเคมีทั่วไปของ monogalactosyl diacylglycerol (MGDG)  ภาพจากวิกิพีเดีย
โครงสร้างทางเคมีทั่วไปของ monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) ภาพจากวิกิพีเดีย

น้ำพุ

ฮัลล์, V. (2012). คลอโรพลาสต์และการสังเคราะห์ด้วยแสง .

-โฆษณา-

mm
Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.
บทความก่อนหน้านี้
บทความถัดไป

Artículos relacionados