Kloroplaster er små, grønne, velavgrensede strukturer (organeller, plastider) i cellene hos planter og alger. I kloroplastene skjer fotosyntesen, der karbondioksid og vann omdannes til kjemisk energi, organiske molekyler og oksygen ved hjelp av lysenergi.
Kloroplastene fungerer som en biologisk fabrikk som kan lage en lang rekke forskjellige organiske stoffer som stivelse, aminosyrer, organiske syrer, fettsyrer og hormoner.
Den grønne fargen skyldes innhold av pigmentet klorofyll, som fanger energi fra sola til bruk i fotosyntesen. Hos karplanter finnes de fleste kloroplastene i grønne plantedeler, for eksempel blader.
Hos mange alger vil andre pigmenter (fykobiliner, karotenoider og xantofyller) kunne dekke over klorofyllets grønne farge. For eksempel er kloroplastene røde hos rødalgene, og gule til gyllenbrune hos brunalger og mange algeflagellater.
Struktur av en kloroplast. Kloroplaster finnes i planteceller og er omgitt av en dobbel membran. Inne i kloroplasten finnes mange thylakoidmembraner, som er stablet i grana. Membranene er viktige for kjemiske reaksjoner i fotosyntesen, fordi det kan være ulike konsentrasjoner av stoffene på hver side av membranen.
Kloroplaster er omgitt av en dobbelt membran (to bilipidmembraner). Inne i kloroplasten er det et nettverk av membraner, kalt tylakoidmembraner, som inneholder pigmenter og proteiner som deltar i fotosyntesens lysreaksjon.
Utenfor tylakoidmembranene, kalt stroma, finnes enzymene som deltar i samlingen av karbondioksid og lager sukker og andre organiske molekyler. Stoffene som dannes i kloroplastene blir fraktet til andre deler av planten hvor de brukes til vekst eller lagres.
Karplanter inneholder 20 til 40 ovale kloroplaster per celle, som har en diameter på fem til ti mikrometer (μm) og en tykkelse på to til tre μm. Encellete alger inneholder vanligvis én kloroplast per celle, og den kan være oval, spiral-, stjerne- eller linseformet.
Kloroplaster er et eksempel på plastider. Som regel blir kloroplaster laget ved deling av proplastider. Hos mange planter stopper utviklingen av kloroplaster hvis det ikke er lys til stede. Kloroplastutviklingen stopper ved et stadium kalt etioplaster, men straks disse utsettes for lys blir de omdannet til kloroplaster.
Om høsten, når bladene hos løvtrærne danner høstfarger, blir klorofyllmolekylene nedbrutt, kloroplastenes gule pigmenter kommer til syne, og kloroplastene danner gerontoplaster (av gresk geron, 'gammel') i nedbrytnings- og avviklingsprosessen.
Når frukt som tomater, bananer og appelsiner modner, blir de grønne kloroplastene omdannet til kromoplaster (gresk chroma, 'farge') med rød, oransje eller gul farge. I poteter er det plastider som inneholder stivelse, og når disse blir utsatt for lys blir de omdannet til grønne kloroplaster.
Bakterier som driver med fotosyntese (fotosyntetiserende bakterier) har ikke kloroplaster, men hos disse skjer fotosyntesen i membraner som ligner på dem man finner i kloroplaster.
En anerkjent teori er at kloroplastenes evolusjonære opprinnelse er blågrønnbakterier, muligens proklorofytter. Blågrønnbakteriene ble tatt opp av eukaryote planteceller for en til to milliarder år siden ved primær endosymbiose. Denne teorien kalles Lynn Margulis' endosymbioseteori.
Hos brunalger og fureflagellater kan kloroplastene være omgitt av tre membraner, og dette forklares ved sekundær endosymbiose.
I likhet med mitokondrier har kloroplaster sitt eget DNA uten histoner. Dette DNA-et inneholder fra 57 til 195 kilobasepar. DNA-sekvensanalyse viser at kloroplast-DNA har størst likhet med DNA fra blågrønnbakterier (cyanobakterier), noe som støtter endosymbioseteorien.
Tidligere trodde man at kloroplast- og mitokondrie-genomet bare var sirkulært som hos bakterienes plasmider. Nå vet man at disse genomene kan være lineære, eller bundet i hode-hale-DNA som en greinet struktur.
I en kloroplast kan det være mange kopier av kloroplast-DNA (kpDNA), fra 10 til 200 kopier i en kloroplast. Under evolusjonen har mange av genene som var i kpDNA blitt flyttet over til DNA-genomet i cellekjernen. Det betyr at genomet i cellekjernen og genomet i kloroplastene har delt arbeidsoppgavene og må samarbeide.
Proteiner som blir laget i cytoplasma kodet av kjerne-DNA blir merket med en signalsekvens, transitpeptid, som viser at de skal inn i kloroplastene. Slike merkede proteiner kan passere porer i de ytre kloroplastmembranen ved hjelp av transportproteiner og chaperoner som retter ut peptidkjeden.
Etter transporten inn i kloroplasten blir signalsekvensen fjernet via et enzym kalt protease. Deretter blir proteinene foldet i riktig tredimensjonal struktur. For eksempel blir det karbondioksid-fikserende enzymet rubisko i fotosyntesen laget ved å koble sammen proteindeler laget i henholdsvis cytoplasma og kloroplastene.
Kloroplaster har eget DNA som ikke nedarves sammen med resten av cellens arvemateriale. I eukaryote organismer er altså ikke kloroplastenes arvemateriale i cellekjernen med resten av arvematerialet til organismen.
Plastider med kloroplastgenom nedarves via en av foreldrene (uniparental arv), vanligvis maternalt via eggcellen i embryosekken i morplanten. Dette er tilsvarende som hos mitokondrier, som også har sitt eget mitokondriegenom som arves fra mor. Hos noen nakenfrøete planter kan kloroplast-DNA også nedarves via pollen fra farplanten (paternalt). Plastider kan også ha biparental nedarving, både via eggcelle og pollen.
Strukturer som likner kloroplaster er funnet hos enkelte andre organismer. To eksempler er parasitten Plasmodium falciparum som gir malaria og Toxoplasma gondii som gir toksoplasmose. Begge er protozoer i divisjonen sporedyr (Apicomplexa). Disse organismene inneholder en organelle kalt apicoplast med opprinnelse fra sekundær endosymbiose av en algecelle og er omgitt av fire cellemembraner.
Apicoplasten kan ikke utføre fotosyntese, men den inneholder fotosyntesenzymer som ferredoksin NADP+ reduktase, som parasittene bruker til å lage redusert ferredoksin. Apicoplasten inneholder også kloroplastlignende enzymer som deltar i biosyntese av fettsyrer, isopren og hem, samt sirkulært DNA.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.