THYLAKOIDS: विशेषताओं, संरचना और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

Thylakoids डिब्बों के आकार का फ्लैट पौधों और साइनोबैक्टीरीया में शैवाल के पादप कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट के अंदर स्थित बैग रहे हैं। वे आमतौर पर एक संरचना में आयोजित होते हैं, जिसे ग्रैन-ग्रिपल ग्रैनम कहा जाता है- और यह सिक्कों के ढेर जैसा दिखता है।

थाइलैकोइड्स को क्लोरोप्लास्ट्स की तीसरी झिल्ली प्रणाली माना जाता है, इसके अलावा, ऑर्गेनेल की आंतरिक और बाहरी झिल्ली। इस संरचना की झिल्ली क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा से थायलाकोइड के इंटीरियर को अलग करती है, और इसमें चयापचय पथों में शामिल पिगमेंट और प्रोटीन की एक श्रृंखला होती है।

थायलाकोइड्स में प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, एक प्रक्रिया जिसके द्वारा पौधे सूर्य का प्रकाश लेते हैं और इसे कार्बोहाइड्रेट में बदल देते हैं। विशेष रूप से, उनके पास सौर-आश्रित चरण को पूरा करने के लिए उनके झिल्ली के लिए आवश्यक मशीनरी है, जहां प्रकाश फंस जाता है और ऊर्जा (एटीपी) और एनएडीपीएच में परिवर्तित हो जाता है।

सामान्य विशेषताएँ

थायलाकोइड क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक त्रि-आयामी झिल्लीदार प्रणाली है। पूरी तरह से परिपक्व क्लोरोप्लास्ट में 40 से 60 स्टैक्ड अनाज होते हैं, जिनका व्यास 0.3 और 0.6 माइक्रोन के बीच होता है।

अंकुरित होने वाले थायलाकोइड्स की संख्या व्यापक रूप से भिन्न होती है: पौधों से कम 10 बोरी से लेकर पर्याप्त सूर्य के प्रकाश के संपर्क में, पौधों के लिए 100 से अधिक थाइलेकोइड्स जो बेहद छायादार वातावरण में रहते हैं।

स्टैक्ड थायलाकोइड क्लोरोप्लास्ट के भीतर एक निरंतर डिब्बे बनाने से एक दूसरे से जुड़े होते हैं। थायलाकोइड का इंटीरियर एक पानी की प्रकृति का काफी विशाल डिब्बे है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए थायलाकोइड झिल्ली आवश्यक है, क्योंकि प्रक्रिया का पहला चरण वहां होता है।

संरचना

Thylakoids एक पूरी तरह से परिपक्व क्लोरोप्लास्ट के भीतर हावी संरचनाएं हैं। यदि पारंपरिक प्रकाश माइक्रोस्कोप में क्लोरोप्लास्ट की कल्पना की जाती है, तो अनाज की कुछ प्रजातियां देखी जा सकती हैं।

ये थायलाकोइड ढेर हैं; इस कारण से, इन संरचनाओं के पहले पर्यवेक्षकों ने उन्हें "ग्राना" कहा।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की मदद से छवि को बड़ा किया जा सकता था और यह निष्कर्ष निकाला गया था कि इन अनाजों की प्रकृति वास्तव में थायलेटोइड्स के ढेर थे।

थायलाकोइड झिल्ली का निर्माण और संरचना क्लोरोप्लास्ट के गठन पर निर्भर करता है, जो कि अभी तक अनिर्दिष्ट प्लैस्टिड से है, जिसे प्रोटोप्लास्टिड के रूप में जाना जाता है। प्रकाश की उपस्थिति क्लोरोप्लास्ट में रूपांतरण को उत्तेजित करती है, और बाद में स्टैक्ड थायलाकोइड्स का गठन होता है।

थायलाकोइड झिल्ली

क्लोरोप्लास्ट और साइनोबैक्टीरिया में, थायलाकोइड झिल्ली प्लाज्मा झिल्ली के आंतरिक भाग के संपर्क में नहीं है। हालांकि, थाइलाकोइड झिल्ली का गठन आंतरिक झिल्ली के आक्रमण के साथ शुरू होता है।

साइनोबैक्टीरिया और शैवाल की कुछ प्रजातियों में, थायलाकोइड्स लैमेला की एक परत से बने होते हैं। इसके विपरीत परिपक्व क्लोरोप्लास्ट में अधिक जटिल प्रणाली पाई जाती है।

इस अंतिम समूह में दो आवश्यक भागों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: ग्रां और स्ट्रोमा के लैमेला। पहले में छोटे स्टैक्ड डिस्क होते हैं और दूसरा इन ढेरों को एक साथ जोड़ने के लिए जिम्मेदार होता है, जो एक सतत संरचना का निर्माण करता है: थायलेकोइड का लुमेन।

झिल्ली की लिपिड रचना

झिल्ली को बनाने वाले लिपिड अत्यधिक विशिष्ट होते हैं और इसमें लगभग 80% गैलेक्टोसिल डायसेलिग्लिसरॉल होता है: मोनोगैलेक्टोसिल डाइसिलग्लाइसेरोल और डाइएलेक्टोसाइल डिआक्सिलग्लिसरॉल। इन गैलेक्टोलिपिड्स में अत्यधिक असंतृप्त श्रृंखलाएं होती हैं, जो थाइलाकोइड्स की विशिष्ट होती हैं।

इसी तरह, थायलाकोइड झिल्ली में फास्फेटिडिलग्लाइसरोल जैसे कम लिपिड होते हैं। उल्लिखित लिपिड को झिल्ली की दोनों परतों में सजातीय रूप से वितरित नहीं किया जाता है; विषमता की एक निश्चित डिग्री है जो संरचना के कामकाज में योगदान देती है।

झिल्ली प्रोटीन संरचना

इस झिल्ली में फोटोसिस्टम I और II प्रमुख प्रोटीन घटक हैं। वे साइटोक्रोम बी ₆ एफ कॉम्प्लेक्स और एटीपी सिंथेटेस से जुड़े हैं।

यह पाया गया है कि अधिकांश फोटोसिस्टम II तत्व स्टैक्ड स्कारलेट मेम्ब्रेन में स्थित होते हैं, जबकि फोटोसिस्टम I ज्यादातर गैर-स्टैक्ड थायलाकोइड मेम्ब्रेन में स्थित होता है। यही है, दो फोटो सिस्टम के बीच एक भौतिक अलगाव है।

इन परिसरों में अभिन्न झिल्ली प्रोटीन, परिधीय प्रोटीन, कोफ़ैक्टर्स, और विभिन्न प्रकार के रंजक शामिल हैं।

थायलाकोइड लुमेन

थायलाकोइड के आंतरिक में एक मोटी, पानी से भरा पदार्थ होता है, जिसकी संरचना स्ट्रोमा से अलग होती है। फोटोफॉस्फोराइलेशन में भाग लेता है, प्रोटॉन को संग्रहीत करता है जो एटीपी के संश्लेषण के लिए प्रोटॉन-मकसद बल उत्पन्न करेगा। इस प्रक्रिया में, लुमेन का पीएच 4 तक पहुंच सकता है।

मॉडल जीव Arabidopsis thaliana के लुमेन प्रोटिओम में 80 से अधिक प्रोटीन की पहचान की गई है, लेकिन उनके कार्यों को पूरी तरह से स्पष्ट नहीं किया गया है।

लुमेन प्रोटीन थायलाकोइड जैवजनन के विनियमन में शामिल हैं और प्रकाश संश्लेषक परिसरों, विशेष रूप से फोटोसिस्टम II और एनएडी (पी) एच डिहाइड्रोजनेज को बनाने वाले प्रोटीन की गतिविधि और कारोबार में शामिल हैं।

विशेषताएं

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया, पौधों के लिए महत्वपूर्ण, थाइलाकोइड्स में शुरू होती है। क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा के साथ उन्हें नष्ट करने वाली झिल्ली में प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक सभी एंजाइमैटिक मशीनरी होती हैं।

प्रकाश संश्लेषण के चरण

प्रकाश संश्लेषण को दो प्रमुख चरणों में विभाजित किया जा सकता है: प्रकाश प्रतिक्रियाएं और अंधेरे प्रतिक्रियाएं।

जैसा कि नाम का अर्थ है, पहले समूह से संबंधित प्रतिक्रियाएं केवल प्रकाश की उपस्थिति में आगे बढ़ सकती हैं, जबकि दूसरे समूह की रोशनी के साथ या इसके बिना उत्पन्न हो सकती हैं। ध्यान दें कि पर्यावरण के लिए "अंधेरा" होना आवश्यक नहीं है, यह केवल प्रकाश से स्वतंत्र है।

प्रतिक्रियाओं, "प्रकाश" हैं, के पहले समूह thylakoid में होता है और संक्षेप किया जा सकता है इस प्रकार है: प्रकाश + क्लोरोफिल + 12 एच ₂ ओ + 12 NADP ⁺ + 18 + 18 ADP पी _मैं एक 6 हे ₂ + 12 + एनएडीपीएच 18 एटीपी।

प्रतिक्रियाओं का दूसरा समूह क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में होता है और कार्बन डाइऑक्साइड से ग्लूकोज (सी ₆ एच ₁₂ ओ ₆) तक कार्बन को कम करने के लिए पहले चरण में संश्लेषित एटीपी और एनएडीपीएच लेता है । दूसरे चरण को संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO ₂ à C ₆ H ₁₂ O ₆ + 12 NADP ⁺ + 18 ADP + 18 P _i + 6 H ₂ O.

प्रकाश पर निर्भर अवस्था

प्रकाश प्रतिक्रियाओं में फोटोसिस्टम के रूप में जानी जाने वाली संरचनाओं की एक श्रृंखला शामिल होती है, जो थाइलाकोइड झिल्ली में पाए जाते हैं और इसमें क्लोरोफिल सहित लगभग 300 वर्णक अणु होते हैं।

दो प्रकार के फोटो सिस्टम हैं: पहले में 700 नैनोमीटर की अधिकतम प्रकाश अवशोषण चोटी होती है और इसे पी _{700 के} रूप में जाना जाता है, जबकि दूसरे को पी ₆₈₀ कहा जाता है । दोनों को थायलाकोइड झिल्ली में एकीकृत किया जाता है।

प्रक्रिया तब शुरू होती है जब पिगमेंट में से एक फोटॉन को अवशोषित करता है और यह अन्य पिगमेंट की ओर "बाउंस" करता है। जब एक क्लोरोफिल अणु प्रकाश को अवशोषित करता है, तो एक इलेक्ट्रॉन बाहर कूदता है और दूसरा अणु इसे अवशोषित करता है। जिस अणु ने इलेक्ट्रॉन खो दिया था, वह अब ऑक्सीकृत हो गया है और इसका नकारात्मक चार्ज है।

क्लोरोफिल ए से पी ₆₈₀ जाल प्रकाश ऊर्जा। इस फोटो सिस्टम में, एक इलेक्ट्रॉन को प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की तुलना में उच्च ऊर्जा प्रणाली में फेंक दिया जाता है।

यह इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोसिटी I में गिरता है, जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से होकर गुजरता है। ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं की यह प्रणाली प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को एक अणु से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है।

दूसरे शब्दों में, पानी से लेकर फोटोसिस्टम II, फोटोसिस्टम I और NADPH तक इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है।

Photophosphorylation

इस प्रतिक्रिया प्रणाली द्वारा उत्पन्न प्रोटॉन का एक हिस्सा थाइलेकोइड (जिसे थायलाकोइड प्रकाश भी कहा जाता है) के अंदर स्थित है, एक रासायनिक ढाल बनाता है जो एक प्रोटॉन-मकसद बल उत्पन्न करता है।

प्रोटॉन थायरोकोइड अंतरिक्ष से स्ट्रोमा तक जाते हैं, जो कि विद्युत रासायनिक ढाल के अनुकूल हैं; यही है, वे थायलाकोइड से निकलते हैं।

हालांकि, प्रोटॉन का मार्ग झिल्ली में कहीं भी नहीं है, उन्हें एटीपी सिंथेटेज़ नामक एक जटिल एंजाइमेटिक सिस्टम के माध्यम से ऐसा करना चाहिए।

स्ट्रोमा की ओर प्रोटॉन की यह गति एडीपी से शुरू होने वाली एटीपी के गठन का कारण बनती है, जो कि माइटोकॉन्ड्रिया में होती है। प्रकाश का उपयोग करते हुए एटीपी के संश्लेषण को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।

ये उल्लिखित चरण एक साथ होते हैं: फोटोसिस्टम II का क्लोरोफिल एक इलेक्ट्रॉन खो देता है और इसे पानी के अणु के टूटने से एक इलेक्ट्रॉन के साथ बदलना चाहिए; फोटोसिस्टम I प्रकाश को जाल करता है, ऑक्सीकरण करता है, और एक इलेक्ट्रॉन जारी करता है जो एनएडीपी ⁺ द्वारा फंस गया है ।

फोटोसिस्टम I से खोए हुए इलेक्ट्रॉन को फोटोसिस्टम II के परिणामस्वरूप बदल दिया जाता है। इन यौगिकों का उपयोग कैल्विन चक्र में बाद में कार्बन निर्धारण प्रतिक्रियाओं में किया जाएगा।

क्रमागत उन्नति

ऑक्सीजन-विमोचन प्रक्रिया के रूप में प्रकाश संश्लेषण के विकास ने जीवन को अनुमति दी जैसा कि हम जानते हैं।

यह तर्क दिया जाता है कि प्रकाश संश्लेषण ने पूर्वजों में कुछ अरबों साल पहले विकसित किया था जो एनोक्सिक प्रकाश संश्लेषक परिसर से वर्तमान साइनोबैक्टीरिया को जन्म देता है।

यह प्रस्तावित है कि प्रकाश संश्लेषण का विकास दो अपरिहार्य घटनाओं के साथ था: पी ₆₈₀ फोटोसिस्टम का निर्माण और आंतरिक झिल्ली की एक प्रणाली की उत्पत्ति, कोशिका झिल्ली के कनेक्शन के बिना।

थायलाकोइड्स के निर्माण के लिए आवश्यक Vipp1 नामक एक प्रोटीन होता है। दरअसल, यह प्रोटीन पौधों, शैवाल और सायनोबैक्टीरिया में मौजूद है, लेकिन बैक्टीरिया में अनुपस्थित है जो एनोक्सिक प्रकाश संश्लेषण करता है।

यह माना जाता है कि यह जीन साइनोबैक्टीरिया के संभावित पूर्वज में जीन दोहराव से उत्पन्न हो सकता है। सायनोबैक्टीरिया का केवल एक ही मामला है जो ऑक्सीजन के साथ प्रकाश संश्लेषण में सक्षम है और इसमें थायलाकोइड्स नहीं हैं: प्रजाति ग्लोबोबैक्टीरस वायलस।

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