Thylakoid

TEM-Aufnahme von Grana

Thylakoide (von altgriechisch θύλακοςthylakos „Sack“) sind in der Biologie Membransysteme in den Chloroplasten pflanzlicher Zellen und in phototrophen Bakterien (Cyanobakterien), in denen die Lichtreaktion der Photosynthese stattfindet.

Bei phototrophen Bakterien entstehen Thylakoide aus nach innen gerichteten Einstülpungen der Cytoplasmamembran, die sich typischerweise in der Nähe von deren Innenseite befinden. Im Inneren der Chloroplasten der grünen Pflanzen entstehen die Thylakoide ebenfalls aus Membraneinstülpungen, und zwar an der inneren Chloroplastenmembran. Sie durchziehen den Chloroplasten-Innenraum, das so genannte Stroma.

Auch bei anderen pflanzlichen Plastiden, die sich von Chloroplasten ableiten lassen, kommen Thylakoide vor.

Granum

Schemazeichnung des Cyanobakteriums Synechocystis (a) und der eukaryotischen Mikroalge Chlamydomonas (b), die die Organisation der Thylakoid- und äußeren Membranen zeigt

Bei Chloroplasten werden geldrollenartige Lamellen-Stapel, die sogenannten Grana (von lateinisch granum „Korn“, pl. grana), durch Übereinanderlagern von scheibenförmigen Thylakoidauslappungen gebildet. Man nennt die granabildenden Thylakoidauslappungen Granathylakoide; sie haben einen besonders hohen Pigmentgehalt. Die Thylakoidteile, die nicht in den Grana, sondern einzeln im Stroma verlaufen, bezeichnet man als Stromathylakoide; sie enthalten weniger Pigmente und sind nicht so stark an der Lichtreaktion der Photosynthese beteiligt.

Aufbau

Schema des Photosynthese-Apparats in einer Thylakoid-Membran
PS I, PS II: Photosystem I und II,
Cyt b6f: Cytochrom-b6f-Komplex,
ADP: Adenosindiphosphat, ATP: Adenosintriphosphat

Die Thylakoide bestehen aus einer Membran, die einen Innenraum, das Lumen, umschließt. In der Membran befinden sich die Lichtsammelkomplexe PS.

Die Granathylakoide enthalten in ihrer Membran besonders viele Lichtsammelkomplexe (Photosystem I und Photosystem II) und weiterhin Cytochrom-b6f-Komplexe, ATP-Synthase, Plastochinon, Plastocyanin, Ferredoxin und NADP+-Reduktase, all dies sind Proteinmoleküle. Im Lumen befinden sich Chlorophyll-, Carotin- und Phospholipid-Moleküle. Der pH-Wert im Lumen beträgt ungefähr 4.

Literatur

  • Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer: Biochemie. 6 Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007. ISBN 978-3-8274-1800-5.
  • Donald Voet, Judith G. Voet: Biochemistry. 3. Auflage, John Wiley & Sons, New York 2004. ISBN 0-471-19350-X.
  • Bruce Alberts, Alexander Johnson, Peter Walter, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts: Molecular Biology of the Cell, 5. Auflage, Taylor & Francis 2007, ISBN 978-0815341062.

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Autor/Urheber: Laura T. Wey, Paolo Bombelli, Xiaolong Chen, Joshua M. Lawrence, Clayton M. Rabideau, Stephen J. L. Rowden, Jenny Z. Zhang, Christopher J. Howe, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Schematic representation of the model cyanobacterium Synechocystis (a) and the eukaryotic microalga Chlamydomonas (b), showing the organisation of the photosynthetic thylakoid membranes and external membranes.
Thylakoid membrane.svg
Autor/Urheber: Yikrazuul, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Schematische Darstellung der Photosynthesemodule (PS I, PS II) bei Pflanzen
Chloroplast in leaf of Anemone sp TEM 85000x.png
Autor/Urheber: and3k and caper437, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Transmissionselektronenmikroskop-Bild, welches Teil eines Chloroplasten zeigt (Anemone sp., Blattzelle). Die auffälligen linearen Strukturen sind aus Thylakoiden gebildete Grana.