Hauptunterschied – Thylakoid vs. Stroma
Im Zusammenhang mit der Photosynthese sind Chloroplasten die wichtigsten Organellen, die den Prozess initiieren und die notwendigen Bedingungen für die Photosynthese schaffen. Die Struktur des Chloroplasten wird entwickelt, um den Prozess der Photosynthese zu unterstützen. Ein Chloroplast ist ein Plastid mit kugelförmiger Struktur. Thylakoid und Stroma sind zwei einzigartige Strukturen, die im Chloroplasten vorhanden sind. Ein Thylakoid ist ein membrangebundenes Kompartiment im Chloroplasten, das aus verschiedenen eingebetteten Molekülen besteht, um die lichtabhängige Reaktion der Photosynthese auszulösen. Stroma ist das Zytoplasma des Chloroplasten, das aus einer transparenten Flüssigkeit besteht, in der Thylakoid (Grana), Suborganellen, DNA, Ribosom, Lipidtröpfchen und Stärkekörner vorhanden sind. Der Hauptunterschied zwischen Thylakoid und Stroma besteht also in erster Linie darin, dass das Thylakoid ein membrangebundenes Kompartiment ist, das sich im Chloroplasten befindet, während das Stroma das Zytoplasma des Chloroplasten ist.
Was ist ein Thylakoid?
Thylakoid ist ein Organell, das sowohl in den Chloroplasten als auch in Cyanobakterien vorkommt. Es besteht aus einer Membran, die von einem Thylakoidlumen umgeben ist. Dieses Thylakoid im Chloroplasten bildet normalerweise Stapel, die als Grana bezeichnet werden. Die Grana sind mit anderen Grana durch intergranale Lamellen verbunden, um einzelne funktionelle Kompartimente zu bilden. In Chloroplasten können etwa 10 bis 100 Grana enth alten sein. Das Thylakoid ist im Stroma verankert.
Die lichtabhängige Reaktion bei der Photosynthese findet im Thylakoid statt, da es die photosynthetischen Pigmente wie Chlorophyll enthält. Die im Chloroplasten gestapelten Grana verleihen dem Volumenverhältnis des Chloroplasten eine große Oberfläche und erhöhen gleichzeitig die Effizienz der Photosynthese. Die Membran des Thylakoids enthält eine Lipiddoppelschicht, die aus charakteristischen Merkmalen der inneren Membran von Chloroplasten und prokaryotischen Membranen besteht. Diese Lipiddoppelschicht ist an der Wechselbeziehung zwischen Struktur und Funktion von Photosystemen beteiligt.
Abbildung 01: Thylakoid
In höheren Pflanzen bestehen die Thylakoidmembranen hauptsächlich aus Phospholipiden und Galactolipiden. Das von der Thylakoidmembran umschlossene Thylakoidlumen ist eine kontinuierliche wässrige Phase. Es ist besonders wichtig für die Photophosphorylierung in der Photosynthese. Die Protonen werden über die Membran in das Lumen gepumpt, während der pH-Wert gesenkt wird.
Die Reaktionen, die in einem Thylakoid stattfinden, umfassen die Wasserphotolyse, die Elektronentransportkette und die ATP-Synthese. Der erste Schritt ist die Wasserphotolyse. Es findet im Thylakoidlumen statt. Hier wird die Energie des Lichts verwendet, um die Wassermoleküle zu reduzieren oder zu sp alten, um Elektronen zu erzeugen, die für die Elektronentransportkette benötigt werden. Die Elektronen werden zu den Photosystemen bewegt. Diese Photosysteme enth alten einen Lichtsammelkomplex, der als Antennenkomplex bezeichnet wird. Der Antennenkomplex verwendet Chlorophyll und andere photosynthetische Pigmente, um Licht bei verschiedenen Wellenlängen zu sammeln. ATP wird in Photosystemen produziert, wobei ein ATP-Synthase-Enzym Thylakoid ATP synthetisiert. Dieses ATP-Synthase-Enzym wird in die Thylakoidmembran aufgenommen.
Obwohl das Thylakoid in Pflanzen Stapel bildet, die Grana genannt werden, wird Thylakoid in einigen Algen nicht gestapelt, selbst wenn es sich um Eukaryoten handelt. Cyanobakterien enth alten keine Chloroplasten, aber die Zelle selbst fungiert als Thylakoid. Ein Cyanobakterium hat eine Zellwand, eine Zellmembran und eine Thylakoidmembran. Diese Thylakoidmembran bildet keine Grana, sondern bildet parallel dazu blattartige Strukturen, die genügend Platz für lichtsammelnde Strukturen schaffen, um Photosynthese durchzuführen.
Was ist Stroma?
Stroma bezieht sich auf eine transparente Flüssigkeit, die in den Innenraum von Chloroplasten gefüllt ist. Das Stroma umgibt das Thylakoid und die Grana innerhalb des Chloroplasten. Das Stroma enthält Stärke, Grana, Organellen wie Chloroplasten-DNA und Ribosomen sowie Enzyme, die für die lichtunabhängigen Reaktionen der Photosynthese benötigt werden. Da das Stroma aus Chloroplasten-DNA und Ribosomen besteht, ist es auch der Ort der Chloroplasten-DNA-Replikation, -Transkription und -Translation einiger Chloroplastenproteine. Die biochemischen Reaktionen der Photosynthese finden im Stroma statt und diese Reaktionen werden als lichtunabhängige Reaktionen oder Calvin-Zyklus bezeichnet. Diese Reaktionen umfassen drei Phasen, nämlich Kohlenstofffixierung, Reduktionsreaktionen und Ribulose-1,5-bisphosphat-Regeneration.
Abbildung 02: Stroma
Die im Stroma vorhandenen Proteine sind wichtig bei den lichtunabhängigen Reaktionen der Photosynthese und auch bei Reaktionen, die anorganische Mineralien in organischen Molekülen fixieren. Chloroplasten, die ein ungewöhnliches Organ sind, haben auch die Fähigkeit, wichtige Aktivitäten der Zelle durchzuführen. Das Stroma wird dafür benötigt, weil es nicht nur die lichtunabhängigen Reaktionen durchführt, sondern auch den Chloroplasten so steuert, dass er zellulären Stressbedingungen standhält und gleichzeitig Signale zwischen verschiedenen Organellen sendet. Das Stroma wird unter extremen Stressbedingungen einer Autophagie unterzogen, ohne die inneren Strukturen und Pigmentmoleküle zu beschädigen oder zu zerstören. Fingerartige Vorsprünge aus dem Stroma enth alten kein Thylakoid, sind aber mit dem Zellkern und dem endoplasmatischen Retikulum korreliert, um regulatorische Mechanismen im Chloroplasten auszuführen.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Thylakoid und Stroma?
- Beide Strukturen sind im Chloroplasten vorhanden.
- Enzyme und Pigmente, die für die Photosynthese essentiell sind, sind normalerweise sowohl in Thylakoid als auch in Stroma eingebettet.
Was ist der Unterschied zwischen Thylakoid und Stroma?
Thylakoid gegen Stroma |
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| Thylakoid ist ein membranartiges Organell, das im Chloroplasten vorhanden ist. | Stroma ist das Zytoplasma des Chloroplasten. |
| Funktion | |
| Thylakoid stellt die notwendigen Faktoren und Bedingungen bereit, um die lichtabhängige Reaktion der Photosynthese auszulösen. | Die lichtunabhängige Reaktion der Photosynthese findet im Stroma des Chloroplasten statt. |
Zusammenfassung – Thylakoid vs. Stroma
Die Chloroplasten sind flache Strukturen, die im Zytoplasma von Pflanzenzellen zu finden sind. Sie bestehen aus Thylakoiden, die kleine membrangebundene Kompartimente sind. Sie sind die Orte der lichtabhängigen Reaktion der Photosynthese. Thylakoid wird normalerweise gestapelt, um Strukturen zu bilden, die Grana genannt werden. Stroma ist auch ein wichtiger Bestandteil des Chloroplasten. Es ist eine farblose flüssige Matrix, die sich im inneren Teil des Chloroplasten befindet. Die Thylakoide sind von Stroma umgeben. Das Stroma ist der Ort, an dem die lichtunabhängigen Reaktionen der Photosynthese stattfinden. Die für die Photosynthese essentiellen Enzyme und Pigmente sind normalerweise sowohl in Thylakoid als auch in Stroma eingebettet. Dies kann als Unterschied zwischen Thylakoiden und Stroma beschrieben werden.
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