Chloroplasten in Pflanzenzellen

Overview

In dieser Vorlesung werden Aufbau, Funktion und Bedeutung der Chloroplasten als pflanzliche Zellorganellen ausführlich erklärt.

Einführung in Chloroplasten

• Chloroplasten sind Zellorganellen, die nur in Pflanzen und Algen vorkommen.
• Sie sind für die Durchführung der Photosynthese verantwortlich, also für die Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie.
• Chloroplasten ernähren indirekt alle Lebewesen, da sie die Grundlage der Nahrungskette bilden.

Aufbau der Chloroplasten

• Chloroplasten gehören zur Gruppe der Plastiden, besitzen eine Doppelmembran und eigenes Erbgut (DNA).
• Größe: 2–10 Mikrometer; Anzahl und Größe variieren je nach Pflanzenzelle.
• Besonders viele Chloroplasten befinden sich in den oberen Zellschichten der Blätter.

Membranen und Kompartimentierung

• Chloroplasten sind von einer äußeren und inneren Membran umgeben.
• Die Doppelmembran entstand vermutlich durch Aufnahme eines Prokaryoten (Endosymbiontentheorie).
• Zwischen beiden Membranen liegt der Intermembranraum.
• Die Membranen schaffen getrennte Reaktionsräume (Kompartimentierung) für verschiedene Stoffwechselprozesse.

Innere Struktur: Thylakoide & Stroma

• Im Inneren befinden sich flache Membransysteme: Thylakoide, die zu Stapeln (Grana) angeordnet sind.
• In der Thylakoidmembran sind Pigmente wie Chlorophyll eingelagert, das Licht für die Photosynthese einfängt.
• Das Stroma ist die flüssige Matrix um die Grana herum.

Funktionen der Chloroplasten

• Photosynthese läuft in zwei Schritten ab: Lichtreaktion in der Thylakoidmembran, Calvinzyklus im Stroma.
• In der Lichtreaktion wird Lichtenergie in ATP und NADPH umgewandelt.
• Im Calvinzyklus (Stroma) werden Glucose und andere Kohlenhydrate synthetisiert.
• Chloroplasten können sich unabhängig vom Zellkern teilen und eigene Proteine herstellen dank DNA und Ribosomen im Stroma.
• Stärkekörner und Lipidtröpfchen dienen als Speicher.

Besonderes Beispiel: Elysia chlorotica

• Meeresschnecken der Art Elysia chlorotica speichern Chloroplasten aus Algen und können selbst Photosynthese betreiben.

Key Terms & Definitions

• Chloroplast — Zellorganelle in Pflanzen und Algen, Ort der Photosynthese.
• Photosynthese — Prozess zur Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie (Glucose).
• Plastiden — Gruppe pflanzlicher Organellen, zu denen auch Chloroplasten gehören.
• Thylakoid — Membranöses, abgeflachtes Bläschen im Chloroplasten, Ort der Lichtreaktion.
• Grana — Stapel von Thylakoiden.
• Stroma — Flüssigkeit im Inneren des Chloroplasten, Ort des Calvinzyklus.
• Chlorophyll — Grünes Pigment, das Lichtenergie für die Photosynthese einfängt.

Action Items / Next Steps

• Video zur Photosynthese und zur Endosymbiontentheorie ansehen (wie im Vortrag empfohlen).