Grana: caractéristiques, structure et fonctions

Les granas sont des structures qui résultent du regroupement de thylakoïdes situés dans les chloroplastes des cellules végétales. Ces structures contiennent des pigments photosynthétiques (chlorophylle, caroténoïdes, xanthophylle) et divers lipides. En plus des protéines responsables de la génération d'énergie, telles que l'ATP synthétase.

À cet égard, les thylakoïdes constituent des vésicules aplaties situées dans la membrane interne des chloroplastes. Dans ces structures, la capture de la lumière est réalisée pour les réactions de photosynthèse et de photophosphorylation. À leur tour, les thylakoïdes empilés et constitués en granum sont immergés dans le stroma des chloroplastes.

Dans le stroma, les piles de thylacoïdes sont reliées par des lamelles stromales. Ces connexions vont généralement d'un granum au strum voisin en passant par le stroma. À son tour, la zone aqueuse centrale appelée lumière thylakoïde est entourée par la membrane thylakoïde.

Deux photosystèmes sont situés dans les plaques supérieures (photosystem I et II). Chaque système contient des pigments photosynthétiques et une série de protéines capables de transférer des électrons. Dans le grana se trouve le photosystème II, chargé de capter l’énergie lumineuse au cours des premières étapes du transport d’électrons non cycliques.

Caractéristiques

Pour Neil A. Campbell, auteur de Biology: Concepts and Relationships (2012), les grana sont des paquets d'énergie solaire chloroplastique. Ils constituent les sites où la chlorophylle capte l'énergie du soleil.

Les granules - singuliers, granum - proviennent des membranes internes des chloroplastes. Ces structures, en forme de pieux en retrait, contiennent une série de compartiments circulaires, minces et bien emballés: les thylakoïdes.

Pour exercer sa fonction dans le photosystème II, le tissu cicatriciel à l'intérieur de la membrane thylakoïde contient des protéines et des phospholipides. En plus de la chlorophylle et d'autres pigments qui capturent la lumière au cours du processus de photosynthèse.

En fait, les tilacoïdes d’un grana se connectent à d’autres grana, formant dans le chloroplaste un réseau de membranes hautement développées, similaires à celles du réticulum endoplasmique.

La cicatrice est en suspension dans un liquide appelé stroma, qui contient des ribosomes et de l'ADN, utilisé pour synthétiser certaines protéines qui constituent le chloroplaste.

La structure

La structure du granum est fonction du groupement des thylacoïdes dans le chloroplaste. Le grana est constitué d'un tas de thylakoïdes membraneux en forme de disque, immergés dans le stroma du chloroplaste.

En effet, les chloroplastes contiennent un système membranaire interne, appelé dans les plantes supérieures grana-thylakoïdes, qui prend naissance dans la membrane interne de l'enveloppe.

On compte généralement dans chaque chloroplaste un nombre variable de granums, compris entre 10 et 100. Les granas sont liés les uns aux autres par des thylakoïdes stromaux, des thylakoïdes intergranulaires ou, plus communément, des lamelles.

Une exploration du granum au microscope électronique à transmission (MET) permet de détecter des granules appelés quantosomes. Ces grains sont les unités morphologiques de la photosynthèse.

De même, la membrane thylacoïdienne contient diverses protéines et enzymes, notamment des pigments photosynthétiques. Ces molécules ont la capacité d'absorber l'énergie des photons et d'initier les réactions photochimiques qui déterminent la synthèse de l'ATP.

Fonctions

Le grana en tant que structure constitutive des chloroplastes, favorise et interagit dans le processus de la photosynthèse. Ainsi, les chloroplastes sont des organites à conversion d’énergie.

La fonction principale des chloroplastes est la transformation de l'énergie électromagnétique de la lumière solaire en énergie de liaisons chimiques. La chlorophylle, l'ATP synthétase et la ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase (Rubisco) participent à ce processus.

La photosynthèse a deux phases:

  • Une phase lumineuse, en présence de lumière solaire, où se produit la transformation de l'énergie lumineuse en un gradient de protons, qui sera utilisée pour la synthèse de l'ATP et pour la production de NADPH.
  • Une phase sombre, qui ne nécessite pas la présence de lumière directe, cependant, si elle nécessite les produits formés dans la phase lumineuse. Cette phase favorise la fixation du CO2 sous forme de sucres phosphatés à trois atomes de carbone.

Les réactions au cours de la photosynthèse sont effectuées par la molécule appelée Rubisco. La phase lumineuse se produit dans la membrane thylakoïde et la phase sombre dans le stroma.

Phases de la photosynthèse

Le processus de la photosynthèse remplit les étapes suivantes:

1) Le photosystème II casse deux molécules d'eau à partir d'une molécule d'O2 et de quatre protons. Quatre électrons sont libérés dans les chlorophylles situés dans ce photosystème II. Séparer d’autres électrons précédemment excités par la lumière et libérés du photosystème II.

2) Les électrons libérés passent dans une plastoquinone qui les transmet au cytochrome b6 / f. Avec l'énergie capturée par les électrons, introduisez 4 protons à l'intérieur du thylacoïde.

3) Le complexe cytochrome b6 / f transfère les électrons vers une plastocyanine, et celle-ci vers le complexe photosensible I. Avec l'énergie de la lumière absorbée par les chlorophylles, il parvient à augmenter à nouveau l'énergie des électrons.

La ferrédoxine-NADP + réductase est associée à ce complexe, ce qui modifie le NADP + dans NADPH, qui reste dans le stroma. De même, les protons liés au thylacoïde et au stroma créent un gradient capable de produire de l'ATP.

De cette façon, le NADPH et l'ATP participent tous deux au cycle de Calvin, qui est établi comme voie métabolique où le CO2 est fixé par le RUBISCO. Il aboutit à la production de molécules de phosphoglycérate à partir de ribulose 1, 5-bisphosphate et de CO2.

Autres fonctions

D'autre part, les chloroplastes remplissent plusieurs fonctions. Entre autres, la synthèse des acides aminés, des nucléotides et des acides gras. Ainsi que la production d'hormones, de vitamines et d'autres métabolites secondaires, et participent à l'assimilation de l'azote et du soufre.

Dans les plantes supérieures, le nitrate est l'une des principales sources d'azote disponible. En effet, dans les chloroplastes se produit le processus de transformation du nitrite en ammonium avec la participation de la nitrite réductase.

Les chloroplastes génèrent une série de métabolites qui constituent un moyen de prévention naturel contre divers agents pathogènes, en favorisant l'adaptation des plantes aux conditions défavorables telles que le stress, l'excès d'eau ou les températures élevées. De même, la production d'hormones influence la communication extracellulaire.

Ainsi, les chloroplastes interagissent avec d'autres composants cellulaires, soit par émission moléculaire, soit par contact physique, comme cela se produit entre les granules dans le stroma et la membrane thylacoïdienne.