Thylakoid

Bedeutung und Vorkommen

Thylakoide sind Membransysteme in den Chloroplasten pflanzlicher Zellen sowie in phototrophen Bakterien, den Cyanobakterien. In ihnen findet die Lichtreaktion der Photosynthese statt. Dabei wird Lichtenergie von Proteinkomplexen aufgenommen und für weitere Reaktionen der Photosynthese nutzbar gemacht.

In phototrophen Bakterien entstehen Thylakoide durch nach innen gerichtete Einstülpungen der Cytoplasmamembran und liegen meist in deren Nähe. In den Chloroplasten grüner Pflanzen entstehen sie durch Einstülpungen der inneren Chloroplastenmembran. Sie durchziehen den Innenraum des Chloroplasten, das Stroma. Auch andere Plastiden, die von Chloroplasten abgeleitet werden können, enthalten Thylakoide.

Grana und Stromathylakoide

In Chloroplasten können sich scheibenförmige Thylakoidauslappungen übereinanderlagern. Dadurch entstehen geldrollenartige Lamellenstapel, die Grana genannt werden. Die Thylakoidteile, welche diese Stapel bilden, heißen Granathylakoide. Sie besitzen besonders viele Pigmente.

Thylakoide, die nicht zu Grana gehören, verlaufen einzeln im Stroma und heißen Stromathylakoide. Sie enthalten weniger Pigmente und sind weniger stark an der Lichtreaktion der Photosynthese beteiligt als Granathylakoide.

Aufbau und beteiligte Stoffe

Ein Thylakoid besteht aus einer Membran, die einen Innenraum, das Lumen, umschließt. In der Membran liegen Lichtsammelkomplexe, die Photosysteme. Die Granathylakoidmembran enthält besonders viele Lichtsammelkomplexe: Photosystem I und Photosystem II. Außerdem kommen dort Cytochrom-b_{6}f-Komplexe, ATP-Synthase, Plastochinon, Plastocyanin, Ferredoxin und NADP^{+}-Reduktase vor. Diese werden im Artikel als Proteinmoleküle bezeichnet.

ATP-Synthase ist an der Bildung von ATP beteiligt; ATP bedeutet Adenosintriphosphat, ADP Adenosindiphosphat. Im Lumen befinden sich Chlorophyll-, Carotin- und Phospholipid-Moleküle. Der pH-Wert im Lumen beträgt ungefähr 4.

Entwicklungsgeschichte

Die ältesten bekannten Fossilien von Organismen mit Thylakoiden sind 1,75 Milliarden Jahre alte Fossilien von Cyanobakterien. Es wird diskutiert, ob Thylakoide die Photosynthese dieser Organismen effizienter machten und dadurch zur Großen Sauerstoffkatastrophe beigetragen haben.