Chloroplasten

Chloroplasten, Zellorganellen, in denen die Photosynthese stattfindet.

Chloroplasten finden sich in den Zellen von grünen Pflanzen und den grünen Augentierchen. Sie sind meist scheibenförmig und haben einen Durchmesser von vier bis sechs Mikrometern. Chloroplasten kommen bei den Höheren Pflanzen (Farne, Nackt- und Bedecktsamer) in großer Zahl in den Parenchymzellen der Blätter vor und sind in der Lage, sich nach der Lichteinstrahlung auszurichten. Bei zu starker Lichteinwirkung wandern sie von der lichtzugewandten Zellseite zu den weniger lichtdurchfluteten Seitenwänden der Zelle und verhindern auf diese Weise, dass sich unter Lichteinfluss reaktive Sauerstoffverbindungen ansammeln. Jede Blattzelle enthält ungefähr 40 bis 50 Chloroplasten, was einer Anzahl von 500 000 dieser Organellen pro Quadratmillimeter Blattfläche entspricht.

Chloroplasten sind außen von einer Doppelmembran umgeben. Im Innern befindet sich ein komplexes, miteinander verbundenes Netzwerk von Lamellenkörpern, den so genannten Thylakoiden. Teilweise bilden diese kleine Stapel, vergleichbar mit Tellerstapeln, teils kommen sie in länger ausgezogener Form vor und verbinden die „Tellerstapel” miteinander. Lichtmikroskopisch ähneln die Stapel kleinen Körnern und werden deshalb als Grana bezeichnet (lateinisch granum: Korn). Die Wände der Lamellen bestehen aus Membranen, in denen sich Chlorophyll befindet, ein Pigmentmolekül, das für die Photosynthese entscheidend ist. Daneben befinden sich in diesen Lamellen Proteine und Enzyme, die ebenfalls für die Photosynthese notwendig sind; sie bilden die so genannten Photosysteme I und II. Gelegentlich speichern die Chloroplasten auch Energie in Stärkekörnern.

In den höheren Pflanzen entwickeln sich die Chloroplasten unter Lichteinstrahlung aus farblosen Organellen, den Proplastiden: Die Proplastiden teilen sich während der Zellteilung, wobei die Tochterproplastiden Chloroplasten hervorbringen können. Bei den Algen teilen sich die Chloroplasten dagegen direkt, ohne die Vorstufe der Proplastiden. Die Tatsache, dass sich Chloroplasten selbständig vermehren können und dass sie außerdem unabhängig von ihrem Vorkommen in ganz verschiedenen Pflanzengruppen stets sehr ähnlich gebaut sind, führte zu der heute weitestgehend akzeptierten Endosymbiontenhypothese, nach der Chloroplasten einst unabhängige Bakterien waren, die im Lauf der Evolution als Symbionten in die Zellen aufgenommen wurden und fortan nur noch zusammen mit den Zellen existieren konnten. Diese Hypothese wird u. a. dadurch gestützt, dass die äußere Membran von Chloroplasten ein Protein aufweist, das auffallende Übereinstimmungen mit einem Membranprotein von Cyanobakterien der Gattung Nostoc aufweist (Journal of Biological Chemistry, 2005).