葉綠體是綠色植物和藻類等真核自養(yǎng)生物細胞中專業(yè)化亞單元的細胞器。其主要作用是進行光合作用,其中含有的光合色素葉綠素從太陽光捕獲能量,并將其存儲在能量儲存分子ATP和NADPH,同時從水中釋放氧氣。
光合作用是葉綠素吸收光能,使之轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,同時利用二氧化碳和水制造有機物并釋放氧的過程。這一過程可用下列化學(xué)方程式表示:6CO2+6H2O( 光照、酶、 葉綠體)→C6H12O6(CH2O)+6O2。其中包括很多復(fù)雜的步驟,一般分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩大階段。
光反應(yīng):這是葉綠素等色素分子吸收,傳遞光能,將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能,形成ATP和NADPH的過程。在此過程中水分子被分解,放出氧來。
暗反應(yīng):光合作用的下一步驟是在暗處(也可在光下)進行的。它是利用光反應(yīng)形成的ATP提供能量,NADPH2還原CO2,固定形成的中間產(chǎn)物,制造葡萄糖等碳水化合物的過程。通過這一過程將ATP和NADPH2,中的活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換成貯存在碳水化合物中的穩(wěn)定的化學(xué)能。它也稱二氧化碳同化或碳同化過程。這是一個有許多種酶參與反應(yīng)的過程。
葉綠體是植物細胞進行光合作用的場所,同時也是逆境因子作用的敏感位點。逆境脅迫下,植葉綠體內(nèi)的信號會逆向調(diào)控細胞核內(nèi)的基因表達,形成逆向信號途徑(retrograde signaling pathway)。
葉綠體是綠色植物和藻類等真核自養(yǎng)生物細胞中專業(yè)化亞單元的細胞器。葉綠體是三種類型的色素體(plastid)之一,其特點是其高濃度的葉綠素(其他兩個質(zhì)體類型是白色體和有色體,含有少量葉綠素并且不能進行光合作用)。
葉綠體是高度動態(tài)的,它們循環(huán)并在植物細胞內(nèi)四處移動,并且偶爾分裂成兩個來生殖。它們的行為受到環(huán)境因素如光的顏色和強度的強烈影響。葉綠體和線粒體類似,擁有自身的遺傳物質(zhì)DNA,但因其基因組大小有限,是一種半自主細胞器。其DNA被認(rèn)為是從已被古代真核生物的細胞吞沒的有光合作用的藍菌門祖先繼承下來。葉綠體不能由植物細胞產(chǎn)生,且必須在植物細胞分裂期間由每個子細胞繼承葉綠體。
葉綠體由葉綠體外被(chloroplast envelope)、類囊體(thylakoid)和基質(zhì)(stroma)三部分組成,它是一種含有葉綠素能進行光合作用的細胞器。所有葉綠體至少有三個膜系統(tǒng)——葉綠體外膜(outer chloroplast membrane)、葉綠體內(nèi)膜(inner chloroplast membrane)和類囊體膜系統(tǒng)(thylakoid system)。作為次生內(nèi)共生產(chǎn)物的葉綠體可能在這三者周圍有額外的膜。
葉綠體外膜和內(nèi)膜內(nèi)部是葉綠體基質(zhì),這是一種半凝膠狀液體,占葉綠體體積的大部分,類囊體系統(tǒng)漂浮在其中。膜系統(tǒng)將葉綠體分為三種腔:膜間隙、基質(zhì)和類囊體腔。
關(guān)于葉綠體的外膜和內(nèi)膜,存在一些常見的誤解。人們常常因為葉綠體被雙層膜包圍,就認(rèn)為它們是內(nèi)共生藍細菌的后裔。這往往被解讀為葉綠體的外膜是宿主細胞膜內(nèi)陷形成的囊泡,用以包裹原始的藍細菌——但事實并非如此,葉綠體的兩層膜都與藍細菌原始的雙層膜同源。
葉綠體的雙層膜也經(jīng)常被與線粒體的雙層膜相提并論。但這種比較并不準(zhǔn)確——線粒體的內(nèi)膜用于運行質(zhì)子泵,并通過氧化磷酸化產(chǎn)生ATP能量。在葉綠體中,唯一可與之類比的結(jié)構(gòu)是內(nèi)部的類囊體膜系統(tǒng)。然而,在所謂內(nèi)外方向上,葉綠體H+的離子流動方向與線粒體中的氧化磷酸化是相反的。
此外,在功能上,葉綠體的內(nèi)膜負責(zé)調(diào)節(jié)代謝物的通過和合成某些物質(zhì),而線粒體中沒有與之對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
葉綠體是綠色植物和藻類等真核自養(yǎng)生物細胞中專業(yè)化亞單元的細胞器。其主要作用是進行光合作用,其中含有的光合色素葉綠素從太陽光捕獲能量,并將其存...
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葉綠體離體后在一定條件下可以繼續(xù)釋放氧氣,但光合作用效率可能會低于在細胞內(nèi)的效率。影響葉綠體離體后光合作用的因素有很多,需要在實驗中進行優(yōu)化...
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葉表皮細胞中不能看見葉綠體。但是,葉的上下表皮上有形成氣孔的保衛(wèi)細胞,保衛(wèi)細胞中有葉綠體。植物表皮細胞排列緊密,具保護內(nèi)部組織的功能,通常不...
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