葉綠體的異化

葉綠體介紹

葉綠體是含有綠色色素(主要為葉綠素 a 、b)的質體,為綠色植物進行光合作用的場所,存在於高等植物葉肉、幼莖的一些細胞內,藻類細胞中也含有。葉綠體的形狀、數目和大小隨不同植物和不同細胞而異。[2]

葉綠體

葉綠體

形態與結構

形態總述

在高等植物中葉綠體象雙凸或平凸透鏡,長徑5~10um,短徑2~4um,厚2~3um。高等植物的葉肉細胞一般含50~200個葉綠體,可佔細胞質的40%,葉綠體的數目因物種細胞類型,生態環境,生理狀態而有所不同。在藻類中葉綠體形狀多樣,有網狀、帶狀、裂片狀和星形等等,而且體積巨大,可達100um。[3]

葉綠體結構示意圖

葉綠體由葉綠體外被(chloroplast envelope)、類囊體(thylakoid)和基質(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。葉綠體含有3種不同的膜:外膜、內膜、類囊體膜和3種彼此分開的腔:膜間隙、基質和類囊體腔。[3]

葉綠體的亞顯微結構

外被

葉綠體的周圍被有兩層光滑的單位膜。兩層膜間被一個電子密度低的較亮的空間隔開。這兩層單位膜稱為葉綠體膜(Chloro-plast membrane)或外被(outer envelope)。葉綠體膜內充滿流動狀態的基質(stroma),基質中有許多片層(lamella)結構。[4]

類囊體

每個片層是由周圍閉合的兩層膜組成,呈扁囊狀,稱為類囊體。[4]

光合作用圖示

類囊體內是水溶液。小類囊體互相堆疊在一起形成基粒,這樣的類囊體稱為基粒類囊體。 組成基粒的片層稱為基粒片層。 大的類囊體橫貫在基質中,貫穿於兩個或兩個以上的基粒之間。這樣的片層稱為基質片層,這樣的類囊體稱基質類囊體。[4]

基質

是內膜與類囊體之間的空間的液體,主要成分包括碳同化相關的酶類,如1,5-二磷酸核酮糖羧化酶佔基質可溶性蛋白質總量的60%。此外,還有葉綠體DNA、蛋白質合成體系、某些顆粒成分,如各類RNA、核糖體等蛋白質。[5]

葉綠體結構

功能

光合作用

光合作用是葉綠素吸收光能,使之轉變為化學能,同時利用二氧化碳和水製造有機物並釋放氧的過程。這一過程可用下列化學方程式表示:6CO2+6H2O( 光照、酶、 葉綠體)→C6H12O6(CH2O)+6O2。其中包括很多複雜的步驟,一般分為光反應和暗反應兩大階段。[6]

光反應:這是葉綠素等色素分子吸收,傳遞光能,將光能轉喚為化學能,形成ATP和NADPH的過程。在此過程中水分子被分解,放出氧來。[6]

暗反應:光合作用的下一步驟是在暗處(也可在光下)進行的。它是利用光反應形成的ATP提供能量,NADPH2還原CO2,固定形成的中間產物,製造葡萄糖等碳水化合物的過程。通過這一過程將ATP和NADPH2,中的活躍化學能轉換成貯存在碳水化合物中的穩定的化學能。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的過程。[6]植物的呼吸靠葉綠體的光合作用,人和動物的呼吸絕大部分靠的是肺部呼吸。那麼人類像植物那樣依靠葉綠體進行光合作用會如何。根據科學測驗人類進行無氧呼吸會揚長人的生命力,讓人的壽命揚長。這裡葉綠體異化需要基因置換技術。


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