NộI Dung
- Những gì bên trong một lục lạp - Cấu trúc lục lạp
- Chức năng của lục lạp lục lạp và Thylkaoids
- Chất diệp lục: Nguồn năng lượng lục lạp
- Màng lục lạp và không gian liên màng
- Hệ thống Thylakoid
- Stroma và nguồn gốc của DNA lục lạp
- Sửa chữa carbon trong các phản ứng đen tối
Lục lạp là những nhà máy điện nhỏ bé thu năng lượng ánh sáng để sản xuất tinh bột và đường làm nhiên liệu cho sự phát triển của cây.
Chúng được tìm thấy bên trong các tế bào thực vật trong lá cây và trong tảo xanh và đỏ cũng như vi khuẩn lam. Lục lạp cho phép thực vật sản xuất các hóa chất phức tạp cần thiết cho sự sống từ các chất vô cơ đơn giản như carbon dioxide, nước và khoáng chất.
Là sản xuất thực phẩm tự kỷ, thực vật tạo thành nền tảng của chuỗi thức ăn, hỗ trợ tất cả những người tiêu dùng cấp cao hơn như côn trùng, cá, chim và động vật có vú cho đến con người.
Các lục lạp tế bào giống như các nhà máy nhỏ sản xuất nhiên liệu. Theo cách này, lục lạp của nó trong các tế bào thực vật xanh làm cho sự sống trên Trái đất có thể.
Những gì bên trong một lục lạp - Cấu trúc lục lạp
Mặc dù lục lạp là những quả cực nhỏ bên trong các tế bào thực vật nhỏ bé, chúng có cấu trúc phức tạp cho phép chúng thu năng lượng ánh sáng và sử dụng nó để lắp ráp carbohydrate ở cấp độ phân tử.
Các thành phần cấu trúc chính như sau:
Chức năng của lục lạp lục lạp và Thylkaoids
Các ribosome là các cụm protein và nucleotide sản xuất enzyme và các phân tử phức tạp khác theo yêu cầu của lục lạp.
Chúng có mặt với số lượng lớn trong tất cả các tế bào sống và tạo ra các chất tế bào phức tạp như protein theo hướng dẫn từ các phân tử mã di truyền RNA.
Các thylakoids được nhúng trong stroma. Trong thực vật, chúng tạo thành các đĩa kín được sắp xếp thành các ngăn gọi là grana, với một ngăn xếp duy nhất được gọi là granum. Chúng được tạo thành từ một màng thylakoid bao quanh lòng, một vật liệu axit có chứa protein và tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học lục lạp.
Lamellae hình thành các liên kết giữa các đĩa grana, kết nối lum của các ngăn xếp khác nhau.
Phần nhạy cảm với ánh sáng của quang hợp diễn ra trên màng thylakoid diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng và biến nó thành năng lượng hóa học được sử dụng bởi nhà máy.
Chất diệp lục: Nguồn năng lượng lục lạp
Chất diệp lục là một tế bào cảm quang sắc tố được tìm thấy trong tất cả lục lạp.
Khi ánh sáng chiếu vào lá cây hoặc bề mặt của tảo, nó xâm nhập vào lục lạp và phản xạ khỏi màng thylakoid. Bị cản trở bởi ánh sáng, chất diệp lục trong màng phát ra các electron mà lục lạp sử dụng cho các phản ứng hóa học tiếp theo.
Chất diệp lục trong thực vật và tảo xanh chủ yếu là chất diệp lục xanh được gọi là chất diệp lục a, loại phổ biến nhất. Nó hấp thụ ánh sáng màu xanh tím và đỏ cam trong khi phản chiếu ánh sáng màu xanh lá cây, mang lại cho cây màu xanh đặc trưng.
Các loại diệp lục khác là loại b đến e, chúng hấp thụ và phản xạ các màu khác nhau.
Ví dụ, loại diệp lục b được tìm thấy trong tảo và hấp thụ một số ánh sáng màu xanh lá cây ngoài màu đỏ. Sự hấp thụ ánh sáng xanh này có thể là kết quả của các sinh vật tiến hóa gần bề mặt đại dương vì ánh sáng xanh chỉ có thể xuyên qua một khoảng cách ngắn vào nước.
Ánh sáng đỏ có thể đi xa hơn dưới bề mặt.
Màng lục lạp và không gian liên màng
Lục lạp sản xuất carbohydrate như glucose và protein phức tạp cần thiết ở những nơi khác trong tế bào thực vật.
Những vật liệu này phải có khả năng thoát khỏi lục lạp và hỗ trợ quá trình trao đổi chất của tế bào và thực vật nói chung. Đồng thời, lục lạp cần các chất được sản xuất ở nơi khác trong tế bào.
Các màng lục lạp điều chỉnh sự di chuyển của các phân tử vào và ra khỏi lục lạp bằng cách cho phép các phân tử nhỏ đi qua trong khi sử dụng cơ chế vận chuyển đặc biệt cho các phân tử lớn. Cả màng bên trong và bên ngoài đều bán thấm, cho phép khuếch tán các phân tử và ion nhỏ.
Các chất này đi qua không gian liên màng và xuyên qua màng bán thấm.
Các phân tử lớn như protein phức tạp bị chặn bởi hai màng. Thay vào đó, đối với các chất phức tạp như vậy, các cơ chế vận chuyển đặc biệt có sẵn để cho phép các chất cụ thể đi qua hai màng trong khi các chất khác bị chặn.
Màng ngoài có phức hợp protein dịch chuyển để vận chuyển một số vật liệu nhất định qua màng và màng bên trong có phức hợp tương ứng và tương tự cho các chuyển đổi cụ thể của nó.
Các cơ chế vận chuyển chọn lọc này đặc biệt quan trọng vì màng bên trong tổng hợp lipit, axit béo và caroten đó là cần thiết cho sự trao đổi chất của lục lạp.
Hệ thống Thylakoid
Màng thylakoid là một phần của thylakoid hoạt động trong giai đoạn đầu tiên của quá trình quang hợp.
Ở thực vật, màng thylakoid thường hình thành các bao tải hoặc đĩa mỏng, được xếp chồng lên nhau trong grana và giữ nguyên vị trí, được bao quanh bởi chất lỏng stroma.
Sự sắp xếp của thylakoids trong các ngăn xoắn ốc cho phép đóng gói chặt chẽ các thylakoids và cấu trúc diện tích bề mặt cao, phức tạp của màng thylakoid.
Đối với các sinh vật đơn giản hơn, thylakoids có thể có hình dạng bất thường và có thể nổi tự do. Trong mỗi trường hợp, ánh sáng chiếu vào màng thylakoid bắt đầu phản ứng ánh sáng trong cơ thể sinh vật.
Năng lượng hóa học được giải phóng bởi diệp lục được sử dụng để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxy. Oxy được sinh vật sử dụng để hô hấp hoặc được giải phóng vào khí quyển trong khi hydro được sử dụng trong quá trình hình thành carbohydrate.
Cacbon cho quá trình này đến từ carbon dioxide trong một quá trình gọi là cố định carbon.
Stroma và nguồn gốc của DNA lục lạp
Quá trình quang hợp được tạo thành từ hai phần: các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng bắt đầu bằng ánh sáng tương tác với diệp lục và phản ứng tối (còn gọi là phản ứng độc lập với ánh sáng) giúp cố định carbon và tạo ra glucose.
Phản ứng ánh sáng chỉ diễn ra vào ban ngày khi năng lượng ánh sáng chiếu vào cây trong khi phản ứng tối có thể diễn ra bất cứ lúc nào. Các phản ứng ánh sáng bắt đầu trong màng thylakoid trong khi quá trình cố định carbon của các phản ứng tối diễn ra trong lớp nền, chất lỏng giống như thạch bao quanh thylakoids.
Ngoài việc lưu trữ các phản ứng tối và thylakoids, stroma còn chứa DNA lục lạp và các ribosome lục lạp.
Kết quả là, lục lạp có nguồn năng lượng riêng và có thể tự nhân lên mà không cần dựa vào sự phân chia tế bào.
Tìm hiểu về các bào quan tế bào liên quan trong các tế bào nhân chuẩn: màng tế bào và thành tế bào.
Khả năng này có thể bắt nguồn từ sự tiến hóa của các tế bào và vi khuẩn đơn giản. Một cyanobacterium phải đã xâm nhập vào một tế bào sớm và được phép ở lại vì sự sắp xếp đã trở thành một lợi ích chung.
Trong thời gian, cyanobacterium phát triển thành cơ quan lục lạp.
Sửa chữa carbon trong các phản ứng đen tối
Sự cố định carbon trong chất nền lục lạp diễn ra sau khi nước được phân tách thành hydro và oxy trong các phản ứng ánh sáng.
Các proton từ các nguyên tử hydro được bơm vào trong lòng ống bên trong thylakoids, khiến nó có tính axit. Trong các phản ứng tối của quá trình quang hợp, các proton khuếch tán trở lại từ lòng vào lớp nền thông qua một enzyme gọi là ATP synthase.
Sự khuếch tán proton này thông qua ATP synthase tạo ra ATP, một hóa chất lưu trữ năng lượng cho các tế bào.
Enzym RuBisCO được tìm thấy trong stroma và cố định carbon từ CO2 để tạo ra các phân tử carbohydrate sáu carbon không ổn định.
Khi các phân tử không ổn định bị phá vỡ, ATP được sử dụng để chuyển đổi chúng thành các phân tử đường đơn giản. Các carbohydrate đường có thể được kết hợp để tạo thành các phân tử lớn hơn như glucose, fructose, sucrose và tinh bột, tất cả đều có thể được sử dụng trong chuyển hóa tế bào.
Khi carbohydrate hình thành vào cuối quá trình quang hợp, lục lạp thực vật đã loại bỏ carbon khỏi khí quyển và sử dụng nó để tạo thức ăn cho cây và cuối cùng, cho tất cả các sinh vật sống khác.
Ngoài việc hình thành cơ sở của chuỗi thức ăn, quang hợp trong thực vật làm giảm lượng khí nhà kính carbon dioxide trong khí quyển. Theo cách này, thực vật và tảo, thông qua quá trình quang hợp trong lục lạp của chúng, giúp làm giảm tác động của biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu.