Lục lạp là một cơ quan quan trọng của thực vật, đóng vai trò quyết định trong quá trình trao đổi chất, giúp cây duy trì, phát triển. Vậy lục lạp là gì? Vai trò, cấu trúc, chức năng của lục lạp là gì? Câu trả lời sẽ có trong nội dung bài viết chi tiết dưới đây!
Nội dung chính
Lục lạp là gì?
Lục lạp là một đơn vị chức năng phổ biến trong tế bào, có vai trò là bào quan quang hợp chỉ có ở thực vật và tảo. Nhờ có lục lạp mà thực vật khi thực hiện quang hợp có thể chuyển hóa năng lượng của ánh sáng Mặt Trời thành năng lượng hóa học để cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết cho cây. Ở thực vật, lục lạp có nhiều nhất trong các bộ phận có màu xanh của cây, đặc biệt nhiều nhất là ở lá.
Lục lạp là những bộ phận xanh của cây
Người đầu tiên phát hiện ra lục lạp đó là nhà thực vật học Julius von Sachs (1832–1897) – là tác giả của nhiều cuốn sách giáo khoa cơ bản. Ông được nhiều người ca ngợi là “Cha đẻ ngành Sinh lý học Thực vật”.
Xem thêm:
- Hệ sắc tố quang hợp là gì? Sơ đồ, vai trò hệ sắc tố quang hợp ở thực vật
- Quang hợp là gì? Vai trò, ý nghĩa của quá trình quang hợp
- Thực vật CAM, C3, C4 là gì? Cho ví dụ & bảng so sánh thực vật c3 c4 và cam
Cấu tạo lục lạp như thế nào?
Lục lạp có cấu tạo gồm 2 màng là màng trong và màng ngoài. Lớp màng ngoài rất dễ thấm còn màng trong thấm ít hơn, giữa 2 lớp màng còn có một khoang gọi là màng giữa.
Màng trong của lục lạp được bao bọc bởi một vùng có màu xanh lục gọi là Stroma. Tại đây diễn ra các phản ứng của pha tối tương tự như chất nền matrix của ty thể, có chứa ARN, enzym, ADN và các ribosome. Các ribosome này là các hạt hình cầu có kích thước 15 – 20cm, ở trong cùng chất nền với các hạt tinh bột có kích thước khác nhau.
Cấu tạo của một lục lạp
Trong lục lạp, cấu trúc quan trọng nhất đó là hệ thống cột hình mạng lưới nằm bên trong chất nền. Hệ thống này gồm các cột grana được nối với nhau qua các tấm bởi các tấm giãn cột bởi lớp màng lipoprotein. Mỗi cột sẽ có hệ thống túi dẹt xếp chồng lên nhau, tạo thành cấu trúc tấm nên còn được gọi là cột hình tấm grana lamella hoặc là tilacoit. Tại đây diễn cũng diễn ra các phản ứng phân ly nước và tổng hợp của các phân tử ATP.
Túi dẹt có cấu tạo từ các màng lipoprotein, dày khoảng 7mm, đường kính 0,6mm, giúp giới hạn xoang tilacoit. Các màng tilacoit có cấu trúc là các hạt nấm với kích thước 10 – 20 mm, là phức hệ ATP- sintetase. Với cấu trúc này thì màng trong của lục lạp sẽ hoàn toàn khác với ty thể và không xếp lại thành crista, cũng không chứa chuỗi chuyền điện tử.
Thành phần hóa học của lục lạp
Trong lục lạp protein không hòa tan là 80% liên kết với lipid ở dạng lipoprotein. Clorophyl là một thành phần thuộc hệ sắc tố quang hợp của lục lạp gồm có: diệp lục a (C55H72O5N4Mg) và diệp lục b (C55H70O6N4Mg). Những phân tử clorophyl này có cấu trúc không đối xứng gồm có một đầu ưa nước và được xếp xung quanh bởi 4 vòng pyrol và nguyên tử magie tạo thành và một đuôi dài là mạch kị nước.
Thành phần các phân tử trong lục lạp
Bên cạnh Corophyl, Caroic cũng là những sắc tố khác màu có trong lục lạp. Tuy nhiên, nó thường bị màu của clorophyl che lấp, chúng chỉ có cơ hội xuất hiện vào mùa thu, thời điểm mà lượng Clorophyl bị sụt giảm. Ở tảo và thực vật thủy sinh thì sắc tố quang hợp là chất phycobilin, là nhóm sắc tố đóng vai trò quan trọng đối với việc hấp thụ ánh sáng lục (550 nm) và vàng (612 nm) trong các tia ánh sáng Mặt Trời.
Ngoài ra, trong lục lạp còn chứa chứa axit nucleic, ADN (0,2 – 0,5% khối lượng khô), ARN (hàm lượng từ 2 – 4 % khối lượng khô), các chất truyền năng lượng, enzyme, cytochrome, reductasa, NADP, plastokinon, atp-sintetase, plastox amin, ferredoxin và các enzim. Dưới đây là bảng các thành phần hóa học chi tiết có trong lục lạp.
| Chất |
Hàm lượng (%) |
Các cấu thành |
| Protein | 35 – 55 | 80% không hòa tan |
| Lipit | 20 – 30 | Mỡ 50%, colin 46%, sterin 20%, sáp 16%, photphatit 2-7%, etanolamin 8% |
| Gluxit | Thay đổi | Tinh bột, đường có photphat |
| Clorophyl | 9 | Clorophyl α 75%, Clorophyl β75% |
| Carotinoit | 4.5 | Xantophyl 75%, carotin 25% |
| ARN | 2 – 4 | |
| ADN | 0 .2 – 0.5 |
Đặc điểm của của lục lạp
Sự phức tạp hóa trong cấu trúc
Ở vi khuẩn, màng sinh chất quanh tế bào có chức năng hấp thụ và chuyển hóa năng lượng → Ở vi khuẩn lam, hệ thống màng này có vai trò quang hợp, được tách ra khỏi màng bởi lớp tế bào chất. Lục lạp phân hóa và bắt đầu xuất hiện ở tảo nhưng có cấu trúc đơn giản, chưa có hệ thống cột.
Hệ thống cột của lục lạp bắt đầu xuất hiện từ rêu, dương xỉ. Số lượng lục lạp trong mỗi tế bào sẽ thay đổi đa dạng từ 1 đến 100 thực vật. Ví dụ như lúa mì, cải Arabidopsis.
Lục lạp có cấu trúc phức tạp, thay đổi đa dạng
Tính liên tục của lạp thể
Do khả năng tự sinh sản bằng cách phân chia của lục lạp nên chúng có tính liên tục. Lục lạp tự phân chia với hệ thống di truyền tự lập riêng (có ADN), hệ tổng hợp protein tự lập (có chứa ribosome, ARN). Ribosome của lục lạp tương tự như ribosome của procaryota ( ở vi khuẩn và tảo lam). Điều này có nghĩa là chúng có cùng hằng số lắng 70s gồm 2 đơn vị nhỏ là 50s và 30s.
- Đơn vị nhỏ 50s có chứa rARN 5s; 23s và 26 – 84 protein
- Đơn vị nhỏ 30s có chứa rARN 16s; 19 – 25 protein
Cấu tạo ADN của lục lạp có cấu trúc vòng, không chứa histon với chiều dài tối đa là 150µm và hàm lượng là 10- 6- 10-16g. Đây là nơi có chứa các thông tin mã hóa cho một số protein mà lục lạp tự tổng hợp trên ribosome còn những protein khác thì do tế bào cung cấp.
ADN lục lạp là một nhân tố di truyền ngoài NST
Theo kết quả của các nghiên cứu khoa học chỉ ra rằng hệ thống màng tilacoit của grana có nguồn gốc từ màng trong của lục lạp và ADN được hình thành chính do quá trình cộng sinh của vi khuẩn lam trong tế bào nhân thực.
Chức năng của lục lạp là gì?
Chức năng của lục lạp là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học, tích trữ dưới dạng tinh bột. Cụ thể:
Tham gia quá trình quang hợp
Lục lạp là bào quan có chứa các sắc tố quang hợp với chức năng của nhóm sắc tố cụ thể:
– Nhóm sắc tố chính
- Cho lá cây, thân, rễ khi chồi trên mặt đất có màu xanh.
- Diệp lục hấp thụ ánh sáng Mặt Trời (ánh sáng xanh 430nm và ánh sáng đỏ 662nm) giúp chuyển hóa chúng thành năng lượng.
- Vận chuyển năng lượng ánh sáng đến các trung tâm phản ứng của thực vật.
- Diệp lục a khi tham gia vào quá trình biến đổi năng lượng thì ánh sáng được hấp thụ thành năng lượng để tổng hợp các phân tử ATP, NADPH, sau đó tích lũy vào trong các phân tử cacbohydrat.
Chức năng của lục lạp
– Nhóm sắc tố phụ (Caroic)
- Làm nhóm sắc tố giúp cho lá cây, củ, quả có màu cam, vàng hoặc đỏ.
- Chỉ hấp thụ năng lượng ánh sáng, sau đó truyền năng lượng đó tới trung tâm phản ứng ở diệp lục a nhưng không tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng. Caroten sẽ hấp thụ ánh sáng có các bước sóng dao động từ 446 – 476 nm còn xantophyl thì hấp thụ ánh sáng có bước sóng nằm trong khoảng 451 – 481 nm.
- Trong trường hợp ánh sáng có cường độ cao thì caroten khi đó sẽ đóng vai trò là lọc ánh sáng, bảo vệ diệp lục hay bảo vệ các hệ thống quang hợp không bị cháy nắng.
- Lục lạp sử dụng năng lượng từ ATP và NADPH để tạo thành các phân tử hữu cơ từ cacbon dioxit đi theo chu trình Calvin. Sản phẩm chính sau quá trình quang hợp là khí oxy và đường, hay chính là tinh bột
Tham gia tổng hợp, tạo các phản ứng miễn dịch
Lục lạp giúp tổng hợp các axit béo, còn có một số amino axit cũng tham gia vào các phản ứng miễn dịch ở thực vật.
So sánh ti thể và lục lạp
Giống nhau:
- Về cấu trúc: Đều là bào quan có 2 lớp màng bao bọc, bên trong là chất nền chứa ADN và ribosome
- Đều là bào quan có ở tế bào nhân thực
- Đều có đính nhiều loại enzyme
So sánh cấu trúc ti thể và lục lạp
Khác nhau:
Bảng so sánh sự khác biệt giữa ti thể và lục lạp
Hy vọng rằng với những thông tin trong bài viết đã giúp bạn nắm được lục lạp là gì, cấu tạo cũng như chức năng của lục lạp và những vấn đề liên quan đến quá trình quang hợp ở thực vật. Để xem thêm nhiều bài viết về chủ đề sinh học hay và ý nghĩa hơn, các bạn vui lòng truy cập vào website sieusach.info nhé.
