Lục lạp trong bộ môn sinh học là một thuật ngữ quen thuộc. Nó được xem là một nhân tố quan trọng của thực vật giúp cây thực hiện chức năng quang hợp để có thể duy trì được sự phát triển cũng như sinh sản. Vậy lục lạp là gì? Lục lạp nằm ở đâu? Lục lạp có hình gì? Lục lạp có chức năng gì?… Mọi thắc mắc sẽ được mayruaxegiadinh.com.vn chia sẻ về cấu tạo cũng như vai trò của lục lạp trong bài viết dưới đây!
Contents
Lục lạp là gì?
Lục lạp là một bào quan ở những loài sinh vật quang hợp điển hình nhất là ở thực vật và tảo, đồng thời nó cũng là một đơn vị chức năng trong tế nào. Loại bào quan này được khám phá đầu tiên bởi Julius von Sachs (1832-1897) – “Cha đẻ ngành Sinh lý học Thực vật”.
Là bào quan chỉ xuất hiện ở tảo và thực vật, vai trò của lục lạp rất quan trọng trong sự chuyển hóa từ năng lượng ánh sáng sang năng lượng hóa học tóc lũy trong các hợp chất hữu cơ.
Lục lạp có trong các bộ phân xanh của cây nhưng số lượng lớn nhất của chúng vẫn nằm ở lá. Tại đây, chứa nhiều những chất diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời, có khả năng chuyển hóa đồng thời lưu giữ năng lượng đó trong những phân tử ATP và NADPH.
Cấu tạo của lục lạp
Lục lạp có cấu trúc màng hai lớp gồm: màng trong thấm rất ít và màng ngoài rất dễ thấm và khoang giữa màng nằm ở giữa 2 lớp màng này. Màng trong bao bọc Stroma – một vùng không có màu xanh lục, nơi diễn ra những phản ứng của pha tối và nó còn được xem như là chất nền matrix của ty thể, chứa các ẢN, AND, enzyme và các ribosome.
Các ribosome nằm ở trong chất nền cùng với những hạt tinh bột có kích thước khác nhau và chúng thường là các hạt hình cầu có kích thước dao động 15 – 20cm.
Cấu trúc quan trọng nhất trong lục lạp chính là hệ thống cột hình mạng lưới nằm ở các chất nền. Hệ thống này bao gồm các cột grana được liên kết với nhau bằng các tấm gian cột có cấu tạo màng lipoprotein. Các cột này còn được gọi là cột hình tấm grana lamella hay tilacoit bởi mỗi cột đều là một hệ thống túi dẹt hình dĩa xếp chồng nên nhau nhằm tạo thành một cấu trúc tấm.
Các túi dẹt có chức năng giúp giới hạn xoang tilacoit, được cấu tạo từ màng lipo protein thường dày khoảng 7mm, dày 20mm và có đường kính 0,6mm. Màng tilacoit có chứa các cấu trúc hạt có dạng hình nấm với kích thước khoảng 10-20mm là phức hệ ATP-sintetase. Lớp màng này có chứa các sắc tố diệp lục bởi thế mà grana có màu lục. Trong lục lạp pha sáng diễn ra ở tilacoit.
Vì màng trong của lục lạp không xếp lại thành crista với cấu trúc này nên màng trong của lục lạp hoàn toàn khác ty thể và không chứa chuỗi chuyền điện tử.
Thành phần hóa học của lục lạp
Có đến 80% hàm lượng protein có chứa trong lục lạp không hòa tan và có liên kết được với lipit ở dạng lipoprotein. Clorophyl gồm diệp lục a (C55H72O5N4Mg) và diệp lục b (C55H70O6N4Mg) là một trong các thành phần thuộc hệ sắc tố quang hợp của lục lạp.
Các phân tử clorophyl có cấu trúc gồm một đầu ưa nước bởi 4 vòng pirol xếp xung quanh nguyên tử magie tạo thành và một đuôi dài là mạch kỵ nước, một cấu trúc không đối xứng.
Bên cạnh Corophyl trong lục lạp còn có những sắc tố khác màu như Caroic gồm Carotin (C40H56) và xantopphyl (C40H56On). Tuy nhiên Caroic lại thường bị màu lục của Corophyl che lấp nên thời điểm mà lượng Clorophyl bị sụt giảm đi khá nhiều thường là vào mùa thu thì Caroic mới có cơ hội xuất hiện.
Ở tảo, thực vật và thủy sinh thì sắc tố quang hợp chính là Phicobilin. Đây là một nhóm sắc tố có chức năng chính trong việc hấp thụ ánh sáng lục (550nm) và ánh sáng vàng (612nm) trong ánh sáng mặt trời.
Ngoài ra, trong lục lạp còn chứa các chất khác ví dụ như: ARN (hàm lượng 2-4%), ADN (0,2-0,5% khối lượng khô), axit nucleic, enzym, NADP, reductasam plastoxiamin, các chất truyền năng lượng, cytocrom, atp-sintetase, ferredonxin cùng các enzym của chu trình calvin.
Bảng các thành phần hóa học của 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 |
Sự phát sinh của lục lạp
Sự phức tạp hóa trong cấu trúc của lục lạp
Màng sinh chất có chức năng hấp thụ và chuyển hóa năng lượng bao quanh tế bào vi khuẩn → Hệ thống màng ở vi khuẩn lam có chức năng quang hợp đã được tách khỏi mảng bởi một lớp tế bào chất → Lục lạp phân hóa đã xuất hiện đầu tiên là ở lục tảo tuy nhiên cấu trúc của chúng lúc này còn đơn giản và chưa có hệ thống cột → Lục lạp có hệ thống cột xuất hiện bắt đầu ở rêu và dương xỉ.
Trong mỗi tế bào, số lượng lục lạp thay đổi đa dạng từ 1 ở tảo đơn bào cho đến 100 ở thực vật. Ví dụ điển hình cho sự thay đổi này như ở cải Arabidopsis và lúa mì.
Khả năng tự sinh sản bằng cách phân chia thể hiện tính liên tục của lục lạp
Lục lạp sở hữu hệ thống di truyền tự lập riêng nghĩa là có ADN cùng với hệ tổng hợp protein tự lập (có chứa ẢN và ribosome) nên nó có khả năng tự phân chia. Ribosome của lục lạp có hằng số lắng 70s gồm 2 đơn vị nhỏ là 50s và 30s tương tự như ribosome của procaryota ở vi khuẩn và tảo lam.
- Đơn vị nhỏ 50s bao gồm: rarn 5S, 23S và 26-84 protein.
- Đơn vị nhỏ 30s bao gồm: rarn 16s và 19-25 protein.
ADN của lục lạp có cấu tạo tương tự như ADN của procaryota và đều có cấu trúc vòng không chứa histon với chiều dài tối đa là 150µm có hàm lượng 10-6-10-16g. Đây là nơi chứa các thông tin mã hóa cho một vài protein mà lục lạp đã tự tổng hợp trên chính ribosome của mình, các protein khác sẽ do tế bào cung cấp.
ADN của lục lạp được xác định là nhân tố di truyền ngoài nhiễm sắc thể
Hệ thống màng tilacoit của grana theo kết quả nghiên cứu khoa học thì có nguồn gốc từ màng trong của lục lạp. Ngoài ra, sự cộng sinh của một loài vi khuẩn lam có trong tế bào nhân thực đã hình thành được ADN lục lạp.
Lục lạp có chức năng gì?
Lục lạp tham gia vào quá trình quang hợp
Lục lạp là bào quan chứa các sắc tố quang hợp và các nhóm sắc tố này có chức năng cụ thể như sau:
Nhóm sắc tố chính Clorophyl:
- Khiến cho các bộ phận của cây chồi trên mặt đất như: lá, thân hay rễ,… có màu xanh.
- Diệp lục hấp thụ ánh sáng mặt trời, cụ thể là ánh sáng xanh 430nm và ánh sáng đỏ 662nm rồi chuyển hóa chúng thành năng lượng.
- Vận chuyển nguồn năng lượng ánh sáng đi tới trung tâm phản ứng.
- Diệp lục a tham gia vào quá trình biến đổi từ năng lượng ánh sáng sang năng lượng dùng để tổng hợp tạo thành những phân tử như: ATP, NADPH và đặc biệt tích lũy vào trong các phân tử cacbohydrat.
Nhóm sắc tố phụ Caroic:
- Khiến cho cây, quả, củ, lá,…. có màu đỏ, vàng hoặc màu cam.
- Hấp thụ năng lượng ánh sáng nhưng chỉ có chức năng truyền năng lượng đó tới trung tâm phản ứng ở diệp lục a chứ không tham gia vào bất kỳ quá trình chuyển hóa năng lượng nào khác.
- Xantophyl hấp thụ ánh sáng có bước sóng dao động từ 451-481 nm còn Caroten thì hấp thụ ánh sáng có bước sóng dao động từ 446-476 nm.
- Caroten trong trường hợp ánh nắng có cường độ cao còn có vai trò giúp lọc ánh sáng để bảo vệ diệp lục cũng như bảo vệ các hệ thống quang hợp khỏi bị cháy nắng.
- Lục lạp tạo các phân tử hữu cơ bằng cách sử dụng năng lượng ATP và NADPH từ cacbon dioxit theo chu trình Calvin. Quá trình quang hợp này tạo ra sản phẩm chính gồm: khí oxy, đường và đặc biệt là tinh bột.
Lục lạp tham gia tổng hợp các axit béo, amino axit và tham gia phản ứng miễn dịch ở thực vật.
Trên đây là toàn bộ những thông tin liên quan đến lục lạp mà mayruaxegiadinh.com.vn muốn chia sẻ tới bạn. Hy vọng bài viết đã giúp bạn hiểu được lục lạp là gì? cũng như cấu tạo và chức năng của nó. Cảm ơn bạn đã dành thời gian cho bài viết và đừng quên theo dõi chúng mình nhé!
