D- H+ A→ H A
2. Bộ máy quang hợp của thực vật
2.1. Lục lạp – bào quan thực hiện chức năng quang hợp
2.1.1. Hình thái, số lượng, kích thước
Hình thái: Lục lạp có hình thái rất đa dạng. Ở các loài thực vật thuỷ sinh như các loại rong, tảo…do không bị ánh sáng trực tiếp đốt nóng nên lục lạp có hình dạng rất khác nhau như hình cốc, hình vuông, hình sao, hình bản…Còn những thực vật bậc cao và sống trên cạn thì lục lạp thường có hình bầu dục. Với hình bầu dục, lục lạp có thể xoay bề mặt để có thể tiếp xúc với ánh sáng nhiều hay ít tuỳ theo cường độ ánh sáng chiếu tới lá. Số lượng: Số lượng lục lạp trong tế bào rất khác nhau ở các loài thực vật khác nhau. Đối với tảo, mỗi tế bào chỉ có một lục lạp. Đối với thực vật bậc cao, mỗi tế bào của mô đồng hoá có nhiều lục lạp, khoảng 20-100 lục lạp.
Kích thước: Kích thước trung bình của một lục lạp có hình bầu dục dao động từ 4- 6µm bề dày. Những cây ưa bóng thường có số lượng, kích thước và hàm lượng sắc tố trong lục lạp lớn hơn những cây ưa sáng.
2.1.2. Thành phần hóa học của lục lạp
Thành phần hoá học của lục lạp rất phức tạp. H2O chiếm 75%. Còn lại là chất khô mà chủ yếu là chất hữu cơ. Thành phần hoá học quan trọng nhất là protein rồi đến lipit. Ngoài ra còn có rất nhiều các nguyên tố khoáng, vitamin và trên 30 loại enzym khác nhau tham gia các phản ứng của quang hợp. Thành phần có chức năng quan trọng nhất là các sắc tố quang hợp gồm sắc tố xanh, vàng, da cam.
Lục lạp là bào quan có chứa axit nucleic. Cùng với các riboxom chứa trong lục lạp. ADN và ARN tạo nên tổ hợp có khả năng tổng hợp protein riêng. Nhiều đặc tính di truyền qua lục lạp gọi là di truyền tế bào chất.
2.1.3. Cấu tạo của lục lạp
Dưới kính hiển vi, lục lạp có ba bộ phận: Màng bao, màng thilakoit, cơ chất.
- Màng (membran) bao bọc xung quanh lục lạp. Đây là một màng kép gồm hai màng cơ sở tạo thành. Màng lục lạp ngoài nhiệm vụ bao bọc, bảo vệ phần cấu trúc bên trong, còn có một chức năng quan trọng là kiểm tra tính thấm của các chất đi vào hoặc đi ra khỏi lục lạp.
- Hệ thống màng quang hợp hay gọi là thilakoit. Chúng bao gồm một tập hợp màng có chứa sắc tố quang hợp nên có màu xanh. Màng thilakoit có cấu tạo như các màng khác, gồm protein và photpholipit sắp xếp gần như màng cơ sở. Các tập hợp màng như các chồng đĩa chồng lên nhau tạo ra cấu trúc dạng hạt (grana). Ngoài protein và lipit, các sắc tố quang hợp gồm diệp lục và carotenoit cũng được sắp xếp một cách có định hướng trên màng thilakoit. Chức năng của thilakoit là thực hiện biến đổi quang năng thành hoá năng tức thực hiện pha sáng của quang hợp.
- Cơ chất (stroma) là không gian còn lại trong lục lạp. Nó không chứa sắc tố nên không mang màu. Đây là chất nền nửa lỏng mà thành phần chính là potein, các enzym của quang hợp và các sản phẩm trung gian của quá trình quang hợp. Tại đây xảy ra các chu trình quang hợp tức thực hiện pha tối của quang hợp.
Hình 5.1. Cấu tạo lục lạp
2.2. Hệ sắc tố quang hợp
2.2.1. Diệp lục (Chlorophyll)
• Bản chất hoá học của diệp lục: Có 5 loại diệp lục: a, b, c, d, e. Ở thực vật thượng đẳng chỉ có 2 loại diệp lục a và b; còn diệp lục c, d, e có ở vi sinh vật, rong, tảo.
Công thức phần tử của diệp lục a và b: Diệp lục a: C55H72O5N4Mg.
Diệp lục b: C55H70O6N4Mg.
Về công thức cấu tạo, phân tử diệp lục chia ra hai phần: nhân diệp lục và đuôi diệp lục.
Hình 5.2. Công thức cấu tạo của diệp lục a
Nhân diệp lục là phần quan trọng nhất trong phân tử diệp lục, gồm 1 nguyên tử Mg ở trung tâm liên kết với 4 nguyên tử N của 4 vòng pyrol tạo nên vòng Mg-pocphirin rất linh hoạt. Phần nhân diệp lục có một hệ thống nối đôi đơn cách đều tạo nên phân tử diệp lục có hoạt tính quang hoá mạnh. Khả năng hấp thu ánh sáng phụ thuộc số lượng liên kết đôi trong phân tử. Hệ thống liên kết có năng lượng liên kết rất nhỏ nên dễ dàng bị kích động khi tiếp nhận năng lượng ánh sáng để bật ra khỏi quỹ đạo cơ bản của nó. Đây là trạng thái kích thích của phân tử diệp lục khi nhận năng lượng ánh sáng.
Đuôi phân tử diệp lục rất dài gồm gốc rượu phitol có 20 nguyên tử cacbon. Đuôi diệp lục có tính ưa lipit nên có vai trò định vị phân tử diệp lục trên màng thilakoit vì màng quang hợp có tính lipit.
• Bản chất hoá học của chlorophill