Lạp thể là bào quan của tế bào thực vật chuyên trách việc tổng hợp nên glucid từ
các hợp chất vô cơ.
Loại lạp thể có màu đỏ hoặc màu vàng gọi là sắc lạp. Loại màu vàng chức
xantophyl, loại màu đỏ chức caroten. Các chất màu này thu hút năng lượng ánh sáng mặt trời để chuyển năng lượng ấy vào trong chất glucid mà săïc lạp tạo nên. Các chất
màu này có khả năng thu hút loại ánh sáng yếu, ánh sáng ở tầng dưới còn sót lại sau khi
chất màu lục của diệp lục ở tầng lá trên đã thu hút trước. Ánh sáng yếu cũng là ánh sáng của mùa đông, mùa của cây khô lá vàng tức là mùa làm việc của sắc lạp.
Loại lạp thể quan trọng hơn là lục lạp tức là loại có màu lục, màu của chlorophyl tức diệp lục, loại chất màu luôn thu hút ánh sáng mạnh của mặt trời.
Chú ý: Các loại lạp thể (bạch lạp: không màu như lạp bột. lạp dầu đậm) lục lạp,
sắc lạp có di truyền với nhau. Có khả năng biến đổi từ loại này sang loại kia trong quá trình phát triển cá thể. Ví dụ: sự hóa xanh của mầm khoai, lục lạp ở quả xanh bằng sắc
lạp khi quả chín...
6.7.1 Cấu trúc của lục lạp
Là một bào quan hình hạt và khác với mọi bào quan khác ở chổ nó có 3 lớp
- Màng ngoài: có tính thấm cao.
- Màng trong: kém thấm hơn và
mang các protein màng vận tải chuyên trách việc đẩy Glyxeraldehyt 3- photphat, sản phẩm glucid của lục lạp, ra khỏi lục lạp để vào bào tương. Giữa hai màng này có một khoảng gian màng hẹp, có độ pH=7 như bào tương.
Màng thứ ba là màng quan trọng nhất của lục lạp gọi là màng túi tức là màng thylakoit, tỉ lệ P/L rất cao(=3). Màng thylakoit đặc biệt rất nghèo phospholipid: 80% lipid cực là glycolipid và sunpholipid (lipid cực là lipid có khả năng
liên kết với nước).
Mặt ngoài màng túi tiếp xúc với
lòng lục lạp (tức nền stroma)
Lòng lục lạp có độ pH=8, chứa nhiều enzyme tự do xúc tác quá trình tổng hợp
glyxeraldehyt 3-photphat, (P -GAL), chứa tạm thời P- GAL trước khi đẩy nó ra khỏi
lục lạp., hoặc lưu giữ nó lâu dài dưới dạng tinh bột sau khi đã chuyển nó thành glucose rồi thành tinh bột.
Mặt trong của màng túi tiếp xúc với khoang túi nơi có pH=5. Điều này có liên quan mật thiết đến protein màng túi có những cái bơm cation H+ bơm H+ vào khoang túi giữ độ pH=5 cho khoang túi. Màng túi được hình thành từ màng lục lạp trong. Màng lục
lạp trong nhô ra và tách ra thành một hệ thống màng mới, thay đổi thành phần cấu trúc
một cách căn bản. Nhìn khái quát ở kíchthước siêu vi thì thấy những tấm túi mỏng xếp
song song xen kẽ là các hạt gồm các túi hình dĩa xếp chồng lên nhau. Hình chi tiết hơn
do M.Anderson 1982 cung cấp cho thấy: phần hình tấm mỏng cũng có khoang túi nhưng không gấp nếp, phần gọi là hạt cũng là màng túi nhưng gấp nếp nhiều lần tạo
thành một chồng đĩa giống như một hạt.
Như trên đã nói, màng túi lục lạp chứa chlorophyl (diệp lục), chlorophyl là một protein xuyên màng túi được tổng hợp trong bào tương. Ngoài chlorophyl và cái bơm
H+ là những hệ thống quang hợp, các chất nhận và chuyểnđiện tử và những phức hợp
đường kính bằng 9nm. Phức hợp còn có tên là oxysom. Oxysom phosphoryl hóa ADP thành ATP tức là những phân tử chứa đựng năng lượng dùng cho hoạt động của tế bào. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ thống quang hợp 2 chứa các sắc tố thu hút ánh sáng có bước sóng có độ dài bằng 680nm , còn hệ thống quang hợp 1 chứa sắc tố thu hút ánh sáng cóbước sóng có độ dài bằng 700nm. Do hệ thống ánh sáng không hằng định,độ dài bước sóng ánh sáng
biến động từ 600 đến 700nm, sự phối hợpđồng thời các hệ thống quang hợp khác nhau
cho hiệu quả cao nhất.
- Lục lạp có ADN và ribosom riêng nên tổng hợp được protein cho nó.
6.7.2. Chức năng của lục lạp hay là hệ thống quang hợp
Lục lạp là bào quan chuyên việc thu hút ánh sáng năng lượng mặt trời để một
phần thì tổng hợp ngay ra phân tử ATP và một phần tích lũy năng lượng vào trong các phân tử cacbohydrat sản phẩm chính của quá trình quang hợp. Quá trình có hai giai
đoạn, giai đoạn tiến hành có ánh sáng và giai đoạn không cần ánh sáng gọi là phản ứng
tối.
- Phản ứng sáng
Là một loạt các phản ứng hóa học và sự nhận và chuyển điện tử nhằm mục đích
phosphoryl hóa ADP để tạo nên các ATP và khử các NADP+ (hoặc các phân tử tương
tự) để tạo nên các phân tử NADPH tiền đề cho các phản ứng tổng hợp các
cacbonhydrat.
- Phosphoryl hóa vòng: vòng có ý nghĩa là điện tử (e-) bị bật ra từ phân tử diệp
lục sau khi hoàn thành công việc lại quay về trả lại cho phân tử.
- Phosphoryl hóa không vòng: không vòng có nghĩa là điện tử (e-) bị bật ra khỏi
phân tử diệp lục lúc ban đầu, sau đó nhập vào một phân tử diệp lục khác, phân tử diệp
lục cũ sẽ được cân bằng bằng một điện tử lấy từ nước. Quá trình phosphoryl hóa không vòng diễn ra liên tiếp qua hai hệ thống quang hợp 2 và hệ thống quang hợp 1. Hệ thống
1 có diệp lục a, hấp thu ánh áng bước sóng 700nm, hệ thống 2 có diệp lục b hấp thu ánh sáng có bước sóng 680nm (diệp lục b khác diệp lục a ở chỗ nó có nhóm CHO thay vào nhóm CH3 của diệp lục a)
- Phản ứng tối
Phản ứng tối là phản ứng quang hợp nhằm cố định CO2 qua một loạt các phản ứng có xúc tác enzyme gọi là chu trình Calvin. Quá trình cần năng lượng từ ATP và NADPH (hoặc NADPH2). Các phản ứng xảy ra trong lòng lục lạp: các nguyên tử
cacbon của CO2 nối với nhau và nối với H của NADPH đồng thời gắn với một nhóm photphat. Sau đây là phản ứng tổng hợp:
5NADPH2 + 6CO2 + 2ATP 2C3H5O3 P + 5NADP + 2ADP + 3O2
C3H5O3 P là glyceraldehyt 3-photphat (P - GAL) = 3C
Một số P - GAL sẽ được chuyển từ lục lạp ra bào tương, tại đây chúng sẽ trải
qua những phản ứng nữa để cho glucose 6C.
2C3H5O3 P + H2O C6H12O6 + 2P + 1/2O2
Glucose
Năng lượng tích lũy trong một phân tử glucose tương đương với một nhiệtlượng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
780.000 calo; thực vật dự trữ glucose dưới dạng tinh bột :
n (C6H12O6) (C6H10O5)n + nH2O Tinh bột
Lạp thể có ADN riêng dạng vòng, dài khoảng 145.000 đôi bazơ. Mã hóa các gen của 27 tARN và mARN, tổng hợp nên các protein riêng của mình. Có điều đặc biệt là một số loài thực vật có ADN lạp thể có hai bản sao giống nhau trên cùng một vòng
nhưng sắp xếp ngược chiều nhau đối với gen của rARN. Trong cùng một chi như chi đậu Hà Lan có loài chỉ có một bản sao gen ribosom có loài lại có 2 bản sao. Phần lớn
protein của lạp thể nhập từ bào tương. Lạp thể chỉ sinh ra từ lạp thể. Tiền thân của lạp
thể là lạp thể chưa thuần thục chứa ít protein màng túi. Chỉ có màng ngoài và màng trong, màng túi chưa phát triển, lòng lạp thể nhỏ. Khi ra ánh sáng lạp thể sẽ phát triển
dần.
6.8. Ti thể
Ti thể là bào quan được gọi là hô hấp của tế bào. Là những thể hình túi như quả bí đao nhỏ, có nhiều và rải rác khắp bào tương, đặc biệt tập trung nhiều ởnơi hoạt động
mạnh trong tế bào. Tế bào gan động vật có vú có tới 1000-1500 ti thể.
6.8.1.Cấu trúc và thành phần hóa học của ti thể.
Túi ti thể được chia thành hai màng chia ti thể ra thành hai phần tách biệt. Khoảng gian màng và lòng ti thể. Màng ti thể ngoài: cũng là màng sinh chất: tỉ lệ P/L bằng hoặc hơn 1. Tuy tỉ lệ này gần giống như tỉ lệ của màng nhưng thành phần bên trong có khác, cholesterol thấp, bằng 1/6 so với màng hồng cầu, (photphatidyl cholin cao gấp
hai lần rưỡi so với màng tế bào).
Đặc biệt màng ti thể nói chung phải tiếp thu phần lớn protein ti thể sản xuất từ bào tương để xây dựng ti thể và để hoạt động nên cấu tạo của màng đặc biệt là màng ti thể ngoài có những phức hợp protein làm nhiệm vụ vận tải đặc hiệu protein vào ti thể,
khi ở bào tương chúng mang một chuỗi axit aminở phía đầu -N của sợi protein để làm tín hiệu dẫn đường. Sợi protein này hoặc nhờ tín hiệu dẫn trực tiếp đến màng ti thể
trong hoặc ngoài để tích hợp vào màng lipid kép hoặc đi vào khoảng gian màng hoặc
lòng ti thể; cách thứ hai là vẫn nhờ tín hiệu dẫn đường nhưng phải qua ổ thu nhận (receptor) đặc hiệu trên màng ti thể ngoài. Khi tín hiệu dẫn đường đã xong việc thì nó sẽ
rời ra khỏi protein nhờ thủy phân rồi giáng cấp trong lòng ti thể.
- Khoảng gian màng : xen kẽ giữa hai màng, môi trường gian màng tương tự và cân bằng với bào tương ( khoảng gian màng chứa cytochrom và b2. Cytochrom peroxydase, các enzyme sử dụng ATP từ lòng ti thể đi ra để phosphoryl hóa các nucleotid nhưng không phải là adenin).
- Màng ti thể trong: màng ti thể trong trừ một số trường hợp nhỏ thành hình ống
xòe kín lòng ti thể, còn thì đều gấp thành nếp xen vào lòng ti thể, các nếp gấp gọi là mào. Sự tăng số lượng mào nhằm tạo thêm diện tích làm việc của màng trong.
Màng trong cũng là một màng sinh chất nhưng P/L rất cao (=3), cholesterol thấp, bằng một nửa so với màng ti thể ngoài, chứa một phospholipid gọi là cariolipid với khả năng chặn ion H+ lại. Protein màng trong có 3 nhóm:
- Nhóm vận tải các chất đặc hiệu chuyển hóa qua lại màng trong. - Phức hợp enzyme ATP synthetase để tổng hợp ATP.
- Nhóm thực hiện các phản ứng oxy hóa của chuỗi hô hấp tức là nhận và chuyền điện tử là H+ và oxy hóa H+.
` - Lòng ti thể: Lòng ti thể chứa nhiều loại khác nhau, phần lớn là enzyme-protein do ti thể tự tổng hợp lấy nhờ ADN của mình và protein từ bào tương vào. Trong số các
enzyme có enzyme oxy hóa pyruvat và các axit béo từ ngoài bào tương vào thành acetyl
CoA, các enzyme của chu trình Kreb, chuyển axit citric (2C) thành CO2 (1C) và NADH. CO2 sẽ đi ra khỏi ti thể, còn NADH sẽ đến màng ti thể trong để gặp chuỗi hô hấp. Lòng ti thể còn chứa ADN riêng của ti thể.
6.8.2. Chức năng của ti thể hay quá trình hô hấp của tế bào
Loại hô hấp này được gọi là hô hấp ái khí tức là có cần O2, gồm hai giai đoạn: giai đọan phân ly glucose thực hiện trong bào tương và giai đoạn oxy hóa pyruvat thực
hiện trong ti thể. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Sự phân ly glucose:
Ở giai đoạn này, glucose 6 cacbon bị tách làm đôi thành hai phân tử axit pyruvic 3 cacbon. Phản ứng nhờ các enzyme có trong bào tương. Phản ứng tổngquát như sau: