叶绿体的结构与功能

叶绿体是植物细胞中的细胞器，是光合作用的场所，光能在此被用于以二氧化碳和水制造葡萄糖。

在电子显微镜下，叶绿体呈透镜状，由两层膜包围。内部是一套扁平的膜囊系统，浸在液态的基质中。

膜上承载吸收光的色素，液体中承载各种酶。正是这种分工，使叶绿体在中四第二章被反复考查，到中五详细学习光合作用时再次成为重点。

组成与功能

结构如何与功能相配

类囊体膜排列成称为基粒的堆叠结构，形成很大的表面积，密布叶绿素分子以尽量吸收光。围绕基粒的基质是充满液体的空间，含有把二氧化碳固定为葡萄糖所需的酶，因此光合作用中吸收光与制造糖的步骤能在同一个细胞器内紧密进行。

叶绿体也集中分布在靠近叶片表面、接受光照最多的细胞中，例如栅栏组织细胞。

批改结构与功能类答案时，评卷者要看到一个特征、一个结果以及与光合作用的联系。下面五项适应特征都按这个模式写。

• 类囊体堆叠成基粒，提供极大的膜表面积，使每个叶绿体能容纳更多叶绿素、捕获更多光能。
• 双层膜把光合作用的酶和色素与细胞质中的反应隔开，使内部反应物的浓度得以保持在高水平。
• 基质是液态的，二氧化碳与酶能自由移动，酶与底物之间的碰撞迅速发生。
• 基粒与基质紧邻，类囊体上光反应的产物可直接交给基质中的酶，不需要长距离运输。
• 叶绿体体积小、数目很多，而不是单个大体积结构，且在某些植物中能在细胞内改变位置，因此可以调整排列以接收来自任何方向的光。

相关过程

光合作用是叶绿体存在的意义。在光反应阶段，类囊体上的叶绿素吸收光，利用光能分解水，释放氧气并产生能量载体。

在暗反应阶段，基质中的酶利用这些载体把二氧化碳还原为葡萄糖。部分葡萄糖以淀粉粒的形式暂存于叶绿体内，这就是为什么叶片的碘试验只在受光的绿色部位变成蓝黑色。

第二章还把叶绿体与线粒体作比较。两者都有双层膜，都含有自己的酶，也都参与能量转化，但叶绿体利用光合成葡萄糖，线粒体则在有氧呼吸中分解葡萄糖释放能量。

植物细胞两者都需要：白天的光合作用提供葡萄糖，呼吸作用则每时每刻都在消耗它。

叶片的气体交换为叶绿体供料。二氧化碳经气孔进入，扩散穿过海绵组织的气室，溶解进入细胞后才到达基质。

类囊体上产生的氧气沿同一路径离开。所以叶绿体的活动与气孔开闭、扩散和蒸腾作用都相关联，这些内容会在后面的章节中出现。

常见标注错误

例题解析

题目。图1显示电子显微镜下叶绿体的结构。

结构P是一叠扁平的膜，区域Q是围绕它的液体。(a) 说出结构P与Q的名称。

(b) 说明Q在光合作用中的作用。(c) 解释P的排列方式如何适合其功能。

(d) 一名学生发现同一片叶中，栅栏组织每个细胞的叶绿体数量多于海绵组织。解释这一观察结果。

参考答案。(a) P是基粒（类囊体的堆叠）；Q是基质。

(b) 基质含有催化暗反应的酶，在暗反应中二氧化碳被固定并转化为葡萄糖。(c) 类囊体堆叠，在很小的体积内提供很大的表面积；这一表面承载大量叶绿素，因此能为光反应吸收更多光能。

(d) 栅栏细胞紧贴上表皮之下，接受的光照强度最高；拥有更多叶绿体使它们能吸收更多光，承担叶片大部分的光合作用；而海绵细胞位置较深、受光较少，且有更多气室用于气体交换。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题