結構生物化學/細胞器/葉綠體
藻類細胞含有葉綠體，這是由藍細菌進化而來，被膜包裹的光合作用細胞器。在地球的生物圈中，藻類加上細菌光養生物為所有海洋和水生生態系統提供食物，產生地球消費者可利用的大部分氧氣和生物量。此外，“綠色植物”包括從含有葉綠體的共同祖先演化而來的初級內共生藻類。初級內共生生物的葉綠體被兩層膜包裹。它們是內膜和外膜。內膜來自祖先光養生物的細胞膜，外膜來自宿主細胞膜，因為它包裹著它的獵物。綠藻和紅藻的葉綠體已經從它們共同的祖先中分離出來，它們使用吸收不同光譜範圍的光的色素。
葉綠體是負責光合作用的細胞器，或者是在植物細胞、一些原生生物和藻類中將 CO2 轉化為葡萄糖的過程。葉綠體中有三種類型的膜
- 對分子可滲透的平滑外膜
- 平滑的內膜含有膜蛋白，選擇性地允許小分子和蛋白質進入
- 類囊體膜系統
葉綠體內部幷包圍類囊體系統的液體被稱為基質。
類囊體膜包裹著一個相互連線的囊泡系統。這些類囊體膜的堆疊被稱為基粒。類囊體膜的主要功能是容納以下蛋白質組裝體
- 光系統 I
- 光系統 II
- 細胞色素 b 和 f
- ATP 合酶
所有這些都共同完成光合作用。
類囊體膜還含有葉綠素，它使植物呈現綠色。葉綠素的功能是捕獲光合作用所需的能量。
在類囊體膜和區室中，光反應發生在類囊體膜和類囊體區室中，並且與將光能最初轉化為儲存在 ATP 和 NADPH 中的化學能有關。
此外，ATP 和 NADPH 進入葉綠體基質中的卡爾文迴圈，其中 ATP 為分子重排提供能量，並且 NADPH 攜帶的電子被轉移到卡爾文迴圈中涉及的有機分子中。
市場上有許多除草劑，它們以能夠殺死雜草而著稱。為了殺死雜草，需要破壞光系統 I 或光系統 II。基本的想法是，電子一旦接收到陽光就會被啟用。被啟用的電子然後從葉綠素移動到一系列細胞色素中，形成所謂的電子傳遞鏈。這些沿著電子傳遞鏈轉移的電子隨後用於碳固定，因此導致光合作用。光系統 II 的中斷是由於抑制劑阻止了電子的流動，而光系統 I 的中斷是由抑制劑引起的，該抑制劑在末端光系統處透過電子轉移導致能量發生變化。這兩種型別的中斷都會阻止光合作用的過程。
一些光系統 II 抑制劑是敵草隆和阿特拉津。敵草隆阻斷光系統 II 中質體醌的活性位點，其阻斷會破壞電子向質體醌的穩定流動。結果，陽光無法轉化為能量，最終導致雜草死亡。阿特拉津的作用方式與敵草隆相似。光系統 I 抑制劑的一個例子是百草枯。百草枯將它從光系統 I 接收的電子轉化為自由基。自由基然後與氧氣相互作用形成活性氧物質。這些物質反過來與膜脂相互作用，這會導致膜損傷，因為膜脂的雙鍵被改變了。
基質是葉綠體的流體內容物，它包含葉綠體的酶，例如 RUBISCO，它負責暗反應。基質也是葉綠體 DNA 的所在地，它幫助它執行其功能，一些它自己的核糖體和 RNA。由於葉綠體具有獨立的 DNA，因此有人推測葉綠體曾經是自由生活的細菌，它們與真核生物建立了共生關係，最終永久地併入細胞結構中。 [1]
暗反應，主要是卡爾文迴圈，發生在包圍類囊體的物質中。來自二氧化碳的碳被帶入迴圈中，作為卡爾文迴圈中碳的來源。
葉綠體產生澱粉和糖。為了做到這一點，植物從太陽中獲取能量。從太陽中提取能量被稱為光合作用。利用提取的能量，植物中的葉綠素可以將二氧化碳和水結合在一起。動物和植物都使用葉綠體來獲取能量和食物。動物也利用它來呼吸氧氣。
- 分子形式：6 CO2 + 6 H2O --> 糖 (C6H2O6) + 02
- http://www.biology4kids.com/files/cell_chloroplast.html
- Berg, Jeremy "Biochemistry", Chapter 27 the Integration of Metabolism. pp 584. Seventh edition. Freeman and Company, 2010.
- http://www.ehow.com/about_6540515_herbicide-effects-photosynthesis.html
- http://www.ehow.com/list_5985010_effects-diuron-photosynthesis-rates_.html
Slonczewski, Joan L. Microbiology "An Evolving Science." Second Edition.