叶绿体是制造能量的植物细胞

叶绿体的工作原理很像线粒体，另一种细胞器在真核细胞负责能量的产生，这并不奇怪，因为它们都是在很久以前细菌被包围时进化出来的——但没有被消化!-一个更大的细菌。这导致了两种生物之间的一种被迫合作，我们现在用一个叫做“内共生假说”的东西来解释。叶绿体和线粒体都独立于细胞的其他部分进行繁殖，并有自己的DNA。

叶绿体可以在植物的任何绿色部分找到，基本上是袋中袋(这意味着有双层膜)，里面有很多小袋子(结构称为类囊体)含有一种吸收光线的色素叶绿素，悬浮在某种液体(称为基质）.

叶绿体光合魔力的关键在于它的膜。因为叶绿体一开始是一个独立的细菌，有自己的细胞膜，这些细胞器有两层细胞膜:外膜是包裹细菌的细胞留下的，内膜是细菌的原始膜。外膜是包裹礼物的包装纸，内膜是装玩具的盒子。光合作用最重要的空间是盒子内部和玩具之间的空间——类囊体。

叶绿体的双层膜创造了两个分隔物和四个不同的空间——细胞外的空间;细胞质:细胞内的细胞质;基质在叶绿体内部，但在类囊体之外(又名内外膜、包装纸和盒子之间的空间);类囊体空间基本上在原始细菌的内部。类囊体本身就是一堆小袋覆盖在膜中，实际上是由膜定义的。这些膜是分隔物，不会让物质随意地在空间之间游走，允许叶绿体在特定区域储存带电粒子，并通过特定通道将它们从一个空间移动到另一个空间。

“这就是电池的工18新利最新登入作原理。生物与环境科学系“，位于弗吉尼亚州Farmville的朗伍德大学。“在电池的一端放置大量的负电子，在另一端放置大量的正电荷需要能量。如果你用一根电线连接两端，电子真的想向下流动，以使它们之间的电化学梯度变平。它们非常想流动，如果你把灯泡、马达或电脑芯片之类的东西放在电线上，它们就会挤过去，在移动时发挥作用。如果它们不做一些有用的事情，运动仍然会释放能量，但只是作为热量。”

根据杰克逊的说法，为了在植物细胞中制造电池，必须有一个能量源和一些分隔物来创造和维持梯度。如果让梯度变平，一些用来制造梯度的能量就会逸出。因此，在叶绿体电池的例子中，当植物从太阳吸收能量时，覆盖在类囊体上的膜就像从水分子中分离出来的不同浓度的氢离子(质子)之间的隔膜一样，产生了电化学梯度。

叶绿体内部发生了很多化学反应，但化学反应的结果是将阳光转化为储存的能量——基本上就是电池的产生。

那么，让我们跟随能量:

太阳照在树叶上。太阳能激发了叶子里水分子里的电子，由于被激发的电子到处弹跳，水分子里的氢原子和氧原子分裂，将这些被激发的电子发射到光合作用的第一阶段——一种酶、蛋白质和色素的聚集，称为光系统II它能分解水，产生氢离子(用于电池的质子和会作为植物垃圾飘到空气中的氧气)。

这些充满能量的电子被传递到其他一些膜结合的蛋白质上，这些蛋白质利用这些能量为离子泵提供动力，这些离子泵将氢离子从膜之间的空间护送到类囊体空间，这是光合作用中所有依赖光的反应发生的地方。光系统和电子泵覆盖在类囊体膜的表面，将氢离子从基质(类囊体和内膜之间的流体空间)泵入成堆成堆的类囊体囊中——以及这些离子真的想要脱离这些类囊体，这就是产生电化学梯度的原因。通过这种方式，光能——当你外出时照在你脸上的东西——被转换成一种电池，就像无线耳机的电池一样。

此时此刻，光系统I接管，它安排临时存储电池产生的能量。现在电子已经被允许沿着梯度移动了，它放松了很多，所以它吸收了一些光来重新激活它，并将这些能量传递给一种特殊的酶，电子本身，和一个多余的质子来制造NADPH, NADPH是一种携带能量的分子，为化学能提供短期存储，这些化学能稍后用于制造葡萄糖。

在这一点上，光能现在在两个地方:它储存在NADPH中而且作为类囊体内部氢离子浓度与基质外氢离子浓度差异的电化学梯度。

“但是类囊体内部的高氢离子梯度想要降解需要来退化，”杰克逊说。“渐变代表‘组织’——本质上与之相反熵．热力学告诉我们，熵总是会增加，这意味着梯度必然会消失。所以，每个类囊体内的氢离子都想逸出，以平衡细胞膜两侧的氢离子浓度。但是带电粒子不可能在任何地方穿过磷脂双分子层——它们需要某种通道才能穿过，就像电子需要一根电线才能从电池的一端到达另一端一样。”

所以，就像你可以把一个电动机放在电线上，让电子驱动一辆汽车，氢离子通过的通道就是一个电动机。这些质子在为它们提供的通道中流动，就像水沿着海拔梯度流过水电站大坝一样，这种运动产生足够的能量来产生反应，从而产生ATP，这是另一种短期能量储存形式。

现在，原来的光能已经转化为短期储存的化学能，以NADPH和ATP的形式存在，这将在以后的暗反应(也称为化学反应)中发挥作用卡尔文循环所有这些都进入基质，因为基质中含有一种酶，可以将NADPH、ATP和二氧化碳转化为糖，这些糖可以为植物提供养分，帮助呼吸，或用于生产纤维素。

杰克逊说:“复杂的有机分子，如由葡萄糖制成的纤维素，需要大量的能量来制造，而这些能量都来自太阳。”“在能量之后，它开始是光波能，然后是激发的电子能，然后是电化学梯度能，然后是NADPH和ATP形式的化学能。氧气被呼出，NADPH和ATP在细胞内不用于做其他事情——相反，两者都被传递到碳固定循环中，在那里其他酶将它们分解，提取能量，并用它来构建葡萄糖和其他有机分子。”

这一切都要归功于一个叫做叶绿体的小细胞器。