“叶绿体”一词首次出现是在九年义务教育人教版课标实验教材生物七年级上册第一单元中,用显微镜观察植物细胞后总结植物细胞结构时提出的:“在植物细胞绿色部分的细胞中,细胞质内还有叶绿体。”这一句话高度概括了叶绿体的位置,叶绿体与叶绿素的关系,我们有必要进一步了解叶绿体的结构和功能,才能解释生活中的一些与之有关的现象,学生才不至于模糊,不至于混淆叶绿体与叶绿素之间的关系。
叶绿体是植物细胞的细胞质中的一个细胞器,有人把它喻为“养料加工厂”和“能量转换站”,课本第53页讲《细胞的生活需要物质和能量》时,提到“叶绿体中的叶绿素能够吸收光能,叶绿体将光能转化变为化学能,储存在它所制造的有机物中。”具体地说,(如下***)叶绿体外面有双层膜,将叶绿体的内外分开。内部含有几个到几十个基粒,每个基粒都是由一个囊状的结构堆砌而成的,在囊状结构的薄膜上,有进行光合作用的色素。所谓色素,就是使有机物具有不同颜色的物质。这些色素可以吸收、传递和转化光能。
叶绿体内可提取出四种不同色素。科学家将这四种色素分别命名胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。其中叶绿素a和叶绿素b统称为叶绿素,占四分之三;胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素,只占四分之一。经实验发现,叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光,胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都能用于光合作用。叶绿素a和叶绿素b对绿光吸收量最少,正因为如此,绿光被反射回来,叶绿体便呈现绿色。所以说植物体所有绿色部分的细胞中含有叶绿体。
在第三单元第四章第120页讲光合作用时指出:叶片是光合作用的主要器官,事实上凡是植物的绿色部分,细胞中含有叶绿体就能够制造有机物。反过来,并不是所有的植物细胞都含有叶绿体。比如:被埋在土壤中的根尖细胞,课本中提到的洋葱鳞片叶的表皮细胞。我们用生物学中“生物的结构与功能相适应”观点来解释这一现象是再恰当不过了。但要注意同样是植物根,露出地面的见光部分皮层细胞的某种物质会转化为叶绿体,比如胡萝卜根。
光是绿色植物进行光合作用必不可少的条件。叶绿素的形成与光也有关。黑暗中生长的幼苗呈黄白色,遮光或埋在土壤中的茎叶也呈黄白色,卷心菜内部的叶子是淡黄色,其原因不是失去了叶绿体,而是失去了叶绿素的缘故。叶绿素的形成还与其他因素有关,如:温度、营养元素、水等。秋天的叶子慢慢变黄,早春寒潮过后秧苗变白,都是因为低温抑制了叶绿素的形成。氮和镁是叶绿素的组成部分,其中尤以氮为重要,所以土壤中缺乏氮,叶片也就枯黄。农田长时间干旱,叶片也呈黄褐色。
喜欢动脑的同学会问:既然黄白色叶片中没有叶绿素,就不能吸收光能,光合作用就不能进行了,又怎样解释泛青现象呢?是因为光合作用分两个阶段:光反应和暗反应,其中叶绿素的作用是光反应阶段:叶绿素将光吸收并运输到叶绿体基质上,产生电子,使水电离。但没有了叶绿素,叶绿体还能进行暗反应,况且还有叶黄素和胡萝卜素吸收光。所以遮光的植物体部分见光后仍然能进行光合作用,叶绿素也会逐渐形成。
有些果实的变色问题不是初中知识能够解释的,比如:苹果、番茄、胡椒等为什么由绿变红?这些除了与叶绿素有关,还与花青素和有色体有关系。
生物是奇妙的、有趣的。我们只有热爱生活,热爱生物,热爱生物这门学科,学好生物学,才能够体会到其中的乐趣,才能更好地造福于人类。
(作者单位:湖北省监利县廖池中学)