葉綠體工具

葉綠體構造示意圖產生器

製作帶標註或空白的葉綠體構造示意圖,呈現雙層膜、基質、類囊體和葉綠餅,以及類囊體膜上的光反應、光系統和 Z 圖式。為生物考試複習打造。

葉綠體構造示意圖範例

四張葉綠體示意圖分別是全標註剖面、簡明構造圖、同一葉綠體內的光反應與碳反應,以及空白學習單。每張都是依所附提示詞實際生成的圖,點選即可載入該提示詞並修改。

全標註葉綠體
簡明構造圖
光反應 vs 碳反應
空白學習單版

帶標註的葉綠體構造示意圖:葉綠體各部位的名稱與功能

帶標註的葉綠體構造示意圖通常要畫出的構造、各自的功能與在圖中的位置。除非你要求精簡,這就是預設的標註組合。

標註外膜、內膜、基質、類囊體與葉綠餅的葉綠體剖面示意圖
葉綠體剖面,標出七個構造:外膜、內膜、基質、葉綠餅、類囊體、類囊體腔與一段基質片層,圖上同時畫出光合作用:光與水進入葉綠餅上的光反應,釋出氧氣;ATP與NADPH送到基質中的卡爾文循環,ADP + Pᵢ與NADP⁺返回;CO₂進入,產出糖(G3P)。圖中沒有畫葉綠體DNA、核糖體與澱粉粒,需要時指名要求即可。
構造功能在圖中的位置
外膜雙層膜的外層胞器最外面的邊界
膜間腔兩層膜之間的狹窄空隙外膜與內膜之間的細帶
內膜雙層膜的內層,控制物質進出基質緊貼外膜內側
基質卡爾文循環把CO₂合成糖的液態部分充滿內膜以內的空間
類囊體含葉綠素、進行光反應的扁平膜囊遍布基質,多數疊成一疊
葉綠餅(基粒)一疊堆疊的類囊體分布在基質中的數疊
類囊體腔每個類囊體內部的空間,累積的質子驅動ATP合成酶每個圓盤內部
基質片層(基質類囊體)連接相鄰葉綠餅、不堆疊的類囊體葉綠餅之間的薄片
葉綠體DNA葉綠體自己的基因體,一條環狀染色體基質中的小環
核糖體合成由葉綠體DNA編碼的蛋白質基質中的小點
澱粉粒儲存光合作用產生的糖基質中的橢圓形顆粒

不同階段要求畫出的數量不同。國中自然通常只要外膜、內膜、基質、類囊體與葉綠餅;高中生物與學測、分科測驗複習常再加上類囊體腔與基質片層,大學課程還會畫葉綠體DNA、核糖體與澱粉粒。指定需要的標註,就只畫那些。

所有示意圖工具

從手繪圖到類囊體膜:各種葉綠體示意圖

葉綠體的圖可以只畫到胞器的輪廓,也可以深入到一層膜裡的蛋白質。選好要畫到哪一層;預設是上面那張剖面圖,圖上標出光合作用的兩個階段。

葉綠體手繪圖

學生照著手繪的版本:一個雙層輪廓的橢圓,裡面三、四疊圓盤當作葉綠餅,彼此以細橋相連,周圍的空間是基質。五個標註:外膜、內膜、基質、類囊體、葉綠餅。常見的錯誤是輪廓只畫一層,以及幾疊葉綠餅互不相連、懸在基質裡。如果要描圖,就要求黑白線稿。

葉綠體構造圖

只畫構造,不畫化學反應:沒有反應箭頭,但在五個基本標註之外,加上膜間腔、類囊體腔、基質片層、環狀的葉綠體DNA、核糖體與澱粉粒。寫明「只畫構造」,因為上面那張圖在胞器上畫了光合作用。

葉綠體光合作用示意圖

把胞器畫成兩個階段的分布圖:水在類囊體進入、釋出氧氣,CO₂在基質進入、產出糖,ATP與NADPH從前者送到後者,ADP與NADP⁺再送回來。循環內部的各個步驟屬於卡爾文循環示意圖。

光反應示意圖

類囊體膜畫成一條橫帶,上方是基質、下方是類囊體腔,電子傳遞鏈從左往右讀:光系統II在腔側把水分解成O₂與H⁺,接著是質體醌、細胞色素複合體、質體藍素、光系統I,再由鐵氧化還原蛋白與NADP⁺還原酶在基質側生成NADPH。ATP合成酶位在最後,讓H⁺從類囊體腔流回基質,合成ATP。

類囊體膜示意圖

切開一個葉綠餅:每個類囊體都是包著類囊體腔的封閉膜囊,一疊與另一疊之間以基質片層相連。H⁺濃度在腔內畫高、在基質畫低;正是這個濃度梯度驅動ATP合成酶,所以ATP合成酶的頭部要朝向基質,而不是朝向腔內。

光系統示意圖

單一光系統:由300~400個葉綠素a、葉綠素b分子與類胡蘿蔔素組成的天線,把吸收的能量往內傳給反應中心;反應中心的一對特殊葉綠素a(光系統II為P680,光系統I為P700)把一個激發態電子交給初級電子接受者。光系統II先作用,編號是依發現的順序。

Z 型圖(光合作用電子傳遞)

同一條電子傳遞路徑,不依位置而依能量畫出:左下是水,P680吸收光後躍升一次,沿傳遞鏈下降,在P700再躍升一次,最後小幅下降到NADP⁺。它說明了為什麼需要兩個光系統。

葉綠體與粒線體構造比較圖

兩個胞器並排。兩者都有雙層膜、自己的環狀DNA與核糖體,以及ATP合成酶。粒線體內膜向內摺疊成嵴,圍著粒線體基質;葉綠體內膜是平滑的,它的電子傳遞鏈位在第三套膜系統,也就是類囊體上。

葉綠體構造示意圖是什麼?

葉綠體構造示意圖以剖面呈現進行光合作用的胞器:兩層膜包著液態的基質,類囊體在其中堆疊成葉綠餅(基粒)。光在類囊體膜上被吸收,糖在基質中由卡爾文循環合成。

重點

  • 葉綠體有三套膜系統。外膜與內膜組成外層的雙層膜;裡面堆疊成葉綠餅的類囊體膜是第三套,圍成類囊體腔。
  • 光合作用的兩個階段在不同部位進行。光反應在類囊體膜上進行,產生ATP與NADPH;碳反應(卡爾文循環)在基質中進行,利用它們把二氧化碳合成糖。
  • 葉綠素位在類囊體膜上。每個光系統都有由300到400個葉綠素a、b分子與類胡蘿蔔素組成的集光複合體,把吸收的光能傳給反應中心。
  • 葉綠體有自己的基因體。和粒線體一樣,它有自己的DNA(一條環狀染色體)與核糖體,這是它源自獨立生活的藍綠菌所留下的痕跡。
  • 二氧化碳從葉片外部進來。它經氣孔進入葉片,擴散到葉肉細胞,再進入基質被固定。
標註位置換成空白答題線、供學生填寫名稱的葉綠體剖面示意圖
空白葉綠體構造示意圖,可用於葉綠體標示學習單或小考;上方帶標註的葉綠體構造示意圖就是解答。

葉綠體標示練習:空白葉綠體構造示意圖(填圖學習單)

就是上面帶標註的葉綠體,七個構造與光的位置都留了答題線,所有輸入、輸出與反應方框也都空著,可當填充題使用。葉綠體標示時最常填錯位置的是:

  1. 1

    類囊體與葉綠餅

    一個類囊體就是一片圓盤;括住整疊圓盤的括號要填的是葉綠餅。

  2. 2

    類囊體腔與基質

    類囊體腔是圓盤內部的空間,在被切開的那片圓盤裡看得到;基質是葉綠餅周圍的液體。

  3. 3

    外膜與內膜

    外膜是最外面那條線,內膜是緊貼在它內側的第二條線。

  4. 4

    O₂與CO₂方框

    光反應處進入的是水、釋出的是氧氣;卡爾文循環處進入的是CO₂、產出的是糖。

光反應和碳反應(卡爾文循環)有什麼不同?

光反應在類囊體膜上進行,利用光能分解水、釋出氧氣並產生ATP與NADPH;碳反應即卡爾文循環在基質中進行,消耗這些ATP與NADPH把CO₂固定成糖。卡爾文循環不直接利用光,但光反應一停止供應,它也會停下來。

光反應碳反應(卡爾文循環)
場所類囊體膜葉綠體基質
是否直接需要光需要不需要,但依賴光反應的產物
消耗光、水、ADP與NADP⁺CO₂、ATP與NADPH
產生氧氣、ATP與NADPH糖(G3P)、ADP與NADP⁺
主要參與者光系統II、電子傳遞鏈、光系統I、ATP合成酶RuBisCO(核酮糖雙磷酸羧化酶)與RuBP
別名光依賴反應卡爾文循環;舊稱暗反應,但並非只在黑暗中進行

畫出ATP與NADPH從類囊體流向基質、ADP與NADP⁺流回類囊體的箭頭:兩個階段構成一個循環。把卡爾文循環畫在葉綠體外,或把暗反應當成只在夜裡進行的圖,模型就錯了。

關於葉綠體構造示意圖的常見問題

帶標註的葉綠體構造示意圖應該包含哪些內容?

標準內容是外膜、膜間腔、內膜、基質、類囊體、葉綠餅、類囊體腔、基質片層、葉綠體DNA、核糖體與澱粉粒。這是預設內容;要求減少標註,就只畫你要的那些。

能拿到讓學生自己填寫的空白葉綠體構造示意圖嗎?

可以。本頁的空白葉綠體圖可以免費檢視,也可以請工具另畫一張。外膜、內膜、基質、類囊體、葉綠餅等都會變成空白作答線,上面那張標註版剖面圖就是配套解答。

葉綠體的功能是什麼?

葉綠體進行光合作用:吸收光能,把它儲存在由二氧化碳與水合成的糖裡,同時釋出氧氣。它也依自己的DNA合成一部分蛋白質,在許多植物中把合成的糖以澱粉形式儲存。

類囊體和葉綠餅有什麼不同?

類囊體是單一扁平的膜囊,葉綠餅(基粒)是一疊堆疊的類囊體。葉綠餅之間由不堆疊的基質片層相連,所以全部類囊體構成一個互相連通的膜系統。

基質和氣孔有什麼不同?

基質是葉綠體內部的液態部分,卡爾文循環在這裡進行;氣孔是葉表面的小孔,讓二氧化碳進入、氧氣與水蒸氣排出。兩者的英文stroma與stoma只差一個字母,所以常被搞混。

卡爾文循環在哪裡進行?

在葉綠體基質中。在那裡,RuBisCO把CO₂固定到RuBP上,來自類囊體膜的ATP與NADPH推動還原與再生階段。循環轉三圈產生一個G3P,轉六圈產生一個葡萄糖分子。

葉綠體和粒線體有什麼不同?

葉綠體利用光能合成糖,粒線體分解糖產生ATP。兩者都有雙層膜,都有自己的DNA與核糖體,也都起源於細菌。植物細胞兩者都有,動物細胞只有粒線體。

葉綠體為什麼是綠色的?

因為類囊體膜上的葉綠素主要吸收藍光與紅光,反射綠光。葉綠體裡還有黃色與橙色的類胡蘿蔔素,秋天葉綠素分解後,它們就在黃葉中顯現出來。

能畫一張給國中生看的簡單葉綠體圖嗎?

可以。要求簡明構造圖,就只保留重點:外膜、內膜、基質、類囊體與葉綠餅。國中階段通常五個標註以內就夠了。

工具怎麼確保葉綠體各構造的位置正確?

內建了學科層面的要求。每張圖都被要求依教科書的標準畫法繪製:每個構造都在真實的位置、維持真實的比例,不畫葉綠體裡沒有的東西;每個標註拼寫正確,放在直引線末端。列印前請對照你的課本核對術語,在畫布上可以就地修改任何標註。

這裡產生的葉綠體圖可以用在課堂或學位論文裡嗎?

可以,產生的葉綠體圖歸你所有,可用於光合作用教材、複習講義、簡報與學位論文插圖。依模型不同最高可匯出 4K。

產生後能替葉綠體的標註改名或翻譯嗎?

可以。畫布能辨識每一個標註,你可以把「基質片層」改成「基質類囊體」,翻譯整套標註,把壓在葉綠餅上的引線挪開,或替類囊體換色,都不必重新產生整張圖。

繪製你的葉綠體構造示意圖

從一句話到一張標好雙層膜、葉綠餅與基質的葉綠體圖,大約一分鐘。

開始繪製