Lục lạp và di truyền lạp thể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA THỦY SẢN LỚP DH08NY LỤC LẠP VÀ DI TRUYỀN LẠP THỂ Môn: DI TRUYỀN HỌC GVHD: LÊ THỊ PHƯƠNG HỒNG Nhóm thực hiện: ĐINH THẾ NGỮ 08141114 LÊ THỊ TỐ MAI 08141101 THẾ THỊ XUÂN HIỆP 08141161 NGUYỄN CHÍ HIẾU 08141015 Giới thiệu: Lục lạp: Sơ lược chung: Lục lạp (chloroplast) là bào quan phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong thế giới thực vật là nơi thực hiện chức năng quang hợp của tế bào thực vật, tạo ra năng lượng cho tế bào thực vật, biến năng lượng của ánh sáng mặt trời thành năng lượng hoá học để cung cấp cho toàn bộ thế giới sinh vật. Nguồn gốc lục lạp: Trong tế bào non có tiền lamel (tiền lục lạp). Người ta thường gặp hiện tượng phân chia một lục lạp non theo lối cắt đôi hay mọc chồi ,sau khi được tách ra chúng phát triển thành 1 lục lạp. Do đó lục lạp được hình thành là do sự phân chia từ 1 tiền lục lạp hay từ 1 lục lạp. Sự phát triển: Các vật chất cấu trúc bên trong lục lạp tăng dần do thấm từ bên ngoài vào hay sinh tổng hợp ngay bên trong. Sự phát triển của lục lạp chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường như ánh sáng, hàm lượng nước trong mô… Sự già hóa: Biểu thị bởi sự suy giảm đặt tính hoạt động và sắc tố Sự tích lũy tinh bột được tăng cường Hệ thống lamel mất tính đều đặn Các grana rất khó phát hiện Vỏ lục lạp tan ra từng mảnh (ở lá già) Lạp thể: Lạp thể (hay thể hạt) là một bào quan được bọc bằng hai lớp màng (vỏ) xếp song song sát chặt vào nhau trong nguyên sinh chất tế bào thực vật. Lạp thể có kích thước nhỏ 5-1000 mm và mang ADN. Lạp thể có 3 loại: lục lạp, sắc lạp và vô sắc lạp Lạp thể có chứa chất diệp lục gọi là lục lạp làm cho cây có lá màu xanh, mỗi tế bào có chứa khoảng 500 lục lạp. Lạp thể có màu đỏ hoặc vàng gọi là sắc lạp tạo màu ở vỏ hoa và quả. Lạp thể không màu hay còn gọi là vô sắc lạp, nơi hình thành tinh bột Cấu tạo lục lạp: Cấu tạo ngoài: lục lạp là một bào quan lớn trong tế bào Lục lạp là một trong ba dạng lạp thể (vô sắc lạp, sắc lạp, lục lạp) chỉ có trong các tế bào có chức năng quang hợp ở thực vật. Lục lạp thường có hình bầu dục. Mỗi lục lạp được bao bọc bởi màng kép (hai màng), bên trong là khối cơ chất không màu - gọi là chất nền (stroma) chứa prôtein ưa nước và các hạt nhỏ (grana). Số lượng lục lạp trong mỗi tế bào không giống nhau, phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng của môi trường sống và loài. Dưới kính hiển vi điện tử ta thấy mỗi hạt grana nhỏ có dạng như một chồng tiền xu gồm các túi dẹp (gọi là tilacoit (thylakoid)). Trên bề mặt của màng tilacoit có hệ sắc tố (chất diệp lục và sắc tố vàng) và các hệ enzim sắp xếp một cách trật tự, tạo thành vô số các đơn vị cơ sở dạng hạt hình cầu, kích thước từ 10-20nm gọi là đơn vị quang hợp. Trong lục lạp có chứa ADN và riboxom nên nó có khả năng tổng hợp protein cần thiết cho mình. Lục lạp chứa nhiều enzim chứng tỏ có nhiều phản ứng trao đổi chất khác nhau xảy ra trong đó.Những enzim này là: invectaza, amilaza, proteaza, catalaza,...cũng như những phức hợp enzim thực hiện phản ứng Hill fotforin hóa hợp, sự tổng hợp liên kết peptit, những liên kết axit béo và sự tổng hợp phốtpho, lipit. Lục lạp không chỉ có bộ mày quang hợp hoàn chỉnh, mà cả hệ thống tổng hợp prôtein riêng,màng của lục lạp giúp xảy ra sự trao đổi điều hòa giữa các chất với tế bào chất, và ngay cả những thông tin di truyền dưới dạng ADN lạp thể. Kích thước Các lục lạp ở các tế bào khác nhau có kích thước khác nhau. Ở các loài khác nhau cũng thay đổi khá lớn. Ở thực vật bậc cao lục lạp thường có dạng hình bầu dục với chiều dài 3-10 mm, chiều rộng khoảng 1-4 mm. Số lượng Trong tế bào, số lượng lục lạp thay đổi tuỳ loại cây, tùy trạng thái sinh lý của cây, tuỳ tuổi cây. Số lượng lục lạp trong tế bào của các mô khác nhau là khác nhau. Nếu số lượng thiếu thì lục lạp sẽ phân chia để tăng thêm số lượng, nếu thừa thì một số lục lạp sẽ bị thoái hóa đi. Đối với thực vật bậc cao mỗi tế bào của mô đồng hóa có nhiều lục lạp, khoảng 20-100 lục lạp, Tế bào đang quang hợp mạnh số lượng có thể nhiều hơn. Cấu tạo trong: Lục lạp gồm ba bộ phận cấu tạo nên: Màng lục lạp: Bao bọc xung quanh lục lạp,là một màng kép gồm hai màng cơ sở tạo thành. Màng ngoài rất dễ thấm, màng trong rất ít thấm, giữa màng ngoài và màng trong có một khoang giữa màng. Màng trong bao bọc một vùng không có màu xanh lục được gọi là stroma tương tự như chất nền matrix của ty thể. Khác với ty thể, màng trong của lục lạp không xếp lại thành crista và không chứa chuỗi chuyền điện tử. Ngược lại, hệ thống quang hợp hấp thu ánh sáng, chuỗi chuyền điện tử và ATP synthetase, tất cả đều được chứa trong màng thứ 3 tách biệt. Màng này hình thành một tập hợp các túi dẹt hình đĩa gọi là thylakoid (bản mỏng). Màng của thylakoid tạo nên một khoảng trong thylakoid (thylakoid interspace) tách biệt với stroma. Diệp lục tố (chlorophylle) nằm trên màng thylakoid nên grana có màu lục Ngoài nhiệm vụ bao bọc ,bảo vệ phần cấu trúc bên trong còn có chức năng quan trọng là kiểm tra tính thấm của các chất đi vào hoặc đi ra khỏi lục lạp. Cơ chất (stroma): Là không gian còn lại của lục lạp ,không chứa sắc tố nên không màu. Là chất nền nửa lỏng mà thành phần chính là protein,các enzym quang hợp và các sản phẩm trung gian của quá trình quang hợp.Tại đây xảy ra các chu trình quang hợp(pha tối quang hợp) Hệ thống màng quang hợp(thilacoit): Gồm protein và photpholipit sắp xếp như màng cơ sở. Các tập hợp màng chồng đĩa lên nhau tạo ra cấu trúc dạng hạt (grana). Các sắc tố quang hợp (diệp lục và carotenoit) được sắp xếp một cách có định hướng trên màng thilacoit. Chức năng của thilacoit là biến đổi quang năng thành hóa năng(thực hiện pha sáng của quang hợp) Sắc tố quang hợp. Trong lục lạp có 3 nhóm sắc tố chính là chlorophyll, carotenoid và phicobilin. Ở thực vật bậc cao có chlorophyll, carotenoid, còn ở thực vật bậc thấp thêm nhóm phicobilin.Tất cả các sắc tố này điều nằm trong màng thylakoid trong đó quang trọng nhất là chlorophyll Chlorophyll. Năm 1913 Winstater đã xác định được cấu tạo của phân tử chlorophyll. Cấu trúc cơ bản của chlorophyll là nhân porphyrin. Nhân porphyrin do 4 vòng pyrol nối với nhau bằng các cầu metyl tạo thành vòng khép kín. Giữa nhân có nguyên tử Mg tạo nên cấu trúc dạng hem. Bên cạnh các vòng pyrol còn có vòng phụ thứ 5. Điều đặc biệt quan trọng là trên nhân porphyrin hình thành 10 nối đôi cách là cơ sở của hoạt tính quang hoá của chlorophyll. Từ nhân porphyrin có hai gốc rượu là metol (CH3OH) và fytol (C20H39OH) nối vào tại C10 và C7. Có nhiều loại phân tử chloropyll. Các loại chlorophyll đều có phần cấu trúc giống nhau, đó là nhân porphyrin và 2 gốc rượu. Mỗi loại chloropyll được đặc trưng riêng bởi các nhóm bên khác nhau tạo nên một số tính chất khác nhau. Chlorophyll là chất có hoạt tính hoá học cao, vừa có tính axit, vừa có tính kiềm. Đặc biệt chloropyll có những tính chất lý học quan trọng giúp cho chúng thực hiện chức năng trong quang hợp. Tính chất lý học quan trọng nhất là chlorophyll có khả năng hấp thụ năng lượng áng sáng chọn lọc. Quang phổ hấp thụ cực đại của chlorophyll vùng tia xanh (l: 430-460 nm) và vùng ánh sáng đỏ ((l: 620-700 nm). Nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh nên chloropyll có hoạt tính quang hoá. Khi hấp thụ năng lượng từ các lượng tử ánh sáng, năng lượng của các lượng tử đã làm biến đổi cấu trúc của chlorophyll làm cho phân tử chlorophyll trở thành trạng thái giàu năng lượng – trạng thái kích động điện tử. Ở trạng thái đó phân tử chlorophyll thực hiện các phản ứng quang hoá tiếp theo. Một tính chất quan trọng khác của chlorophyll là có khả năng huỳnh quang. Nhờ khả năng huỳnh quang mà năng lượng được truyền qua các hệ sắc tố để tập trung vào hai tâm quang hợp. Nhờ những tính chất trên nên chlorophyll là sắc tố có vai trò quan trọng trong quang hợp. Chlorophyll tiếp nhận năng lượng ánh sáng truyền năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện tử của chlorophyll để rồi biến đổi năng lượng điện tử thành năng lượng hoá học tích trữ trong ATP cung cấp cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ. Carotenoid: Carotenoid là nhóm sắc tố phụ tạo nên các loại màu sắc của cây xanh. Carotenoid gồm 2 nhóm có thành phần khác nhau: caroten và xantohophyl. + Caroten: có công thức tổng quát C40H56. + Xantophyl: có công thức tổng quát C40HnOm (trong đó: n = 52 58; m = 16) Caroten cũng có khả năng hấp thụ ánh sáng chọn lọc. Quang phổ hấp thụ cực đại của nhóm sắc tố này nằm ở khoảng 420-500nm. Như vậy nhóm này hấp thụ ánh sáng có bước sóng ngắn. Nhóm carotenoid hấp thụ khoảng 10-20% tổng năng lượng ánh sáng và hấp thụ 30-50% tổng bức xạ sóng ngắn chiếu vào lá. Carotenoic cũng có khả năng huỳnh quang nhờ đó mà năng lượng ánh sáng do nhóm này hấp thụ có thể truyền sang cho chlorophyll để chuyển đến 2 tâm quang hợp. Chức năng chính của nhóm sắc tố này là hấp thụ năng lượng ánh sáng rồi truyền sang cho chlorophyll. Một chức năng rất quan trọng khác của carotenoic là bảo vệ chlorophyll. Có thể xem carotenoic là cái lọc ánh sáng thu bớt năng lượng của các tia bức xạ có năng lượng lớn, nhờ đó bảo vệ cho chlorophyll tránh bị phân huỷ khi chịu tác động của các tia bức xạ có năng lượng lớn. Ficobilin: ficobilin là nhóm sắc tố phụ phổ biến ở thực vật bậc thấp. Ficobilin cũng có 2 nhóm khác nhau: Ficocyanin và Ficoerytrin. Cấu trúc Ficobilin gồm 4 vòng pyrol nối với nhau bằng cầu metyl tạo nên dạng mạch thẳng. Ficobilin hấp thụ ánh sáng ở vùng có bước sóng trung bình (l = 540-620 nm). Lục lạp phân bố trong tế bào chất có khi rất đồng đều ,nhưng thường tập trung ở gần nhân hoặc ở ngoại biên gần thành tế bào. Đặc tính phân bố của lục lạp trong tế bào thường phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Ví dụ: Ở lá cây Ricinus Communis cứ trên mỗi 1mm2 có khoảng 400.000 lục lạp.Trong tế bào lục lạp có thể chuyển chỗ hoặc thay đổi hình dạng do ảnh hưởng của dòng chảy tế bào chất. Lục lạp có khả năng tự di chuyển vị trí, chiều quay trong tế bào để có thể bảo vệ lục lạp khi gặp ánh sáng quá mạnh, đồng thời có thể tăng khả năng hấp thụ ánh sáng khi ánh sáng yếu. Khi ánh sáng mạnh, lục lạp quay hướng song song với chiều các tia sáng làm giảm tiết diện tiếp xúc với ánh sáng nên lục lạp được bảo vệ. Ngược lại, khi ánh sáng có cường độ thấp, lục lạp quay vuông góc với chiều các tia sáng làm tăng diện tích tiếp xúc với ánh sáng, tận dụng được nhiều ánh sáng cho quang hợp. Sự sắp xếp của các thành phần trong đơn vị quang hợp phù hợp với quá trình photphoryl hoá được tiến hành tại đây. Tế bào của động vật thì không sản sinh ra lục lạp nhưng có 1 vài tế bào mang các chức năng của lục lạp. Nhưng tế bào này đưa vào trong chúng những lục lạp tự do của thự vật xanh như tảo, đó là mối liên quan giữa động vật và thực vật. Màu xanh của san hô và một số loại hải quỳ là kết qủa của lục lạp chứa trong tảo, chúng sống trong các động vật này Năm 1932 Emerson và Arrnon khi nghiên cứu cơ chế quang hợp đã phát hiện thấy khi khử 1 phân tử CO2 cần sử dụng một lượng sắc tố và các chất vận chuyển điện tử nhất định. Tập hợp hệ thống các chất tham gia khử một phân tử CO2 là đơn vị quang hợp. Thành phần một đơn vị quang hợp gồm 2400 phân tử chlorophyll, 24 phân tử quinon, 24 phân tử plasto quinon, 8 phân tử xytocrom b, 4 phân tử xytocrom F, 4 phân tử plastoxianin, 4 phân tử P700. Ngoài ra còn các chất vận chuyển điện tử trung gian, các enzim tham gia photphoryl hoá. Thành phần hoá học của lục lạp chủ yếu gồm: - Protein chiếm khoảng 35 - 55%, trong đó có khoảng 80% dạng không hoà tan và liên kết với lipid thành lipoproteide, dạng hoà tan có thể là các enzyme. - Lipid chiếm khoảng 20 - 30% gồm mở trung tính, steroid, hospholipid. - Chlorophille, các carotinoid như carotin và xantophin. - Gluxit như tinh bột, đường. - Các acid nucleic: ARN từ 2 - 4%, ADN từ 0,2 - 0,5%. - Thành phần vô cơ: Fe, Cu, Mn, Zn, ngoài ra còn có cytocrom, vitamin K, E... - ATP, NAD. Chất Hàm lượng% trọng lượng khô Các cấu thành Lipit 23-30 mỡ50%,colin46%,sterin20%,inozitol 22%,photphatit2-7%,etanolamin 8% Protein 35-55 khoảng 80% không hòa tan Gluxit Thay đổi TB:đường có Pchứa 3-7 C Chlorofin 9 Cholorofin a 75% Chorofin b 25% Carotinoit 4.5 Xantophin75% carotin 25% ARN 2-4 ADN 0.2-0.5 Sự sinh sản: Qua các thế hệ tế bào tính liên tục của lạp thể là do lục lạp có khả năng tự sinh sản bằng cách phân chia, và người ta cũng đã chứng minh rằng lục lạp được hình thành chỉ bằng cách phân chia từ lục lạp có trước. Khả năng tự phân chia của lục lạp là do lục lạp có hệ thống di truyền tự lập riêng (có ADN) và hệ tổng hợp protein tự lập (có chứa ribosome, các loại ARN). Ribosome của lục lạp giống ribosome của procaryota, có hằng số lắng 70S gồm 2 đơn vị nhỏ là 50S và 30S. Đơn vị nhỏ 50S chứa rARN 5S và 23 S và 26 - 84 protein. Đơn vị nhỏ 30S chứa rARN 16S và 19 - 25 protein. ADN của lục lạp cũng có cấu tạo giống ADN của procaryota (vi khuẩn và tảo lam) có cấu trúc vòng, không chứa histon có chiều dài tối đa 150µm với hàm lượng 10-16 - 10-16 g. ADN của lục lạp chứa thông tin mã hóa cho một số protein mà lục lạp tự tổng hợp trên ribosome của mình. Còn các protein khác do tế bào cung cấp. ADN lục lạp là nhân tố di truyền ngoài nhiễm sắc thể. Người ta cho rằng trong quá trình chủng loại, lục lạp được hình thành là kết quả của sự cộng sinh của một loài vi khuẩn lam trong tế bào. Chức năng quang hợp: 1) Thành phần bộ máy quang hợp. Bào quan trực tiếp thực hiện quá trình quang hợp là lục lạp. Thành phần lục lạp rất phức tạp phù hợp với chức năng quan trọng nó đảm nhận Trong thành phần lục lạp, ngoài những chất tham gia cấu trúc nên lục lạp như protein, lipit, gluxit .... còn những nhóm chất tham gia trực tiếp vào cơ chế quang hợp. Nhóm chất này có nhiều thành phần khác nhau: các sắc tố quang hợp, hệ vận chuyển điện tử quang hợp, các enzim, các hợp chất cao năng ATP, ADP .... Những phản ứng trong pha sáng của sự quang hợp xảy ra ở trong hay ở trên màng thylakoid. Những phản ứng trong pha tối của sự quang hợp xảy ra trong phần dịch của chất cơ bản bao quanh các túi thylakoid.  2) Pha sáng của quá trình quang hợp Pha sáng của quá trình quang hợp là gọi chung các phản ứng trong đó có một số phản ứng cần sự hiện diện của ánh sáng.  Một tính chất rất quan trọng khác của ánh sáng là ánh sáng có khả năng gây ra những biến đổi lý hoá của các chất khi các chất hấp thu được các Foton. Đó là tính chất quang hoá của ánh sáng. Các phân tử có hoạt tính quang hoá khi hấp thụ foton, toàn bộ năng lượng của foton sẽ truyền sang cho điện tử của phân tử đó làm cho điện tử giàu năng lượng hơn trạng thái bình thường. Trạng thái này của phân tử gọi là trạng thái kích động điện tử. Ở trạng thái kích động điện tử, một điện tử của nguyên tử nhận thêm năng lượng của foton truyền cho nên giàu năng lượng hơn nên nó chuyển lên mức quĩ đạo cao hơn. Quĩ đạo mới này tuỳ thuộc mức năng lượng của foton cung cấp. Việc chuyển một điện tử sang quĩ đạo mới gây ra sự phân bố lại điện tích trong toàn bộ nguyên tử làm cho nguyên tử trở thành trạng thái kích động và có khả năng phản ứng cao. Nguyên tử ở trạng thái kích động điện tử không bền nó chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Từ trạng thái giàu năng lượng, năng lượng của điện tử nhanh chóng mất đi để quay lại trạng thái ban đầu. Năng lượng có thể mất đi ở nhiều dạng: - Mất đi dưới dạng nhiệt. - Mất đi dưới dạng huỳnh quang. - Mất đi dưới dạng kích thích. - Mất đi dưới dạng hoá năng ... 3) Giai đoạn quang lý. Quang lý là giai đoạn đầu tiên của pha sáng quang hợp. Trong giai đoạn này xảy ra những biến đổi về tính chất vật lý của phân tử sắc tố khi hấp thụ năng lượng ánh sáng. Giai đoạn này có hai hoạt động chính xảy ra là sự hấp thụ năng lượng của sắc tố và sự truyền năng lượng do các sắc tố hấp thụ được đến hai tâm quang hợp (P700 và P680). Kết quả của giai đoạn này là hai tâm quang hợp tiếp nhận được năng lượng ánh sáng để tham gia vào các phản ứng quang hoá. Sự hấp thụ năng lượng ánh sáng của sắc tố. Khi phân tử chlorophyll hấp thụ tia sáng có năng lượng lớn như tia xanh, điện tử của chlorophyll sẽ được nâng lên quĩ đạo cao hơn, đó là trạng thái singlet 2. Trạng thái singlet.2 tồn tại không bền, nó chỉ tồn tại 10-12s rồi thải năng lượng để quay về trạng thái ban đầu hay năng lượng mất đi một ít để trở về mức trung gian – trạng thái singlet-1. Khi phân tử chlorophyll hấp thụ tia đỏ điện tử của chlorophyll nhận năng lượng của foton đỏ truyền cho trở nên giàu năng lượng và chuyển sang quĩ đạo có năng lượng lớn hơn quĩ đạo cơ sở, đó là trạng thái singlet-1 của chlorophyll. Trạng thái này tồn tại trong thời gian rất ngắn, khoảng 10-9s. Năng lượng của điện tử thải ra để quay về quĩ đạo cơ sở. Điện tử có thể thải năng lượng ở nhiều dạng: năng lượng kích thích, năng lượng huỳnh quang, năng lượng nhiệt ... Năng lượng của điện tử ở trạng thái singlet-1 của sắc tố cũng có thể không mất đi hoàn toàn mà chỉ mất đi một ít để tồn tại ở trạng thái triplet. Trạng thái triplet của chlorophyll tồn tại bền hơn 2 trạng thái singlet,với thời gian khoảng 10-3s. Điện tử ở trạng thái này có khả năng tham gia vào các phản ứng quang hoá để thực hiện các giai đoạn tiếp theo của quang hợp. Tóm lại kết quả của giai đoạn hấp thụ ánh sáng của sắc tố là đã chuyển năng lượng ánh sáng (Ehn) thành năng lượng của các è của sắc tố (Eè). Sự truyền năng lượng. Trong lục lạp có nhiều loại sắc tố, mỗi loại sắc tố lại có rất nhiều phân tử. Khi có ánh sáng các sắc tố phân bố ở các vùng khác nhau có khả năng hấp thụ ánh sáng khác nhau. Đồng thời không phải mọi sắc tố khi nhận được năng lượng ánh sáng đều có thể thực hiện phản ứng quang hoá mà chỉ có các phân tử chlorophyll. Hai tâm quang hợp (P700, P680) trực tiếp tiến hành các phản ứng quang hoá. Bởi vậy cần có sự truyền năng lượng từ các sắc tố nhận được năng lượng sang các sắc tố khác và cuối cùng truyền năng lượng cho hai tâm quang hợp đề thực hiện phản ứng quang hoá. Có hai hình thức truyền năng lượng trong các sắc tố: truyền đồng thể và truyền dị thể. - Truyền đồng thể là quá trình truyền năng lượng từ phân tử sắc tố giàu năng lượng sang phân tử sắc tố nghèo năng lượng trong cùng 1 loại sắc tố. - Truyền dị thể là quá trình truyền năng lượng từ phân tử sắc tố giàu năng lượng sang phân tử sắc tố nghèo năng lượng. Cơ sở của quá trình truyền năng lượng dị thể là nhờ hiện tượng huỳnh quang. Phân tử giàu năng lượng thải năng lượng ở dạng ánh sáng huỳnh quang và phân tử nghèo năng lượng sẽ hấp thụ năng lượng từ ánh sáng huỳnh quang đó. Cơ chế dị thể chỉ xảy ra việc truyền năng lượng từ các sắc tố có cực đại hấp thụ ở bước sóng ngắn sang các sắc tố có cực đại hấp thụ ở bước sóng dài hơn. Nhờ vậy mà năng lượng do các loại carotenoic, chlorophyll b, chlorophyll a hấp thụ được sẽ truyền đến cho P700, P680. 4) Hệ thống quang I và II (photosystem) Diệp lục tố và các sắc tố phụ cần thiết cho quá trình quang hợp tổ chức thành hai hệ thống quang I và II, cả hai đều ở trên màng thylakoid. Mỗi hệ thống quang chứa khoảng 300 phân tử sắc tố, gồm từ 5 đến 10 LHC (Light-harvesting complex), mỗi LHC II gồm ba bán đơn vị, mỗi bán đơn vị gồm một protein, 7 phân tử chlorophyll a, 5 chlorophyll b và 2 carotenoid. Mỗi hệ thống quang có một trung tâm phản ứng (reaction center) gồm có 4 phân tử sắc tố, 4 phân tử enzim tất cả được gắn với nhau nhờ một phân tử protein, những phân tử sắc tố khác hoạt động như những anten, hai hệ thống này hấp thu năng lượng của ánh sáng có độ dài sóng khác nhau và truyền năng lượng về trung tâm phản ứng. Hệ thống quang I chứa phức hợp trung tâm phản ứng P700, vì nó không thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 700 nm; hệ thống quang II chứa phức hợp trung tâm phản ứng P680, vì nó không thể hấp thu ánh sáng có độ dài sóng cao hơn 680 nm (Hình 3).  Hình 3. Hệ thống quang I và II trên màng thylakoid  Tâm quang hợp I. tham gia vào hoạt động của tâm quang hợp I có hệ ánh sáng I, là những ánh sáng có bước sóng dài (l > 730nm). Hệ sắc tố I gồm carotenoic, chlorophyll b, chlorophyll a-660, chlorophyll a-670, chlorophyll a-678, chlorophyll a-683, chlorophyll a-690 tham gia vào hoạt động hấp thụ năng lượng ánh sáng hệ I và truyền năng lượng đến tâm quang hợp I (chlorophyll-P700). Từ P700 thực hiện