How big is 叶绿体?

叶绿体是植物细胞中捕获太阳能、并用它把二氧化碳转化为糖分的部分，这个过程叫作光合作用。在植物叶片中，叶绿体的形状像透镜或橄榄球，通常长约 5 微米。微米是百万分之一米，也就是千分之一毫米。

大小

由于叶绿体呈扁平状，它的大小通常用长度或直径来表示，而不是厚度。维管植物（包括蕨类植物、针叶树和开花植物）的叶绿体，典型直径约为 4–6 微米。叶片中的叶绿体通常被描述为长约 5 微米、厚 1–2 微米。

大小在不同物种之间也有差异。玉米幼苗中的叶绿体平均体积约为 20 立方微米，立方微米相当于一个边长 1 微米的立方体。在广泛用于研究的拟南芥的叶片中，这一平均值为 93 立方微米，是玉米幼苗叶绿体体积的四倍多。在藻类中，叶绿体的形态更加多样，包括管状和分支网络状。

大小比较

• 一个长 5 微米的叶绿体，长度大约是红细胞宽度的三分之二，红细胞的直径为 7–8 微米。
• 大约 16–20 个叶绿体首尾相连，就能达到人类头发的宽度，即 80–100 微米。
• 玉米幼苗中一个叶绿体的体积，大约是一个 E. coli 细菌的 20 倍，其体积约为 1 立方微米。
• 拟南芥或小麦等植物叶片中的一个光合细胞，大约含有 100 个叶绿体。
• 如果把叶绿体放大到篮球那么大（直径约 24 厘米），其内部 40–60 摞膜结构中的每一摞就会有 1.4–2.9 厘米宽。

叶绿体如何运作

叶绿体外面包着两层膜，一层在外，一层在内。内部还有第三套膜系统，叫作类囊体，它们堆叠成一摞摞被称为基粒的结构。类囊体膜上密布着捕获光能的组件，其中包括绿色色素——叶绿素。叶绿素是生物体内含量最丰富的色素。

类囊体捕获的能量，为其周围水状空间中发生的反应提供动力。在那里，一种叫作 Rubisco 的酶负责捕获二氧化碳，用于合成糖分的反应。Rubisco 几乎充满了整个空间，也是生物体内含量最丰富的可溶性蛋白质。生成的糖分以淀粉颗粒的形式储存起来。

起源于细菌

叶绿体被认为起源于蓝细菌，一种能进行光合作用的细菌。大约在 10 亿到 15 亿年前的某个时期，另一种细胞吞噬了一个蓝细菌，此后两者逐渐演化为紧密合作的关系。绿藻、红藻以及所有植物体内的叶绿体，都可以追溯到这一事件。

叶绿体至今仍保留着自己的一部分 DNA，长约 10 万个碱基对，每个叶绿体中有几十到几百份拷贝。它们的祖先很可能拥有 3000 多个基因，其中大多数后来转移到了细胞核中，如今植物叶绿体里只剩下约 130 个基因。

参考资料

• How big are chloroplasts?. In Cell Biology by the Numbers, 1st edition. Garland Science, 2015.
• Chloroplasts with clefts and holes: a reassessment of the chloroplast shape using 3D FE-SEM cellular reconstruction of two species of Chlamydomonas. Sato et al., Protoplasma, 2025.
• The Arabidopsis leaf quantitative atlas: a cellular and subcellular mapping through unified data integration. Tolleter et al., Quantitative Plant Biology, 2024.
• Chloroplast ultrastructure in plants. Kirchhoff, New Phytologist, 2019.
• How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers, 1st edition. Garland Science, 2015.
• MH 033hr Blood Smear. Histology Guide, University of Minnesota.
• The International System of Units (SI), 9th edition. Bureau International des Poids et Mesures, 2026.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.