叶绿体与光合作用精讲课件(3页).doc

-第八章 叶绿体与光合作用8.1叶绿体结构组成8.1.1叶绿体的形态、数量、分布8.1.2叶绿体结构与组成8.1.3叶绿体蛋白定位8.2光合作用8.2.1光反应阶段8.2.2暗反应阶段8.2.3光呼吸与C4、CAM途径8.3叶绿体发生与遗传8.3.1叶绿体形成8.3.2叶绿体的自主性8.3.3叶绿体起源8.1叶绿体结构组成8.1.1叶绿体的形态、数量、分布叶绿体的形态大小、数量、分布受遗传因素及环境因素的影响。不同植物、不同组织处细胞内的叶绿体性状变化较大，而且在光能的变化下改变位置与排列。8.1.2叶绿体结构与组成三膜三空间（1）外膜：通透性大，氧气、二氧化碳、水自由通过，有孔蛋白。（2）膜间间隙：由于外膜的高通透性，成分与胞质溶胶相似。（3）内膜：通透性小，蛋白质含量高，有丰富的转运蛋白，如磷酸交换载体、二羧酸交换载体，其物质转运全部依靠浓度梯度驱动。（4）叶绿体基质：二氧化碳固定所需酶类，叶绿体DNA，RNA，核糖体等，最多的是淀粉颗粒，还有含脂的沉积物质体球，由类囊体膜破类形成。（5）类囊体膜：光反应阶段电子传递的蛋白复合体，以及CF1颗粒等。不饱和脂肪酸含量高，膜具有较大流动性。（6）类囊体基质。8.1.3叶绿体蛋白定位（1）叶绿体基质蛋白的定位类似于线粒体，需要叶绿体基质蛋白的N端导向序列。（2）类囊体蛋白定位需要叶绿体基质蛋白导向序列及类囊体膜或类囊体基质导向序列。质体蓝素保持非折叠状态，直至进入类囊体基质。金属结合蛋白以折叠状态进入类囊体基质。8.2光合作用8.2.1光反应阶段分为光能吸收、电子传递、光合磷酸化三个阶段（1）光能吸收天线色素蛋白复合体。规则为共振转移学说、能量递减，将光能传递到光反应中心。其中天线色素之间的距离在能量传递过程中起关键作用，由蛋白质构建。光系统中的捕光复合体。光系统分为PSII与PSI两个，均由捕光复合体及光反应中心复合体组成。分别为LHCII与LHCI，负责将光能传递给光反应中心复合体。（2）电子传递PSII系统阶段：负责将光能转变为电能。原理为原初反应。反应中心为两个叶绿素a分子，受680nm光激发，释放电子进入电子传递链，为原初电子供体。原初电子受体为去镁叶绿素Pheo，最终电子供体为H2O，最终电子受体为PQB。最终生成氧气、PQH2、及类囊体基质内4H+。Cytb6/f阶段：将脂溶性PQH2的电子传递给类囊体基质内可溶的质体蓝素PC，同时向类囊体基质内释放4H+。PSI系统阶段：PC将电子送入PSI系统，PSI系统反应中心的一对叶绿素a分子在700nm的光激发下，将电子最终传递给在基质面的Fd，将NADP+转化为NADPH，此过程为非循环式电子传递；或者Fd将电子传递给Cytb6/f，调节ATP与NADPH的比例，为循环式电子传递。（3）光合磷酸化在电子传递过程中建立了质子梯度，推动CF0-CF1ATP合酶合成ATP。8.2.2暗反应阶段（C3途径）利用光反应阶段生产的ATP及NADPH固定CO2。包括三个阶段：CO2的羧化；还原阶段；RuBP的再生。发生在叶绿体基质。（1）CO2的羧化在RuBP羧化加氧酶（Rubisco）的作用下，一分子CO2与一分子的RuBP生成两分子的3-磷酸甘油酸。（2）还原阶段3-磷酸甘油酸先在磷酸甘油酸激酶的作用下，利用ATP磷酸化为1，3-二磷酸甘油酸，然后再利用NADPH还原为3-磷酸甘油醛（GAP）。至此完成了能量的固定。GAP在磷酸转运体的作用下，进入细胞质基质进行糖类合成。（3）RuBP的再生5分子的GAP（3C化合物）经过一系列的转化，生成3分子的5-磷酸核酮糖（5C化合物），再由磷酸核酮糖激酶作用生成RuBP。8.2.3光呼吸与C4、CAM途径（1）光呼吸Rubisco在氧浓度比较高时，将1分子的RuBP转化为1分子的磷酸甘油酸及磷酸乙醇酸。磷酸乙醇酸继续在过氧化物酶体及线粒体内循环转化，最终形成又在叶绿体内形成磷酸甘油酸，并在线粒体内释放出了一分子CO2。（2）C4途径CO2的固定发生在叶肉细胞，CO2首先在PEP羧化酶作用下，结合PEP生成草酰乙酸，转化为苹果酸或天冬氨酸后进入维管束鞘细胞的叶绿体，又分解为CO2及丙酮酸，CO2进入卡尔文循环，丙酮酸回到叶肉细胞再生PEP。CO2在叶绿体内富集，抑制了光呼吸。（3）CAM途径夜间在胞质溶胶中利用PEP羧化酶固定CO2，形成苹果酸储存在液泡内，白天苹果酸进入胞质溶胶，释放出CO2，进入卡尔文循环。PEP羧化酶具有活性的昼夜节律。8.3叶绿体发生与遗传8.3.1叶绿体形成前质体在光诱导作用下，激发叶绿体蛋白的合成与转运，内膜向内出芽形成膜泡，通过组装蛋白质与叶绿素等发育为成熟的叶绿体。8.3.2叶绿体的自主性叶绿体DNA的特点为：环状，在不同物种间变化大；有一个重复序列（IR）被大单拷贝区（LSC）及小单拷贝区（SSC）隔开。叶绿体的蛋白质大部分由核编码，小部分由叶绿体自身的DNA编码。叶绿体的生长、增殖由核基因及叶绿体基因共同控制。8.3.3叶绿体起源类似与线粒体，可能为内共生起源。-第 3 页-