山东大学细胞11第十一章只是分享.ppt

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1、山东大学细胞11第十一章n质体Plastid：植物细胞中特有的一类膜结合细胞器的总称，这类细胞器都是由共同的前体：前质体Proplatid分化发育而来。n包括：n白色体leucoplast;n有色体chromoplast;n叶绿体chloroplast;n蛋白质体、油质体、淀粉质体等。本章内容n第一节第一节 叶绿体的形态、大小叶绿体的形态、大小n第二节第二节 叶绿体的超微结构叶绿体的超微结构n第三节第三节 叶绿体的化学组成叶绿体的化学组成n第四节第四节 光合作用光合作用n第五节第五节 叶绿体的半自主性叶绿体的半自主性重点n叶绿体的超微结构和化学组成特点n叶绿体的功能n叶绿体的半自主性n形态：形

2、态：比线粒体大，在光镜下可见。椭圆或梭形比线粒体大，在光镜下可见。椭圆或梭形 的绿色颗粒。一些低等植物中，带状、杯状、星的绿色颗粒。一些低等植物中，带状、杯状、星形、板状。形、板状。n数目：数目：有很大差异。高等植物叶肉细胞有很大差异。高等植物叶肉细胞50-200个个,占细胞质的占细胞质的40%。n大小：大小：差别很大。高等植物叶绿体平均直径差别很大。高等植物叶绿体平均直径4-10um，厚厚2-4um。第一节第一节 叶绿体的形态、大小叶绿体的形态、大小气孔叶肉叶脉叶片横截面kl:ruplst基粒叶绿体基粒reinmn电镜下，双层单位膜围成的细胞器，由电镜下，双层单位膜围成的细胞器，由外被、类囊

3、体、基质三部分组成。外被、类囊体、基质三部分组成。第二节第二节 叶绿体的超微结构叶绿体的超微结构叶片上表皮叶片上表皮叶绿体叶绿体基质基质基粒基粒类囊体膜类囊体膜膜间隙膜间隙外膜外膜内膜内膜类囊体腔类囊体腔高等植物叶肉细胞叶绿体超微结构示意图高等植物叶肉细胞叶绿体超微结构示意图线粒体和叶绿体的比较线粒体和叶绿体的比较一、叶绿体被膜一、叶绿体被膜（60%蛋白质，40%脂类）n双双层层膜膜，外外膜膜透透性性高高，细细胞胞质质中中的的大大多多数数营营养养分子均可自由穿过外膜进入膜间隙。分子均可自由穿过外膜进入膜间隙。n内内膜膜透透性性低低，对对穿穿运运物物质质有有严严格格的的选选择择性性，物物质质必必

4、须须依依靠靠内内膜膜上上的的特特殊殊载载体体才才能能从从膜膜间间隙隙进进入基质中。入基质中。二、类囊体二、类囊体（thylakoid）n单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分，排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分，又称光合膜。又称光合膜。基粒：基粒：直径约0.250.8m，由10100个类囊体组 成。每个叶绿体中约有4060个基粒。基粒类囊体基粒类囊体基粒片层（grana lamella）基质类囊体基质类囊体：连接基粒的类囊体基质片层（stroma lamella）基粒类囊体的基粒类囊体的游离面游离面上，上，n大

5、颗粒大颗粒:RUBP羧化酶羧化酶（直径（直径12纳米）；纳米）；n小小颗颗粒粒:ATP酶酶（CF1），即即叶叶绿绿体体F1因因子子（相当于线粒体的（相当于线粒体的F1因子）。因子）。9个亚基个亚基3个亚基个亚基近基质的类囊体膜表面上近基质的类囊体膜表面上:大量小颗粒，直径大量小颗粒，直径10-13nm，具光系统具光系统I（PSI）活性。活性。（基粒类囊体和基质类囊体上）（基粒类囊体和基质类囊体上）与基质非接触的类囊体膜上（叠置区）与基质非接触的类囊体膜上（叠置区）:大颗粒大颗粒10-18nm，光系统光系统II（PSII）。）。（基粒类囊基粒类囊体上）体上）nPSI 和和PSII的分布在光合作用

6、的电子传递和的分布在光合作用的电子传递和ATP、NADPH的产生方面起着重要作用的产生方面起着重要作用。叶绿体类囊体膜的结构图解叶绿体类囊体膜的结构图解n叶叶绿绿体体主主要要化化学学成成分分为为蛋蛋白白质质、脂脂类类、DNA、RNA、不不等等量量的的碳碳水水化化合合物物以以及及一一些无机离子。些无机离子。第三节第三节 叶绿体的化学组成叶绿体的化学组成一、叶绿体被膜一、叶绿体被膜n主要成分为蛋白质和脂类。（酶、糖脂、磷脂）主要成分为蛋白质和脂类。（酶、糖脂、磷脂）二、类囊体二、类囊体n1、脂脂类类：叶叶绿绿素素、类类胡胡罗罗卜卜素素和和磷磷脂脂较较多多。半半乳乳糖糖脂特多，占脂类的脂特多，占脂类

7、的40%。n2 2、蛋白质蛋白质：多与叶绿素结合成复合物，多与叶绿素结合成复合物，2.1 2.1 最多的复合物是最多的复合物是CPCP和和CPCP（叶绿素蛋白复合物叶绿素蛋白复合物）；CPCP的叶绿素的叶绿素a/a/叶绿素叶绿素b=12:1b=12:1；CPCP叶绿素叶绿素a/a/叶绿叶绿素素b=1:1b=1:1。2.2 2.2 此外还有此外还有电子传递链的蛋白电子传递链的蛋白2.2 2.2 电子传递链的蛋白：电子传递链的蛋白：n细胞色素（细胞色素（Cytb、Cytb6、Cytf）n质体醌（质体醌（PQ）n质体蓝素（质体蓝素（PC）n铁氧化还原蛋白（铁氧化还原蛋白（Fd）n黄素蛋白（黄素蛋白（

8、FdNADH+还原酶）还原酶）类囊体膜类囊体膜基质基质水裂解酶水裂解酶类囊体腔类囊体腔天线复合体天线复合体质体醌质体醌质体蓝素质体蓝素铁氧还铁氧还蛋白蛋白质子顺质质子顺质子化学梯子化学梯度流动度流动光合作用过程中电子沿类囊体膜中的电子传递链传递光合作用过程中电子沿类囊体膜中的电子传递链传递光系统光系统细胞色素b6/f三、基质的化学成分三、基质的化学成分nDNADNA，三种三种RNARNA，核糖体等。核糖体等。n 光光合合作作用用是是能能量量及及物物质质的的转转化化过过程程。首首先先光光能能转转化化成成电电能能，经经电电子子传传递递产产生生ATP和和NADPH形形式式的的不不稳稳定定化化学学能能

9、，最最终终转转化化成成稳定的化学能储存在糖类化合物中。稳定的化学能储存在糖类化合物中。第四节第四节 光合作用光合作用n光合作用过程分为四阶段光合作用过程分为四阶段:原初反应原初反应:吸收光能，水裂解，产生电子吸收光能，水裂解，产生电子:电子传递电子传递:形成质子动力形成质子动力:光合磷酸化光合磷酸化:合成合成ATP和和NADPH:碳固定碳固定,合成糖类合成糖类(1)光合电子传递反应光合电子传递反应光反应光反应(Light Reaction)(2)碳固定反应碳固定反应暗反应暗反应(Dark Reaction)Photosynthesis:n光反应阶段：光反应阶段：类囊体膜上、需光能类囊体膜上、需

10、光能 ATP,NADPHn暗反应阶段：暗反应阶段：叶绿体基质、不需光能叶绿体基质、不需光能 n 结果：光能结果：光能 化学能化学能一、光反应一、光反应n分原初反应、电子传递、光合磷酸化三阶段。分原初反应、电子传递、光合磷酸化三阶段。1、原初反应、原初反应:n光能的吸收、传递、转换过程光能的吸收、传递、转换过程n光能光能 电能电能(1)原初反应分子基础：光合作用单位（光合作用单位（PS)PS)n捕光叶绿素捕光叶绿素（天线叶绿素）：无光化学活性，吸（天线叶绿素）：无光化学活性，吸收光能，包括叶绿素收光能，包括叶绿素a、b和类胡萝卜素，与蛋白和类胡萝卜素，与蛋白质结合形成捕光复合物（质结合形成捕光复

11、合物（LHC)(天线复合物天线复合物)。n反应中心叶绿素：反应中心叶绿素：有光化学活性，由特殊叶绿素有光化学活性，由特殊叶绿素a分子组成，根据其最大吸收峰，分为分子组成，根据其最大吸收峰，分为P700和和P680。P700PSI，P680PSII。天线复合体天线复合体反应中心反应中心蛋白色素蛋白色素复合物复合物反应中心的反应中心的一对特殊叶一对特殊叶绿素分子绿素分子携带低能携带低能电子的分电子的分子子A进进携带高能携带高能电子的分电子的分子子B出出类囊类囊体膜体膜（2）原初反应过程：）原初反应过程：吸收光和水的光解吸收光和水的光解：n叶绿素和类胡萝卜素（叶绿素和类胡萝卜素（LHC)吸收光能，吸

12、收光能，n并将光集中到光反应中心的叶绿素并将光集中到光反应中心的叶绿素a(反应中心叶反应中心叶绿素）分子上，该叶绿素绿素）分子上，该叶绿素a被激发，放出一对电被激发，放出一对电子，沿类囊体膜中的电子传递系统进行传递。子，沿类囊体膜中的电子传递系统进行传递。n在在Mn-酶酶的的作作用用下下将将H2O 2H+1/2O2，再再提提供一对电子给叶绿素供一对电子给叶绿素a。2、电子传递、电子传递n被被激激发发的的一一对对电电子子传传给给电电子子受受体体Q（一一种种醌醌类类化化合合物物），沿沿着着电电子子载载体体链链以以能能级级顺顺序序传传递递，经经质质体醌、细胞色素体醌、细胞色素，最后传给，最后传给质体

13、蓝素质体蓝素。nPSI反反应应中中心心的的P700从从质质体体蓝蓝素素接接受受电电子子，并并又又吸吸收收光光能能被被激激发发，其其电电子子被被一一种种铁铁硫硫蛋蛋白白接接受受，在在铁铁氧氧还还原原蛋蛋白白、NADP+还还原原酶酶的的作作用用下下，将将电子传给电子传给NADP+，形成形成NADPH（即辅酶即辅酶）。类囊体膜类囊体膜基质基质水裂解酶水裂解酶类囊体腔类囊体腔天线复合体天线复合体质体醌质体醌质体蓝素质体蓝素铁氧还铁氧还蛋白蛋白质子顺质质子顺质子化学梯子化学梯度流动度流动光合作用过程中电子沿类囊体膜中的电子传递链传递光合作用过程中电子沿类囊体膜中的电子传递链传递叶绿体类囊体膜中进行光合磷

14、酸化的图解叶绿体类囊体膜中进行光合磷酸化的图解n电子传递链顺序：电子传递链顺序：H2O PS PQ Cytb Cytf PC PS Fd Fd-NADH+还原酶还原酶PS、PS、细细 胞胞 色色 素素（Cytb、Cytb6、Cytf）、质质体体醌醌（PQ）、质质体体蓝蓝素素（PC）、铁铁氧氧化化还还原原蛋蛋白白（Fd）、黄黄素素蛋蛋白白（Fd-NADH+还还原酶）原酶）3、光合磷酸化、光合磷酸化n在在电电子子传传递递过过程程中中，合合成成了了ATP，由由光光照照引引起起的的电电子子传传递递与与磷磷酸酸化化偶偶联联在在一一起起形形成成ATP的过程。的过程。n合成合成ATP的方式：的方式：循环式、

15、非循环式循环式、非循环式。n（1）非循环式光合磷酸化）非循环式光合磷酸化 电子的传递经两个光系统，形成的产物为电子的传递经两个光系统，形成的产物为ATP和和NADPH，磷酸化的两个发生部位是在质体醌到磷酸化的两个发生部位是在质体醌到 质体蓝素之间质体蓝素之间。因而因而每一光合磷酸化过程均需供体分子提供新的每一光合磷酸化过程均需供体分子提供新的 电子电子，电子能量最后贮存于，电子能量最后贮存于NADPH和和ATP分子中。分子中。电子传递方向电子传递方向PSIIPSI形成可产生形成可产生ATP的电化学梯度的电化学梯度铁氧还蛋白铁氧还蛋白NADP还原酶还原酶质体蓝素质体蓝素质质体体醌醌水裂解酶水裂解

16、酶氧氧还还电电位位b6-f复复合物合物光光光光水水循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化 Fd：铁氧化还原蛋白PC:质体蓝素（2）循环式光合磷酸化）循环式光合磷酸化n电子再循环，无需外部供体补充电子。电子再循环，无需外部供体补充电子。nP700在光能激发下所发出的电子通过铁氧化还原在光能激发下所发出的电子通过铁氧化还原蛋白、质体醌、细胞色素蛋白、质体醌、细胞色素b6、细胞色素细胞色素f、质体蓝质体蓝素，又返回素，又返回P700。在返回过程中形成的在返回过程中形成的产物只有产物只有ATP。其电子传递只经过其电子传递只经过PSI一个光系统，与一个光系统，与PSII无关。无关。n一般只发生在植物缺乏一般只

17、发生在植物缺乏NADP的时候。的时候。n光合磷酸化光合磷酸化 非循环式非循环式 循环式循环式n 电子传递电子传递 开放的开放的 封闭的封闭的n 光系统光系统 PS、PS PSn 产物产物 ATP、NADPH、O2 ATPn光光合合磷磷酸酸化化:上上述述原原初初反反应应、电电子子传传递递、光光合合磷磷酸酸化化三三个个步步骤骤必必须须在在光光的的作作用用下下才才能能进进行行，称称之之为为光光反反应应，在在光光反反应应中中发生的磷酸化叫光合磷酸化。发生的磷酸化叫光合磷酸化。n解释叶绿体磷酸化的学说：化学渗透学说解释叶绿体磷酸化的学说：化学渗透学说n叶叶绿绿体体的的电电子子传传递递链链上上的的载载体体

18、也也起起H+泵泵的的作作用用，类类囊囊体体腔腔内内H+增增加加，CF1因因子子利利用用H+浓浓度度差差合合成成ATP（3个个H+合合成成1个个ATP）n一一对对电电子子从从P680经经P700传传至至NADP+，在在类类囊囊体体腔中增加腔中增加4个个H+，2个来源于个来源于H2O光解，光解，2个由个由PQ从基质转移而来，从基质转移而来，在基质外一个在基质外一个H+又被用于还原又被用于还原NADP+，n所所 以以 类类 囊囊 体体 腔腔 内内 有有 较较 高高 的的 H+（pH5，基基 质质pH8），形形成成质质子子动动力力势势，H+经经ATP合合酶酶，渗渗入入基质、推动基质、推动ADP和和Pi

19、结合形成结合形成ATP。（H2O）D（P680）P+D+PH2O 2e+2H+1/2O2 2H+（基质）基质）P680（PS）2e 化合物化合物Q 2e PQ 2e PQH2 2H+（类囊体腔）类囊体腔）Cytf 2e PC 2e P700 2e FS 2e Fd 2e（NADPH）NADP+1H+2e FADH2 FAD 1 H+（回到基质）回到基质）2H+（基质）基质）二、暗反应二、暗反应n在在无无光光条条件件下下，利利用用光光反反应应所所产产生生的的NADPH和和ATP，将将CO2还还原原合合成成碳碳水水化化合合物的过程。暗反应在叶绿体基质中进行物的过程。暗反应在叶绿体基质中进行。n暗反

20、应的暗反应的C3循环和循环和C4循环。（生化）循环。（生化）二氧化碳浓度50ppm(5*105g/ml)C4 循环（循环（Hatch-Slack循环）浓集循环）浓集CO2关键的酶是关键的酶是磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶叶叶绿绿体体功功能能示示意意图图Figure7-42Photosynthesis in a chloroplast.Waterisoxidizedandoxygenisreleasedinthephotosyntheticelectron-transferreactions,whilecarbondioxideisassimilated(fixed)toprodu

21、cecarbohydrateinthecarbon-fixationreactions.n类类似似线线粒粒体体，也也是是一一种种半半自自主主性性细细胞胞器器。具环状具环状DNA，可编码可编码200多种蛋白质。多种蛋白质。第五节第五节 叶绿体的半自主性叶绿体的半自主性第六节第六节 叶绿体的发生叶绿体的发生n在个体发育中叶绿体由原质体发育而来。在个体发育中叶绿体由原质体发育而来。n在在有有光光条条件件下下原原质质体体的的小小泡泡数数目目增增加加并并融融合合形形成成片层，发育为基粒，形成叶绿体。片层，发育为基粒，形成叶绿体。n幼小叶绿体能靠分裂而增殖。幼小叶绿体能靠分裂而增殖。n成熟叶绿体一般不再分裂或很少分裂。成熟叶绿体一般不再分裂或很少分裂。线粒体、叶绿体的起源：线粒体、叶绿体的起源：内共生学说内共生学说蓝细菌厌氧紫细菌此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢