第六章细胞的能量转换线粒体和叶绿体2.ppt

第二节 叶绿体与光合作用 Section two chloroplast and photosynthesis 一切生命活动所需的能量来源于太阳能。绿色植物是主要的能量转换者。 叶绿体是植物细胞特有的能量转换细胞器，它利用光能同化二氧化碳和水，合成糖，并产生氧气。 一、叶绿体与质体 叶绿体是质体的一种，质体还包括：白色体、有色体、蛋白质体、油质体、淀粉质体，均由前质体分化发育而来。 叶绿体是唯一含类囊体膜结构的质体。 二、叶绿体的形态与数量 1.形态：高等植物：呈双凸透镜形。藻：网状、带状和星形等，可达100um 2.数量：因种、细胞类型、生态、生理状态不同。高等植物叶肉细胞含50～200个，占细胞质的40%。 3.分布：均匀分布在胞质中，或聚集在核周围或沿壁分布，光照影响分布。 三、叶绿体的结构 由外被(envelope)、类囊体(thylakoid)和基质(stroma) 组成。 含3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜，及3种腔：膜间隙、基质和类囊体腔。 1、外被（envelope） 由双层膜组成，都是连续的单位膜，膜间隙10-20nm。 外膜有孔蛋白，孔径较大，允许10-13kd的分子通过，通透性较大。 内膜通透性低，仅O2、CO2和水能自由通过。 2、类囊体（thylakoid） （1）形态结构: 单层膜围成的扁平囊，沿叶绿体长轴平行排列。含光合色素和电子传递链。 基粒(grana)：多个类囊体堆叠。 基质类囊体：基粒间的类囊体。 经基质片层相联，全部类囊体形成一个相互贯通的封闭系统。 （2）类囊体膜的化学组成 蛋白质与脂比值达60:40。脂中脂肪酸多为不饱和亚麻酸，约87%，流动性高。 膜蛋白主要有细胞色素b6/f复合体、质体醌(PQ)、质体蓝素(PC)、铁氧化还原蛋白、黄素蛋白、光系统Ⅰ、光系统Ⅱ复合物等。 3、叶绿体基质的组成 碳固定的酶类：核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPase)，占基质可溶性蛋白总量的60%。 叶绿体DNA、蛋白质合成体系：ctDNA、RNA、核糖体等。 颗粒: 主要是淀粉粒，储存光合产物。 四、叶绿体主要功能: 光合作用 光合作用分为光反应和暗反应。光反应需光，进行水的光解和光合磷酸化。暗反应不需光，进行CO2固定。 (一)光反应（light reaction） 通过叶绿素等光合色素吸收光能，将光能转变成化学能，形成ATP和NADPH的过程。 可分为3个主要步骤: 光能吸收、电子传递、光合磷酸化。 1、光吸收 指叶绿素分子被光激发至引起第一个光化学反应的过程，包括光能吸收、传递和转换。 主要作用是固定光子。光能被聚光色素吸收后，传递至作用中心。在作用中心发生最初的光化学反应，使电荷分离将光能转变成化学能 （1）光合色素 叶绿素(chlorophll)：一类含脂的色素，位于类囊体膜中。由2部分组成：核心部位是一个卟啉环,功能是光吸收；另一部分是一个长的脂肪烃侧链，称叶绿醇，插入类囊体膜。 类胡萝卜素，帮助叶绿素提高吸光效率。 在红藻和蓝细菌中还有藻胆素。 植物有几种类型的叶绿素，差别在于烃侧链的不同。 主要有叶绿素a和叶绿素b，叶绿素a存在于真核生物和蓝细菌中，叶绿素b存在于高等植物和绿藻中。不同类型的叶绿素对光的吸收也不同。叶绿素a吸收的波长在420-460nm，而叶绿素b吸收的波长在460-645nm (2)捕光复合物：由约200个叶绿素分子和一些与蛋白质相连的类胡萝卜素组成。 色素分子也称天线色素，捕获光能，并将光能以诱导共振方式传到反应中心色素。 叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a、类胡萝卜素和叶黄素都是天线色素。 (3)反应中心：由1个中心色素分子Chl、1个原初电子供体和1个原初电子受体组成。 反应中心色素的最大特点：吸收光能被激发后，产生电荷分离和能量转换 2、电子传递 光合电子传递链是由一系列电子载体构成，同呼吸链电子载体相似，但有不同： (1)线粒体的电子载体位于内膜，光合作用的电子载体位于类囊体膜； (2)线粒体将NADH和FADH2的电子传给氧，光合作用是将来自水的电子传给NADP； (3)线粒体电子传递是一个放能过程，合成ATP；光合作用电子传递是一个吸热过程。 （1）电子载体和电子传递复合物 同呼吸链一样，光合作用的电子载体也是细胞色素(cyt b6, cytf)、铁氧还蛋白(fd)、质体蓝素(PC)和醌(PQ) 同线粒体一样，光合作用中的电子载体也组成复合体 光合电子传递链中有3种复合体，其中两个是光系统（PSⅡ和PSⅠ）的组成部分，另一种是细胞色素b6/f复合物。 A．光系统Ⅱ（PSⅡ） 中心色素吸收峰为680nm，又称P680。 12条多肽链。含一个捕光复合体(LHC Ⅱ)、一