细胞学第9讲-叶绿体

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1、Chapter9chloroplast(叶绿体)一、叶绿体的形态二、结构与化学组成三、叶绿体蛋白的定位四、叶绿体的功能——光合作用五、叶绿体和线粒体的半自主性六、叶绿体与线粒体的增殖和起源七、叶绿体与线粒体的比较1叶绿体2自养生物和异养生物异养型生物只能从消耗的含碳食物中获得还原型的碳素营养。光合作用就是自养型生物利用光能将碳进行还原的过程。根据生物能否进行光合作用，分为两种:自养生物(autotrophs)：能够进行光合作用异养生物(heterotrophs)：不能进行光合作用3叶绿体的光合作用装置4叶绿体叶绿体(chloropl

2、ast)是植物细胞所特有的能量转换细胞器,其主要功能是进行光合作用,即利用光能同化二氧化碳和水,生成糖,同时产生分子氧。58.1叶绿体的形态叶绿体是光学显微镜下发现的第一个细胞内的结构。叶绿体呈球形、椭圆形或卵圆形，为双凹面，有些呈棒状。大多数高等植物的叶肉细胞含有50-200个叶绿体，占细胞质体积的40%。叶绿体数目因物种、细胞类型、生理状况而异。6叶绿体的形态结构7叶绿体与前质体、质体质体由前质体(proplastid)发育而来，前质体由双层膜包被着未分化的基质(stroma)所组成。叶绿体属于质体(plastid)的一种。根据

3、质体是否含有叶绿素和功能的不同，可分为白色体(etioplast)、叶绿体和有色体(chromoplast)。8前质体、质体、叶绿体白色体有色体蛋白质体淀粉质体叶绿体油质体前质体98.2叶绿体的结构与化学组成◆叶绿体膜(chloroplastmembrane)、叶绿体被膜（chloroplastenvelope)◆类囊体(thylakoid)◆基质(stroma)110叶绿体的结构118.2.1叶绿体膜由内膜和外膜构成,内外两膜间有10-20nm宽的间隙，称为膜间隙。叶绿体的基质中还有一种膜结构∶类囊体。内膜上的蛋白大多是与糖脂与磷

4、脂合成有关的酶类如半乳糖基转移酶等。叶绿体膜不仅是叶绿体而且也是整个植物细胞脂合成的主要场所。12叶绿体膜的通透性外膜通透性大，许多化合物如核苷、无机磷(Pi)，蔗糖等均可自由通过。内膜的通透性较差，在内膜上有特殊转运载体称为转运体（translocator）转运代谢物如磷酸交换载体、二羧酸交换载体、葡萄糖载体等。注意：内膜上转运蛋白的运输作用都是靠浓度梯度驱动，而非主动运输。13脂外膜内膜类囊体膜糖脂单半乳糖二乙酰甘油175540二半乳糖二乙酰甘油292919硫醌二乙酰甘油655磷脂磷脂酰甘油1095磷脂酰胆碱3200磷脂酰肌醇5

5、11光吸收色素叶绿素0020类胡萝卜素〈1〈16醌003蛋白质/脂的比值0.350.91.5菠菜叶绿体的脂类含量P307148.2.2类囊体(thylakoid)叶绿体基质中由许多单位膜封闭而成的扁平小囊，称为类囊体。它是叶绿体内部组织的基本结构单位,上面分布着许多光合作用色素，是光合作用的光反应场所。715类囊体的结构16基粒类囊体（granumthylakoid）、堆积类囊体(stakedthylakoids)基质类囊体（stromathylakoid）、基质片层(stromalamella)、非堆积的类囊体(unstakedt

6、hylakoids)类囊体的类型817叶绿体与线粒体结构的比较18类囊体膜的化学组成◆蛋白约占60%、脂类约占40%。◆蛋白分为内在蛋白和外周蛋白两类。◆外周蛋白在类囊体膜的叶绿体基质面的较多。◆内在蛋白镶嵌在脂双层中,如质体兰素、细胞色素等。19类囊体的蛋白分布208.2.3基质(stroma)◆淀粉颗粒◆质体小球(plastoglobule)—脂◆RuBP羧化酶——60％◆核糖体◆DNA和RNA基质是CO2固定的场所218.3叶绿体蛋白的定位◆叶绿体蛋白的来源◆叶绿体蛋白的运输机理22同线粒体一样，大多数蛋白质都是在细胞质中合成

7、，然后通过导肽运输到叶绿体的不同部位。核酮糖-1,5二磷酸羧化加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase-oxygenase,Rubisco)的8个大亚基由叶绿体DNA编码；8个小亚基由核DNA编码。Rubisco小亚基的前体有一条含40－60个氨基酸的导肽，负责引导小亚基进入叶绿体基质。723一、由ctDNA编码,在叶绿体核糖体上合成二、由核DNA编码,在叶绿体核糖体上合成三、由核DNA编码,在细胞质核糖体上合成叶绿体蛋白的来源824叶绿体蛋白的运输机理细胞质中合成的叶绿体前体蛋白含有一段导肽

8、,也称转运肽(transitpeptides)。25Rubisco是定位于叶绿体基质的蛋白,它的小亚基的运输大致分为两步:一、导肽与叶绿体的外膜受体结合；二、以翻译后运输的机制跨过叶绿体膜进入基质，导肽被金属蛋白酶水解掉。定位于叶绿体