叶绿体超微结构与动态特征

叶绿体超微结构与动态特征
1 叶绿体超微结构
1. 叶绿体形态：叶 绿体一般呈扁平 的椭圆形，凸镜 状或铁饼状，直 径5~10μm，厚 2~4μm。分布在 细胞质膜与液泡 间薄层的细胞质 中，呈平层排列。
叶绿体由叶绿体被膜 （chloroplast envelope）、类囊 体（thylakoid）和 基质（stroma）3部 分组成，叶绿体含 有3种不同的膜：外 膜、内膜、类囊体 膜
CHUP1(chloropl
ast unusual positioning)为 叶绿体正常定位 所必须。
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• 叶绿体可以通过其内外膜延伸形成的管状 凸出（基质小管）实现叶绿体之间的相互 联系。
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2.2 叶绿体的分化与去分化
• 在形态上，叶绿体分化表现为体积的增大、 内膜系统的形成和叶绿素的积累。
• 在生化和分子生物学上，体现为叶绿体功 能所必需的酶、蛋白质、大分子的合成、 运输及定位。
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• 叶绿体是原质体依赖于光的一种分化方式。
• 原质体亦称为前质体，为叶绿体、白色体、 有色体等质体的前身结构。
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• 叶绿体分化是一个十分复杂的过程，某一 个基因的突变或异常往往会导致叶绿体分 化的障碍，机制多种多样，如叶绿体合成 相关基因的突变致白化，其他基因缺陷致 白化等。
• 白化叶或叶片的白化部分中质体形成白色 体。
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2.3 叶绿体的分裂
• 细胞内叶绿体数目的调控主要发生于细胞 分化和生长的早期阶段。
• 分裂环：外环位于叶绿体外表面，暴露于 细胞质；内环位于叶绿体内膜下面，暴露 于叶绿体基质。
• 分裂环的缢缩是叶绿体分裂的细胞动力学 基础。
类囊体化学组成：富含 具有半乳糖的糖脂和极 少的磷脂，糖脂中的脂 肪酸主要是不饱含脂肪 酸，约占87%。光合作 用的光能吸收和传递、 电子传递和ATP的产生 都发生在类囊体膜上， 所以类囊体膜也称光合 膜。
1.3 叶绿体基质
叶绿体基质是叶绿体内膜与类囊体之间的 液态胶体物质，主要成分： • 碳同化相关的酶类：如Rubisco占类囊体可 溶性蛋白总量的80%。 • 叶绿体DNA、蛋白质合成体系：如，ctDNA、 各类RNA、核糖体等。 • 一些颗粒成分：如淀粉粒、质体小球和植 物铁蛋白等。
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电子显微镜下观察到叶绿体
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2 叶绿体动态特征
2.1 动态行为
• 叶绿体定位 • 叶绿体动态链接
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• 叶绿体定位：叶 绿体在细胞内位 置和分布受到的 动态调控。
叶绿体在细胞 膜下的分布依光 照情况而变化：
·躲避响应
·积聚响应
• 叶绿体定位借助 微丝骨架的作用， 在拟南芥叶肉细 胞中，微丝结合 蛋白
1.2 类囊体
• 类囊体是叶绿体内部由内膜衍生而来的封 闭的扁平膜囊。
• 两个以上圆饼状类囊体有序叠置成垛，称 为基粒（grana）。基粒直径约 0.25~0.8μm，每个叶绿体中约有40~60个 基粒。
• 基粒类囊体→基粒片层（grana lamella） • 基质类囊体→基质片层（stroma lamella）
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谢谢大家！
1.1 叶绿体被膜
• 叶绿体外被由双层膜组成，膜间为10~20nm的膜 间隙。外膜的通透性大，允许核苷、无机磷、蔗 糖等相对分子质量高达104的许多细胞质中的分子 自由进入膜间隙。
• 内膜则通透性较低，对通过物质的选择性很强， 仅允许CO2、O2、H2O分子自由通过。内膜上有很 多转运蛋白。如磷酸交换载体（phosphate exchange carrier）和二羧酸交换载体 （dicarboxylate exchange carrier）等。