叶绿体形态、结构、分布及发生(课堂PPT)
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叶绿体内膜与类囊体之间的液态胶体物质
主要成分：可溶性蛋白质和其他代谢活跃物质
如Rubisco,叶绿体DNA，核糖体， 核糖体，脂滴，植物铁蛋白和淀粉粒等 物质
19
20
五. 叶绿体的半自主性及其起源
半自主性 起源
21
1.叶绿体的半自主性
1962年，Ris和Plant在衣藻叶绿体中发现DNA状物质
叶绿体DNA（cpDNA)或称质体DNA（ptDNA）
半自主性：线粒体和叶绿体的功能依赖数以千记的和基因编码的蛋白质，同 时，这两种细胞器还具有自身遗传物质,编码一小部分必需的RNA和蛋白质
22
1.叶绿体的半自主性
叶绿体DNA呈环状，分子大小因物种不同存在较大差异，在200-2500kb之 间
光照强度对叶绿体分布及位置影响的示意图
6
二.叶绿体的分化与去分化
7
二.叶绿体的分化与去分化
在种子萌发过程中，子叶、叶鞘和真叶细胞中的原质体相继分化叶绿体，这 种分化依赖于光照
分化表现：形态上，体积的增大，内膜系统的形成，叶绿素的累积 生化和分子生物学，叶绿体功能所必需的酶、蛋白质、大分子的
合成、运输及定位
高等植物叶肉细胞含20-200个叶绿体 稳定性：高等植物叶肉细胞内叶绿体体积和数目的稳定 动态性：叶绿体定位（叶绿体在细胞内位置和分布受到的动态调控） 包括叶绿体的移动及移动后在新的最适位置上的“锚定” 躲避响应：叶绿体通过位移避开强光的行为 积聚响应：在光照较弱的情况下，叶绿体汇集到细胞的受光面的行为
动态连接（通过内外膜延伸形成管状突出——基质小管，实现叶绿 体间相互联系
基质小管的融合与分断有助于实现实时的物质或信息交换，还可能具备其他重要 生理功能
5
CHUP1: chloroplast unusual positional 1, 一种微丝结合蛋白， 编码该蛋白的基因突 变后叶绿体呈现定位 异常
分化障碍形成白化苗
特定情况下，叶绿体的分化是可逆的，即可发生去分化 如：叶肉细胞经组织培养形成愈伤组织细胞时，叶绿体去分化再次形成原质体
8
叶绿体分化及分化异常的表现
9
三.叶绿体的分裂
10
三.叶绿体的分裂
部位：生长中的幼叶内 前叶绿体：幼叶中的叶绿体，体积为成熟叶绿体的1/10-1/5，基质内置形成
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2. 类囊体
定义：叶绿体内部由内膜衍生而来的封闭的扁平膜囊，主要成分是蛋白质和 脂类（60：40），不饱和脂肪酸含量高，膜流动性强
形成基粒与基质片层（或基质类囊体）
类囊体膜的主要蛋白有：光系统Ⅱ（PSⅡ），Cytb6f复合物，光系统Ⅰ （PSⅠ）及CF0-CF1ATP合酶复合物
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3. 叶绿体基质
1
叶绿体形态、结构、分布及发生
2013级非师1班2组 李红艳 程鸿敏 陈昆鹏 陈杨 董哲旭 贺蒋勇 金超凡 刘晨 罗茜 谭新苗 肖开元 袁莉 曾俊
岚 张雪
2
一.形态、分布及数目
3
光学显微镜下观察到的叶绿体
绿色 凸透镜或铁饼状 分布在细胞质膜与液泡间薄层的细胞质中，呈平层排列
4
一.形态、分布及数目
23
DAPI对细胞进行染色
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2. 叶绿体的起源
内共生起源学说认为（Mereschkowsky)：叶绿体来源于行光能自养的蓝细菌与宝箱 相当
基因组与细菌基因组具有明显的相似性 具备独立，完整的蛋白质合成系统 分裂方式与细菌相似 与线粒体的膜一起与其他的膜存在明显不同
少数基质类囊体，尚未或正在开始形成基粒类囊体。
分裂机制：分裂环（外环和内环）缢缩 叶绿体分裂装置：所有与叶绿体分裂相关的蛋白组成的分裂功能单位（未知）
11
12
ARC5:与叶绿体分裂必需的 dynamin相关蛋白
PDV1/PDV2:外膜跨膜蛋白
高等植物叶绿体分裂过程中相关蛋白的定位
13
四.叶绿体的超微结构
14
15
四.叶绿体的超微结构
双层膜 类囊体 叶绿体基质
16
1. 叶绿体膜
外膜：厚6-8nm, 通透性大，含孔蛋白，相对分子质量达104的分子亦可通过
内膜：厚6-8nm, 通透性小，不含孔蛋白，仅允许O2、CO2、H2O分子自由 通过，但有许多转运蛋白选择性转运大分子进出叶绿体
膜间隙：内、外膜之间的腔隙
叶绿体内含有4种RNA, 30中（烟草）或31种（地钱）或31（地钱）tRNA以 及100多种多肽
核质互作：在真核细胞中，细胞核与线粒体、叶绿体之间在遗传信息和基因 表达调控等层次上建立的分子协作机制
核质冲突：核质互作相关的细胞核或线粒体、叶绿体基因单方面发生突变， 引起细胞中的分子协作机制出现严重障碍时，细胞或真核生物个体通常会表 现出一些异常的表型，这种表型背后的分子机制即为核质冲突
叶绿体内膜与类囊体之间的液态胶体物质
主要成分：可溶性蛋白质和其他代谢活跃物质
如Rubisco,叶绿体DNA，核糖体， 核糖体，脂滴，植物铁蛋白和淀粉粒等 物质
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五. 叶绿体的半自主性及其起源
半自主性 起源
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1.叶绿体的半自主性
1962年，Ris和Plant在衣藻叶绿体中发现DNA状物质
叶绿体DNA（cpDNA)或称质体DNA（ptDNA）
半自主性：线粒体和叶绿体的功能依赖数以千记的和基因编码的蛋白质，同 时，这两种细胞器还具有自身遗传物质,编码一小部分必需的RNA和蛋白质
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1.叶绿体的半自主性
叶绿体DNA呈环状，分子大小因物种不同存在较大差异，在200-2500kb之 间
光照强度对叶绿体分布及位置影响的示意图
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二.叶绿体的分化与去分化
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二.叶绿体的分化与去分化
在种子萌发过程中，子叶、叶鞘和真叶细胞中的原质体相继分化叶绿体，这 种分化依赖于光照
分化表现：形态上，体积的增大，内膜系统的形成，叶绿素的累积 生化和分子生物学，叶绿体功能所必需的酶、蛋白质、大分子的
合成、运输及定位
高等植物叶肉细胞含20-200个叶绿体 稳定性：高等植物叶肉细胞内叶绿体体积和数目的稳定 动态性：叶绿体定位（叶绿体在细胞内位置和分布受到的动态调控） 包括叶绿体的移动及移动后在新的最适位置上的“锚定” 躲避响应：叶绿体通过位移避开强光的行为 积聚响应：在光照较弱的情况下，叶绿体汇集到细胞的受光面的行为
动态连接（通过内外膜延伸形成管状突出——基质小管，实现叶绿 体间相互联系
基质小管的融合与分断有助于实现实时的物质或信息交换，还可能具备其他重要 生理功能
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CHUP1: chloroplast unusual positional 1, 一种微丝结合蛋白， 编码该蛋白的基因突 变后叶绿体呈现定位 异常
分化障碍形成白化苗
特定情况下，叶绿体的分化是可逆的，即可发生去分化 如：叶肉细胞经组织培养形成愈伤组织细胞时，叶绿体去分化再次形成原质体
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叶绿体分化及分化异常的表现
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三.叶绿体的分裂
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三.叶绿体的分裂
部位：生长中的幼叶内 前叶绿体：幼叶中的叶绿体，体积为成熟叶绿体的1/10-1/5，基质内置形成
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2. 类囊体
定义：叶绿体内部由内膜衍生而来的封闭的扁平膜囊，主要成分是蛋白质和 脂类（60：40），不饱和脂肪酸含量高，膜流动性强
形成基粒与基质片层（或基质类囊体）
类囊体膜的主要蛋白有：光系统Ⅱ（PSⅡ），Cytb6f复合物，光系统Ⅰ （PSⅠ）及CF0-CF1ATP合酶复合物
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3. 叶绿体基质
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叶绿体形态、结构、分布及发生
2013级非师1班2组 李红艳 程鸿敏 陈昆鹏 陈杨 董哲旭 贺蒋勇 金超凡 刘晨 罗茜 谭新苗 肖开元 袁莉 曾俊
岚 张雪
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一.形态、分布及数目
3
光学显微镜下观察到的叶绿体
绿色 凸透镜或铁饼状 分布在细胞质膜与液泡间薄层的细胞质中，呈平层排列
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一.形态、分布及数目
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DAPI对细胞进行染色
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2. 叶绿体的起源
内共生起源学说认为（Mereschkowsky)：叶绿体来源于行光能自养的蓝细菌与宝箱 相当
基因组与细菌基因组具有明显的相似性 具备独立，完整的蛋白质合成系统 分裂方式与细菌相似 与线粒体的膜一起与其他的膜存在明显不同
少数基质类囊体，尚未或正在开始形成基粒类囊体。
分裂机制：分裂环（外环和内环）缢缩 叶绿体分裂装置：所有与叶绿体分裂相关的蛋白组成的分裂功能单位（未知）
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ARC5:与叶绿体分裂必需的 dynamin相关蛋白
PDV1/PDV2:外膜跨膜蛋白
高等植物叶绿体分裂过程中相关蛋白的定位
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四.叶绿体的超微结构
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四.叶绿体的超微结构
双层膜 类囊体 叶绿体基质
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1. 叶绿体膜
外膜：厚6-8nm, 通透性大，含孔蛋白，相对分子质量达104的分子亦可通过
内膜：厚6-8nm, 通透性小，不含孔蛋白，仅允许O2、CO2、H2O分子自由 通过，但有许多转运蛋白选择性转运大分子进出叶绿体
膜间隙：内、外膜之间的腔隙
叶绿体内含有4种RNA, 30中（烟草）或31种（地钱）或31（地钱）tRNA以 及100多种多肽
核质互作：在真核细胞中，细胞核与线粒体、叶绿体之间在遗传信息和基因 表达调控等层次上建立的分子协作机制
核质冲突：核质互作相关的细胞核或线粒体、叶绿体基因单方面发生突变， 引起细胞中的分子协作机制出现严重障碍时，细胞或真核生物个体通常会表 现出一些异常的表型，这种表型背后的分子机制即为核质冲突