第八讲绿色植物光合色素

俯 视 图
❖ 随原生质环流运动 ❖ 随光照的方向和强度而运动。在弱光下， 叶绿体以扁平的一面向光；在强光下，叶 绿体的扁平面与光照方向平行。
第八讲绿色植物光合色素
(三) 叶绿体的基本结构
叶绿体
被膜 基质(间质)
类囊体(片层)
第八讲绿色植物光合色素
1.叶绿体被膜
➢ 由两层单位膜组成，两膜间距5～ 10nm。被膜上无叶绿素，
叶肉细胞中 的叶绿体较 多分布在与 空气接触的 质膜旁，在 与非绿色细 胞(如表皮细 胞和维管束 细胞)相邻处， 通常见不到 叶绿体。这 样的分布有 利于叶绿体 同外界进行 气体交换。
第八讲绿色植物光合色素
叶绿体 棉叶栅栏细胞
1.发育
侧
视
2.形态 图
叶绿体随光照的方向和强度而运动
3.分布 4.运动
40℃,振荡
<20μm尼龙网
第八讲绿色植物光合色素
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Chlor被膜完 整度较高
(二)叶绿体的发育、形态及分布（自学）
1.发育 2.形态 3.分布
高等植物的叶绿体由前 质体发育而来。当茎端分 生组织形成叶原基时，前 质体的双层膜中的内膜在 若干处内折并伸入基质扩 展增大，在光照下逐渐排 列成片，并脱离内膜形成 类囊体，同时合成叶绿素， 使前质体发育成叶绿体。
➢ 堆叠区 片层与片层互 相接触的部分，
➢ 非堆叠区 片层与片层 非互相接触的部分。
2.膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易 构成代谢的连接带，使代谢高效地进行。
类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所 特有的膜结构,它有利于光合作用的进行。
基质：被膜以内的基础物质。以水为主体，内含多种离子、
低分子有机物，以及多种可溶性蛋白质等。 ➢ 基质中能进行多种多样复杂的生化反应
❖ 含有还原CO2 (Rubisco 1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶)与合成淀 粉的全部酶系 ——碳同化场所
❖ 含有氨基酸、蛋白质、DNA、RNA、还原亚硝酸盐和硫酸盐的酶类 以及参与这些反应的底物与产物 ——N代谢场所
4.运动
第八讲绿色植物光合色素
1.发育 2.形态 3.分布 4.运动
高等植物
的叶绿体大
多呈扁平椭
圆形，每个
细胞中叶绿
体的大小与
数目依植物 种类、组织
玉米叶绿体
类型以及发
育阶段而异。
一个叶肉细
胞中约有20
至数百个叶
绿体，其长
3～6μm，厚
2～3μm。
第八讲绿色植物光合色素
水稻叶绿体
1.发育 2.形态 3.分布 4.运动
❖ 脂类(糖脂、磷脂、硫脂)、四吡咯(叶绿素类、细胞色素类)和萜类(类 胡萝卜素、叶醇)等物质及其合成和降解的酶类——脂、色素等代谢场 所
➢ 基质是淀粉和脂类等物的贮藏库 C —— 淀粉粒与质体小球
第八讲绿色植物光合色素
将照光的叶片研磨成匀浆离心，沉 淀在离心管底部的白色颗粒就是淀 粉粒。 质体小球又称脂质球或亲锇颗粒， 在叶片衰老时叶绿体中的膜系统会 解体，此时叶绿体中的质体小球也 随之增多增大。
２合成有机物的过程。 CO２+2H２S 光 光合硫细菌(CH２O)+2S+H２O
比较绿(3色)植物和光合细菌的光合方程式，得出光合作用的通式：
CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O (4)
H2A代表一种还原剂，可以是H２O、 H2S、有机酸等。
第八讲绿色植物光合色素
二、光合作用的意义
第八讲绿色植物光合色素
3.类囊体
由单层膜围起的扁平小囊。
膜厚度5～7nm，囊腔空间为 10nm左右，片层伸展的方向 为叶绿体的长轴方向
类囊体分为二类：
基质类囊体 又称基质
片层，伸展在基质中彼
玉米
此不重叠； 基粒类囊体 或称基粒
类囊体片层堆叠的生理意义
片层，可自身或与基质 1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集, 类囊体重叠，组成基粒。更有效地收集光能。
CO２+H２O→(CH２O)＋O２ (△G=478kJ/mol) 44 18 30 32 重量比
1.把无机物变为有机物 约合成5千亿吨/年 有机物 “绿色工厂” 吸收2千亿吨/年 碳素 (6400t/s)
2.把太阳能转变为可贮存的化学能 将3.2×1021J/y的日光能转化为化学能
3. 维持大气中O2和CO2的相对平衡 释放出5.35千亿吨氧气/年 “环保天使”
第八讲 绿色植物的光合色素
8-1 光合作用的概念和意义 8-2 叶绿体和光合色素
第八讲绿色植物光合色素
一、光合作用(photosynthesis)概
念绿色植物 利用光能把CO２和水合成有机物，同
时释放氧气的过程。
CO２+ H２O 光 绿色植物 (CH２O)＋O２
(1)
CO２+2H２O* 光 绿色植物(CH２O)+ O2*+ H２O 光合细(2菌) 利用光能，以某些无机物或有机物作供氢体，把CO
叶片 匀浆 细胞液 叶绿体
匀 浆 化 0.4mol/L糖醇 pH7.6±, 0～4℃ 过 滤 匀浆4～8层纱布或100目尼龙纱布 分级离心 500g去沉淀，3000g去上清液，沉淀悬浮，冰浴保存
２. 从原生质体分离(酶解法)
酶解
挤压
离心
叶组织
原生质体
质膜与细胞器
叶绿体
果胶酶,纤维素酶 0.5mol／L甘露醇 pH5.0～pH5.5
光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径 光合作用是“地球上最重要的化学反应”
第八讲绿色植物光合色素
8-2 叶绿体和光合色素
一、叶绿体
叶 绿 体 (chloroplast) 是 光 合 作用最重要的细胞器。它分 布在叶肉细胞的细胞质中。
小麦叶横切面
第八讲绿色植物光合色素
(一)叶绿体的分离
１.从叶片中直接分离(机械法)
第八讲绿色植物光合色素
内膜 磷脂和蛋白的比值是0.8 （w/w）密度大(1.13g/ml),选择透 性膜。CO2、O2、H2O可自由通 过；Pi、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨 酸等需经膜上的运转器才能通过； 蔗糖、C5、C7糖的二磷酸酯、 NADP+、PPi等物质则不能通过。
第八讲绿色植物光合色素
2.基质及内含物
➢ 主要功能是控制物质的进出，维持 光合作用的微环境。
➢ 膜对物质的透性受膜成分和结构的 影响。膜中蛋白质含量高，物质透 膜的受控程度大。
➢ 外 膜 磷 脂 和 蛋 白 的 比 值 是 3.0
(w/w)。密度小(1.08 g/ml )，非 选择性膜 。分子量小于10000的 物质如蔗糖、核酸、无机盐等能自 由通过。