叶绿体的结构和成分

一、叶绿体的结构和成分二、光合色素的化学特性三、光合色素的光学特性四、叶绿素的形成第二节第二节 叶绿体及叶绿体色素叶绿体及叶绿体色素 一、叶绿体的结构和成分 高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形，直径约 3 6 ， 厚约 23 。 shade leavessun leaves。 20 200/cell。The photograph of chloroplast under electronic microscope 外膜： 双层，选择性通透，使叶绿体成为独立的亚细胞单位 基质 （间质）：不定型凝胶状，含丰富的酶、核酸、嗜饿体、核糖体、淀粉粒等 类囊体：类囊体： 由膜构成的囊状结构由膜构成的囊状结构1 基粒类囊体 (基粒片层 ) 2 基质类囊体 (基质片层 ) * 所有的光合色素均位于类囊体膜上。 * 每个类囊体的膜围成一个腔，腔内充满水和盐类。Chloroplast: structure and function被膜被膜(envelop)类囊体类囊体(thylacoid)叶绿体叶绿体(Chloro-plast）外被膜外被膜 permeability内被膜内被膜 selective permeability (H2O,O2,CO2Free; Pi, TP, aa-Transporters)膜膜 光合色素、光合链光合色素、光合链 原初反应、电子传递和光合磷酸原初反应、电子传递和光合磷酸化（光合膜化（光合膜 photosynthetic membrane）腔腔 光合放光合放 O2间质（间质（ stroma） 光合碳循环酶（光合碳循环酶（ Rubisco), CO2固定固定 (同化同化 ); DNA， RNA， 核糖体核糖体 70S 部分遗传自主部分遗传自主Elements of chloroplastH2O： 75-80%。Dry matter： 20-25% Proteins： 30-50% 糖 proteinLipids： 20-30%， 优势的为 MGDG和 DGDG， PG占总脂的10%左右。 Pigments： 8%Ash： 10%空间结构 “ 板块流动模型 ”。Chloroplasts assembled perpendicular to light direction under low light intensityChloroplasts assembled parallel to light direction under high light intensity 弱光 强光叶绿体的发育光光 暗暗光光原质体原质体前质体前质体叶绿体发育叶绿体发育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。叶叶绿绿体体的的分分布布二、光合色素的种类聚光色素 (天线色素 )作用中心色素据作用分类（一）光合色素种类（一）光合色素种类分类叶绿素类类胡萝卜素类叶绿素类 a (蓝绿色 )叶绿素类 b (黄绿色 )胡萝卜素 (carotene) (橙黄色 )叶黄素 (xanthophyll) (黄 色 )藻 胆 素(Phycocobilins) (chlorophyll)(carotenoid)所有的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中chlorophyll（二（二 ） 光合色素分布光合色素分布二、光合色素的化学特性二、光合色素的化学特性（ 一）叶绿素 Chlorophylls1 卟啉环头部： * 4个吡咯环，其中心 1个 Mg与 4个环上的 N配位结合。 * 带电，是发生 e跃迁和氧化还原反应的位置。 * 呈极性，亲水，与类囊体膜上的蛋白结合2 双羧酸尾部： * 1个羧基在副环 (V)上的以酯键与甲基结合甲基酯化 ; * 另一个羧基（丙酸）在 IV环上与植醇（叶绿醇）结合植醇基酯化* 非极性，亲脂，插入类囊体的疏水区，起定位作用1. Chl a2. Chl b: 环 II上甲基被醛基取代3. Chl c: 缺乏长链尾部4. Chl d: 环 I上亚甲基被氧醛基取代CHlaCHlbCHldCHlc不溶于水，溶于有机溶剂（乙醇、丙酮、石油醚）， 干叶 必须用含水的有机溶剂抽提。Chl aChl b叶绿素空叶绿素空间结构间结构示意图示意图叶绿素功能绝大部分叶绿素 a分子和全部叶绿素 b分子具有收集和传递光能作用，少数特殊状态的叶绿素 a分子有将光能转化为电能的作用！（二）类胡萝卜素 Carotenoids 1. 8个异戊二烯单位形成的四萜2. 两头对称排列紫罗兰酮环3. 不饱和 C、 H结构，疏水、亲脂 类胡萝卜素都不溶于水，而溶于有机溶剂。 胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈鲜黄色。 四萜化合物 共轭双键体系 吸收和传递光能 。叶绿素 chlorophyll （ 上）和胡萝卜素 carotene分子模型类胡萝卜素功能类胡萝卜素分子具有收集和传递光能作用，除此之外还有防护叶绿素免受多余光照伤害的功能！三、光合色素的光学特性三、光合色素的光学特性连续光谱与吸收光谱（ absorption spectrum）光连续光谱光吸收光谱 Absorption spectrumChl:强吸收区 : 640-700nm(红 ) 不吸收区 : 500-600nm (呈绿）在 红光区 Chla 的吸收峰波长长于 Chlb 的吸收峰波长，在 蓝紫光区 Chla 的吸收峰波长短于 Chlb的吸收峰波长。 Carotene: 强吸收区 : 400-500 (蓝紫 ); 不吸收区： 500以上（呈黄