叶绿体与光合作用PPT课件

我们都知道自养生物可以捕捉光能，利用二氧化碳和H2O合成碳水化合物，并在一定条件下释放二氧化碳。真核自养生物捕捉光能的反应发生在叶绿体中。接下来，我们将讨论叶绿体的起源和结构，以及它们具有这种特殊功能的原因。3.首先，叶绿体的起源和分布，(1)叶绿体的起源质体：质体是植物细胞中一类细胞器的总称，它们都是从共同的前提原质体分化而来的。预鞭毛由未分化的基质组成，涂有双层膜。4.根据质体是否含有叶绿素和质体，它们可分为：叶绿体白色体蛋白体油质体淀粉体。5.白血球。白色体不含色素，主要存在于植物分生组织和贮藏组织中。它具有生产和储存淀粉、蛋白质和油脂的功能。因为前质体总是处于黑暗之中。光诱导的前质体分化成叶绿体。染色体，染色体含有类胡萝卜素，不含叶绿素，也没有类囊体结构。无光合作用功能：淀粉、脂类的积累。7，(2)叶绿体的形态、大小、数量和分布。高等植物的叶绿体通常是球形、椭圆形或卵圆形，并且是双凹的。高等植物的叶绿体通常宽2-5微米，长5-10微米。叶绿体的大小受遗传和环境的影响。引入的叶绿体数量、细胞类型和生理条件不同。(1)叶绿体结构叶绿体膜叶绿体由类囊体基质组成，(9)叶绿体被膜的结构和特性，叶绿体由外膜、内膜和类囊体组成，将内部分成三个不同的小室：膜间隙、叶绿体基质和类囊体腔。叶绿体膜的结构和化学组成叶绿体膜的通透性和子宫内膜的转运蛋白，子宫内膜和外膜合称为包膜。叶绿体膜的结构和化学组成(1)结构叶绿体和线粒体是具有双膜结构的细胞器，但叶绿体内膜不向内形成嵴。周质网可以增加内膜的面积，分离叶绿体的内外膜。(2)化学成分请参考第307、11页。叶绿体内膜的通透性不同于内膜转运体。(1)内膜和外膜的通透性不同，外膜的通透性大于内膜。内膜是叶绿体的边界膜。除了CO2，H2O和O2可以自由通过内膜，其他物质不能自由通过叶绿体内膜。叶绿体内膜上有许多转运蛋白，可以选择性地转运分子进出叶绿体，下表列出了常见的运输系统：13，以二羧酸交换载体为例，二羧酸交换载体，内膜，苹果酸，苹果酸，富马酸，富马酸，NADPH，NADP，NADP，类囊体机制：从内膜发育而来的膜状闭合扁平囊泡有两种类型：类颗粒囊泡和类基质囊泡。叶绿体中的盘状类囊体通常堆积在一起形成柱状颗粒。组成颗粒的类囊体被称为颗粒类囊体。类囊体膜的化学组成和类囊体膜的独特性：(1)类囊体膜上的CF1颗粒。(2)相互堆积成基本颗粒。类囊体上的脂类主要是半乳糖的糖脂和具有光吸收的色素。膀胱样蛋白分为固有蛋白和外周蛋白。嘿。17，叶绿体基质，概念：叶绿体内膜和类囊体之间的间隔成为叶绿体基质。包含：淀粉颗粒(大多数)、血浆球、酶、核糖体、脱氧核糖核酸、核糖核酸和其他功能：基质是光和二氧化碳固定的地方。光合作用概述(1)光合作用6co 26h 20光合作用6h12o6o02化学能光合作用包括光反应和暗反应光合作用包括光能的吸收、电子转移和光磷酸化。碳固定开始于叶绿体基质，结束于细胞质基质，21，(1)，光吸收，条件：光，光合色素，光反应酶。地点：叶绿体的类囊体膜。(色素)过程：在光和叶绿体中色素的催化下，光解水：2h2o4hO2 的过程。(2)三磷酸腺苷合成：腺苷二磷酸肌醇三磷酸腺苷(由叶绿体中的光、酶和色素催化)。影响因素：光强、CO2浓度、供水、温度、酸碱度等。含义：水的光解产生氧气。(2)将光能转化为化学能，产生三磷酸腺苷，为暗反应提供能量。(3)利用水光解产生的氢离子合成NADPH，为暗反应提供还原剂NADPH。22、光合色素类囊体含有两种色素：叶绿素和橙黄色类胡萝卜素，通常叶绿素与类胡萝卜素的比例约为333361，chla与chlb的比例也约为333361，此外还有叶绿素a、b、叶绿素c、d和藻胆素，如许多藻类中的藻红蛋白和藻蓝蛋白；光合细菌中有细菌叶绿素等。叶绿素a、叶绿素b和细菌叶绿素都是由一个与镁和长链醇络合的卟啉环组成的，它们之间差别不大。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜类化合物，藻胆素是一种色素蛋白，其发色团是由不含金属的吡咯环组成的链，而色素都有更多的共轭双键。所有的叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都嵌入类囊体膜，并通过非共价键与蛋白质结合。几个色素分子可以结合在一条肽链上。颜料分子之间的距离和取向是固定的，这有利于能量转移。类胡萝卜素和叶黄素能保护叶绿素a和叶绿素b，几种色素的吸收光谱不同。叶绿素A和B吸收红色、橙色、蓝色、紫色，类胡萝卜素吸收蓝色和紫色光，吸收速率最低的是绿色光。特别是藻红蛋白和藻蓝蛋白的吸收光谱与叶绿素有很大的不同，这对于生活在海洋中的藻类适应不同的光质条件具有生态学意义。23，光和色素，所有的叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，并通过非共价键与蛋白质结合。肽链可以与几种色素分子结合。颜料分子之间的距离和取向是固定的，这有利于能量转移。类胡萝卜素和叶黄素能保护叶绿素a和叶绿素b，几种色素的吸收光谱不同。叶绿素A和B吸收红色、橙色、蓝色、紫色，类胡萝卜素吸收蓝色和紫色光，吸收速率最低的是绿色光。特别是藻红蛋白和藻蓝蛋白的吸收光谱与叶绿素有很大的不同，这对于生活在海洋中的藻类适应不同的光质条件具有生态学意义。光收获复合体由大约200个叶绿素分子和一些肽链组成。大多数色素分子捕捉光能，并以诱导共振的方式将光能传递到反应中心色素。因此，这些颜料被称为天线颜料。叶绿体中的所有叶绿素b和大部分叶绿素a都是触角色素。此外，类胡萝卜素和叶黄素分子也在捕捉光能方面发挥作用，称为辅助色素。26，(2)，光反应和电子转移。P680在接收能量后从基态变为激发态(P680*)，然后将电子转移到脱镁叶绿素(初级电子受体)。P680*带正电，被初级电子供体Z(反应中心D1蛋白上的酪氨酸侧链)获得的电子还原，初级绿叶用于光合作用。然后，z从析氧复合体中获得电子；氧化释氧复合物从水中获得电子并使水光解。2H2O O2 2 2H 4E-，27，在另一个方向，叶绿酸将电子传递到D2上的QA，QA迅速将电子传递到D1上的QB，还原的质体醌从光系统II复合物中解离，并且处于另一种氧化态的质体醌占据其位置以形成新的QB。质体醌将电子转移到细胞色素b6/f复合物，同时将质子从基质转移到类囊体腔。电子随后转移到位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝蛋白(PC)中的Cu2，然后转移到光学系统II。铁氧还蛋白(FD)，从类囊体腔的一侧传递到类囊体基质的一侧。最后，在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，电子转移到NADP形成NADPH。P700，失去了ele上述电子以Z形转移的过程称为无环光磷酸化。当植物缺乏NADP时，电子在光系统1中流动，只合成三磷酸腺苷，而不产生NADPH，这被称为循环光磷酸化。29，(3)，光磷酸化，一对电子通过P700从P680转移到NADP，在类囊体腔中增加4 h，2来自H2O光解，2来自从基质转移的PQ，在基质外1 h用于还原NADP，因此在类囊体腔中有较高的H(pH5，基质pH8)，形成质子动力势，H通过三磷酸腺苷合酶渗透到基质中，推动ADP和Pi结合形成三磷酸腺苷。三磷酸腺苷合成酶，CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体三磷酸腺苷合成酶。CF1也由33结构中的5个亚基组成。CF0嵌入膜中，由4个亚基组成，它们是质子穿过类囊体膜的通道。卡尔文原理，卡尔文循环是光合作用的黑暗反应的一部分。反应位点是叶绿体的基质。该循环可分为三个阶段：rubp的羧基化、还原和再生。大多数植物通过一种叫做RuBP羧化酶的作用，将一个二氧化碳分子整合到一个五碳糖分子1，5-RuBP的第二个碳原子上。这个过程被称为二氧化碳固定。根据卡尔文的原理，这一步反应的意义是活化原本不活跃的二氧化碳分子，以便以后可以还原。然而，这种六碳化合物极其不稳定，会立即分解成两个三碳化合物3-磷酸甘油酸分子。后者被光反应中产生的需要消耗三磷酸腺苷的NADPH所减少。产品是3-磷酸丙酯。经过一系列复杂的生化反应后，一个碳原子将被用来合成葡萄糖并离开这个循环。剩下的五个碳原子经历了一些柱的变化，最后生成1，5-rubp，循环再次开始。循环六次产生一个葡萄糖分子。卡尔文在实验中发现，标记为C14的CO2可以迅速转化为有机物。几秒钟之内，色谱纸上出现了放射性斑点。与其他化学物质相比，斑点中的化学成分是3-磷酸甘油酸(PGA)，它是糖酵解的中间体。第一个提取的产物是一个三碳分子，所以这个固定CO2的途径叫做C3途径，通过这个途径固定CO2的植物叫做C3植物。后来的研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程，称为C3循环。这个循环也被称为卡尔文循环。C3植物，如水稻和小麦，二氧化碳通过气孔进入叶片，然后直接进入叶肉进行卡尔文循环。C3植物的维管束鞘细胞非常小，几乎不含叶绿体。卡尔文循环不会在这里发生。35，C4植物，主要是那些生活在干旱的热带地区。在这种环境下，如果植物长时间打开气孔吸收二氧化碳，就会通过蒸腾作用导致水分快速流失。因此，植物只能在短时间内打开毛孔，二氧化碳的摄入量必然很少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用来合成自身生长所需的物质。在C4植物叶片的维管束周围，有维管束鞘。这些维管束鞘细胞含有叶绿体，但其中没有颗粒或发育异常。在这里，卡尔文自行车将是主要的场地。C4植物的光和类型的优点是二氧化碳的固定效率远高于C3，这有利于植物在干旱环境中的生长。C3植物光合作用产生的淀粉储存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞不含叶绿体。C4植物的淀粉将储存在维管束鞘细胞中，因为C4植物的卡尔文循环发生在这里。38，影响光合作用、光照、二氧化碳、温度、矿物元素、湿度的外部条件)。39，光照，光合作用是一种生化反应，所以光合作用速率随着光照强度的增加而增加。然而，超过一定范围后，光合速率的增加会变慢，直到不再增加。光合速率可以用CO2吸收来表示。CO2吸收越多，光合速率越快。40、二氧化碳和CO2是绿色植物光合作用的原料，它们的浓度影响光合作用的暗反应。在一定范围内增加CO2浓度可以提高光合作用的速率。当CO2浓度达到一定值后，光合作用的速率将不再增加，因为光反应的产物是有限的。41、温度，光反应部分受温度影响很小，甚至不受温度影响；暗反应是一系列酶促反应，明显受到温度变化的影响和制约。当温度高于光合作用的最适温度时，光合速率随着温度的升高而明显降低。这是由于高温引起的催化黑暗反应的酶的失活、变性甚至破坏。同时，叶绿体结构会因高温而改变和破坏。高温加强了植物的呼吸作用，使二氧化碳溶解度的降低超过了氧气溶解度的降低。因此，它有利于光呼吸，不利于光合作用。高温下，叶片蒸腾速率增加，叶片严重失水，导致气孔关闭和二氧化碳供应不足。这些因素的综合作用将不可避免地导致光合速率的急剧下降。42、矿物元素，矿物元素直接或间接影响光合作用。例如，n是构成叶绿素、酶和三磷酸腺苷的化合物的元素，p是构成三磷酸腺苷的元素，而镁是构成叶绿素的元素。水不仅是光合作用的原料之一，还影响叶片气孔的开闭，间