叶绿体结构中含有什么物质

日新月异的意思2023-05-06  28

分类: 教育/科学 >> 科学技术

解析:

叶绿体是由双层膜围成的细胞器,两层膜之间的空隙平均约为20nm。叶绿体内部有基粒和基质。基粒悬浮在基质中,由许多叠置成摞的扁囊和管网构成。扁囊和管网称为类囊体。

类囊体膜与光合作用的关系:

类囊体膜中含有叶绿素,是绿色植物进行光合作用的基地。叶绿体中的类囊体结构,使膜片层的总面积大大超过了叶绿体的面积。类囊体膜上还含有与光合作用有关的酶以及蛋白质,其中主要可分为两类。一类为直径12nm的方形颗粒,系核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBP羧化酶)。RuBP羧化酶大部分存在于基质中。另一类颗粒呈五角形或六角形,直径约为10nm,系偶联因子Ⅰ(CF1)颗粒。CF1因子具有ATP酶活性,在光合磷酸化中可催化ADP磷酸化为ATP;但CF1因子对能量传递抑制剂寡霉素不敏感,其酶活性不为寡霉素所抑制。以上两种颗粒均由蛋白质组成,均系类囊体膜的外在蛋白。

类囊体膜中还嵌插有和光合作用有关的叶绿素--蛋白质复合物颗粒。其中大量的直径小于14nm的小颗粒具有光系统Ⅰ的活性;大于14nm的颗粒数量较少,具有光系统Ⅱ的活性。光系统Ⅰ分布在基粒类囊体和基质类囊体上,光系统Ⅱ主要分布在基粒类囊体上。类囊体膜中光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的分布在光合作用的电子传递和ATP、NADPH的产生方面起着重要作用。

叶绿体基质与光合作用的关系:

基质是一些没有一定结构的物质,其中含有大量的与 固定有关的RuBP羧化酶以及其他参与卡尔文循环的酶。基质中含有环状DNA,每个叶绿体中可含有几十个拷贝。基质中还含有核糖体。

由此可见,光合作用的光反应是在类囊体组成的基粒上完成的,暗反应则是在基质中完成的。

光合作用的主要器官是植物的叶子。光合作用的场所是叶绿体,因此绿色植物进行光合作用只在含有叶绿体的部位进行,叶片由表皮、叶肉和叶脉组成,叶肉细胞中含有大量的叶绿体,是进行光合作用的主要部位;幼嫩茎的绿色部位也能进行光合作用,因此绿色植物进行光合作用的主要器官是叶。植物的叶,是维管植物营养器官之一。叶是绿色植物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官,同时还具有定的吸收、繁殖和贮藏功能,提供根系从外界吸收水和矿质营养的动力。有叶片、叶柄和托叶三部分的称“完全叶”,如缺叶柄或托叶的称“不完全叶”;又分单叶和复叶。

叶是植物体中感受环境最大的器官,其形态结构是最易随生态条件的不同而发生改变,以适应所处的环境。不同植物叶的形态多种多样,大小不同形态各异。但就一种植物来讲,又比较稳定,可作为识别植物和分类的依据。同时叶色也具有多样性,一般来讲,正常叶片中叶绿素与类胡萝卜素的分子比例约为3:1,而使叶片呈现绿色。

绿色植物能吸收日光能量(主要在叶片内),利用二氧化碳和水合成有机物质,并释放氧,这个过程称为光合作用。光合作用是生物体内所有物质代谢和能量代谢的基础,在新陈代谢各个途径中占有独特的地位。它对自然界的生态平衡和人类的生存都具有极为重大的意义。

叶绿体是质体的一种, 是高等植物和一些藻类所特有的能量转换器。

叶绿体是含有绿色色素(主要为叶绿素 a 、b)的质体,为绿色植物进行光合作用的场所,存在于高等植物叶肉、幼茎的一些细胞内,藻类细胞中也含有。叶绿体的形状、数目和大小随不同植物和不同细胞而异。

高中生物实验中有观察叶绿体和线粒体,可见二者在光镜下是能看到的,但只能看出个椭圆形或棒状的形状,并不能看到内部微细结构。亚显微结构指的是在电子显微镜下看到的教材上画的双层膜、囊状结构、嵴等微细结构。

叶绿体是含有绿色色素(主要为叶绿素 a 、b)的质体,为绿色植物进行光合作用的场所,存在于高等植物叶肉、幼茎的一些细胞内,藻类细胞中也含有。叶绿体的形状、数目和大小随不同植物和不同细胞而异。

形态总述

在高等植物中叶绿体象双凸或平凸透镜,长径5~10um,短径2~4um,厚2~3um。高等植物的叶肉细胞一般含50~200个叶绿体,可占细胞质的40%,叶绿体的数目因物种细胞类型,生态环境,生理状态而有所不同。在藻类中叶绿体形状多样,有网状、带状、裂片状和星形等等,而且体积巨大,可达100um。

叶绿体由叶绿体外被(chloroplast envelope)、类囊体(thylakoid)和基质(stroma)三部分组成,它是一种含有叶绿素能进行光合作用的细胞器。叶绿体含有3种不同的膜:外膜、内膜、类囊体膜和3种彼此分开的腔:膜间隙、基质和类囊体腔。

外被

叶绿体的周围被有两层光滑的单位膜。两层膜间被一个电子密度低的较亮的空间隔开。这两层单位膜称为叶绿体膜(Chloro-plast membrane)或外被(outer envelope)。叶绿体膜内充满流动状态的基质(stroma),基质中有许多片层(lamella)结构。

类囊体

每个片层是由周围闭合的两层膜组成,呈扁囊状,称为类囊体。

类囊体内是水溶液。小类囊体互相堆叠在一起形成基粒,这样的类囊体称为基粒类囊体。 组成基粒的片层称为基粒片层。 大的类囊体横贯在基质中,贯穿于两个或两个以上的基粒之间。这样的片层称为基质片层,这样的类囊体称基质类囊体。

基质

是内膜与类囊体之间的空间的液体,主要成分包括碳同化相关的酶类,如1,5-二磷酸核酮糖羧化酶占基质可溶性蛋白质总量的60%。此外,还有叶绿体DNA、蛋白质合成体系、某些颗粒成分,如各类RNA、核糖体等蛋白质。

功能

光合作用

光合作用是叶绿素吸收光能,使之转变为化学能,同时利用二氧化碳和水制造有机物并释放氧的过程。这一过程可用下列化学方程式表示:6CO2+6H2O( 光照、酶、 叶绿体)→C6H12O6(CH2O)+6O2。其中包括很多复杂的步骤,一般分为光反应和暗反应两大阶段。

光反应:这是叶绿素等色素分子吸收,传递光能,将光能转唤为化学能,形成ATP和NADPH的过程。在此过程中水分子被分解,放出氧来。

暗反应:光合作用的下一步骤是在暗处(也可在光下)进行的。它是利用光反应形成的ATP提供能量,NADPH2还原CO2,固定形成的中间产物,制造葡萄糖等碳水化合物的过程。通过这一过程将ATP和NADPH2,中的活跃化学能转换成贮存在碳水化合物中的稳定的化学能。它也称二氧化碳同化或碳同化过程。这是一个有许多种酶参与反应的过程。

参考气孔运动的机理中的”淀粉—糖互变学说,保卫细胞能够进行光合作用消耗二氧化碳,所以可以确定:保卫细胞一定有叶绿体。

不同植物叶片结构不一样,所以第一个问题是很复杂的。

就双子叶植物而言,表皮、叶肉和托叶细胞有叶绿体,而叶脉和叶柄是没有叶绿体的。

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