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葉綠體（高等植物和藻類(lèi)的能量轉(zhuǎn)換器）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-23

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葉綠體

高等植物和藻類(lèi)的能量轉(zhuǎn)換器

葉綠體是質(zhì)體的一種, 是高等植物和一些藻類(lèi)所特有的能量轉(zhuǎn)換器。其雙層膜結(jié)構(gòu)使其與胞質(zhì)分開(kāi), 內(nèi)有片層膜, 含葉綠素, 故名為葉綠體。

基本信息

中文名	葉綠體
提出者	席姆佩爾
功能	把二氧化碳與水轉(zhuǎn)變?yōu)樘?/div>
拉丁學(xué)名	chloroplast
分布區(qū)域	植物莖葉

展開(kāi)

簡(jiǎn)介

葉綠體是含有綠色色素(主要為葉綠素 a 、b)的質(zhì)體，為綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，存在于高等植物葉肉、幼莖的一些細(xì)胞內(nèi)，藻類(lèi)細(xì)胞中也含有。葉綠體的形狀、數(shù)目和大小隨不同植物和不同細(xì)胞而異。

葉綠體

形態(tài)與結(jié)構(gòu)

形態(tài)總述

在高等植物中葉綠體象雙凸或平凸透鏡，長(zhǎng)徑5~10um，短徑2~4um，厚2~3um。高等植物的葉肉細(xì)胞一般含50～200個(gè)葉綠體，可占細(xì)胞質(zhì)的40%，葉綠體的數(shù)目因物種細(xì)胞類(lèi)型，生態(tài)環(huán)境，生理狀態(tài)而有所不同。在藻類(lèi)中葉綠體形狀多樣，有網(wǎng)狀、帶狀、裂片狀和星形等等，而且體積巨大，可達(dá)100um。

葉綠體

葉綠體由葉綠體外被(chloroplast envelope)、類(lèi)囊體(thylakoid)和基質(zhì)(stroma)三部分組成，它是一種含有葉綠素能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器。葉綠體含有3種不同的膜：外膜、內(nèi)膜、類(lèi)囊體膜和3種彼此分開(kāi)的腔：膜間隙、基質(zhì)和類(lèi)囊體腔。

葉綠體

外被

葉綠體的周?chē)袃蓪庸饣?/span>單位膜。兩層膜間被一個(gè)電子密度低得較亮的空間隔開(kāi)。這兩層單位膜稱(chēng)為葉綠體膜(Chloro-plast membrane)或外被(outer envelope)。葉綠體膜內(nèi)充滿流動(dòng)狀態(tài)的基質(zhì)(stroma)，基質(zhì)中有許多片層(lamella)結(jié)構(gòu)。

類(lèi)囊體

每個(gè)片層是由周?chē)]合的兩層膜組成，呈扁囊狀，稱(chēng)為類(lèi)囊體。

葉綠體

類(lèi)囊體內(nèi)是水溶液。小類(lèi)囊體互相堆疊在一起形成基粒，這樣的類(lèi)囊體稱(chēng)為基粒類(lèi)囊體。組成基粒的片層稱(chēng)為基粒片層。大的類(lèi)囊體橫貫在基質(zhì)中，貫穿于兩個(gè)或兩個(gè)以上的基粒之間。這樣的片層稱(chēng)為基質(zhì)片層，這樣的類(lèi)囊體稱(chēng)基質(zhì)類(lèi)囊體。

基質(zhì)

葉綠體

是內(nèi)膜與類(lèi)囊體之間的空間的液體，主要成分包括碳同化相關(guān)的酶類(lèi)，如1,5-二磷酸核酮糖羧化酶占基質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)總量的60%。此外，還有葉綠體DNA、蛋白質(zhì)合成體系、某些顆粒成分，如各類(lèi)RNA、核糖體等蛋白質(zhì)。

功能

光合作用

光合作用是葉綠素吸收光能，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，同時(shí)利用二氧化碳和水制造有機(jī)物并釋放氧的過(guò)程。這一過(guò)程可用下列化學(xué)方程式表示:6CO2+6H2O（光照、酶、葉綠體）→C6H12O6（CH2O）+6O2。其中包括很多復(fù)雜的步驟，一般分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩大階段。

光反應(yīng)：這是葉綠素等色素分子吸收，傳遞光能，將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，形成ATP和NADPH的過(guò)程。在此過(guò)程中水分子被分解，放出氧來(lái)。

暗反應(yīng)：光合作用的下一步驟是在暗處(也可在光下)進(jìn)行的。它是利用光反應(yīng)形成的ATP提供能量，NADPH2還原CO2，固定形成的中間產(chǎn)物，制造葡萄糖等碳水化合物的過(guò)程。通過(guò)這一過(guò)程將ATP和NADPH2,中的活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換成貯存在碳水化合物中的穩(wěn)定的化學(xué)能。它也稱(chēng)二氧化碳同化或碳同化過(guò)程。這是一個(gè)有許多種酶參與反應(yīng)的過(guò)程。

科學(xué)研究

2020年10月，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心上海植物逆境生物學(xué)研究中心研究團(tuán)隊(duì)，揭示了一條連接細(xì)胞膜和葉綠體的重要信號(hào)傳遞途徑。該研究揭示了一些植物蛋白如何與細(xì)胞膜相關(guān)聯(lián)，并在感知病原體存在時(shí)，它們?nèi)绾螐募?xì)胞膜轉(zhuǎn)移至葉綠體內(nèi)部，“警告”葉綠體有威脅存在。葉綠體通過(guò)“逆行信號(hào)傳遞”過(guò)程，將這些信息傳遞至細(xì)胞核，從而調(diào)節(jié)抗病基因表達(dá)，激活防御以對(duì)抗入侵者。

發(fā)現(xiàn)與命名

葉綠體在植物細(xì)胞內(nèi)的發(fā)現(xiàn)通常歸功于“植物生理學(xué)之父”薩克斯J.Sachs（Julius von Sachs，1832-1897）。

1837年，Hugo von Mohl將葉綠體（Chlorophyllk?rnen，即“葉綠素顆粒”）作為綠色植物細(xì)胞內(nèi)的離散體首次給出了明確的描述。1883年，A.F.W.Schimper將這些體命名為“chloroplastids" (Chloroplastiden)”。1884年，Eduard Strasburger采用了術(shù)語(yǔ)“chloroplasts”（Chloroplasten）。

相關(guān)合集

植物細(xì)胞形態(tài)

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細(xì)胞壁

生物術(shù)語(yǔ)

色素體

色素體色素體遺傳色素體色素體

葉綠素

植物光合作用催化劑

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