当前课程知识点：细胞生物学：细胞社会的奥秘 > 第五章 细胞能量 > 5.2叶绿体 > 05-2-叶绿体
好 同学们好
上一讲我们谈了所有真核细胞
都必需的“能量加工厂”线粒体
今天让我们把视线转向植物细胞
看看那满眼绿色的世界里
细胞是如何捕捉和利用太阳能的
常言道“万物生长靠太阳”
太阳能是地球及其承载的万物
赖以生存的终极能量源泉
太阳能作为一种绿色清洁能源
目前已得到广泛利用
如各式各样的太阳能电池
就是一种很好的利用太阳能的方式
其实人类之所以会想到利用太阳能
是受到植物细胞社会的启发
绿色植物至从在地球上诞生的那天起
就一直在高效利用太阳能
并为我们人类建设了优美舒适的家园
也为我们积累了诸如石油、煤炭
和氧气等宝贵的资源
地球上的绿色植物通过光合作用
将太阳能转化为生物能源
产量高达2200亿吨每年
相当于全球每年能耗的十倍
是名符其实的超级“绿色工厂”
那么 今天就让我们一起
来认识植物细胞所特有的
且对植物生活乃至整个生物圈
都至关重要的细胞器 叶绿体
众所周知
植物的生长需要阳光、空气和水
而阳光是如何被植物所利用
并促进植物生长的呢
这其中的头号功臣就是叶绿体
叶绿体是一种植物细胞中
所特有的双层膜结构的细胞器
是进行光合作用的重要场所
是植物细胞中除线粒体外
另一种承担能量转换的细胞器
叶绿体的主要功能是光合作用
利用光能将“吸入”的二氧化碳
固定转化为碳水化合物
同时“呼出”氧气
叶绿体作为植物进行光合作用
和能量转换的细胞器
拥有非常精巧的结构
其超微结构可以分三个部分
第一个部分是叶绿体被膜
或称为叶绿体膜
与我们以前讲到的线粒体相似
叶绿体也是一种由双层单位膜
包被的细胞器
它这个膜分为内膜和外膜
内膜和外膜之间的间隙称为膜间隙
叶绿体的外膜有着很高的通透性
就像一张大网一样将叶绿体包裹起来
而叶绿体内膜它的通透性比较低
起到防护作用
阻止有害物质进入到叶绿体内部
这两层膜将叶绿体与细胞中的其它结构
分隔开
从而保证能量转换和代谢途径
顺利高效地进行 也互不打扰
那么第二个结构是称为类囊体
它是由膜包裹着的叶绿体内部
整齐有序堆叠由内膜衍生而来的
封闭的扁平膜囊
所以称为类囊体
它是由单层单位膜围成的扁平的小囊
外形很像一个一个的小圆盘
它们沿叶绿体的长轴平行排列
膜上含有捕光色素和电子传递链的复合体
又称为光合膜
捕光色素是光合作用中
吸收太阳光能的重要的功臣
有了它们就可以大量的吸收阳光
光合作用才得以有效的进行
叶绿体通过内膜形成类囊体
可以极大地增加内膜的表面积
为叶绿体中发生的各类反应
提供充足的场地
类囊体通常分为两种
一个称为基粒类囊体
在叶绿体中
许多圆盘一样的类囊体叠在一起
所形成的结构 我们称为基粒
而组成基粒的类囊体
我们就叫它基粒类囊体
它们构成了叶绿体内膜当中的基粒片层
第二种我们称为基质类囊体
在叶绿体中还存在一些贯穿两个
或两个以上基粒之间的
没有发生垛叠的类囊体
这些则称为基质类囊体
它们形成了叶绿体内膜系统的基质片层
第三个结构是叶绿体基质
指的是存在于叶绿体内膜
与类囊体之间的空间
是一个溶胶体的状态
我们称为叶绿体基质
它所形成的也是一个水环境
主要浸润着叶绿体的类囊体
这些光合作用的复合结构
为光合作用提供稳定适宜的微环境
在基质当中还分布着一些重要的一些成分
包括 碳同化作用所需要的酶类
还有就是叶绿体的DNA
以及蛋白质的合成系统
还有一些溶质、代谢物和一些颗粒成分
叶绿体以上三个组成部分的结构
共同形成了一个三维的产能“车间”
为光合作用提供了必需的结构支持
我们介绍完叶绿体的形态与结构
我们再简单谈一下叶绿体的功能
光合作用是能量及物质的转化过程
首先它要把光能转化成电能
经电子传递产生的ATP和NADPH形式的
不稳定化学能
最终转化成稳定的化学能
储存在糖类化合物中
叶绿体内含有许多的酶
在光合作用过程中
它们控制着3个关键的反应步骤
这三个步骤分别是
一个是水的光解
第二个是光合磷酸化
第三个就是CO2的固定
这其中包含大量的反应过程
可以简单的分为两类
一类称为光反应
又称光合作用的电子传递反应
在叶绿体的类囊体中进行
类囊体上的捕光色素蛋白吸收光子的能量
在反应中心将水分子分解
得到电子、质子和氧气
电子经一系列传递
最后传递给辅酶NADP
通过铁氧还蛋白NADP还原酶
生成还原型的NADPH
随着质子梯度的形成
质子可以顺浓度梯度通过类囊体膜上的
蛋白质复合体由内向外
流动到叶绿体的基质
在这个过程当中可以合成ATP
完成了光反应之后
借助合成的ATP可以进一步的进行暗反应
又称为碳固定反应
在叶绿体基质中开始
一直延续到细胞质基质中
利用光反应所产生的还原型NADPH
氢质子以及ATP
经过一系列的酶促反应
将CO2转化为碳水化合物
进而合成其它生物有机分子
它们被运输到植物的其它部位
为植株生长发育提供能量
碳固定反应的主要途径为C3途径
即卡尔文循环
是通过Rubisco等酶将CO2固定
产生葡萄糖的过程
因其中关键步骤生成了三碳化合物
3-磷酸甘油酸 故此称之C3途径
此外 还有C4途径和景天酸代谢途径
它们只固定CO2 不产生糖类物质
叶绿体通过光合作用
有效地利用光能
把二氧化碳固定转化为有机物质
植物才可以不断的生长
在积累了植物自身有机物的同时
光合作用还能吸收二氧化碳
释放出氧气
绿色植物具有净化空气
防止温室效应的生态环保功能
根本上来讲主要是植物叶绿体的功劳
人类在长期的生产生活实践当中
一直在不断地探索
和有效的利用植物的叶绿体功能
从而造福人类和地球的环境
今天有关叶绿体我们就给大家介绍这些
同学们再见
-1.1细胞简介
--01-1细胞简介
-第一章 绪论--1.1细胞简介
-1.2细胞社会
--01-2细胞社会
-第一章 绪论--1.2细胞社会
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--01-3细胞模型
-第一章 绪论--1.3细胞模型
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-第二章 细胞研究基本方法--2.1细胞微观探秘
-2.2细胞培养
-第二章 细胞研究基本方法--2.2细胞培养
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-第三章 细胞膜--3.1细胞膜的组成
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-第三章 细胞膜--3.3细胞膜的特性
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-第五章 细胞能量--5.2叶绿体
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-第六章 细胞骨架--6.3中间纤维
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--8.2 细胞连接
-第八章 细胞相互作用--8.2细胞连接
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-第八章 细胞相互作用--8.4胞外基质
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-第九章 细胞信号--9.2膜受体介导的信号传递
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-第十章 细胞生命历程--10.6 干细胞
