当前课程知识点:普通生物学 > 第一章 细胞生物学基础 > 第四节 细胞的能量代谢 > 1.4.7 叶绿体与光系统
叶绿体是植物细胞特有的细胞器
它的主要功能是进行光合作用
这一节我们将重点介绍
光合作用的功能单位
光系统
为了便于讲解
先来简单回顾一下叶绿体的结构
叶绿体主要分布于
叶片的叶肉细胞中
每个叶肉细胞中
含有20-100个叶绿体
叶绿体一般呈卵圆形
这是在电子显微镜下拍摄的
叶绿体的照片
这些片层样的结构是类囊体
由10-50个类囊体
垛叠在一起就组成了基粒
这是根据电镜照片绘制的
叶绿体的结构示意图
它是由双层膜包被的
分内膜和外膜
中央是由多个圆饼状的类囊体
垛叠在一起形成的基粒
在叶绿体内膜与类囊体
之间的液态胶体物质
被称为叶绿体基质
在类囊体膜上分布有光合色素
光系统和电子传递链
光合作用的光反应
就发生在类囊体膜中
而固碳反应
是在叶绿体的基质中进行的
叶片为什么会呈现绿色呢
因为叶绿体中含有大量的叶绿素
叶绿素是进行光合作用
的主要色素
在光吸收中起核心作用
高等植物的叶绿体中
含有两种叶绿素
包括叶绿素a和叶绿素b
它们都呈现绿色
此外 在叶绿体中
还含有光合作用的辅助色素
类胡萝卜素
类胡萝卜素能够协助叶绿体
吸收叶绿素不能够吸收的光
从而提高光吸收的效率
类胡萝卜素主要包括
β-胡萝卜素和叶黄素
呈现橙黄色或者是黄色
这是叶绿素a、b
和类胡萝卜素的吸收光谱
其中实线代表的是叶绿素a
短的虚线代表的是叶绿素b
长的虚线代表的是类胡萝卜素
从吸收光谱可以看出
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光
因而反射的是绿光
而类胡萝卜素
主要吸收蓝光和绿光
反射的是橙色光和黄色光
在春夏季节
植物的叶片呈现的是
叶绿素的颜色是绿色
胡萝卜素和叶黄素的颜色
就被叶绿素遮盖了
到了秋季叶绿素被降解
叶片中的胡萝卜素
和叶黄素的颜色就呈现出来
所以 叶片
就会呈现黄色了
从刚才的讲述中
我们已经知道
叶绿素是光合作用的主要色素
而类胡萝卜素是辅助色素
但是在光合作用过程中
无论是叶绿素还是类胡萝卜素
它们都不能单独发挥作用
必须与蛋白质组成复合物
形成光系统
光系统(photosystem)是
光吸收的功能单位
由叶绿素 类胡萝卜素
脂质和蛋白质组成的复合物
位于叶绿体的类囊体膜上
这是光系统的模式图
按照功能来划分
光系统主要由
反应中心复合物和天线复合物
两部分组成 其中
反应中心复合物由叶绿素
和蛋白质组成
它的特别之处就是它含有1对
特殊的叶绿素a分子
这对叶绿素a分子能够吸收光能
被激发
释放出高能电子
引起光化学反应
最终将光能转变成化学能
而其他的光合色素分子
就没有这个功能
天线复合体
是由叶绿素或者是类胡萝卜素
与蛋白质形成的复合体
这些光合色素的作用
与反应中心的叶绿素a分子不同
它们的作用是吸收捕获光能
并将光能传递给反应中心的
叶绿素a 分子
因此 我们把这些光合色素分子
称为天线色素分子
如何保证天线色素分子
吸收的光能传递给反应中心的
叶绿素a分子呢
有一个传递原则
那就是能量传递的方向
是从吸收短波长的向吸收
长波长光波的天线分子传递
由于反应中心的叶绿素a分子
是吸收最长波长的色素
这样就可以保证
光能的传递方向
始终是由天线色素传向
反应中心的色素分子
现在已经发现
在高等植物叶绿体中
存在有两类光系统
依据发现的先后顺序
分别命名为光系统I
和光系统II
二者之间的区别之一
就在于反应中心叶绿素分子的
最大吸收峰不同
其中光系统I中的叶绿素
a分子被称为P700
因为它与蛋白质结合后
最大的光吸收峰在700nm
光系统II中的叶绿素a
被称为P680
因为它与蛋白质结合之后
最大光吸收峰在680nm
两个反应中心叶绿素a的
最大吸收峰都在红光区
关于光系统I和光系统II的
具体功能
我们随后会做具体介绍
值得一提的是
最近
中国科学院植物所的科学家们
在光系统I的研究工作中
取得了重要进展
他们解析了光系统I
光合膜蛋白
分子复合物的晶体结构
揭示了4个不同的
捕光天线蛋白复合体
在聚集状态下的结构
相关的研究成果发表在了
2015年5月29号的Science杂志上
作为封面文章重点介绍
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
--4.1.7 血液
-第一节 动物的组织--作业
-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
-2020年秋季学期普通生物学期中考试