一切生命活动所需的能量来源于太阳能一切生命活动所需的能量来源于太阳能绿色植物是主要的能量转换者绿色植物是主要的能量转换者叶绿体是植物细胞特有的能量转换细胞器叶绿体是植物细胞特有的能量转换细胞器，它利用光能同化二氧化碳和水，合成糖，它利用光能同化二氧化碳和水，合成糖，并产生氧气并产生氧气第一页，共六十七页地球上植物每年将地球上植物每年将6X106X1014 14 kgkg碳转变成糖，碳转变成糖，同时释放同时释放4X104X101414kgkg的氧气绿色植物的光合作用是地球上有机体生绿色植物的光合作用是地球上有机体生存、繁殖和发展的根本源泉存、繁殖和发展的根本源泉第二页，共六十七页一、叶绿体与质体一、叶绿体与质体叶绿体是叶绿体是质体质体的一种，与其它质体不同，的一种，与其它质体不同，叶绿体是唯一含叶绿体是唯一含类囊体膜类囊体膜结构的质体结构的质体质体还包括：白色体、有色体、蛋白质质体还包括：白色体、有色体、蛋白质体、油质体、淀粉质体，均由前质体分体、油质体、淀粉质体，均由前质体分化发育而来化发育而来第三页，共六十七页二、叶绿体的形态与数量二、叶绿体的形态与数量 1.1.形态：高等植物：呈双凸透镜形。
藻：网形态：高等植物：呈双凸透镜形藻：网状、带状和星形等，可达状、带状和星形等，可达100um100um2.2.数量：因种、细胞类型、生态、生理状态数量：因种、细胞类型、生态、生理状态不同高等植物叶肉细胞含不同高等植物叶肉细胞含5050200200个，占细个，占细胞质的胞质的40%40%3.3.分布：均匀分布在胞质中，或聚集在核周分布：均匀分布在胞质中，或聚集在核周围或沿壁分布，围或沿壁分布，光照影响分布光照影响分布第四页，共六十七页第五页，共六十七页三、叶绿体的结构三、叶绿体的结构由外被由外被(envelope)(envelope)、类囊体、类囊体(thylakoid)(thylakoid)和基质和基质(stroma) (stroma) 组成含含3 3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜，种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜，及及3 3种腔：膜间隙、基质和类囊体腔种腔：膜间隙、基质和类囊体腔第六页，共六十七页 叶绿体的结构 第七页，共六十七页小麦叶细胞：小麦叶细胞：(A)(A)中央液泡周围的细胞质仅极薄的一层中央液泡周围的细胞质仅极薄的一层, ,含叶绿体含叶绿体; (B); (B)叶绿体叶绿体中有淀粉粒和脂滴中有淀粉粒和脂滴. (C). (C)基粒由类囊体膜堆垛而成基粒由类囊体膜堆垛而成. . 第八页，共六十七页。
第九页，共六十七页 线粒体和叶绿体的比较线粒体和叶绿体的比较第十页，共六十七页1 1、外被（、外被（envelopeenvelope） 由双层膜组成，都是连续的单位膜，厚由双层膜组成，都是连续的单位膜，厚6-8nm6-8nm，膜间为膜间为1020nm1020nm的膜间隙的膜间隙外膜有孔蛋白，孔径较大，允许外膜有孔蛋白，孔径较大，允许10-13kd10-13kd的分子的分子通过，通透性较大通过，通透性较大内膜通透性低，仅内膜通透性低，仅O O2 2、COCO2 2和水能自由通过和水能自由通过第十一页，共六十七页内膜上有很多运输蛋白，选择性地转运出入内膜上有很多运输蛋白，选择性地转运出入ChlChl的分子转运蛋白的运输作用都是转运蛋白的运输作用都是协助运输协助运输，须依靠浓，须依靠浓度梯度的驱动度梯度的驱动运输蛋白的另一个机制：运输蛋白的另一个机制：交换交换，如磷酸交换载，如磷酸交换载体：体：PiPi与与3-3-磷酸甘油醛交换磷酸甘油醛交换内膜上还有起内膜上还有起穿梭穿梭作用的载体：二羧酸交换载作用的载体：二羧酸交换载体，基质和胞质间体，基质和胞质间NADPNADP的电子传递是靠这种作的电子传递是靠这种作用进行用进行第十二页，共六十七页。
2 2、类囊体（、类囊体（thylakoidthylakoid） （1 1）形态结构）形态结构: :单层膜围成的扁平囊，沿叶绿体长轴平行单层膜围成的扁平囊，沿叶绿体长轴平行排列含光合色素和电子传递链含光合色素和电子传递链基粒基粒(grana)(grana)：多个类囊体堆叠基质类囊：多个类囊体堆叠基质类囊体：基粒间的类囊体体：基粒间的类囊体经基质片层相联，全部类囊体形成一个相经基质片层相联，全部类囊体形成一个相互贯通的封闭系统互贯通的封闭系统第十三页，共六十七页2 2）类囊体膜的化学组成）类囊体膜的化学组成蛋白质与脂比值达蛋白质与脂比值达60:4060:40脂中磷脂含量仅脂中磷脂含量仅5-20%5-20%，脂肪酸为不饱和亚麻酸，约，脂肪酸为不饱和亚麻酸，约87%87%，流，流动性高膜蛋白主要有细胞色素膜蛋白主要有细胞色素b b6 6/f/f复合体、质体醌复合体、质体醌(PQ)(PQ)、质体蓝素、质体蓝素(PC)(PC)、铁氧化还原蛋白、黄、铁氧化还原蛋白、黄素蛋白、光系统素蛋白、光系统、光系统、光系统复合物等复合物等第十四页，共六十七页3 3、叶绿体基质的组成、叶绿体基质的组成碳固定的酶类：核酮糖碳固定的酶类：核酮糖-1,5-1,5-二磷酸羧化酶二磷酸羧化酶(RuBPase)(RuBPase)，占基质可溶性蛋白总量的，占基质可溶性蛋白总量的60%60%。
叶绿体叶绿体DNADNA、蛋白质合成体系：、蛋白质合成体系：ctDNActDNA、RNARNA、核糖体等核糖体等颗粒颗粒: : 主要是淀粉粒，储存光合产物主要是淀粉粒，储存光合产物第十五页，共六十七页四、叶绿体主要功能四、叶绿体主要功能: : 光合作用光合作用 光合作用是能量及物质的转化过程：光能光合作用是能量及物质的转化过程：光能先转化成电能，经电子传递产生先转化成电能，经电子传递产生ATPATP和和NADPHNADPH，最终转化成稳定的化学能储存在糖，最终转化成稳定的化学能储存在糖类化合物中类化合物中光合作用分为光合作用分为光反应光反应和和暗反应暗反应光反应需光反应需光，水的光解和光合磷酸化暗反应不需光，水的光解和光合磷酸化暗反应不需光，光，COCO2 2固定 第十六页，共六十七页一）光反应（一）光反应（light light reactionreaction）通过叶绿素等光合色素吸收光能，将光能转通过叶绿素等光合色素吸收光能，将光能转变成化学能，形成变成化学能，形成ATPATP和和NADPHNADPH的过程可分为可分为3 3个主要步骤个主要步骤: : 光能吸收、电子传递、光能吸收、电子传递、光合磷酸化。
光合磷酸化第十七页，共六十七页1 1、光吸收、光吸收 指叶绿素分子被光激发至引起第一个光化学反应指叶绿素分子被光激发至引起第一个光化学反应的过程，包括光能吸收、传递和转换是光反应的过程，包括光能吸收、传递和转换是光反应最初始的反应，又称原初反应最初始的反应，又称原初反应(primary (primary reaction)reaction)主要作用是主要作用是固定光子固定光子光能被聚光色素吸收后，光能被聚光色素吸收后，传递至作用中心在作用中心发生最初的光化学传递至作用中心在作用中心发生最初的光化学反应，使电荷分离将光能转变成化学能反应，使电荷分离将光能转变成化学能第十八页，共六十七页1 1）光合色素）光合色素叶绿素叶绿素(chlorophll)(chlorophll)：一类含脂的色素，位：一类含脂的色素，位于类囊体膜中由于类囊体膜中由2 2部分组成：核心部位是一部分组成：核心部位是一个卟啉环个卟啉环, ,功能是光吸收；另一部分是一个长功能是光吸收；另一部分是一个长的脂肪烃侧链，称叶绿醇，侧链插入类囊体的脂肪烃侧链，称叶绿醇，侧链插入类囊体膜类胡萝卜素，帮助叶绿素提高吸光效率类胡萝卜素，帮助叶绿素提高吸光效率。
在红藻和蓝细菌中还有藻胆素在红藻和蓝细菌中还有藻胆素第十九页，共六十七页叶绿素分子结构 第二十页，共六十七页植物有几种类型的叶绿素，差别在于植物有几种类型的叶绿素，差别在于烃侧链烃侧链的不同主要有叶绿素主要有叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b，叶绿素，叶绿素a a存在于真存在于真核生物和蓝细菌中，叶绿素核生物和蓝细菌中，叶绿素b b存在于高等植物存在于高等植物和绿藻中不同类型的叶绿素对光的吸收也和绿藻中不同类型的叶绿素对光的吸收也不同叶绿素不同叶绿素a a吸收的波长在吸收的波长在420-460nm420-460nm，而，而叶绿素叶绿素b b吸收的波长在吸收的波长在460-645nm460-645nm第二十一页，共六十七页2 2）光合作用单位）光合作用单位(photosynthetic uint)(photosynthetic uint)光合作用的功能单位是由叶绿素、类胡萝光合作用的功能单位是由叶绿素、类胡萝卜素、脂和蛋白质组成的复合物，也叫光卜素、脂和蛋白质组成的复合物，也叫光系统每一个光系统有两个基本成分：捕光复合每一个光系统有两个基本成分：捕光复合物物(light harvesting complex)(light harvesting complex)和光反应和光反应中心。
中心第二十二页，共六十七页 A A、捕光复合物捕光复合物：由约：由约200200个叶绿素分子个叶绿素分子和一些与蛋白质相连的类胡萝卜素组成和一些与蛋白质相连的类胡萝卜素组成色素分子也称天线色素，捕获光能，并将光能色素分子也称天线色素，捕获光能，并将光能以诱导共振方式传到反应中心色素以诱导共振方式传到反应中心色素叶绿体中全部叶绿素叶绿体中全部叶绿素b b和大部分叶绿素和大部分叶绿素a a、类胡、类胡萝卜素和叶黄素都是天线色素萝卜素和叶黄素都是天线色素第二十三页，共六十七页捕光复合体 第二十四页，共六十七页 B. B.反应中心反应中心：由：由1 1个中心色素分子个中心色素分子ChlChl、1 1个原初电子供体和个原初电子供体和1 1个原初电子受体组成个原初电子受体组成反应中心的基本成分是蛋白质和脂，少数反应中心的基本成分是蛋白质和脂，少数叶绿素叶绿素a a分子与这些脂蛋白结合分子与这些脂蛋白结合反应中心色素的最大特点：吸收光能被激反应中心色素的最大特点：吸收光能被激发后，产生电荷分离和能量转换发后，产生电荷分离和能量转换第二十五页，共六十七页 光系统中的捕光复合体及反应中心光系统中的捕光复合体及反应中心第二十六页，共六十七页。
3 3）光能的吸收、传递与转换）光能的吸收、传递与转换光的吸收和光能的传递都是由光系统完成，光光的吸收和光能的传递都是由光系统完成，光系统中捕光色素吸光后，由基态变成激发态，系统中捕光色素吸光后，由基态变成激发态，并以共振机制相互传递，最后传给反应中心一并以共振机制相互传递，最后传给反应中心一对特殊的叶绿素对特殊的叶绿素a a叶绿素叶绿素a a被激发，同时释放出电子给电子初级受被激发，同时释放出电子给电子初级受体，叶绿素体，叶绿素a a呈带正电荷的氧化态，受体呈带负呈带正电荷的氧化态，受体呈带负电荷的还原态电荷的还原态氧化态叶绿素氧化态叶绿素a a从原初电子供体获得电子还原从原初电子供体获得电子还原第二十七页，共六十七页第二十八页，共六十七页2 2、电子传递、电子传递光合电子传递链是由一系列电子载体构成，同呼光合电子传递链是由一系列电子载体构成，同呼吸链电子载体相似，但有不同：吸链电子载体相似，但有不同：(1)(1)线粒体的载体位于内膜，光合作用的载体位线粒体的载体位于内膜，光合作用的载体位于类囊体膜；于类囊体膜；(2)(2)线粒体将线粒体将NADHNADH和和FADHFADH2 2的电子传给氧，光合作的电子传给氧，光合作用是将来自水的电子传给用是将来自水的电子传给NADPNADP；(3)(3)线粒体电子传递是一个放能过程，合成线粒体电子传递是一。