细胞分子生物学8PPT学习教案

1、会计学1第一节 线粒体与氧化磷酸化1890年R. Altaman首次发现，命名为生命小体(bioblast)。1898年von Benda提出线粒体(mitochondrion)。1900年L. Michaelis用詹姆斯绿(Janus Green)B染色，发现线粒体具有氧化作用。Green（1948）证实线粒体含所有三羧酸循环的酶，Kennedy和Lehninger（1949）发现脂肪酸氧化为CO2的过程是在线粒体内完成的。第1页/共63页一、线粒体的结构第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化（一）形态# 粒状或杆状。粒状或杆状。# 蛋白占干重的蛋白占干重的65-70%65-70

2、%，脂类占，脂类占25-30%25-30%。# 直径直径0.5-1m0.5-1m，长，长1.5-3.0m1.5-3.0m，在胰脏外分泌，在胰脏外分泌细胞中可长达细胞中可长达10-20m10-20m，称巨线粒体。，称巨线粒体。# 肝细胞约肝细胞约17001700个线粒体，占细胞体积的个线粒体，占细胞体积的20%20%，许多哺乳动物成熟的红细胞无线粒体。许多哺乳动物成熟的红细胞无线粒体。第2页/共63页一、线粒体的结构第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化（二）分布# 通常分布在细胞功能旺盛的区域。通常分布在细胞功能旺盛的区域。 在肾细胞中靠近微血管，在精子中分布在鞭毛在肾细胞中靠近微

3、血管，在精子中分布在鞭毛中区。中区。#线粒体可以向细胞功能旺盛的区域迁移，微管线粒体可以向细胞功能旺盛的区域迁移，微管是其导轨、马达蛋白提供动力。是其导轨、马达蛋白提供动力。 第3页/共63页一、线粒体的结构第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化（三）超微结构#电镜下有两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构电镜下有两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构.#分为外膜、内膜、膜间隙和基质或内室四部分。分为外膜、内膜、膜间隙和基质或内室四部分。第4页/共63页 Structures of the mitochondrion第5页/共63页（三）超微结构第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化

4、磷酸化一、一、线粒体的线粒体的结构结构#1 1、外膜、外膜 (out membrane) (out membrane) 含含40%40%的脂类和的脂类和60%60%的蛋白，具有孔蛋白构成的亲水通道，的蛋白，具有孔蛋白构成的亲水通道，允许分子量允许分子量5KD5KD以下的分子通过，以下的分子通过，1KD1KD以下的分子可自由通过。以下的分子可自由通过。标志酶为单胺氧化酶。标志酶为单胺氧化酶。#2 2、内膜、内膜 （inner membraneinner membrane）含含100100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:13:1。心磷。心磷脂含量高（达脂

5、含量高（达20%20%）、缺乏胆固醇，类似于细菌质膜。）、缺乏胆固醇，类似于细菌质膜。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过。第6页/共63页（三）超微结构第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化一、一、线粒体的线粒体的结构结构#2 2、内膜、内膜 （inner membraneinner membrane）氧化磷酸化的电子传递链位于内膜。标志酶为氧化磷酸化的电子传递链位于内膜。标志酶为细胞色素细胞色素C C氧化氧化酶酶。内膜向线粒体内室褶入形成嵴（内膜向线粒体内室褶入形成嵴（cristaecristae），能扩大内膜表面），能扩大内膜

6、表面积（达积（达5-105-10倍），嵴有两种：板层状、管状。倍），嵴有两种：板层状、管状。嵴上覆有基粒。基粒由头部（嵴上覆有基粒。基粒由头部（F F1 1）和基部（）和基部（F F0 0）构成）构成 。# 3 3、膜间隙、膜间隙 (intermembrane space)(intermembrane space)：是内外膜之间的腔隙，宽约是内外膜之间的腔隙，宽约6-8nm6-8nm。标志酶为。标志酶为腺苷酸激酶腺苷酸激酶。第7页/共63页（三）超微结构第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化一、一、线粒体的线粒体的结构结构#4 4、基质（、基质（matrixmatrix）为内膜和嵴

7、包围的空间。含有：为内膜和嵴包围的空间。含有：催化三羧酸循环，脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化的酶类。催化三羧酸循环，脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化的酶类。标志酶为标志酶为苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶。线粒体线粒体DNADNA（mtDNAmtDNA），及线粒体特有的核糖体，），及线粒体特有的核糖体，tRNAs tRNAs 、rRNArRNA、DNADNA聚合酶、氨基酸活化酶等。聚合酶、氨基酸活化酶等。纤维丝和电子密度很大的致密颗粒状物质，内含纤维丝和电子密度很大的致密颗粒状物质，内含CaCa2+2+、MgMg2+2+、ZnZn2+2+等离子。等离子。第8页/共63页管状嵴线粒体第9页/共63页二、线粒体的功

8、能第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化#线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化, ,合成合成ATP,ATP,为细胞生命活动提供直接能量。为细胞生命活动提供直接能量。#线粒体是糖类线粒体是糖类, ,脂肪和氨基酸最终氧化释能的场脂肪和氨基酸最终氧化释能的场所。所。#氧化磷酸化是细胞获得能量的主要途径氧化磷酸化是细胞获得能量的主要途径。第10页/共63页 （一）、氧化磷酸化的分子基础第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化#动物细胞中动物细胞中80%80%的的ATPATP来源于线粒体来源于线粒体: :糖、脂肪和糖、脂肪和氨基酸彻底氧化，电子经过一系列

9、的传递，传至氨基酸彻底氧化，电子经过一系列的传递，传至氧分子，逐级释放能量，合成氧分子，逐级释放能量，合成ATPATP。第11页/共63页第12页/共63页 （一）、氧化磷酸化的分子基础第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化#氧化氧化( (放能放能) )和磷酸化和磷酸化( (贮能贮能) )是同时进行并且密切是同时进行并且密切偶联在一起的。偶联在一起的。#将线粒体用超声波破碎将线粒体用超声波破碎, ,线粒体内膜碎片可自然卷线粒体内膜碎片可自然卷成颗粒朝外的小膜泡成颗粒朝外的小膜泡, ,这种小膜泡称为亚线粒体小这种小膜泡称为亚线粒体小泡或亚线粒体颗粒泡或亚线粒体颗粒. .#这些亚线粒体

10、小泡具有电子传递和磷酸化的功能这些亚线粒体小泡具有电子传递和磷酸化的功能. .第13页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化 1.定义:线粒体内膜上存在有关氧化磷酸化的脂蛋白复合物,它们是传递电子的酶体系,由一系列可逆地接受和释放电子或H+的化学物质组成,在内膜上相互有关连地有序排列,称之为电子传递链或呼吸链。 2.分类:NADH呼吸链。FADH2呼吸链。第14页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化3.线粒体内膜上呼吸链的多酶氧化还原体系的组分:(1)NAD、(2)黄素蛋白、(3)细胞色素、(

11、4)铁硫蛋白、(5)辅酶Q等。 (1)、NAD：即烟酰胺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide），连接三羧酸循环和呼吸链，将代谢过程中脱下来的氢交给黄素蛋白。 (2)、黄素蛋白：含FMN(黄素腺嘌呤单核苷酸)或FAD (黄素腺嘌呤二核苷酸)的蛋白，可接受2个电子2个质子。黄素相关的脱氢酶类主要有：以FMN为辅基的NADH脱氢酶。以FAD为辅基的琥珀酸脱氢酶。第15页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化(3)、细胞色素：分子中含有血红素铁，以共价形式与蛋白结合，通Fe3+、Fe2+形式变化传递电子，呼吸

12、链中有5类，即：细胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有铜原子。(4)、铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类型。第16页/共63页第17页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化(5)、辅酶Q：是脂溶性小分子量醌类化合物，通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式，即：氧化型醌Q，还原型氢醌（QH2）和介于两者之者的自由基半醌（QH）。第18页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化 4、呼吸链的复合物

13、:呼吸链组分按氧化还原电位由低向高的方向排列。Green等人将呼吸链拆离出4种复合物以及辅酶Q和细胞色素C。第19页/共63页第20页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化(1)、复合物I ： NADHCoQ还原酶,又称NADH脱氢酶。组成：25条以上肽链组成，呈L型，含一个FMN和至少6个铁硫蛋白，分子量接近1MD，以二聚体形式存在。作用：催化NADH的2个电子传递至辅酶Q，同时将1对质子由线粒体基质（M侧）转移至膜间隙（C侧）。复合物I既是电子传递体又是质子移位体NADHFMNFe-SQNADH + 5H+M + QNAD+ + QH2 +

14、 4H+C第21页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化(2)复合物II：琥珀酸CoQ还原酶,又称琥珀酸脱氢酶组成：至少由4条肽链，含有一个FAD，2个铁硫蛋白,1个细胞色素b。作用：催化电子从琥珀酸通过FAD和铁硫蛋白传给辅酶Q，但不转移质子。琥珀酸FADFe-SQ。琥珀酸+Q延胡索酸+QH2 第22页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化(3)、复合物III： CoQ 细胞色素c还原酶。组成：至少10条不同肽链，以二聚体形式存在，每个单体包含两个细胞色素b（b562、b566）、一个铁硫蛋白

15、和一个细胞色素c1 。作用：催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移一对电子，同时将1对质子由线粒体基质泵至膜间隙。复合物III既是电子传递体又是质子移位体2还原态cyt c1 + QH2 + 2 H+M2氧化态cyt c1 + Q+ 4H+C第23页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化(4)、复合物IV：细胞色素氧化酶组成：为二聚体，每个单体含至少13条肽链，每个单体含有细胞色素a和a3 及2个铜原子(CUA,CUB)。 作用：将从细胞色素c接受的电子传给氧，每转移一对电子，在基质侧消耗2个质子，同时转移2个质子至膜间隙。复合物IV既是电子传

16、递体又是质子移位体cyt c CUA heme aa3- CUB O24还原态cyt c + 8 H+M + O24氧化态cyt c + 4H+C + 2H2O第24页/共63页 I 电子传递链 (呼吸链)第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化5、两条主要的呼吸链由复合物I、III、IV组成NADH呼吸链 ，催化NADH的脱氢氧化。由复合物II、III、IV组成FADH2呼吸链 ，催化琥珀酸的脱氢氧化。对应于每个复合物，大约需要3个复合物，7个复合物，任何两个复合物之间没有稳定的连接结构，而是由辅酶Q和细胞色素c这样的可扩散性分子连接。 第25页/共63页Transport of

17、electrons from NADH第26页/共63页Transport of electrons from FADH2第27页/共63页两条呼吸链两条呼吸链鱼藤酮、阿米妥抗霉素ACN、CO第28页/共63页 II 氧化磷酸化与电子传递的偶联第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化氧化还原的本质是电子的转移。氢原子的转移其本质也是电子转移,H原子可分解为H+和e- 。氧化磷酸化:当电子从NADH或FADH2传递给氧形成水时,同时伴有ADP磷酸化形成ATP的过程即为氧化磷酸化。NADH 呼吸链生成ATP的3个部位: (1) NADH 至辅酶Q; (2)细胞色素b至细胞色素c;(3)细

18、胞色素aa3至氧之间。第29页/共63页 氧化磷酸化的偶联机制第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化#各种假说各种假说: :化学偶联假说化学偶联假说, ,构象偶联假说构象偶联假说, ,化学渗透化学渗透假说。假说。#实验证明实验证明: :偶联机制在生化上来说是向量的偶联机制在生化上来说是向量的, ,在功能在功能上来说是渗透的。上来说是渗透的。#化学渗透假说已成为氧化磷酸化机制研究中最为流化学渗透假说已成为氧化磷酸化机制研究中最为流行的一种假说。行的一种假说。第30页/共63页 化学渗透假说第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化vP. MitchellP. Mitchell

19、（19611961）提出）提出“化学渗透假说化学渗透假说”。认为：。认为：呼吸链组分及呼吸链组分及ATPATP酶在线粒体内膜上呈不对称分布。酶在线粒体内膜上呈不对称分布。电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧（电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧（M M侧）泵至膜间隙（侧）泵至膜间隙（C C侧），形成质子动力势（侧），形成质子动力势（ P P）。）。P=-(2.3RT/F)P=-(2.3RT/F)pHpH 其中：其中：pH= pHpH= pH梯度，梯度， = =电位梯度，电位梯度，T=T=绝对温度，绝对温度，R=R=气体气体常数，常数，F F为法拉第常数，当温度为为法

20、拉第常数，当温度为2525时时P P的值为的值为220mV220mV左右左右。在这个梯度驱动下在这个梯度驱动下, , H H+ +穿过内膜上的穿过内膜上的ATPATP合成酶流回到基质合成酶流回到基质, ,其能量促使其能量促使ADPADP和和PiPi合成合成ATPATP。第31页/共63页Chemiosmotic Theory第32页/共63页 III ATP合酶（ATP synthetase）第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化是生物体能量转换的核心酶。分别位于线粒体内膜,类囊体膜或质膜上,参与氧化磷酸化和光合磷酸化,在跨膜质子动力势的作用下催化合成ATP。ATP合成酶是线粒体氧

21、化磷酸化和叶绿体光合磷酸化偶联的关键装置,也是合成能源物质ATP的关键装置。 第33页/共63页 III ATP合酶（ATP synthetase）第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化状如蘑菇，属F型质子泵。分为球形的F1（头部）和嵌入膜中的F0（基部）。F1由5种多肽组成33复合体，具有三个ATP合成的催化位点（每个亚基具有一个）。F0由三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜，12个c亚基组成一个环形结构，具有质子通道。 F0的一个亚基可结合寡霉素,通过该亚基可调节通过F0的H+流,如当质子动力势很小时,它可防止ATP水解;又可起到保护自身和抵抗外界环境变化的作用.第34页/

22、共63页ATP 合酶第35页/共63页 ATP合酶的作用机制第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化1979年代Boyer P提出构象耦联假说 (结合变构机制)。其要点如下:1ATP酶利用质子动力势，发生构象改变，改变与底物的亲和力，催化ADP与Pi形成ATP。2F1具有三个催化位点，但在特定的时间，三个催化位点的构象不同（L、T、O），与核苷酸的亲和力不同。3质子通过F0时，引起c亚基构成的环旋转，从而带动亚基旋转，由于亚基的端部是高度不对称的，它的旋转引起亚基3个催化位点构象的周期性变化（L、T、O），不断将ADP和Pi加合在一起，形成ATP第36页/共63页第37页/共63页

23、（二）、氧化磷酸化抑制剂第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化1电子传递抑制剂抑制NADHCoQ的电子传递。阿米妥、鱼藤酮。抑制复合物III。抗霉素A 。抑制复合物IV。如：CO、CN、NaN3、H2S。电子传递抑制剂可用来研究呼吸链各组分的排列顺序，当呼吸链某一特定部位被抑制后，底物一侧均为还原状态，氧一侧均为氧化态，可用分光光度计检测。第38页/共63页 （二）、氧化磷酸化抑制剂第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化2磷酸化抑制剂 与F0结合结合，阻断H+通道。如：寡霉素。3解偶联剂（uncoupler）解偶联蛋白(uncoupling proteins, UCPs

24、)：位于动物棕色脂肪组织和肌肉线粒体，与维持体温有关。质子载体： 质子通道：增温素（thermogenin）。其它离子载体：如缬氨霉素。某些药物：如过量的阿斯匹林。第39页/共63页 三、线粒体与疾病第一节第一节 线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化1线粒体与人的疾病,衰老和细胞调亡有关,线粒体的异常会影响整个细胞的正常功能,从而导致病变。2硒对线粒体膜有稳定作用,患者缺硒而导致心肌线粒体出现膨胀,嵴稀少和不完整;琥珀酸脱氢酶,细胞色素氧化酶和ATP合成酶活性及其对寡霉素的敏感性都有明显降低;膜电位下降,膜流动性减低;对电子传递和氧化磷酸化偶联均有明显影响.3.克山病就是一种心肌线粒体病.患者

25、线粒体硒含量明显降低.第40页/共63页 第二节 叶绿体与光合作用绿色植物通过叶绿体（Chloroplast）完成能量转换，利用光能同化二氧化碳和水，合成糖，同时产生氧。绿色植物年产干物质达1014公斤。光合作用是地球上有机体生存和发展的根本源泉。第41页/共63页第42页/共63页 一、叶绿体形态与结构第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 植物细胞与动物细胞的一个重要差别,是它具有自己独特的质体细胞器。 质体分为:叶绿体,有色体和白色体。第43页/共63页 一、叶绿体形态与结构第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 1.形态:象双凸或平凸透镜，长径5-10um，短径2-4u

26、m，厚2-3um。叶肉细胞一般含50-200个叶绿体，占细胞质的40%。 2.结构:由叶绿体膜或称叶绿体被膜（chloroplast membrane）、类囊体（thylakoid）和基质（stroma）3部分组成。含有3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜，3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。第44页/共63页叶脉叶脉叶绿体叶绿体叶肉细胞叶肉细胞气孔气孔叶绿体结构叶绿体结构叶绿体基粒叶绿体基粒基质基质类囊体类囊体类囊体间隙类囊体间隙 内膜间隙内膜间隙 内膜内膜 外膜外膜 基粒基粒基质基质第45页/共63页Chloroplast第46页/共63页 (一)、叶绿体膜或称叶绿体被膜第二节第二节

27、叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用双层单位膜组成，每层膜厚约6-8 nm,膜间为10-20nm的间隙。外膜的渗透性大。内膜对通过物质的选择性很强，是细胞质和叶绿体基质间的功能屏障.CO2、O2、Pi、H2O、等可以透过内膜，ADP、ATP、 NADP+、葡萄糖等及焦磷酸不能透过内膜，需要特殊的转运体（translator）才能通过内膜。第47页/共63页 (二)、 类囊体第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用是膜围成的扁平囊。主要成分是蛋白质和脂类（60：40），不饱含脂肪酸含量高（约87%），膜流动性高。基粒：扁平小囊堆叠而成，每个叶绿体含40-60个。基质类囊体：连接基粒的没有堆叠的

28、类囊体。类囊体膜上颗粒组分:捕光色素(天线色素),两个光反应中心,各种电子载体,合成ATP的系统和从水中抽取电子的系统等.膜的内在蛋白主要有：细胞色素b6f复合体、集光复合体（LHC）、质体醌（PQ）、质体蓝素（PC）、铁氧化还原蛋白（FD）、黄素蛋白、光系统I、II复合物等。第48页/共63页膜的内在蛋白膜的内在蛋白基粒类囊体基粒类囊体末端基粒膜末端基粒膜 分隔分隔ATP合成酶合成酶PIPII细胞色素细胞色素bf类囊体膜的图解类囊体膜的图解第49页/共63页 (三)、 基质第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用是内膜与类囊体之间的空间。主要成分包括：碳同化相关的酶类：如RuBP羧化酶

29、占基质可溶性蛋白总量的60%。叶绿体DNA、蛋白质合成体系：如，cpDNA、各类RNA、核糖体等。一些颗粒成分：如淀粉粒、质体小球和植物铁蛋白等。第50页/共63页 二、叶绿体的主要功能光合作用第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 基本概念基本概念1.1.光合作用光合作用(photosynthesis):(photosynthesis):绿色植物叶肉细绿色植物叶肉细胞的叶绿体吸收光能胞的叶绿体吸收光能, ,利用水和二氧化碳合成糖类利用水和二氧化碳合成糖类等有机化合物等有机化合物, ,同时放出氧的过程。同时放出氧的过程。2.2.光合作用的过程光合作用的过程: :原初反应原初反应; ;电

30、子传递和光电子传递和光合磷酸化合磷酸化; ; 碳同化。碳同化。第51页/共63页 二、叶绿体的主要功能光合作用第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 基本概念基本概念3.3.光反应光反应: :包括原初反应包括原初反应; ;电子传递和光合磷酸化两步电子传递和光合磷酸化两步. .它是在类囊体膜上由光引起的光化学反应它是在类囊体膜上由光引起的光化学反应, ,通过叶绿素等光合通过叶绿素等光合色素分子吸收色素分子吸收, ,传递光能传递光能, ,并将光能转变为电能并将光能转变为电能, ,进而转换为活进而转换为活跃的化学能跃的化学能, ,形成形成ATPATP和和NADPHNADPH的过程的过程. .

31、4.4.暗反应暗反应: :在叶绿体基质中进行的不需光在叶绿体基质中进行的不需光( (也可在光下也可在光下) )的酶的酶促化学反应促化学反应, ,利用光反应产生的利用光反应产生的ATPATP和和NADPH,NADPH,使使COCO2 2还原为糖类还原为糖类等有机物等有机物, ,即将活跃的化学能最后转换为稳定的化学能即将活跃的化学能最后转换为稳定的化学能, ,积存于积存于有机物中有机物中. .第52页/共63页 (一)、光合磷酸化第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 二、叶绿体的主要功能二、叶绿体的主要功能光合作用光合作用首先光能转化成电能，经电子传递产生首先光能转化成电能，经电子传递产

32、生ATPATP以及以及NADPHNADPH形式的不稳定化学能，最终转化成稳定的化学能储存在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。糖类化合物中。分为光反应和暗反应，前者需要光，涉及水的光解和分为光反应和暗反应，前者需要光，涉及水的光解和光合磷酸化。后者不需要光，涉及光合磷酸化。后者不需要光，涉及COCO2 2的固定，分为的固定，分为C3C3和和C4C4两类。两类。第53页/共63页 (一)、光合磷酸化第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 二、叶绿体的主要功能二、叶绿体的主要功能光合作用光合作用分成两大阶段分成两大阶段: :I.I.原初反应。原初反应。II.II.

33、电子传递。电子传递。III.III.光合磷酸化。光合磷酸化。IV.IV.光合碳同化。光合碳同化。光反应光反应暗反应暗反应第54页/共63页 I.原初反应和光合系统第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 二、叶绿体的主要功能二、叶绿体的主要功能光合作用光合作用1 1原初反应原初反应: : 就是捕获吸收光能并形成高能电子的反应。就是捕获吸收光能并形成高能电子的反应。 具体而言具体而言, ,是指叶绿素分子从被光激发至引起第一是指叶绿素分子从被光激发至引起第一个光化学反应为止的过程个光化学反应为止的过程, ,包括光能的吸收包括光能的吸收, ,传递与传递与转换转换, ,即光能被捕光分子吸收即光能

34、被捕光分子吸收, ,并传递至反应中心并传递至反应中心, ,在在反应中心发生最初的光化学反应反应中心发生最初的光化学反应, ,使电荷分离从而将使电荷分离从而将光能转换为电能的过程光能转换为电能的过程. .。第55页/共63页 I.原初反应和光合系统第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 二、叶绿体的主要功能二、叶绿体的主要功能光合作用光合作用2 2光合系统光合系统: : 2.1 2.1 吸收光能的主要分子是叶绿素吸收光能的主要分子是叶绿素(a(a和和b)b)。另一。另一类色素分子是类胡萝卜素类色素分子是类胡萝卜素( (胡萝卜素和叶黄素胡萝卜素和叶黄素) ) 。 2.2 2.2 色素分子按

35、其作用可分为两类色素分子按其作用可分为两类: :一类是捕光色一类是捕光色素或称天线色素素或称天线色素; ;另一类属反应中心色素。另一类属反应中心色素。第56页/共63页 I.原初反应和光合系统第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 二、叶绿体的主要功能二、叶绿体的主要功能光合作用光合作用2 2光合系统光合系统: : 2.32.3捕光色素捕光色素: : 全部叶绿素全部叶绿素b b和大部分叶绿素和大部分叶绿素a a、胡萝卜素及叶黄素组成。、胡萝卜素及叶黄素组成。 这类色素只具有吸收聚集光能和传递激发能给反应中心这类色素只具有吸收聚集光能和传递激发能给反应中心的作用的作用, ,而无光化学活性而无光化学活性, ,故又称为天线色素故又称为天线色素. .第57页/共63页 I.原初反应和光合系统第二节第二节 叶绿体与光合作用叶绿体与光合作用 二、叶绿体的主要功能二、叶绿体的主要功能光合作用光合作用2 2光合系统光合系统: : 2.4 2.4 反应中心色素反应中心色素: : 由一种特殊状态的叶绿素由一种特殊状态的叶绿素a a分子组成。分子组成。 吸收峰为吸收峰为700nm700nm者称为者称为P700,P700,为光合系统为光合系统I(PSI)I(PSI)的中心色素。的中心色素。 吸收峰为吸