类囊体的定义和功能

类囊体是一种片状膜结合结构,是叶绿体和蓝藻中光依赖性光合作用反应的场所。它是一个含有叶绿素的场所,叶绿素被用来吸收光并用于生化反应。类囊体这个词来源于绿色单词thylakos,意思是袋或囊。“类囊体”以-oid结尾,意思是“袋状的”...

类囊体是一种片状膜结合结构,是叶绿体和蓝藻中光依赖性光合作用反应的场所。它是一个含有叶绿素的场所,叶绿素被用来吸收光并用于生化反应。类囊体这个词来源于绿色单词thylakos,意思是袋或囊。“类囊体”以-oid结尾,意思是“袋状的”

Dividing chloroplast in a pea leaf

类囊体也可以称为片层,尽管这个术语可以用来指连接基粒的类囊体部分。

类囊体结构

在叶绿体中,类囊体嵌入基质(叶绿体的内部部分)。基质含有核糖体、酶和叶绿体DNA。类囊体由类囊体膜和被称为类囊体腔的封闭区域组成。一堆类囊体形成一组硬币状结构,称为颗粒。叶绿体包含其中几种结构,统称为基粒。

高等植物有特别组织的类囊体,其中每个叶绿体有10-100个基粒,基粒通过基质类囊体相互连接。基质类囊体可以被认为是连接基粒的通道。基粒类囊体和基质类囊体含有不同的蛋白质。

类囊体在光合作用中的作用

在类囊体中进行的反应包括水光解、电子传递链和ATP合成。

光合作用色素(如叶绿素)嵌入类囊体膜,使其成为光合作用中光依赖反应的场所。叶绿体的基粒呈螺旋状,具有较高的表面积与体积比,有助于光合作用的效率。

类囊体腔在光合作用期间用于光合磷酸化。膜中的光依赖性反应将质子泵入管腔,使其pH值降至4。相反,基质的pH值为8。

水的光解

第一步是水的光解,发生在类囊体膜的内腔部位。光的能量被用来减少或分解水。这个反应产生电子传输链所需的电子、被泵入内腔以产生质子梯度的质子和氧。虽然细胞呼吸需要氧气,但这种反应产生的气体会返回到大气中。

电子传递链

光解产生的电子进入电子传输链的光系统。这些光系统包含一个天线复合体,利用叶绿素和相关色素收集不同波长的光。光系统I利用光还原NADP+产生NADPH和H+。光系统II利用光氧化水产生分子氧(O2)、电子(e-)和质子(H+)。在两个体系中,电子将NADP+还原为NADPH。

atp合成

ATP由光系统I和光系统II产生。类囊体利用类似于线粒体ATP酶的ATP合成酶合成ATP。这种酶被整合到类囊体膜中。合酶分子的CF1部分延伸到基质中,ATP在基质中支持与光无关的光合作用反应。

类囊体的内腔包含用于蛋白质加工、光合作用、代谢、氧化还原反应和防御的蛋白质。质体蓝蛋白是一种电子传递蛋白,将电子从细胞色素蛋白传递到光系统I。细胞色素b6f复合物是电子传递链的一部分,它将质子泵入类囊体腔与电子转移相结合。细胞色素复合物位于光系统I和光系统II之间。

藻类和蓝藻中的类囊体

虽然植物细胞中的类囊体在植物中形成一堆基粒,但在某些类型的藻类中,它们可能是未堆叠的。

藻类和植物是真核生物,而蓝藻是光合原核生物。它们不含叶绿体。相反,整个细胞就像一种类囊体。蓝藻有外壁、细胞膜和类囊体膜。膜内有细菌DNA、细胞质和羧基体。类囊体膜具有支持光合作用和细胞呼吸的功能性电子转移链。蓝藻类囊体膜不形成基粒和基质。相反,该膜在细胞质膜附近形成平行的薄片,每一薄片之间有足够的空间容纳藻胆体,即捕光结构。

  • 发表于 2021-09-22 01:17
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  • 分类:化学

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