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叶绿体（高等植物和藻类的能量转换器）

次浏览 | 更新时间：2023-05-23

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叶绿体

高等植物和藻类的能量转换器

叶绿体是质体的一种, 是高等植物和一些藻类所特有的能量转换器。其双层膜结构使其与胞质分开, 内有片层膜, 含叶绿素, 故名为叶绿体。

基本信息

中文名	叶绿体
提出者	席姆佩尔
功能	把二氧化碳与水转变为糖
拉丁学名	chloroplast
分布区域	植物茎叶

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简介

叶绿体是含有绿色色素(主要为叶绿素 a 、b)的质体，为绿色植物进行光合作用的场所，存在于高等植物叶肉、幼茎的一些细胞内，藻类细胞中也含有。叶绿体的形状、数目和大小随不同植物和不同细胞而异。

叶绿体

形态与结构

形态总述

在高等植物中叶绿体象双凸或平凸透镜，长径5~10um，短径2~4um，厚2~3um。高等植物的叶肉细胞一般含50～200个叶绿体，可占细胞质的40%，叶绿体的数目因物种细胞类型，生态环境，生理状态而有所不同。在藻类中叶绿体形状多样，有网状、带状、裂片状和星形等等，而且体积巨大，可达100um。

叶绿体

叶绿体由叶绿体外被(chloroplast envelope)、类囊体(thylakoid)和基质(stroma)三部分组成，它是一种含有叶绿素能进行光合作用的细胞器。叶绿体含有3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜和3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。

叶绿体

外被

叶绿体的周围有两层光滑的单位膜。两层膜间被一个电子密度低得较亮的空间隔开。这两层单位膜称为叶绿体膜(Chloro-plast membrane)或外被(outer envelope)。叶绿体膜内充满流动状态的基质(stroma)，基质中有许多片层(lamella)结构。

类囊体

每个片层是由周围闭合的两层膜组成，呈扁囊状，称为类囊体。

叶绿体

类囊体内是水溶液。小类囊体互相堆叠在一起形成基粒，这样的类囊体称为基粒类囊体。组成基粒的片层称为基粒片层。大的类囊体横贯在基质中，贯穿于两个或两个以上的基粒之间。这样的片层称为基质片层，这样的类囊体称基质类囊体。

基质

叶绿体

是内膜与类囊体之间的空间的液体，主要成分包括碳同化相关的酶类，如1,5-二磷酸核酮糖羧化酶占基质可溶性蛋白质总量的60%。此外，还有叶绿体DNA、蛋白质合成体系、某些颗粒成分，如各类RNA、核糖体等蛋白质。

功能

光合作用

光合作用是叶绿素吸收光能，使之转变为化学能，同时利用二氧化碳和水制造有机物并释放氧的过程。这一过程可用下列化学方程式表示:6CO2+6H2O（光照、酶、叶绿体）→C6H12O6（CH2O）+6O2。其中包括很多复杂的步骤，一般分为光反应和暗反应两大阶段。

光反应：这是叶绿素等色素分子吸收，传递光能，将光能转换为化学能，形成ATP和NADPH的过程。在此过程中水分子被分解，放出氧来。

暗反应：光合作用的下一步骤是在暗处(也可在光下)进行的。它是利用光反应形成的ATP提供能量，NADPH2还原CO2，固定形成的中间产物，制造葡萄糖等碳水化合物的过程。通过这一过程将ATP和NADPH2,中的活跃化学能转换成贮存在碳水化合物中的稳定的化学能。它也称二氧化碳同化或碳同化过程。这是一个有许多种酶参与反应的过程。

科学研究

2020年10月，中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海植物逆境生物学研究中心研究团队，揭示了一条连接细胞膜和叶绿体的重要信号传递途径。该研究揭示了一些植物蛋白如何与细胞膜相关联，并在感知病原体存在时，它们如何从细胞膜转移至叶绿体内部，“警告”叶绿体有威胁存在。叶绿体通过“逆行信号传递”过程，将这些信息传递至细胞核，从而调节抗病基因表达，激活防御以对抗入侵者。

发现与命名

叶绿体在植物细胞内的发现通常归功于“植物生理学之父”萨克斯J.Sachs（Julius von Sachs，1832-1897）。

1837年，Hugo von Mohl将叶绿体（Chlorophyllkörnen，即“叶绿素颗粒”）作为绿色植物细胞内的离散体首次给出了明确的描述。1883年，A.F.W.Schimper将这些体命名为“chloroplastids" (Chloroplastiden)”。1884年，Eduard Strasburger采用了术语“chloroplasts”（Chloroplasten）。

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