植物叶绿体类囊体膜及膜蛋白研究进展

叶绿体是植物和真核藻类进行光合作用的场所。存在于叶绿体类囊体膜上的蛋白质复合物含有光反应所需的光合色素和电子传递链组分,在光合作用过程中,光化学反应发生在类囊体膜上。因此,类囊体膜是光能向化学能转化的主要场所,因而也一直是光合作用研究的热点。叶绿体类囊体膜的深入研究可以促进光合作用的分子机理研究。该文就叶绿体类囊体膜的三维构象及类囊体膜蛋白的组成和功能研究进行了综述。     

2003年普通高等学校招生全国统一考试(生物)

第 Ⅰ 卷 (选择题 ,共 70分 )一、选择题 :本题包括 2 6小题 ,每题 2分 ,共 5 2分。每小题只有 1·个选项最符合题意。1.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器 ,下面有关叶绿体的叙述正确的是A.叶绿体中的色素都分布在片层结构的膜上B.叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上2 .光合作用光反应产生的物质有A.C6H12 O6、[H]、ATP　B.[H]、CO2 、ATPC.[H]、O2 、ATP　　 D.C6H12 O6、CO2 、H2 O3.生长旺盛的叶片 ,剪成 5 mm见方的小块 ,抽去叶内气体 ,做下…     

油菜细胞质雄性不育系及其保持系叶绿体超微结构的研究

本工作以油菜细胞质雄性不育系及其保持系为材料,比较观察了叶肉细胞叶绿体超徽结构之间的差异,发现保持系的叶绿体片层系统由基粒及基质两部分组成,片层的排列比较整齐;但是,不育系叶绿体类囊体片层中大多数基粒的垛叠层数明显减少,同时连接基粒与基粒之间的基质片层变细,以致断裂,从而造成片层系统排列上一定程度的紊乱。这一现象同育性改变有关,值得重视。     

糜子不同生育时期不同叶位叶片超微结构研究

对糜子不同生育时期、不同叶位叶片进行电镜观察.结果显示:(1)在籽粒灌浆中期以前,叶肉细胞排列整齐,细胞间隙小,细胞中叶绿体、线粒体等细胞器含量多.叶绿体、线粒体基质含量浓厚,高基粒片层数增加,胞问连丝畅通;(2)在籽粒灌浆中期以后,叶片迅速衰老,细胞解体,细胞间出现间隙,叶绿体减少,叶绿体基粒片层、基质片层解体.嗜锇颗粒变大增多.胞间连丝受到阻碍.(3)不同生育时期不同叶位叶绿体的高基粒片层数差异较大,其中在灌浆中期各叶位叶绿体高基粒片层数最高,在各生育时期旗叶的为最大.     

小麦黄化突变体叶绿体超微结构研究

利用透射电镜对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)叶片细胞叶绿体的数目、形态及超微结构进行比较分析。结果发现:(1)3种不同黄化程度突变体的叶绿体分布、数目、形状及大小与突变亲本无明显差异;(2)突变体叶绿素含量为野生型58%的黄绿植株与其突变亲本叶绿体超微结构无明显差异,基质类囊体与基粒类囊体高度分化,基粒数目以及基粒片层数目较多;(3)突变体金黄和绿黄植株的叶绿素含量分别为野生型的17%、24%,其叶绿体超微结构与突变亲本明显不同,突变体的叶绿体发育存在明显缺陷,其中突变体金黄植株的叶绿体内无基粒、基质片层清晰可见,有淀粉粒,嗜锇颗粒较多,而突变体绿黄植株的叶绿体内有基粒,但明显少于突变亲本,且基粒片层较少,基质类囊体较发达。结果表明该黄化突变体叶绿体超微结构的改变,是由于叶绿素含量降低造成,推测,该黄化突变是由于叶绿素合成受阻导致的。     

光合作用的光反应（四）

四、光合电子传递与光合磷酸化 　　在本文的第一到第三部分已分别阐明执行光反应的光合色素，它们对光能的吸收和传递，两个光系统和氧的释放，最后这部分将通过光合电子传递与光合磷酸化，进一步阐明光能转化为化学能的过程。 　　光系统Ⅱ和Ⅰ之间的电子传递 　　光合作用中两个光系统虽有各自功能，光系统Ⅱ产生强的氧化剂并与氧的释放有关，而光系统Ⅰ与形成高还原能力的物质有关。然而只有它们协同作用才能共同完成把光能转化为化学能，为 CO2的固定和还原提供能量 ATP和还能能力 NADPH。两个光系统之所以能紧密联系在一起，是因…     

关于高等植物两种光系统Ⅱ反应中心及其在叶绿体膜中分配的探讨

探究了暗适应的蓖麻叶绿体及其放氧光系统Ⅱ制剂的光诱导荧光上升动力学,这种放氧制剂几乎只含基粒片层。PSⅡ_β的相对数量(β_(max))及PSⅡ_α和PSⅡ_β的光反应速度常数(k_α和k_α),在蓖麻的基粒片层中和整个叶绿体片层中没有什么差别。也研究了几种阴生和阳生植物的叶绿体的荧光诱导动力学,这些植物叶绿体的Chla/b比值和β_(max)之间没有什么相关性。这些结果是一致的,但与Melis等人的研究结果不同,他们假定PSⅡ_β在基粒隔片,PSⅡ_β在暴露於间质的片层中。 除此以外,也检测了诱导光强度及预照光后的暗间隔对β_(max)的影响。PSⅡ_β的电子受体Q_β似乎是与Joliot & Joliot所说的Q_2及Echert和Meiburg等人所说的X_α相应的。     

光合作用中的能量转化过程

光合作用是光能转变为化学能的过程,这一概念在高中生物学课程中是个重点对于这个过程如何发生．有一个流传颇广的说法．即第1步是光能转变为电能,第2步是电能转变为不稳定的化学能,第3步是不稳定的化学能转变为稳定的化学能、不稳定的化学能指的是NADPH和ATP中的能量．稳定的化学能指的是糖类分子中的能量。这种说法是错误的。     

青藏高原萹蓄、车前叶绿体超微结构研究

对生长在青藏高原两个海拔高度的蓄和车前叶绿体进行超微观察表明。1.高海拔地区蓄的叶绿体发生变形,叶绿体的长度缩短、厚度增加,被膜模糊,而车前叶绿体的形态变化不大。2.高海拔地区的两种植物叶绿体的基粒片层和基质片层都呈现肿胀现象,尤以蓄为显著。3．高海拔地区的两种植物叶绿体中基粒片层的叠垛程度均比低海拔地区的高。以上特征是青藏高原特殊的高寒生态条件长期影响的结果。     

青藏高原Bian蓄,车前叶绿体超微结构研究

对生长在青藏高原两个海拔高度的Ｂｉａｎ蓄和车前叶绿体进行超微观察表明：１．高海拔地区Ｂｉａｎ蓄的叶绿体发生变形,叶绿体的长度缩短、厚度增加,被膜模糊,而车前叶绿体的形态变化不大。２．高海拔地区的两种植物叶绿体的基粒片层和基质片层都呈现肿胀现象,尤以Ｂｉａｎ蓄为显著。３．高海拔地区的两处植物叶绿体中基粒片层的叠垛程度均比低海拔地区的高。以上特征是青藏高原特殊的高寒生态条件长期影响的结果。     

弱光胁迫对花生功能叶片RuBP羧化酶活性及叶绿体超微结构的影响

间作套种是我国主要的花生(Arachis hypogaea)种植方式之一。然而, 与单作相比, 在间作套种体系中, 花生截获的光能较少, 生长发育差, 产量低, 研究不同品种耐阴机理对选择适宜间作套种的花生品种具有重要意义。该研究用耐阴性不同的两个花生品种‘花育22号’ (强耐阴性)和‘白沙1016’ (弱耐阴性)为材料, 在大田条件下采用不同透光率遮阴网设置50%自然光强(中度弱光胁迫)和15%自然光强(严重弱光胁迫) 2个弱光处理, 从出苗期开始遮阴40天, 以自然光强为对照, 研究了弱光胁迫对花生功能叶片RuBP羧化酶活性和叶绿体超微结构的影响。结果表明: 光强为自然光照50%和15%的处理, ‘花育22号’ RuBP羧化酶活性与对照相比虽有降低, 但差异不显著, 而‘白沙1016’分别比对照低40.1%和59.4%, 显著低于对照。与对照相比, 50%自然光强下‘花育22号’叶绿体数不变, 叶绿体基粒数和基粒片层数显著增多, 叶绿体变长且发育完好, 15%自然光强下, 叶绿体数、基粒数和淀粉粒数显著减少, 叶绿体膜和基粒片层出现破损, 但叶绿体变长, 基粒片层数增加; ‘白沙1016’在50%自然光强下, 叶绿体数目和超微结构变化同‘花育22号’相似, 在15%自然光强下叶绿体变圆, 基粒数的降幅和基粒片层破损程度大于‘花育22号’且基粒片层数减少, 淀粉粒数增多。因此, 弱光胁迫特别是严重弱光胁迫条件下, 功能叶RuBP羧化酶活性降低幅度小、叶绿体超微结构受损程度低是‘花育22号’耐阴的光合生理基础。     

第三讲 光合作用的原初反应

光合作用开始于色素吸收日光能,用以氧化水放出分子氧、与还原二氧化碳成为碳水化合物,将日光能转变成稳定的化学能储存于食物中而结束。从光合作用的时间进程来说,发生于最起始阶段的反应就是原初反应。它是光合作用中直接与光能利用联系着的反应,因此非常重要。原初反应包括:光     

甜菊质体发育过程的超微结构研究

观察了甜菊(Steviarebaudiana Bertani)质,本发育过程的超微结构变化、黄化幼芽质体的原片层体,为小管组成的网状“晶格体”,“质体中心”逐渐弥散,形成放射状排列的片层结构。质体的被膜出现突起的芽体,可能是质体增殖的一种方式。至幼叶转绿后,“质体中心”弥散消失,类囊体基本形成,原片层体转化为片层结构。随着叶片的成长变绿,基粒片层和基质片层的明显分化,基粒垛叠层增多,光合膜系十分发达。在幼叶和正在伸展的叶片细胞内,可以观察到叶绿体的分裂成为哑铃形,这是叶绿体增殖的主要途径。     

短期夜间低温后番茄光合作用及叶绿体超微结构的恢复效应

为明确短期夜间低温后番茄光合作用在常温下的恢复效应,研究了番茄幼苗经夜间15 ℃（对照）、12 ℃、9 ℃和6 ℃处理7 d后植株光合作用和叶绿体超微结构的变化.结果表明：短期夜间低温处理有利于恢复期番茄叶片的光合作用;12 ℃和9 ℃处理叶片叶绿素含量均可恢复至对照水平,6 ℃处理叶绿素含量则不可恢复;夜间低温处理并未严重抑制叶片气孔的形成,相反刺激了恢复期叶片气孔的形成与发育;6 ℃处理后叶绿体基粒片层排列较松散,片层数减少.恢复7 d时,夜间处理温度越低,叶绿体中淀粉粒越小、数量越少,基粒片层排列越整齐致密.另外,短期夜间低温处理促进了番茄植株叶片在恢复期的光合产物运输.     

Rubisco和RCA在青菜叶绿体中的分布及病毒侵染对其细胞定位的影响

运用免疫金标电镜术观察了青菜叶细胞中光合作用关键酶Rubisco和Rubisco活化酶(RCA)的细胞化学定位,结果显示Rubisco和RCA免疫金颗粒主要分布于薄壁组织叶绿体的间质中,在基粒片层上很少,表皮的气孔保卫细胞和维管束薄壁细胞叶绿体内也有分布,在细胞质及线粒体等细胞器中无特异性分布。同时比较观察了感染芜菁花叶病毒(TuMV)的青菜叶绿体Rubisco和RCA免疫金标记结果,发现病组织中结构尚完整的叶绿体Rubisco和RCA标记率略有下降,而结构严重破坏的叶绿体中两种酶标记率分别仅为正常叶绿体的58．44％和64．67％,表明病毒侵染可导致Rubisco和RCA含量下降,影响寄主植物的光合作用。     

不同海拔火绒草叶绿体超微结构的比较

利用透射电镜对生长于青藏高原东北部3个不同海拔地区(2300m、2700m和3800m)的火绒草叶绿体超微结构进行了比较观察。结果发现,随着海拔的升高,叶绿体结构差异明显。海拔2300m处,叶绿体呈扁船形,沿细胞壁分布,基粒片层排列整齐,片层可达32层;海拔2700m处,叶绿体呈扁船形,沿细胞壁分布,基粒片层排列不规则,片层下降到十几层,类囊体出现轻微膨大;海拔3800m处,叶绿体呈圆形,位于细胞中央,基粒片层则严重扭曲,片层只有几层,类囊体膨大严重,出现脂质小球。研究表明,火绒草叶绿体结构的变化是对逆境的一种适应,是青藏高原特殊生态条件长期胁迫的结果。     

Rubisco和RCA在青菜叶绿体中的分布及病毒侵染对其细胞定位的影响

运用免疫金标电镜术观察了青菜叶细胞中光合作用关键酶Rubisco和Rubisco活化酶(RCA)的细胞化学定位,结果显示Rubisco和RCA免疫金颗粒主要分布于薄壁组织叶绿体的间质中,在基粒片层上很少,表皮的气孔保卫细胞和维管束薄壁细胞叶绿体内也有分布,在细胞质及线粒体等细胞器中无特异性分布。同时比较观察了感染芜菁花叶病毒(TuMV)的青菜叶绿体Rubisco和RCA免疫金标记结果,发现病组织中结构尚完整的叶绿体Rubisco和RCA标记率略有下降,而结构严重破坏的叶绿体中两种酶标记率分别仅为正常叶绿体的58.44%和64.67%,表明病毒侵染可导致Rubisco和RCA含量下降,影响寄主植物的光合作用。     

卡尔文循环教学的一点探讨

卡尔文循环是光合作用物质转变和能量转换的核心,它将无机物二氧化碳转变成有机物,将光反应产生的ATP和NADPH中活跃的化学能转换为贮存在糖类中的稳定的化学能,将光合作用的物质转变与能量转换紧密地联系在一起.卡尔文循环是光合作用一章教学中的一个重点和难点.但在国内有些教科书[1]中却将卡尔文循环直译过来,分为羧化、还原和更新三阶段.这样划分没有将光合作用CO2固定的物质变化和能量转变突示出来.我们对此进行了一些改革,将卡尔文循环划分为以下几个阶段:     

水稻叶绿体基粒缺乏突变体的叶绿素蛋白质复合体分析

我们曾报道一个细胞核隐性基因控制的黄绿色水稻突变体。其叶片的叶绿素含量仅为正常品种叶片的1/3,Chla:Chlb比值很高;叶绿体缺乏基粒,即基粒数和每一基粒的片层数均很少;但以叶绿素量为基数的光合活性较高。为了认识色素含量、基粒结构和光合功能之间相互关系,对正常品种和突变体叶绿体膜的叶绿素蛋白质复合体作了比较分析。结果表明,突变体缺乏24KD的捕光叶绿素a/b蛋白质复合体,但富有28KD的叶绿素a蛋白质复合体CPa。从试验结果推论,叶绿体片层的垛叠和捕光叶绿素a/b蛋白质复合体的含量有正的相关,非垛叠片层则富有叶绿素a蛋白质复合体CPa;     

注重学科间渗透的"光合作用"教学设计

1　教材分析1.1　教学重点和难点　重点是光合作用的过程和实质 ,色素的作用 ;难点是光反应和暗反应中物质和能量的转变过程。该过程十分复杂 ,牵涉到许多物理学、化学等知识 ,而有机化学知识学生还未学到 ,同时受实验条件的限制 ,有些实验无法开设 ,因此理论性很强 ,很抽象很枯燥 ,学生很难理解和掌握。1.2　教材处理　根据教材的重难点和学生实际情况 ,这部分内容安排 3个课时。第 1课时做“叶绿体中色素的提取和分离”实验 ;第 2课时学习光合作用概念、光合作用过程及实质 ;第 3课时学习光合作用的意义 ,补充介绍影响光合作用的因素和光…