玉米和水稻叶绿体的分离及叶绿素含量的测定开题报告

玉米和水稻叶绿体的分离及叶绿素含量的测定 1.  选题依据 1.1. 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 题目及研究内容 1.1.1  论文题目：玉米和水稻叶绿体的分离及叶绿素含量的测定 1.1.2  研究内容：从水稻和玉米叶组织中分离出完整叶绿体，并测定叶绿素的含量。 1.2. 论文研究的理论意义和应用价值 绿色植物的光合作用主要是在叶绿体中进行的，叶绿体是光合作用的重要细胞器。植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据估计，整个自然界每年大约形成四五千亿吨有机物，大大超过了地球上每年工业产品的生产量。所以，人们把地球上的绿色植物比做庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开光合作用制造的有机物，人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用所制造的有机物。 然而，绿色植物广泛地分布在地球上，不断地进行着光合作用，吸收二氧化碳和放出氧气，为生物的呼吸提供氧气，也使得大气中的氧气和二氧化碳的含量基本上保持稳定。因此，绿色植物可以称为“自动的空气净化器”。不难设想，如果没有光合作用，不但工厂里的生产不能进行，就连生物自身都无法生活下去。 生物的生活一时一刻也离不开能量。能量的最终来源是什么呢？从根本上说，生物所需要的能量几乎都来自太阳光。但是，除了绿色植物以外，其他绝大多数生物都不能直接利用光能，而只能利用储存在有机化合物中的由光能转变成的化学能。 总之，从物质转变和能量转变的过程看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，它在整个生物界以至整个自然界中都具有极其重要的意义。 2. 论文研究的内容 2.1. 论文重点解决的问题 在水稻和玉米叶组织中提取完整的叶绿体 2.2. 论文拟开展的几个大方面 2.2.1  用两种方法提取叶绿体 2.2.2  C3植物与C4植物叶绿体含量的比较 2.3. 论文拟得出的主要结论 利用高盐低pH值法对C3植物和C4植物进行叶绿体的分离与提取，并比较C3植物与C4植物中叶绿体的含量。 3. 论文拟采用的研究方法 3.1. 拟采用的主要研究方法 用高盐低pH值法从植物叶组织中分离完整叶绿体的方法。 3.2. 拟采用的论文技术路线 3.3.. 论文进度 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 2006年09月—2006年10月        查阅资料 2006年11月—2006年11月中旬    做实验 2006年12月—2007年04月        整理资料以及论文的撰写 4.文献查阅及文献综述 4.1.  叶绿体的结构 叶绿体由叶绿体外被、类囊体和基质3部分组成，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[1]。 4.1.1  外被  叶绿体外被由双层膜组成，膜间为10~20nm的膜间隙。外膜的渗透性大，如核苷、无机磷、蔗糖等许多细胞质中的营养分子可自由进入膜间隙。 内膜对通过物质的选择性很强，CO2、O2、Pi、H2O、磷酸甘油酸、丙糖磷酸，双羧酸和双羧酸氨基酸可以透过内膜，ADP、ATP已糖磷酸，葡萄糖及果糖等透过内膜较慢。蔗糖、C5糖双磷酸酯，C糖磷酸酯，NADP+及焦磷酸不能透过内膜，需要特殊的转运体才能通过内膜。 4.1.2  类囊体  是单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分，又称光合膜。  许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为基粒，组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体，构成内膜系统的基粒片层（grana lamella）。基粒直径约0.25~0.8μm，由10~100个类囊体组成。每个叶绿体中约有40~60个基粒。贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊体称为基质类囊体，它们形成了内膜系统的基质片层。 由于相邻基粒经网管状或扁平状基质类囊体相联结，全部类囊体实质上是一个相互贯通的封闭系统。类囊体做为单独一个封闭膜囊的原始概念已失去原来的意义，它所 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示的仅仅是叶绿体切面的平面形态。 类囊体膜的主要成分是蛋白质和脂类（60：40），脂类中的脂肪酸主要是不饱含脂肪酸（约87%），具有较高的流动性。 4.1.3  基质  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羧化酶占基质可溶性蛋白总量的60%。  4.2.  叶绿体的作用 几乎可以说一切生命活动所需的能量来源于太阳能量转换者是因为它们均含有叶绿体（Chloroplast）这一完成能量转换的细胞器，它用光能同化二氧化碳和水合成糖，同时产生氧（图1）。所以绿色植物的光合作用是地球能利能光上有机体生存、繁殖和发展的根本源泉能。 图1  光合作用反应式 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。 光合作用机理 光合作用的是能量及物质的转化过程。首先光能转化成电能，经电子传递产生ATP和NADPH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。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CO2的固定[2]。分为C3和C4两类。 4.2.1  光合色素和电子传递链组分：A）光合色素  B）光合色素  C）光系统Ⅱ（PSⅡ）  D）细胞色素b6/f复合体  E）光系统Ⅰ（PSI） 4.2.2  光反应与电子传递  P680接受能量后，由基态变为激发态（P680*），然后将电子传递给去镁叶绿素（原初电子受体），P680*带正电荷，从原初电子供体Z（反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链）得到电子而还原；Z+再从放氧复合体上获取电子；氧化态的放氧复合体从水中获取电子，使水光解。2H 2O→O2 + 4H+ + 4e-，在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA，QA又迅速将电子传给D1上的QB，还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来，另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体，同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素中的Cu2+，再将电子传递到光系统Ⅱ。P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 4.2.3  光合磷酸化 一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔中增加4个H+，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质外一个H+又被用于还原NADP+，所以类囊体腔内有较高的H+（pH≈5，基质pH≈8），形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中，由4种亚基构成，是质子通过类囊体膜的通道。 4.2.4  暗反应 C3途径(C3 pathway)：亦称卡尔文 (Calvin)循环。CO2受体为RuBP，最初产物为3-磷酸甘油酸(PGA)。C4途径(C4 pathway) ：亦称哈奇-斯莱克(Hatch-Slack)途径，CO2受体为PEP，最初产物为草酰乙酸(OAA)。景天科酸代谢途径：夜间固定CO2产生有机酸，白天有机酸脱羧释放CO2，进行CO2固定。 4.3.  叶绿体的半自主性 叶绿体DNA由Ris和Plaut 1962最早发现于衣藻叶绿体。ctDNA呈环状，长40~60μm，基因组的大小因植物而异，一般约200Kb-2500Kb。数目的多少植物的发育阶段有关，如菠菜幼苗叶肉细胞中，每个细胞含有20个叶绿体，每个叶绿体含DNA分子200个，但到接近成熟的叶肉细胞中有叶绿体150个，每个叶绿体含30个DNA分子。和线粒体一样，叶绿体只能合成自身需要的部分蛋白质，其余的是在细胞质激离的核糖体上合成的，必需运送到叶绿体，才能发挥叶绿体应有的功能[3]。已知由ctDNA编码的RNA和多肽有：叶绿体核糖体中4种rRNA（20S、16S、4.5S及5S），20种（烟草）或31种（地钱）tRNA，约90多种多肽。由于叶绿体在形态、结构、化学组成、遗传体系等方面与蓝细菌相似，人们推测叶绿体可能也起源于内共生的方式，是寄生在细胞内的蓝藻演化而来的。 4.4.  叶绿体的增殖 在个体发育中叶绿体由原质体发育而来，原质体存在于根和芽的分生组织中，由双层被膜包围，含有DNA，一些小泡和淀粉颗粒的结构，但不含片层结构，小泡是由质体双层膜的内膜内折形成的。在有光条件原质体的小泡数目增加并相互融合形成片层，多个片层平行排列成行，在某些区域增殖，形成基粒，变成绿色原质体发育成叶绿体。成熟叶绿体正常情况下一般不再分裂或很少分裂。 高等植物的叶绿体主要存在于叶肉细胞内，含有叶绿素。在个体发育上，叶绿体来自前质体，由前质体发育成叶绿体 4.5.  C3植物与C4植物的区别　 C3植物与C4植物光合能力不同，C3植物仅叶肉细胞与光合作用有关，在C3光合作用途径，通过Rubisco(核酮糖-1，5-二磷酸羧激基酶)固定大气中的CO2，经卡尔文氏循环生成碳水化合物。但在进行碳酸固定反应的同时，也进行氧化反应，阻害碳酸固定反应。由于大气中的CO2浓度大大低于O2浓度，C3植物不适应这样的大气环境，不能发挥高的光合能力。C4植物则相反，具有"克兰茨"叶的构造(Nelson,1992)。在C4光合作用线路中，CO2首先在叶肉细胞通过PEPC(磷酸烯醇丙酮酸激酶)固定为C4有机酸形态，固定产物C4有机酸移向维管束鞘细胞，通过PPDK(丙酮酸P1激酶)，再生为C4线路最初基质的磷酸烯醇丙酮酸途径循环，这样，吸收大气中CO2的能力特别强，光合能力比C3植物高[4]。 4.6.  结语 叶绿体是植物进行光合作用极为重要的细胞器，它具有独立复制的遗传物质．20世纪初，人们根据植物叶片的花斑现象具有母性遗传的特征，推断在叶绿体上可能存在着核外的遗传因子[5]．直到2O世纪60年代初，随着核酸检测与电镜技术的发展，叶绿体基因组的存在才最后由Ris等人证实.然而，叶绿素是在叶绿体中得到的一种色素，它广泛存在于植物的叶和茎中的绿色色素，它与蛋白质结合在于叶绿体中，是绿色植物进行光合作用所必需的催化剂。一般称的叶绿素是泛指叶绿素类的总称。叶绿素及其衍生物可广泛用作食品的食用色素，还可用于化妆品的着色剂、脱臭剂等；在医药上可用来治疗创伤、传染性肝炎、胃及十二指肠溃疡、慢性肾炎及急性胰腺炎，它还能增进造血机能及促进放射线损害机体的康复，外科上用于治疗灼伤、痔疮及子宫疾患，并有降低胆固醇、改善便秘等作用[6]。