叶绿体

叶绿体的结构。细胞的植物而且绿藻那是光合作用即光能形成的过程转换来化学能，导致的生产氧气和能源丰富有机化合物．光合作用蓝藻是叶绿体自由生活的近亲;内共生理论认为叶绿体和线粒体(产生能量的细胞器真核细胞)都是这种生物的后代。

叶绿体的特征

叶绿体是质体的一种，是一种圆形、椭圆形或圆盘状的体，参与合成和储存食物。叶绿体与其他类型的质体的区别在于其绿色，这是由于存在两种色素，叶绿素一个而且叶绿素b．这些色素的一个功能是吸收光能的过程光合作用．其他颜料，如类胡萝卜素，也存在于叶绿体中，作为辅助色素，起到诱捕作用太阳能然后传递给叶绿素。在植物中，叶绿体存在于所有的绿色组织中，尽管它们特别集中在薄壁组织细胞叶叶肉。

叶绿体大约1 - 2 μm (1 μm = 0.001 mm)厚，5-7 μm厚直径．它们被包裹在一个叶绿体包膜中，该包膜由外层和内层的双层膜组成，其中有一个称为膜间空间的间隙。第三种是内部膜，广泛折叠，特征是存在封闭的圆盘(或类囊体)，称为类囊体膜。在大多数高等植物中，类囊体紧密地排列在一起，称为基粒(单数)叶绿体基粒)．颗粒由间质板层连接，从一个颗粒延伸，穿过间质，进入相邻的颗粒叶绿体基粒．类囊体膜包裹着一个被称为类囊体腔的中心水区。内膜和类囊体膜之间的空间充满了基质，一种含有溶解物的基质酶，淀粉颗粒，以及叶绿体基因组的拷贝。

光合作用机制

类囊体膜容纳叶绿素和不同的蛋白质复合体，包括光系统I、光系统II和ATP (三磷酸腺苷)合成酶，专门用于依赖光的光合作用。当阳光击中类囊体时，光能激发叶绿素色素，使它们放弃电子．然后电子进入电子传递链，一系列的反应最终驱动磷酸腺苷(ADP)的磷酸化到能量丰富的存储复合ATP。电子传递也导致还原剂烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)的产生。

ATP和NADPH用于光合作用的不依赖光的反应(暗反应)，其中二氧化碳而且水是同化在有机化合物．光合作用的不依赖光的反应在叶绿体间质中进行酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(rubisco)。Rubisco催化加尔文循环(也称为加尔文-本森循环)中碳固定的第一步，加尔文循环是植物中碳运输的主要途径。所谓的C₄在植物中，最初的碳固定步骤和卡尔文循环在空间上是分开的——碳固定通过位于叶肉的叶绿体中的磷酸烯醇丙酮酸(PEP)羧化发生，而该过程的四碳产物苹果酸被运输到束鞘细胞中的叶绿体，在那里进行卡尔文循环。C₄光合作用试图减少二氧化碳在光呼吸作用中的损失。在使用景天酸的植物中新陈代谢(CAM)、PEP羧化和Calvin循环在叶绿体中是暂时性分离的，前者发生在夜间，后者发生在白天。CAM途径允许植物以最小的水分损失进行光合作用。

叶绿体基因组与膜转运

叶绿体基因组通常是圆形的(尽管也观察到线性形式)，长度大约为120-200千碱基。然而，现代的叶绿体基因组在大小上大大减少:在进化，增加叶绿体的数量基因已经转移到基因组中了细胞核．结果，蛋白质编码由核DNA对叶绿体的功能至关重要。因此，小分子可自由渗透的叶绿体外膜也含有跨膜通道，用于输入大分子，包括核编码蛋白质。内膜的限制更大，转运仅限于某些蛋白质(例如，核编码蛋白)，这些蛋白质是通过跨膜通道的目标。