主要表现在组成和功能上不同:
在电子显微镜下观察可见到叶绿体基质中有一些细微颗粒,其中最多的是淀粉颗粒。这种颗粒是用于储存光合作用所产生的碳水化合物；另外还有一些含脂的沉积物称为质体小球(plastoglobuli)，这种小球的产生同类囊体的破裂有关，当新类囊体形成时，老的类囊体破裂,可减少类囊体的数量和体积，由此可以推测质体小球可作为类囊体脂的储备库。基质中含有大量的可溶性蛋白,其中RuBP羧化酶占可溶性蛋白总量的60%。此外,叶绿体基质中还含有CO2固定反应的所有酶类。叶绿体基质中还有核糖体、DNA和RNA等。叶绿体的DNA大约编码100种多肽,涉及叶绿体DNA的复制、转录、遗传信息的翻译。基质是光合作用固定CO2的场所。
线粒体基质中主要参是参与TCA循环的酶类，功能是进行TCA循环。
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