第七章 线粒体和叶绿体

【高中生物】线粒体与叶绿体知识归纳与例析线粒体与叶绿体是真核细胞内两种重要的细胞器，也是重点考点之一。

常涉及到细胞呼吸、光合作用、细胞质遗传、生物膜等知识点。

1.知识归纳线粒体与叶绿体都是真核细胞内具有双层膜结构的细胞器，都与细胞内的能量代谢有关，都含有少量dna和rna。

二者在结构和功能上有着明显地区别和联系。

1.1分配线粒体普遍存在于动、植物细胞等真核细胞内。

在正常的细胞中，一般在需要能量较多的部位比较密集：细胞的新陈代谢越旺盛的部位，线粒体的含量就越多。

而哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等寄生虫，细菌等原核生物没有线粒体。

叶绿体只存在于绿色植物细胞中，如叶肉细胞。

叶绿体在细胞中的分布与光照强度有关：在强光下，叶绿体通常从侧面面对光源，以避免被强光灼伤；在弱光下，它均匀地分布在细胞质基质中，正面朝向光源（最大面积），以吸收更多光能。

光合原核生物和蓝藻等植物的根细胞没有叶绿体。

1.2 形态与结构线粒体一般呈球形、颗粒状和杆状，不同的细胞类型和生理条件下线粒体有很大差异。

叶绿体通常是扁平的球形或椭圆形。

线粒体大致有外膜、内膜和基质(线粒体基质)三部分构成。

外膜平整无折叠，内膜向内折叠凹陷而形成突起的嵴，从而扩大了化学反应的膜面积。

叶绿体被外膜和内膜覆盖，包含数个到几十个基粒。

每个基粒由许多类囊体（囊性结构）堆积而成，基粒中充满叶绿体基质。

1.3 成分（1）线粒体基质和叶绿体基质都含有少量的DNA和RNA，这与线粒体和叶绿体的细胞质遗传有关。

⑵线粒体内膜和线粒体基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶，所以线粒体内膜比线粒体外膜上蛋白质的含量最高。

与光合作用有关的酶主要分布在叶绿体基粒和叶绿体基质中。

（3）光合作用所需的各种色素主要分布在叶绿体的基粒类囊体膜上，可以吸收、传递和转化光能。

⑷正常情况下，在叶绿体内叶绿体基质（暗反应场所）中磷酸含量最多，叶绿体基粒上磷脂含量最多；而在线粒体内，线粒体内膜上磷酸含量最少而磷脂含量最多。

第七章线粒体与叶绿体第一节线粒体1890年R. Altaman首次发现线粒体，命名为bioblast，以为它可能是共生于细胞内独立生活的细菌。

1898年Benda首次将这种颗命名为mitochondrion。

1900年L. Michaelis用Janus Green B对线粒体进行染色，发现线粒体具有氧化作用。

Green（1948）证实线粒体含所有三羧酸循环的酶，Kennedy和Lehninger（1949）发现脂肪酸氧化为CO2的过程是在线粒体内完成的，Hatefi等（1976）纯化了呼吸链四个独立的复合体。

Mitchell（1961－1980）提出了氧化磷酸化的化学偶联学说。

一、结构（一）形态与分布线粒体一般呈粒状或杆状，但因生物种类和生理状态而异，可呈环形，哑铃形、线状、分杈状或其它形状。

主要化学成分是蛋白质和脂类，其中蛋白质占线粒体干重的65-70%，脂类占25-30%。

一般直径0.5~1μm，长1.5~3.0μm，在胰脏外分泌细胞中可长达10~20μm，称巨线粒体。

数目一般数百到数千个，植物因有叶绿体的缘故，线粒体数目相对较少；肝细胞约1300个线粒体，占细胞体积的20%；单细胞鞭毛藻仅1个，酵母细胞具有一个大型分支的线粒体，巨大变形中达50万个；许多哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体。

通常结合在维管上，分布在细胞功能旺盛的区域。

如在肝细胞中呈均匀分布，在肾细胞中靠近微血管，呈平行或栅状排列，肠表皮细胞中呈两极性分布，集中在顶端和基部，在精子中分布在鞭毛中区。

线粒体在细胞质中可以向功能旺盛的区域迁移，微管是其导轨，由马达蛋白提供动力。

（二）超微结构线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区隔（图7-1、7-2）。

在肝细胞线粒体中各功能区隔蛋白质的含量依次为：基质67%，内膜21%，外8%膜，膜间隙4%。

图7-1线粒体的TEM照片图7-2线粒体结构模型1、外膜(out membrane)含40%的脂类和60%的蛋白质，具有孔蛋白（porin）构成的亲水通道，允许分子量为5KD 以下的分子通过，1KD以下的分子可自由通过。

细胞生物学第七章线粒体与叶绿体知识点整理线粒体和叶绿体是细胞中两个重要的细胞器。

它们在细胞代谢和能量转换中发挥着重要的作用。

以下是关于线粒体和叶绿体的一些重要知识点：线粒体：1.结构：线粒体是一个由两层膜包围的细胞器。

它包含一个外膜和一个内膜，内膜形成了许多内突起，称为线粒体内膜嵴。

2.能量转换：线粒体是细胞中的能量生产中心。

它通过细胞呼吸过程中的氧化磷酸化来产生能量，将食物分子中的化学能转化为细胞可以使用的三磷酸腺苷（ATP）。

3. 基因组：线粒体具有自己的基因组，称为线粒体DNA（mtDNA）。

它主要编码细胞呼吸过程中所需的蛋白质。

mtDNA由母亲遗传给子代，因此线粒体DNA有助于研究人类的遗传和进化。

4.线粒体疾病：线粒体功能障碍可以导致许多疾病，如线粒体脑肌病、线粒体糖尿病和阿尔茨海默病。

这些疾病通常会影响能量的产生和细胞的正常功能。

叶绿体：1.结构：叶绿体是植物和一些原生生物中的细胞器。

它也是由两层膜包围，并且内膜形成了一系列叫做叶绿体嵴的结构。

2.光合作用：叶绿体是光合作用的主要场所，其中光能转化为化学能以供细胞使用。

叶绿体中的叶绿素能够吸收太阳能，并将其转化为光合作用的产物，如葡萄糖。

3. 基因组：叶绿体也具有自己的基因组，称为叶绿体DNA（cpDNA）。

它主要编码参与光合作用和叶绿体功能的蛋白质。

4.叶绿体疾病：类似于线粒体疾病，叶绿体功能障碍也会导致一系列疾病，在植物中称为叶绿体遗传病。

这些疾病通常会导致叶绿体的正常结构和功能受损。

1.起源：线粒体起源于古代原核生物，而叶绿体起源于古代蓝藻细菌。

这些细菌进化成为现代细胞中的线粒体和叶绿体。

2.功能：线粒体主要参与能量转换，而叶绿体主要参与光合作用。

它们在细胞代谢中的角色不同，但都与能量生产和细胞功能密切相关。

3.基因组：线粒体和叶绿体都有自己的基因组，具有其中一种程度的自主复制和表达能力。

不过，线粒体基因组比较小，叶绿体基因组比较大。

细胞生物学第七章线粒体与叶绿体知识点整理-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一、线粒体与氧化磷酸化1． 形态结构外膜：标志酶：单胺氧化酶是线粒体最外面一层平滑的单位膜结构；通透性高；50%蛋白，50%脂类；内膜：标志酶：细胞色素氧化酶是位于外膜内侧的一层单位膜结构；缺乏胆固醇，富含心磷脂——决定了内膜的不透性（限制所有分子和离子的自由通过）；蛋白质/ 脂类：3:1；氧化磷酸化的关键场所膜间隙：标志酶：腺苷酸激酶其功能是催化ATP 大分子末端磷酸基团转移到AMP,生成ADP嵴：内膜内折形成，增加面积；需能大的细胞线粒体嵴数多片状（板状）：高等动物细胞中，垂直于线粒体长轴管状：原生动物和植物中基粒（ATP 合成酶）：位于线粒体内膜的嵴上的规则排列的颗粒基质：标志酶：苹果酸脱氢酶为内膜和嵴包围的空间，富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的pH 和渗透压；三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化进行场所含有大量蛋白质和酶，DNA ，RNA ，核糖体，Ca2+2． 功能(1) 通过基质中的三羧酸循环，进行糖类、脂肪和氨基酸的最终氧化 (2) 通过内膜上的电子传递链，形成跨内膜的质子梯度 (3) 通过内膜上的ATP 合成酶，合成ATP 氧化磷酸化ATP 合成酶的结合变化和旋转催化机制（书P90）（4）细胞中Ca 2+浓度的调节>>氧化磷酸化的具体过程① 细胞内的储能大分子糖类、脂肪经酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸，氨基 酸可被分解为丙酮酸，脂肪酸或氨基酸进入线粒体后进一步分解为乙酰CoA ； ② 乙酰CoA 通过基质中的TCA 循环，产生含有高能电子的NADH 和FADH2; ③ 这两种分子中的高能电子通过电子传递链，在过程中形成跨内膜的质子梯度； ④ 质子梯度驱动ATP 合成酶将ADP 磷酸化成ATP ，势能转变为化学能。

>>电子传递链NADH 链：复合物Ⅰ（NADH 脱氢酶） UQ （泛醌）→复合物Ⅲ（细胞色素FADH2链：复合物Ⅱ（琥珀酸脱氢酶）还原酶）→Cytc （细胞色素c ）→复合物Ⅳ（细胞色素C 氧化酶）→O2→H2O>> ATP 合成酶的结合变化和旋转催化机制F1上3个β亚基的构象总是不同的，与核苷酸结合也不同, 有紧密结合态（T 态）、松散结合态(L 态)和空置状态（O 态）；每一个β亚基要经过3次构象改变才催化合成1个ATP 分子；F0上H+的转运积累到足够的扭力距时，推动γ亚基在α3β3形成的圆筒中反时针转动120度，使β亚基释放1个ATP 分子；（FMN →FeS ） （cytb-FeS-cytc1） （CuA-Cyt a-Cyt a3-Cu B ） （FAD →FeS ） 4H+ 4H+ 2H+每进入2个H+可驱动合成1个ATP分子；一．叶绿体与光合作用1．形态结构外膜，内膜类囊体：基粒类囊体：许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为叶绿体基粒，组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体。

第七章细胞的能量转换――线粒体和叶绿体生物的基本能量来源于太阳光的辐射能。

但生物体不能直接利用太阳光的辐射能，必须先使之转换成化学能，再为生物体利用。

叶绿体通过光合作用把光能转换为化学能，并储存于糖类、脂肪和蛋白质等大分子有机物中。

线粒体是一种高效地将有机物转换为细胞生命活动的直接能源ATP的细胞器。

因此，线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞器。

线粒体和叶绿体都具有环状DNA及自身转录RNA与翻译蛋白质体系。

很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真核细胞的第二遗传信息系统，或称为核外基因及其表达体系。

线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。

第一节线粒体与氧化磷酸化人体内的细胞每天要合成几千克的ATP，且95%的ATP是由线粒体中的呼吸链所产生，因此线粒体被称为细胞内的“能量工厂”（power plants）。

线粒体通过氧化磷酸化作用，进行能量转换，为所需要的细胞进行各种生命活动提供能量。

一、线粒体的形态结构1、线粒体的形态、大小、数量与分布1)线粒体的形状线粒体的形状各种各样，以线状和颗粒状最常见。

也可呈环形、哑铃形、枝状或其他形状。

2)线粒体的大小线粒体的一般直径为0.5-1.0um,长,1.5-3.0um。

有的长达5um（如肝细胞）或10－20 um（胰腺细胞）或40 um（人的成纤维细胞）。

3)线粒体的数量线粒体的数目由数百――数千个不等。

如利什曼原虫中只有一个巨大的线粒体，海胆卵细胞则多达30万个。

4)线粒体的分布线粒体在细胞中的分布一般是不均匀的。

二、线粒体的超微结构在电镜下观察到线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构。

主要由外膜（outer membrane）、内膜（inner membrane）、膜间隙（intermembrane）、基质（matrix）或内室（inner chamber）4部分组成。

图7－11.外膜外膜是包围在线粒体最外面的一层单位膜，光滑而有弹性，厚约6 um。

第七章线粒体和叶绿体1．比较线粒体和叶绿体在基本结构上的异同点。

答：相同点：他们都是双层膜结构的细胞器，都有外膜、内膜、膜间隙、基质等结构。

不同点：线粒体的内膜向内凹陷形成众多的脊，上面结合有ATP合成酶；叶绿体的内膜是一层光滑的膜，没有脊结构。

除了内膜外膜之外，叶绿体还有存在于其基质之中的类囊体结构。

（具体的一些细节结构还要参考教材）2．比较线粒体氧化磷酸化和叶绿体光合磷酸化的异同点。

氧化磷酸化：（1）电子从高能位经电子传递链跃迁至低能位（NADH->NAD）（2）一对电子跨膜3次，向膜内转移6个质子（3）质子浓度是内低外高（4）质子流由线粒体内膜外穿过F0-F1进入基质（5） 2个质子的跨膜产生1分子的ATP（6）形成H2O，利用O2，放出CO2（7）化学能—>高能键能光和磷酸化：（1）电子从低能位经电子传递链跃迁至高能位(NADP->NADPH) （2）一对电子跨膜2次，向膜内转移4个质子（3）质子浓度是内高外低（4）质子流由类囊体膜内穿过CF0-CF1进入基质（5） 3个质子的跨膜产生1分子的ATP（6）分解H2O，放出O2，固定CO2（暗反应）（7）光能—>高能键能（—>化学能）3．概述ATP酶复合体的分子结构及ATP合成酶的作用机制。

答： ATP酶复合体由F1头部和F0基部以及两者共同形成的柄部组成。

F1是ATP酶的活性部位，由α3β3γδε五种亚基组成，3个α和3个β亚基聚在一起形成橘瓣状的结构，β亚基是ATP的结合位点；γ和ε亚基结合形成转子。

F是嵌入内膜的疏水性蛋白质，由a、b、c三种亚基组成，是跨膜质子通道（质子通过产生扭力让转子转动）。

柄部实质上是F1δ亚基与F的a、b亚基共同构成的起固定作用的“定子”。

ATP合成酶的作用机制：质子通过跨膜通道产生扭力让“转子”逆时针转动，而顺序调节三个β亚基上催化位点依次开启和关闭，三个β亚基分别随即发生和核苷酸紧密结合（T态）、松散结合（L态）和定置状态（O态）三种构象的交替变化，“转子”每旋转1200就与一个β亚基结合就会使该β亚基变成L态，从而释放ATP分子。

第七章细胞的能量转换—线粒体和叶绿体一．教学目标：1．深刻明白得线粒体和叶绿体是真核细胞两种重要的产能细胞器。

线粒体普遍存在于各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于植物细胞中。

2．深刻明白得线粒体和叶绿体的超微结构，明白得氧化磷酸化和光合磷酸化的特点和不同点。

3．深刻明白得线粒体和叶绿体都是半自主性的细胞器。

深刻明白得分子伴娘在跨膜运输蛋白质进入线粒体和叶绿体的进程中所发挥的作用。

4．明白得线粒体和叶绿体的增殖主若是通过割裂进行的。

明白得关于线粒体和叶绿体起源的内共生学说和分化学说。

二．重点：1.线粒体、叶绿体的超微结构；2. 线粒体、叶绿体的自主性3. 线粒体、叶绿体的增殖。

三．难点：线粒体、叶绿体的超微结构及功能的关系。

四．讲课方式与教学方式：教学、讨论、多媒体辅助教学。

五．教学内容:线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞器。

线粒体普遍存在于各类真核细胞中，叶绿体仅存在于植物细胞中。

线粒体和叶绿体都是高效的产生ATP的周密装置，尽管它们最初能量的来源不同，但却有着相似的大体结构，以类似的方式合成ATP。

线粒体和叶绿体都有环状DNA及自身转录的RNA与翻译蛋白质的体系。

组成线粒体和叶绿体的各类蛋白质成份是由核DNA和线粒体DNA或叶绿体DNA别离编码的，因此线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。

第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体形态、大小、数目和分布二、线粒体的超微结构本世纪50年代后，在电镜下观看研究线粒体的结构问题。

是由双层单位膜套叠成的所谓“囊中之囊”，在空间结构上人为地划分为四大部份，即外膜、内膜、外室、内室。

（一）外膜（outer membrane）指包围在线粒体最外面的一层膜，看上去平整滑腻而具有弹性，膜厚约6nm。

对各类小分子物质（分子量在10000 doldon之内，如电解质、水、蔗糖等）的通透性较高，有人以为外膜上具有小孔（ф2~3nm）。

（二）内膜（inner membrane）也是一单位膜，约厚6~8nm。

初中叶绿体和线粒体的概念叶绿体和线粒体是细胞中重要的细胞器，分别负责光合作用和细胞呼吸两个关键的细胞过程。

下面我将详细介绍叶绿体和线粒体的概念，以及它们在生物体内的功能和作用。

叶绿体是植物细胞和某些原核生物中一个特化的细胞器，是光合作用的场所。

它是由两层膜组成的小囊泡状结构，内含叶绿素等色素，能够吸收光能并转化为化学能，从而使植物能够合成有机物质。

叶绿体主要包括外膜、内膜、叶绿体基质和嵴层四个主要部分。

叶绿体的外膜是细胞膜的延伸，与细胞质相连，具有选择性通透性；而内膜则形成了双膜结构，形成了一系列的袋状结构，即嵴层。

该结构增加了叶绿体的表面积，提高了光合作用的效率。

叶绿体基质是叶绿体内部的液体环境，其中含有叶绿素颗粒，可以吸收阳光并将其转化为化学能。

叶绿体的功能主要有两个方面：光合作用和产生能量。

光合作用是叶绿体的主要功能，它是一种利用光能将二氧化碳和水转化为氧气和葡萄糖的化学过程。

在光合作用中，叶绿体中的叶绿素能吸收光能，将它转化为化学能。

这个过程中，光合作用生成的葡萄糖被称为“光合产物”，可以用于维持植物的生长和能量供应。

除了光合作用，叶绿体还能产生能量。

当葡萄糖和其他有机物被分解时，产生的化学能被转化为细胞所需的能量。

这个过程被称为“呼吸作用”，发生在叶绿体基质和嵴层内。

线粒体是植物和动物细胞中的一个细胞器，主要负责细胞的呼吸作用，是细胞内能量供应的中心。

线粒体结构复杂，由外膜、内膜、内膜襞和基质组成。

外膜与细胞质相连，内膜则形成许多襞状的结构，称为内膜襞。

内膜襞的存在增大了线粒体的表面积，提高了呼吸作用效率。

而线粒体内的基质则是线粒体内的液体环境，其中含有线粒体DNA和与呼吸作用相关的酶。

线粒体的主要功能是将有机物质转化为能量。

在呼吸作用中，线粒体内的酶能将葡萄糖等有机物分解为二氧化碳和水，并释放出大量的能量。

这个能量被细胞所利用，用于维持细胞的正常功能，如维持基础代谢、合成生物大分子、维持细胞膜的稳定性等。

线粒体和叶绿体知识点总结一、线粒体1. 结构线粒体是植物和动物细胞内的一种细胞器，它具有双层膜结构，外膜和内膜之间形成的空间称为间隙质，内膜上有许多折叠成片的褶皱，称为线粒体内膜。

线粒体内膜将线粒体分为内膜空间和内膜腔两部分。

线粒体内膜上的褶皱分为许多圆盘状结构，称为线粒体内膜结。

2. 功能线粒体是细胞内的主要能量产生器，它通过细胞呼吸作用将有机物氧化成二氧化碳和水，从中产生大量的能量（ATP）。

线粒体在此过程中还通过氧化磷酸化作用，将ADP还原成ATP，提供给细胞进行生命活动所需的能量。

此外，线粒体还具有细胞的代谢调节功能，参与钙离子的储存和释放等生理过程。

3. 特点线粒体是细胞内能量的主要来源，其结构和功能与其他细胞器有明显的差别。

线粒体的内膜系统是其最具特色的结构，具有大量的氧化酶和磷酸化系统，参与呼吸作用和ATP的合成过程。

另外，线粒体还拥有自主复制的能力，可以自主繁殖，对细胞代谢和生理功能的保持起到重要作用。

二、叶绿体1. 结构叶绿体是植物细胞内的一种独特的细胞器，它具有双层膜结构，内部含有一种独特的绿色色素——叶绿素。

叶绿体内部还含有一系列葡萄糖、淀粉颗粒、核糖体、DNA和酶等成分。

叶绿体内部的叶绿体基粒含有一系列的叶绿素颗粒，是光合作用的关键部位。

2. 功能叶绿体是植物细胞的光合作用的场所，它利用阳光能合成有机物，并释放氧气。

光合作用是植物生长和代谢的重要过程，能够使二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物，并释放氧气。

叶绿体内部的叶绿体基粒具有合成ATP和NADPH的能力，这些物质是维持生物体生命活动所必需的。

3. 特点叶绿体是植物细胞内最为显著的特征，其独特的结构和功能使得植物细胞能够进行光合作用，将太阳能转化为化学能，并合成有机物质。

叶绿体内部的复杂结构使得其具有合成ATP和NADPH的能力，并能够储存和利用光能，从而维持植物的生长和代谢。

综上所述，线粒体和叶绿体是细胞内功能明显的两种细胞器，分别参与细胞的呼吸作用和光合作用，为细胞的能量供应和有机物质的合成提供了重要的条件。

第七章线粒体和叶绿体学习要求：掌握线粒体的分离与鉴定、结构与功能的知识。

掌握氧化磷酸化的过程原理和区别，掌握线粒体和叶绿体蛋白质合成及其转运知识点。

理解线粒体与叶绿体的半自主性及其增殖与起源的相关知识。

了解叶绿体的结构和功能。

本章的难点与重点：氧化磷酸化的机制；线粒体和叶绿体蛋白的运送与装配。

基本概念：呼吸链：也称电子传递链，是位于线粒体内膜上的有一系列电子传递提案一定顺序排列起来形成的呼吸电子传递轨道。

电子传递体是一些氧化还原迅速而可逆的分子，其在电子传递链中是按氧化还原电位由低到高的顺序依次排列的。

呼吸底物氧化分解过程脱出的电子经呼吸电子传递链最终传递给分子氧，将氧还原成水。

氧化磷酸化：呼吸链上氧化作用释放出的能量与ADP的磷酸化作用偶联起来形成ATP的过程称为氧化磷酸化。

因此氧化磷酸化特指呼吸链上磷酸化作用，有别于底物水平的磷酸化和光合磷酸化。

ATP合成酶：又称为F1F0-ATP酶，广泛存在于线粒体、叶绿体、异养菌和光合细菌中，是生物体能量转换的核心酶。

该酶分别位于线粒体内膜、类囊体膜或质膜上，是跨膜的通道蛋白，参与氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子动力势的推动下，或者说在他的引导下，质子通过膜来驱动从ADP和无机磷合成ATP。

化学渗透假说：是1961年由Mitchell等提出的，用来解释氧化磷酸化耦连机理学说。

该假说的主要内容是：呼吸链的各组分在线粒体内膜中的分布式不对称的，当高能电子在膜中沿呼吸链传递时，所释放的能量能将H+从膜基质侧泵至膜间隙，由于膜对质子是不通透的，从而使膜间隙的H+浓度高于基质，因而在内膜的两侧形成电化学质子梯度。

在这个梯度驱动下，H+穿过内膜上的ATP合成酶流回到基质中，其能量促使ADP和Pi合成ATP,从而使体内能源物质氧化释放的化学能通过转变成渗透后，再转移到ATP中的过程。

半自主性细胞器：指线粒体和叶绿体两种细胞器具有自我增殖所需要的基本组分，具有独立进行转录和翻译的功能；但两种细胞器基因组信息量是有限的，绝大多数蛋白质是由核基因组编码，在细胞质核糖体上合成后转运至之，即两种细胞器的自主性是有限的，基因在转录和翻译过程中在很大程度上要依赖于核质遗传系统，故称为半自主性细胞器。

第七章细胞的能量转换――线粒体和叶绿体生物的基本能量来源于太阳光的辐射能。

但生物体不能直接利用太阳光的辐射能，必须先使之转换成化学能，再为生物体利用。

叶绿体通过光合作用把光能转换为化学能，并储存于糖类、脂肪和蛋白质等大分子有机物中。

线粒体是一种高效地将有机物转换为细胞生命活动的直接能源ATP的细胞器。

因此，线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞器。

线粒体和叶绿体都具有环状DNA及自身转录RNA与翻译蛋白质体系。

很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真核细胞的第二遗传信息系统，或称为核外基因及其表达体系。

线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。

第一节线粒体与氧化磷酸化人体内的细胞每天要合成几千克的ATP，且95%的ATP是由线粒体中的呼吸链所产生，因此线粒体被称为细胞内的“能量工厂”（power plants）。

线粒体通过氧化磷酸化作用，进行能量转换，为所需要的细胞进行各种生命活动提供能量。

一、线粒体的形态结构1、线粒体的形态、大小、数量与分布1)线粒体的形状线粒体的形状各种各样，以线状和颗粒状最常见。

也可呈环形、哑铃形、枝状或其他形状。

2)线粒体的大小线粒体的一般直径为0.5-1.0um,长,1.5-3.0um。

有的长达5um（如肝细胞）或10－20 um（胰腺细胞）或40 um（人的成纤维细胞）。

3)线粒体的数量线粒体的数目由数百――数千个不等。

如利什曼原虫中只有一个巨大的线粒体，海胆卵细胞则多达30万个。

4)线粒体的分布线粒体在细胞中的分布一般是不均匀的。

二、线粒体的超微结构在电镜下观察到线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构。

主要由外膜（outer membrane）、内膜（inner membrane）、膜间隙（intermembrane）、基质（matrix）或内室（inner chamber）4部分组成。

图7－11.外膜外膜是包围在线粒体最外面的一层单位膜，光滑而有弹性，厚约6 um。

线粒体和叶绿体的功能线粒体和叶绿体是两个特殊的细胞器，它们都承担着细胞代谢的重要功能。

线粒体主要参与细胞的能量代谢，而叶绿体则参与光合作用。

以下将分别介绍线粒体和叶绿体的功能及其在细胞中的作用。

首先，我们来讨论线粒体。

线粒体是细胞内最重要的能量生产中心，它在细胞呼吸过程中合成并储存能量分子——三磷酸腺苷（ATP）。

线粒体内含有特殊的线粒体DNA，可以进行自我复制。

线粒体的功能主要包括三个方面：1. 呼吸链：线粒体是呼吸链的主要组成部分之一。

在线粒体内，通过氧化磷酸化反应将有机物（如葡萄糖）中的化学能转化为ATP分子，同时产生二氧化碳和水。

这个过程需要氧气参与，被称为有氧呼吸。

呼吸链中，线粒体内膜上的电子传递过程产生的能量被用来推动腺苷二磷酸（ADP）转化为ATP，为细胞提供能量。

2. 脂肪酸和碳水化合物代谢：线粒体是细胞中脂肪酸和碳水化合物的主要代谢组织。

在线粒体内，脂肪酸被氧化成乙酰辅酶A，并进一步通过三羧酸循环进行代谢。

此外，线粒体还可以通过某些途径合成胆固醇等重要物质，并参与胆固醇代谢。

3. 钙离子平衡：线粒体在细胞内钙离子（Ca2+）平衡中发挥重要作用。

它可以吸收和储存细胞内的钙离子，维持细胞内钙离子浓度的稳定，对于细胞的正常功能和信号传导至关重要。

接下来，我们来讨论叶绿体。

叶绿体是植物细胞和一些原生生物细胞中存在的特殊细胞器，它是光合作用的主要场所。

叶绿体具有以下功能：1. 光合作用：叶绿体是光合色素的储存和光合作用的主要场所。

光合作用是叶绿体利用光能将水和二氧化碳转化为有机物质（如葡萄糖）和氧气的过程。

叶绿体内的叶绿素等色素可以吸收光能，并将其转化为化学能，通过一系列的光合反应，最终生成葡萄糖，并释放氧气。

2. 淀粉合成：叶绿体不仅可以合成葡萄糖，还可以将多余的葡萄糖合成淀粉储存在叶绿体中。

当当地植物需要能量时，可以通过淀粉的分解来满足需求。

3. 蛋白质合成和修饰：叶绿体也参与合成细胞中的一些重要蛋白质。