第十一章 线粒体

第十一章 DNA的生物合成一、课后习题1.怎样确定DNA复制的主要方式是双向复制，以及一些生物的DNA采取单向复制？2.假定在D环式的复制叉上，螺旋的解开会引起未复制部分的缠绕，当缠绕继续到不可能再进一步缠绕时，主链的增长便停止，然后随从链的延长才会被引发。

那么，在什么条件下更可能观察到大小与前体片段相似的D环？3.试述滚动机制有哪些主要特征？怎样鉴别环状与线状DNA？4.已知大肠杆菌DNA的长度为1100μm，其复制叉式在一个世代大约40min内通过一个复制叉完成的，试求其复制体的链增长速度、正在复制的DNA分子的转速。

参考答案：1.原核生物的染色体和质粒，真核生物的细胞器DNA都是环状双链分子。

实验表明，它们都在一个固定的起点开始复制，复制方向大多是双向的，即形成两个复制叉或生长点，分别向两侧进行复制；也有一个是单向的，只形成一个复制叉或生长点。

2.叶绿体和线粒体DNA（除纤毛虫的线粒体线性DNA分子外）的复制方式。

双链环在固定点解开进行复制，但两条链的合成是高度不对称的，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，在电镜下看到呈（取代环，D环）形状。

待一条链复制到一定程度，露出另一链的复制起点并开始复制。

两条多核苷酸链的起点不在同一点上，当两条链的起点分开一定距离时就产生D环（如线粒体DNA的复制）。

双链环两条链的起点不在同一位置，但同时在起点处解开双链，进行D环复制，称为2D环复制（如叶绿体DNA的复制）。

这时，更可能观察到大小与前体片段相似的D环。

3. Walter Gilbert（1968）提出滚环模型来解释φX174DNA的复制：首先由特异核酸内切酶在环状双链DNA（称为RF型、增值型，即单链DNA已复制一次成双链）的一条链上切开切口产生5′—P末端和3′—OH末端。

5′—P末端与细胞质膜连接，被固定在膜上，然后环形的双链通过滚动而进行复制。

以完整链（正链）为模板进行的DNA合成是在DNA 聚合酶参与下，在切口的3′—OH末端按5′—3′的方向逐个添加核苷酸；以5′—P 末端结合在细胞膜上的链（被切断的负链）作模板所进行的DNA合成也是由DNA聚合酶催化，先按5′—3′方向形成短链（冈崎片断），然后再通过DNA连接酶连接起来。

第十一单元脂代谢28章脂肪酸的分解代谢29章脂类的生物合成脂肪酸的空间构象三酰甘油的结构示意图28章脂肪酸的分解代谢线粒体中脂肪酸氧化的化学步骤可分为三步：1 ）长链脂肪酸降解为两个碳原子单元--乙酰CoA2 ）乙酰CoA经过柠檬酸循环氧化成CO23 ) 从还原的电子载体到线粒体呼吸链的电子传递1 脂质的消化、吸收和传送2 脂肪酸的氧化3 不饱和脂肪酸的氧化4 酮体5 磷脂的代谢6 鞘脂类的代谢7 甾醇的代谢8 脂肪酸代谢的调节1 脂质的消化、吸收和传送1.1 脂肪的消化发生在脂质—水的界面处脂类先进行消化，在小肠内的各种脂类水解酶的作用下水解成较小的简单化合物--甘油和脂肪酸。

由于脂类是水不溶性的，而消化作用的酶却是水溶性的，因此脂类的消化是在脂质—水的界面处发生的。

消化的速度取决于界面的表面积。

在小肠蠕动的“剧烈搅拌下”，在胆汁盐的乳化作用下，消化量大幅增加。

1.2 胆汁盐促进脂类在小肠中被吸收包括胆酸、甘氨胆酸和牛黄胆酸胆汁盐对于脂类的乳化作用可以增加脂类的消化吸收。

脂类的消化产物，甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的混合微团（20nm），这种微团极性增大，易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。

1.3 吸收脂类的消化产物，甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的混合微团（20nm），这种微团极性增大，易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。

被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。

在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase,LPL)作用下，乳糜微粒中的三酰甘油被水解为游离脂肪酸和甘油，游离脂肪酸被这些组织吸收，甘油被运送到肝脏和肾脏，经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为磷酸磷酸二羟丙酮2 脂肪酸的氧化2.1 脂肪酸的活化2.2 脂肪酸转入线粒体2.3 β-氧化2.4 脂肪酸氧化是高度的放能过程2.5 甘油的氧化2.1 脂肪酸的活化脂肪酸的分解（代谢）发生于原核生物的细胞溶胶及真核生物的线粒体基质中。

第十一章代谢调节—、知识要点代谢调节是生物在长期进化过程中，为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。

通过调iT作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一，使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。

根据生物的进化程度不同，代谢调节作用可在不同水平上进行：低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调右而起作用的：多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。

因为生物体内的各种代谢反应都是通过酶的催化作用完成的，所以，细胞内酶的调节是最基本的调肖方式。

酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方而对代谢进行调节的。

细胞是一个髙效而复杂的代谢机器，每时每刻都在进行着物质代谢和能量的转化。

细胞内的四大类物质糖类、脂类、蛋白质和核酸，在功能上虽各不相同，但在代谢途径上却有明显的交叉和联系，它们共同构成了生命存在的物质基础。

代谢的复杂性要求细胞有数虽庞大、功能各异和分工明确的酶系统，它们往往分布在细胞的不同区域。

例如参与糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶主要存在胞浆中；参与三竣酸循环、脂肪酸B ■氧化和氧化磷酸化的酶主要存在于线粒体中：与核酸生物合成有关的酶大多在细胞核中：与蛋白质生物合成有关的酶主要在颗粒型内质网膜上。

细胞内酶的区域化为酶水平的调节创造了有利条件。

生物体内酶数量的变化可以通过酶合成速度和酶降解速度进行调节。

酶合成主要来自转录和翻译过程，因此，可以分别在转录水平、转录后加工与运输和翻译水平上进行调^在转录水平上，调节基因感受外界刺激所产生的诱导物和辅阻遏物可以调节基因的开闭，这是一种负调控作用。

而分解代谢阻遏作用通过调巧基因产生的降解物基因活化蛋白（CAP）促进转录进行，是一种正调控作用，它们都可以用操纵子模型进行解释。

操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位，由启动子（P人操纵基因（0）和在功能上相关的几个结构基因组成：转录后的调节包括，真核生物mRNA转录后的加工，转录产物的运输和在细胞中的泄位等；翻译水平上的调节包括，mRNA 本身核苜酸组成和排列（如SD序列），反义RNA 的调节，inRNA的稳宅性等方而。

第十、十一章线粒体和叶绿体线粒体与氧化磷酸化叶绿体与光合作用线粒体和叶绿体的半自主性线粒体和叶绿体的增殖基本要求掌握线粒体氧化磷酸化、叶绿体光合磷酸化的机制及其异同点，线粒体和叶绿体的半自主性；熟悉线粒体和叶绿体超微结构特点、电子传递特点；了解线粒体增殖方式。

Ⅰ线粒体与氧化磷酸化1857 Kollicker 横纹肌颗粒状结构1890 Petzius 肌粒（sarcosome）生命小体(bioblast)1897 Benda mitochondrion 线粒体一、线粒体的形态结构光镜下：线状、颗粒状电镜下：香肠状数目与细胞类型、生理状态有关；与微管排列一致二、线粒体的超微结构外膜(outer menbrane)◆标志酶:单胺氧化酶; ◆外膜含有较大的通道蛋白:孔蛋白;内膜(inner membrane)◆线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的部位,通透性差;◆含有大量的心磷脂(cardiolipin), 心磷脂与离子的不可渗透性有关;◆膜上有大量基本颗粒（elementary particle），简称基粒、 F1颗粒，由头、柄、基部组成。

头部： F1：球形，直径9nm；柄部：直径4nm ，长4.5nm；基部： F0 跨膜蛋白。

◆标志酶：细胞色素氧化酶;膜间隙(intermenbrane space)◆标志酶:腺苷酸激酶◆功能:建立电化学梯度线粒体基质(matrix)◆标志酶:苹果酸脱氢酶◆功能:●生化角度●细胞生物学角度三、线粒体的化学组成与酶的定位线粒体主要酶的分布线粒体中约有140余种酶部位酶的名称外膜单胺氧化酶、犬尿氨酸羟化酶、NADH-细胞色素C还原酶特征酶：单胺氧化酶膜间隙腺苷酸激酶、核苷酸激酶、二磷酸激酶特征酶：腺苷酸激酶内膜细胞色素氧化酶、琥珀酸脱氢酶、NADH脱氢酶、肉毒碱酰基转移酶、β-羟丁酸和β-羟丙酸脱氢酶、丙酮酸氧化酶、ATP合成酶系、腺嘌呤核苷酸载体。

特征酶：细胞色素氧化酶基质柠檬酸合成酶、乌头酸酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、延胡索酸酶、谷氨酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶复合体、天冬氨酸氨基转移酶、蛋白质和核酸合成酶系、脂肪酸氧化酶系特征酶：苹果酸脱氢酶四. 线粒体的功能氧化磷酸化和贮积阳离子与细胞凋亡有关1.生物氧化过程的分区和定位糖酵解细胞质基质脂肪酸氧化线粒体基质三羧酸循环线粒体基质氧化磷酸化线粒体内膜2. 电子传递和氧化磷酸化的分子结构基础1)电子传递链的组成和定位2)ATP合成酶的结构和组成呼吸链在内膜上以复合物形式存在●Complex I（ NADH-Q-还原酶）●Complex Ⅱ（琥珀酸-Q-还原酶）●Complex Ⅲ（QH2-细胞色素c-还原酶）●Complex Ⅳ（细胞色素氧化酶）实验证明呼吸链的组分均以多分子复合物的形式包埋在线粒体内膜中(除辅酶Q和细胞色素c外,它们是呼吸链中可流动的递氢体或递电子体 ) 。

第十一章物质代谢的相互联系和代谢调节一、选择题1、糖酵解中，下列哪一个催化的反应不是限速反应？A、丙酮酸激酶B、磷酸果糖激酶C、己糖激酶D、磷酸丙糖异构酶2、磷酸化酶通过接受或脱去磷酸基而调节活性，因此它属于A、别（变）构调节酶B、共价调节酶C、诱导酶D、同工酶3、下列与能量代谢有关的途径不在线粒体内进行的是A、三羧酸循环B、脂肪酸β氧化C、氧化磷酸化D、糖酵解作用4、关于共价修饰调节酶，下列哪种说法是错误的？A、这类酶一般存在活性和无活性两种形式，B、酶的这两种形式通过酶促的共价修饰相互转变C、伴有级联放大作用D、是高等生物独有的代谢调节方式5、阻遏蛋白结合的位点是A、调节基因B、启动因子C、操纵基因D、结构基因6、下面哪一项代谢是在细胞质内进行的A、脂肪酸的β-氧化B、氧化磷酸化C、脂肪酸的合成D、TCA7、在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制是否转录与翻译。

A、结构基因B、调节基因C、起动因子D、阻遏蛋白８、有关乳糖操纵子调控系统的论述何者是错误的？A、大肠杆菌乳糖操纵子模型也是真核细胞基因表达调控的形式B、乳糖操纵子由三个结构基因及其上游的启动子何操纵基因组成C、乳糖操纵子有负调节系统和正调节系统D、乳糖操纵子负调控系统的诱导物是乳糖９、下列有关阻遏物的论述何者是正确的？A、阻遏物是代谢的终产物B、阻遏物是阻遏基因的产物C、阻遏物与启动子结合而阻碍基因转录D、阻遏物与RNA聚合酶结合而阻碍基因转录二、是非题（在题后括号内打√或×）1、共价调节是指酶与底物形成一个反应活性很高的共价中间物。

2、在酶的别构调节和共价修饰中，常伴有酶分子亚基的解聚和缔合，这种可逆的解聚/缔合也是肌体内酶活性调节的重要方式。

3、细胞的区域化在代谢调节上的作用，除了把不同的酶系统和代谢物分隔在特定的区间，还通过膜上的运载系统调节代谢物、辅酶和金属离子的浓度。

4、操纵基因又称操纵子，如同起动基因又称启动子一样。

七年级生物第十一章知识点生物学是研究生命的科学，探究的是生物的形态、结构、功能及其发展、演化规律等内容。

本文回顾和总结七年级生物第十一章的知识点，包括细胞的结构和功能、生长和分裂、细胞膜和细胞壁、光合作用、呼吸作用等方面。

一、细胞的结构和功能细胞是生命的基本单位，由细胞膜、细胞质、细胞核三部分组成，具有新陈代谢和自我复制能力。

细胞内的器官包括线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等，各司其职，共同维持着细胞的正常运转。

二、生长和分裂生物体的生长和发育是细胞增殖的结果，细胞通过分裂来完成增殖。

细胞分裂包括有丝分裂和减数分裂两种方式，其中有丝分裂是一种较常见的方式，包括前期、中期、后期三个阶段。

在分裂过程中，细胞需要进行DNA的复制、有丝纺锤体的形成、染色体的对分离、分裂质的形成等过程。

三、细胞膜和细胞壁细胞膜是细胞内部和外部环境之间的界限，细胞壁则为细胞提供支撑和保护。

细胞膜由磷脂分子和蛋白质组成，具有选择性通透性，可控制物质的进出。

而细胞壁主要由纤维素和木质素等组成，不具有选择性通透性，但可保护细胞免受外界环境的伤害。

四、光合作用光合作用是指光能转化为化学能的生物合成过程，是植物等光合生物生命活动的重要基础。

光合作用可以将水中的氢和氧化物质与空气中的二氧化碳相结合，生成有机物质，同时产生氧气。

光合作用的具体过程包括光能吸收、电子传递、ATP合成和CO2固定等步骤。

五、呼吸作用呼吸作用是生物体将有机物质分解成能量的过程，包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。

有氧呼吸是指在氧气存在下，将有机物质分解成CO2和H2O，同时释放出大量的能量，供细胞进行生命活动；无氧呼吸是指在缺氧条件下，将有机物质分解成乳酸或乙醇等物质。

细胞的结构和功能、生长和分裂、细胞膜和细胞壁、光合作用、呼吸作用等知识点是生物学的基础内容，也是进一步深入研究生命规律的前提。

七年级生物第十一章的学习对于打下良好的生物学基础至关重要，同时，需要注意理论和实践相结合，加强学习的实践性和实际应用。