第六章 细胞的能量转换

第六章细胞的能量转换——线粒体和叶绿体一、填空题1.能对线粒体进行专一染色的活性染料是＿＿＿＿。

2.线粒体膜围腔有2个，它们是＿＿＿＿和＿＿＿＿，而叶绿体膜围腔有3个，自外向里分别是＿＿＿＿，＿＿＿＿和＿＿＿＿。

3.线粒体各部分结构中有各自特殊的标记酶，它们分别在外膜是＿＿＿＿，外腔是＿＿＿＿，内膜是＿＿＿＿，内腔是＿＿＿＿。

4.三羧酸循环是在线粒体＿＿＿＿中进行，氧化磷酸化过程是在＿＿＿＿上，由＿＿＿＿和＿＿＿＿完成。

5.根据接受代谢物上脱下的氢的原初受体的不同，可以将细胞中的呼吸链分为两种典型的类型，分别为＿＿＿＿和＿＿＿＿。

6.ATP合成酶合成ATP的直接能量来自＿＿＿＿。

7.在线粒体电子传递链的4种复合物中既是电子传递体又是质子位移体的是＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。

8.在线粒体电子传递链中电子传递方向按氧化还原电势＿＿＿＿的方向传递。

9.叶绿体在显微结构上主要分为＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。

10.叶绿体的超微结构可分为＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿几部分。

11.叶绿体基质中的类囊体可以根据形态不同分为＿＿＿＿和＿＿＿＿。

12.氧是在植物细胞中＿＿＿＿部位上所进行的＿＿＿＿的过程中产生的。

13.叶绿体类囊体膜上色素分子按照其作用可以分为两大类，分别为＿＿＿＿和＿＿＿＿。

14.捕光色素和反应中心构成了＿＿＿＿，它是进行光合作用的最小结构单位。

15.光合作用按照是否需要光可分为＿＿＿＿和＿＿＿＿两步，其中光反应又可分为＿＿＿＿和＿＿＿＿两步。

光反应发生在＿＿＿＿，暗反应发生在＿＿＿＿。

16.电子沿光合电子传递链传递时，根据最终电子受体的不同，光合磷酸化可分为＿＿＿＿和＿＿＿＿两条通路。

17.植物细胞中具有特异的质体细胞器，主要分为＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。

18.线粒体的增殖是由＿＿＿＿而来。

19.叶绿体的发育是由＿＿＿＿分化而来。

20.线粒体和叶绿体的生长和增殖是受＿＿＿＿两套遗传系统控制，所以称为半自主性细胞器。

第六章细胞的能量转换－－线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体是细胞内两个能量转换细胞器，它们能高效地将能量转换成ATP。

线粒体广泛存在于各尖真核细胞，而叶绿体仅存在于植物细胞中。

它们的形态结构都呈封闭的双层结构，内膜都演化为极其扩增的特化结构，并在能量转换中起主要作用。

线粒体和叶绿体以类似的方式合成ATP。

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、线粒体的形态结构（一）线粒体的形态与分布线粒体多呈线状和粒状，是由两层单位膜套叠而成的封闭囊状结构，由外膜、内膜、膜间隙及基质4部分构成。

（二）线粒体的结构与化学组成线粒体的化学成分主要是蛋白质和脂类。

线粒体的蛋白可分为可溶性与不溶性两类，可溶性蛋白质大多数是基质中的酶和膜外周蛋白；不溶性蛋白是膜的镶嵌蛋白、结构蛋白和部分酶蛋白。

线粒体脂类主要成分是磷脂。

蛋白质(线粒体干重的65～70％)脂类(线粒体干重的25～30％)：磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，内膜主要是心磷脂，线粒体脂类和蛋白质的比值:0.3:1（内膜）；1:1（外膜）线粒体内外膜在化学组成上根本不同是脂类和蛋白质的比值不同。

内膜的脂类与蛋白质的比值低，外膜中比值较高。

1 外膜外膜：厚约6nm，含孔蛋白(porin)，通透性高。

2 内膜厚约6－8nm，通透性低，只有不带电荷的小分子才能通过。

内膜向内褶叠形成嵴。

内膜和嵴的基质面上有许多排列规则的基粒，基粒由头部和基部组成，头部又叫F1，基部又叫F0。

3 膜间隙内外膜之间宽8nm的空隙，它延伸到嵴的轴心部（嵴内隙），内含许多可溶性酶类、底物和辅助因子。

4 线粒体基质内膜和嵴包围的空间，内含蛋白质性质的胶状物质。

基质中有催化三羧酸循环、脂肪酸 －氧化、氨基酸氧化、蛋白质合成等有关的酶类和其它成分，如环状DNA、RNA、核糖体及较大的致密颗粒，其作用主要是贮存Ca＋。

线粒体酶的定位线粒体约有140种酶，分布在各个结构组分中，有的可作为某一部位所特有的标志酶，如外膜的单胺氧化酶，膜间隙的腺苷酸激酶，内膜的细胞色素氧化酶，基质中的苹果酸脱氢酶。

第六章线粒体与细胞的能量转换第一节线粒体的基本特征一、线粒体的形态、数量和结构（一）线粒体的形态、数量与细胞的类型和生理状态有关（细胞类型、生理状态、代谢需求）1.光镜下的线粒体成线状、粒状或杆状。

2.在低渗环境下，线粒体膨胀如泡状，在高渗环境下，线粒体又伸长为线状3.酸性时线粒体膨胀，碱性时线粒体为粒状（二）线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构1.外膜是线粒体外层单位膜在组成上，外模的1/2为脂类，1/2位蛋白质，外膜上镶嵌的蛋白质包括多种转运蛋白，允许通过分子量在10000以下的物质（通透性大）2.内膜的内表面附着许多颗粒①内膜直接包围的空间称内腔，含有基质，也称基质腔；内膜与外膜之间的空间称为外腔，或膜间腔。

②嵴的形成大大扩大了内膜的面积，提高了内膜的代谢效率③内膜的化学组成中20%是脂类（心磷脂占20%），80%是蛋白质④内膜的通透性很小，但内膜有高度的选择通透性⑤基粒分为头部、柄部、基片三部分，由多种蛋白质亚基组成。

机理头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP，因此，基粒又称ATP合成酶或ATP合酶复合体3.内外膜相互接近所形成的转为接触点是物质转运到线粒体的临时性结构线粒体的内外膜上存在着一些内膜与外模相互接触的地方，在这些地方膜间隙变狭窄，称为转位接触点4.基质是氧化代谢的场所线粒体中催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成等有关的酶都在基质中，参与物质的代谢5.基粒的化学本质是ATP合成酶二、线粒体的化学组成1.线粒体的主要成分是蛋白质，且多数分布于内膜和基质，分为两类：可溶性蛋白和不可溶性蛋白或膜镶嵌酶蛋白（线粒体是细胞中含酶最多的细胞器）2.线粒体内外膜的标志酶分别是细胞色素氧化酶和单胺氧化酶等；基质和膜间腔的标志酶分别为苹果酸脱氢酶和腺苷酸激酶三．线粒体的遗传体系（一）线粒体DNA构成了线粒体基因组1.线粒体基因组序列（也称剑桥序列）共16569个碱基对，为一条裸露的，不与组蛋白结合的双链环状的DNA分子。

__________________________________________________第六章细胞的能量转换一、名词解释1、氧化磷酸化2、电子传递链（呼吸链）3、ATP合成酶4、半自主性细胞器5、光合磷酸化二、填空题1、能对线粒体进行专一染色的活性染料是。

2、线粒体在超微结构上可分为、、、。

3、线粒体各部位都有其特异的标志酶，内膜是、外膜是、膜间隙是、基质是。

4、线粒体中，氧化和磷酸化密切偶联在一起，但却由两个不同的系统实现的，氧化过程主要由实现，磷酸化主要由完成。

5、细胞内膜上的呼吸链主要可以分为两类，既和。

6、由线粒体异常病变而产生的疾病称为线粒体病，其中典型的是一种心肌线粒体病。

7、植物细胞中具有特异的质体细胞器主要分为、、。

8、真核细胞中由双层膜包裹形成的细胞器是。

9、引导蛋白到线粒体中去的具有定向信息的特异氨基酸序列被称为。

三、选择题1. 线粒体各部位都有其特异的标志酶，线粒体其中内膜的标志酶是（）。

A、细胞色素氧化酶B、单胺氧酸化酶C、腺苷酸激酶D、柠檬合成酶2.下列哪些可称为细胞器（）A、核B、线粒体C、微管D、内吞小泡3.下列那些组分与线粒体与叶绿体的半自主性相关（）。

A、环状DNAB、自身转录RNAC、翻译蛋白质的体系D、以上全是。

4.内共生假说认为叶绿体的祖先为一种（）。

A、革兰氏阴性菌B、革兰氏阳性菌C、蓝藻D、内吞小泡四、判断题1、在真核细胞中ATP的形成是在线粒体和叶绿体细胞器中。

（）2、线粒体和叶绿体都具有环状DNA及自身转录RNA与转译蛋白质的体系。

（）3、线粒体是细胞的“能量工厂”，叶绿体是细胞的“动力工厂”。

（）4、ATP合成酶只存在于线粒体、叶绿体中。

（）5、线粒体和叶绿体的DNA均以半保留的方式进行自我复制。

（）五、简答题1、为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？六、论述题1、线粒体与叶绿体的内共生学说的主要内容及证据。

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第六章细胞的能量转换—一线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞器。

它们最初的能量来源有所不同，但却有着相似的基本结构，而且以类似的方式合成ATP。

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。

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。

线粒体和叶绿体都具有环状DNA及自身转录RNA与翻译蛋白质的体系。

线粒体和叶绿体都是半自主性的细胞器。

一、线粒体和氧化磷酸化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、分权状或其他形状。

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。

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。

2．线粒体的结构与化学组成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)四部分组成。

(1)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6μm。

外膜上有排列整齐的筒状圆柱体，其成分为孔蛋白(porin)，圆柱体上有小孔。

(2)内膜位于外膜内侧，把膜间隙与基质(内室)分开。