細(xì)胞生物學(xué)線粒體與葉綠體知識(shí)點(diǎn)整理

1、一、線粒體與氧化磷酸化1 形態(tài)結(jié)構(gòu)外膜：標(biāo)志酶：?jiǎn)伟费趸甘蔷€粒體最外面一層平滑的單位膜結(jié)構(gòu)； 通透性高；50%蛋白，50%脂類；內(nèi)膜：標(biāo)志酶：細(xì)胞色素氧化酶是位于外膜內(nèi)側(cè)的一層單位膜結(jié)構(gòu)；缺乏膽固醇，富含心磷脂決定了內(nèi)膜的不透性（限制所有分子和離子的自由通過(guò)）；蛋白質(zhì)/ 脂類：3:1； 氧化磷酸化的關(guān)鍵場(chǎng)所膜間隙：標(biāo)志酶：腺苷酸激酶其功能是催化ATP大分子末端磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到AMP,生成ADP嵴：內(nèi)膜內(nèi)折形成，增加面積；需能大的細(xì)胞線粒體嵴數(shù)多片狀（板狀）：高等動(dòng)物細(xì)胞中，垂直于線粒體長(zhǎng)軸管狀：原生動(dòng)物和植物中基粒（ATP合成酶）：位于線粒體內(nèi)膜的嵴上的規(guī)則排列的顆?；|(zhì)：標(biāo)志酶：蘋(píng)果酸脫氫酶

2、為內(nèi)膜和嵴包圍的空間，富含可溶性蛋白質(zhì)的膠狀物質(zhì)，具有特定的pH和滲透壓；三羧酸循環(huán)、脂肪酸和丙酮酸氧化進(jìn)行場(chǎng)所含有大量蛋白質(zhì)和酶，DNA，RNA，核糖體，Ca2+2 功能氧化磷酸化(1) 通過(guò)基質(zhì)中的三羧酸循環(huán)，進(jìn)行糖類、脂肪和氨基酸的最終氧化(2) 通過(guò)內(nèi)膜上的電子傳遞鏈，形成跨內(nèi)膜的質(zhì)子梯度(3) 通過(guò)內(nèi)膜上的ATP合成酶，合成ATPATP合成酶的結(jié)合變化和旋轉(zhuǎn)催化機(jī)制（書(shū)P90）*Delta *epsilon頭部F1(33)親水性、亞基具有ATP結(jié)合位點(diǎn)，亞基具有催化ATP合成的活性結(jié)合為轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)亞基的3種構(gòu)象狀態(tài)與a、b亞基結(jié)合為定子基部F0（a1b2c10-12）疏水性C亞

3、基12 聚體形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)定子在一側(cè)將33與F0連接起來(lái)（4）細(xì)胞中Ca2+濃度的調(diào)節(jié)>>氧化磷酸化的具體過(guò)程 細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)能大分子糖類、脂肪經(jīng)酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸，氨基酸可被分解為丙酮酸，脂肪酸或氨基酸進(jìn)入線粒體后進(jìn)一步分解為乙酰CoA； 乙酰CoA通過(guò)基質(zhì)中的TCA循環(huán)，產(chǎn)生含有高能電子的NADH和FADH2; 這兩種分子中的高能電子通過(guò)電子傳遞鏈，在過(guò)程中形成跨內(nèi)膜的質(zhì)子梯度； 質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)ATP合成酶將ADP磷酸化成ATP，勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。2H+4H+4H+（cytb-FeS-cytc1）（FMNFeS）>>電子傳遞鏈NADH鏈：復(fù)合物（NADH脫氫酶

4、） UQ（泛醌）復(fù)合物（細(xì)胞色素（FADFeS）FADH2鏈：復(fù)合物（琥珀酸脫氫酶）（CuA-Cyt a-Cyt a3-Cu B）還原酶）Cytc（細(xì)胞色素c）復(fù)合物（細(xì)胞色素C氧化酶）O2H2O>> ATP合成酶的結(jié)合變化和旋轉(zhuǎn)催化機(jī)制F1上3個(gè)亞基的構(gòu)象總是不同的，與核苷酸結(jié)合也不同, 有緊密結(jié)合態(tài)（T態(tài)）、松散結(jié)合態(tài)(L態(tài))和空置狀態(tài)（O態(tài)）；每一個(gè)亞基要經(jīng)過(guò)3次構(gòu)象改變才催化合成1個(gè)ATP分子；F0上H+的轉(zhuǎn)運(yùn)積累到足夠的扭力距時(shí)，推動(dòng)亞基在33形成的圓筒中反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)120度，使亞基釋放1個(gè)ATP分子；每進(jìn)入2個(gè)H+可驅(qū)動(dòng)合成1個(gè)ATP分子；一 葉綠體與光合作用1 形態(tài)結(jié)構(gòu)

5、外膜，內(nèi)膜類囊體：基粒類囊體：許多類囊體象圓盤(pán)一樣疊在一起，稱為葉綠體基粒， 組成基粒的類囊體，叫做基粒類囊體?；|(zhì)類囊體： 貫穿在兩個(gè)或兩個(gè)以上基粒之間的沒(méi)有發(fā)生垛疊的類囊體稱為基質(zhì)類囊體。光合作用膜（類囊體膜）：小顆粒：具有光系統(tǒng)(PS)的活性 大顆粒：具有光系統(tǒng)(PS)的活性 ATP合成酶： C F0有4個(gè)亞基 C F1為33>>光系統(tǒng)：進(jìn)行光吸收的功能單位稱為光系統(tǒng), 是由葉綠素、類胡蘿卜素、脂和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物。每一個(gè)光系統(tǒng)含有兩個(gè)主要成分捕光復(fù)合物(light-harvesting complex)和光反應(yīng)中心復(fù)合物(reaction-center complex)。

6、基質(zhì)： 葉綠體內(nèi)膜與類囊體之間的液態(tài)膠體物質(zhì)；有DNA，RNA，核糖體，淀粉粒和酶2. 功能-光合作用光反應(yīng) 原初反應(yīng) 指從天線色素分子被光激發(fā)，到引起第一個(gè)光化學(xué)反應(yīng)為止的過(guò)程，包括光能的吸收、傳遞與光化學(xué)反應(yīng) （光能電能） >>光合色素 天線/捕光色素吸收光能并將之有效地傳遞到反應(yīng)中心色素； 反應(yīng)中心色素將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能>>光化學(xué)反應(yīng)：由光引起的反應(yīng)中心色素分子與原初電子受體間的氧化還原反應(yīng)。 電子傳遞和光合磷酸化 光合磷酸化：光照引起的電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)而生成ATP的過(guò)程。（光能化學(xué)能） 非循環(huán)光合磷酸化：Z型傳遞路徑電子從H2O經(jīng)PSII、PQ、Cyt

7、b6f、PC、PSI、Fd最終傳遞給NADP+，生成ATP，同時(shí)還有NADPH的產(chǎn)生和O2的釋放。 循環(huán)光合磷酸化：由PSI單獨(dú)完成，電子經(jīng)PSI、Fd、Cytb6f、PC傳回PSI。只生成質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)ATP合成。無(wú)NADPH與O2生成。 >>光合磷酸化的作用機(jī)制： 在類囊體膜中，兩個(gè)光系統(tǒng)發(fā)生原初反應(yīng)，類囊體腔中的水分子發(fā)生裂解，釋放出氧分子、質(zhì)子和電子，引起電子從水傳遞到NADP+的電子流；通過(guò)電子傳遞鏈，類囊體膜兩側(cè)形成質(zhì)子梯度；驅(qū)動(dòng)ATP合酶生成ATP;新合成的ATP與PS1形成的NADPH被釋放入基質(zhì)，用于葉綠體基質(zhì)中的碳同化反應(yīng)。暗反應(yīng)：碳同化 將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為糖分

8、子中高穩(wěn)定性化學(xué)能的過(guò)程卡爾文循環(huán)（基本途徑，可合成糖類） 羧化階段；還原階段；RuBP再生階段；6次循環(huán)固定6個(gè)CO2。形成一個(gè)己糖。每一次循環(huán)固定1個(gè)CO2 ，需要3個(gè)ATP和2個(gè)NADPH。C4途徑景天酸代謝>>光反應(yīng) 在類囊體膜上進(jìn)行，通過(guò)葉綠素等色素分子吸收、傳遞光能，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，形成ATP和NADPH的過(guò)程，在此過(guò)程中水分子被光解放出氧。光合作用暗反應(yīng)(光合碳同化) 利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH的化學(xué)能，使CO2還原，合成糖，是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的。三線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器1線粒體和葉綠體的DNA雙鏈環(huán)狀2線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)合成70S核糖體、R

9、NA（mRNA、tRNA、rRNA）氨基酸活化酶線粒體和葉綠體核糖體為70s，在基質(zhì)中能進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成;線粒體和葉綠體的大多數(shù)蛋白質(zhì)是靠細(xì)胞核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體中合成，如核糖體蛋白質(zhì)，DNA聚合酶，RNA聚合酶和蛋白質(zhì)合成因子等;線粒體和葉綠體中合成的蛋白為自己所用，不運(yùn)出線粒體或葉綠體外。3線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)肽（N-末端2080個(gè)氨基酸）通過(guò)內(nèi)外膜的接觸點(diǎn)（易位子，Tim/Tom）輸入需能量ATP和分子伴娘（Hsp） 具有解折疊酶(unfoldase)的功能。識(shí)別蛋白質(zhì)解折疊之后暴露出的疏水面，并與之結(jié)合，防止相互作用產(chǎn)生凝聚或錯(cuò)誤折疊。參與蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)輸后分子的重折疊以

10、及裝配過(guò)程不同的導(dǎo)肽信號(hào)可使蛋白質(zhì)運(yùn)送到線粒體的不同部位，如基質(zhì)中，內(nèi)膜上和膜間隙 許多運(yùn)入的蛋白質(zhì)和葉綠體自身合成的蛋白質(zhì)共同組裝成復(fù)合物3 共轉(zhuǎn)移和后轉(zhuǎn)移共轉(zhuǎn)移肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或定位在ER膜上，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡運(yùn)至高爾基體加工包裝再分選至溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到細(xì)胞外；后轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后，再轉(zhuǎn)移到線粒體、葉綠體、過(guò)氧物酶體和細(xì)胞核等細(xì)胞器中，或成為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白及骨架蛋白。>>為什么說(shuō)線粒體和葉綠體是半自主性的細(xì)胞器？ 線粒體和葉綠體的生長(zhǎng)和增殖受細(xì)胞核基因組及自身的基因組兩套遺傳信息系統(tǒng)控制，其RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯、自身構(gòu)建和功能發(fā)揮等必須依

11、賴核基因組編碼的遺傳信息；線粒體和葉綠體攜帶遺傳物質(zhì)DNA，以原核細(xì)胞的編碼方式轉(zhuǎn)錄合成一些自身需要的RNA與蛋白質(zhì)線粒體和葉綠體核糖體為70s，在基質(zhì)中能進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成，但線粒體和葉綠體的大多數(shù)蛋白質(zhì)是靠細(xì)胞核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體中合成，如核糖體蛋白質(zhì)，DNA聚合酶，RNA聚合酶和蛋白質(zhì)合成因子等; 線粒體和葉綠體中合成的蛋白為自己所用，不運(yùn)出線粒體或葉綠體外線粒體與葉綠體的DNA均以半保留方式進(jìn)行復(fù)制，都受細(xì)胞核的控制，復(fù)制所需的DNA聚合酶、解旋酶等均由核基因組編碼；四線粒體和葉綠體的增殖與起源1增殖 線粒體 出芽增殖分裂增殖（隔膜分離和收縮分離）葉綠體 主要靠幼齡葉綠體的分裂，成熟葉綠體通常不再分裂。葉綠體的分裂一般不需要光，但光對(duì)葉綠體的發(fā)育是重要的。在個(gè)體發(fā)育中，葉綠體是由前（原）質(zhì)體分化而來(lái)