2023年細(xì)胞生物學(xué)線粒體與葉綠體知識(shí)點(diǎn)整理

一、線粒體與氧化磷酸化形態(tài)結(jié)構(gòu)外膜:標(biāo)志酶:單胺氧化酶是線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);缺少膽固醇,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)合膜間隙: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,增長(zhǎng)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)則排列的顆粒基質(zhì):標(biāo)志酶：蘋果酸脫氫酶為內(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)合具有大量蛋白質(zhì)和酶，DＮA，ＲNA，核糖體，Ｃa2+功能氧化磷酸化通過(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氧化磷酸化通過(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P90)*Delta*epsilon頭部Ｆ1（α3*Delta*epsilon親水性α、β亞基具有ＡTP結(jié)合位點(diǎn)，β亞基具有催化ATP合成的活性γε結(jié)合為轉(zhuǎn)子,旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)β亞基的3種構(gòu)象狀態(tài)δ與a、b亞基結(jié)合為定子基部F0（a1ｂ2ｃ10-12疏水性C亞基1２聚體形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)定子在一側(cè)將α3β3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)生具有高能電子的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）（FMN→FeS）>>電子傳遞鏈2H+4H+4H+（cytb-FeS-cytc1）（FMN→FeS）NADＨ鏈：復(fù)合物Ⅰ（NADＨ脫氫酶）ＵＱ（泛醌）→復(fù)合物Ⅲ(細(xì)胞色素（FAD→FeS）（FAD→FeS）（CuA-Cyta-Cyta3-CuB）還原酶）→Ｃytc(細(xì)胞色素c)→復(fù)合物Ⅳ（細(xì)胞色素C氧化酶）→O2→H２O（CuA-Cyta-Cyta3-CuB）＞>ＡTP合成酶的結(jié)合變化和旋轉(zhuǎn)催化機(jī)制F1上3個(gè)β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)β亞基要通過(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)γ亞基在α3β３形成的圓筒中反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)120度,使β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;葉綠體與光合作用形態(tài)結(jié)構(gòu)外膜,內(nèi)膜類囊體:基粒類囊體：許多類囊體象圓盤同樣疊在一起，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)Ⅰ(PSⅠ）的活性大顆粒：具有光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ）的活性ATＰ合成酶：CF0有4個(gè)亞基CF1為α3β３γδε>>光系統(tǒng):進(jìn)行光吸取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)具有兩個(gè)重要成分∶捕光復(fù)合物(lighｔ-harvestinｇcｏmpｌeｘ)和光反映中心復(fù)合物（reactｉon－centercomplｅｘ)?；|(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----－-光合作用光反映原初反映指從天線色素分子被光激發(fā)，到引起第一個(gè)光化學(xué)反映為止的過(guò)程，涉及光能的吸取、傳遞與光化學(xué)反映(光能→電能)＞>光合色素天線/捕光色素——吸取光能并將之有效地傳遞到反映中心色素;反映中心色素——將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能＞>光化學(xué)反映：由光引起的反映中心色素分子與原初電子受體間的氧化還原反映。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型傳遞途徑——電子從H2Ｏ經(jīng)PSII、PQ、Cｙtｂ6ｆ、PC、ＰSI、Ｆd最終傳遞給ＮAＤＰ+，生成ATＰ，同時(shí)尚有NADＰH的產(chǎn)生和O2的釋放。循環(huán)光合磷酸化:由PSI單獨(dú)完畢,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)生原初反映，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)中的碳同化反映。暗反映：碳同化將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為糖分子中高穩(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＞>光反映在類囊體膜上進(jìn)行,通過(guò)葉綠素等色素分子吸取、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。光合作用暗反映(光合碳同化)運(yùn)用光反映產(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、RNA(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)①信號(hào)肽（N－末端20~80個(gè)氨基酸)②通過(guò)內(nèi)外膜的接觸點(diǎn)(易位子,Tim/Tom）輸入③需能量ATP和分子伴娘（Hsp)具有解折疊酶（unfoｌｄａse)的功能。辨認(rèn)蛋白質(zhì)解折疊之后暴露出的疏水面,并與之結(jié)合，防止互相作用產(chǎn)生凝聚或錯(cuò)誤折疊。參與蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)送后分子的重折疊以及裝配過(guò)程④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)揮等必須依賴核基因組編碼的遺傳信息;②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)③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;④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⑤線粒體與葉綠體的DNA均以半保存方式進(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（隔閡分離和收縮分離）葉綠體重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)的。2．?起源(1） 內(nèi)共生假說(shuō)內(nèi)共生假說(shuō)線粒體起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的細(xì)菌葉