叶绿体与线粒体功能
初中生物竞赛辅导 细胞 第六章 线粒体和叶绿体
线粒体和叶绿体是细胞内两个能量转换的细胞器。
线粒体广泛存在于各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于植物细胞中。
它们能将能量转换成驱动细胞进行生命活动所需要的能源。
它们的形态特征主要是呈现封闭的双层膜结构，且内膜经过折叠并演化为极大扩增的内膜为线粒体的氧化磷酸化和叶绿体的光合作用的复杂的化学反应提供了基地与框架。
其次，它围成了一个包含能催化其它细胞生命化学反应的多种酶的内腔（基质）。
线粒体和叶绿体都是高效的产生A TP的精密装置。
尽管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A TP。
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。
很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息统称为真核细胞的第二遗传信息系统，或称核外基因及其表达体系。
虽然线粒体和叶绿体具有自己的遗传物质和进行蛋白质合成的全套机构，但组成线粒体和叶绿体的各种蛋白质成分是由核DNA和线粒体DNA或叶绿体DNA分别编码的。
所以线粒体和叶绿体都是半自主性的细胞器。
第一节线粒体与氧化磷酸化1890年，德国科学家Altmann首先在光学显微镜下观察到动物细胞内存在着一种颗粒状的结构，称作生命小体。
1987年Benda重复了以上实验，并将之命名为线粒体。
1904年Meves在植物细胞中也发现了线粒体，从而确认线粒体是普遍存在于真核生物所有细胞中的一种重要细胞器。
1900年Michaelis用詹纳斯绿B（Janus green B）对线粒体进行活体染色，证实了线粒体可进行氧化还原反应。
1912年Kingsbury第一个提出线粒体是细胞内氧化还原反应的场所。
1913年Engelhardt证明磷酸化和氧的消耗耦联在一起。
1943～1950年，Knnedy 和Lehninger进一步证明，柠檬酸循环、氧化磷酸化和脂肪酸氧化均发生在线粒体内。
次年，Lehninger又发现磷酸化需要电子传递。
近20年来，由于生化技术和电镜技术的不断改进和创新，使线粒体的结构与功能的研究有了很大的进展。
叶绿体和线粒体的功能
叶绿体和线粒体的功能叶绿体和线粒体是细胞内的两个重要细胞器，它们分别在植物细胞和动物细胞中发挥着不同的功能。
叶绿体是植物细胞中的特有细胞器，主要参与光合作用，而线粒体则是动物细胞和植物细胞中共有的细胞器，主要参与细胞呼吸。
下面将详细介绍叶绿体和线粒体的功能及其在细胞代谢中的重要作用。
一、叶绿体的功能叶绿体是植物细胞中的独特细胞器，其主要功能是进行光合作用。
光合作用是植物细胞中最重要的代谢过程之一，它能够将光能转化为化学能，合成有机物，同时释放出氧气。
光合作用由两个阶段组成：光依赖反应和暗反应。
1. 光依赖反应：光依赖反应发生在叶绿体的叶绿体内膜上，主要依赖于光能。
在这个过程中，叶绿体中的叶绿素吸收光能，并将其转化为电子能。
这些电子通过一系列电子传递链的传递和光合作用色素分子的参与，最终被用来产生能量丰富的化合物ATP和还原剂NADPH。
这些能量和还原剂将在暗反应中用于合成有机物。
2. 暗反应：暗反应发生在叶绿体的基质中，不依赖于光能。
在这个过程中，通过使用光依赖反应产生的ATP和NADPH，二氧化碳被还原为有机物。
暗反应的最终产物是葡萄糖，它是植物细胞中最重要的有机物之一，不仅供能，还可以用于构建其他有机物。
总的来说，叶绿体通过光合作用将光能转化为化学能，并合成有机物，为植物细胞提供能量和物质基础。
二、线粒体的功能线粒体是动物细胞和植物细胞中都存在的细胞器，其主要功能是进行细胞呼吸。
细胞呼吸是细胞内最主要的能量供应途径，通过氧化有机物产生能量，并生成细胞所需的ATP。
线粒体的细胞呼吸过程主要分为三个阶段：糖酵解、三羧酸循环和呼吸链。
1. 糖酵解：糖酵解是细胞呼吸的起始阶段，它发生在细胞质中。
在这个过程中，葡萄糖分子被分解成两个分子的丙酮酸，同时产生少量的ATP和还原剂NADH。
2. 三羧酸循环：三羧酸循环发生在线粒体的基质中。
在这个过程中，丙酮酸被氧化成二氧化碳，同时释放出更多的ATP和还原剂NADH。
细胞生物学第七章线粒体与叶绿体知识点整理
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。
(细胞生物学基础)第五章线粒体和叶绿体
体
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目 录
• 引言 • 线粒体概述 • 线粒体的生物学特性 • 叶绿体概述 • 叶绿体的生物学特性 • 线粒体和叶绿体的比较与联系 • 结论
01 引言
主题概述
01
线粒体和叶绿体是细胞内的两个 重要细胞器，分别负责细胞的呼 吸和光合作用。
02
线粒体和叶绿体在细胞中的相互作用和影响
能量转换的协同作用
线粒体和叶绿体在能量转换过程中相互协调，共同维持细胞的能 量平衡。
代谢调节的相互作用
线粒体和叶绿体的代谢过程相互影响，可以通过信号转导途径相互 调控。
细胞生长和分化的影响
线粒体和叶绿体的数量和功能在细胞生长和分化过程中发生变化， 影响细胞的生长和分化过程。
04
叶绿体概述
叶绿体的定义和功能
总结词
叶绿体是植物细胞中负责光合作用的细胞器，主要功能是利用光能将二氧化碳 和水转化为有机物和氧气。
详细描述
叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器，主要负责光合作用。光合作用是将光 能转化为化学能的过程，通过这一过程，植物能够将二氧化碳和水转化为葡萄 糖，并释放氧气。叶绿体含有绿色的叶绿素，因此得名。
线粒体和叶绿体的差异
功能不同
线粒体的主要功能是氧化磷酸化，为细胞提供能量；而叶绿体的 主要功能是光合作用，将光能转换为化学能。
分布不同
线粒体存在于动物细胞和部分植物细胞中；而叶绿体仅存在于植 物细胞中，特别是绿色植物细胞。
成分不同
线粒体中含有丰富的酶和蛋白质，而叶绿体中含有大量的叶绿素 和蛋白质。
线粒体的形态和结构
总结词
线粒体具有多种形态和结构，包括圆形、杆状、螺旋形等，其结构由外膜、内膜、基质 和嵴组成。
线粒体与叶绿体的功能与特点
线粒体与叶绿体的功能与特点线粒体和叶绿体都是细胞质中的重要细胞器，分别负责着细胞生物化学过程中的能量转换和光能转化。
它们在细胞代谢和生命活动中发挥着关键的作用。
本文将介绍线粒体和叶绿体的功能和特点，并探讨其在细胞中的重要性。
一、线粒体的功能与特点线粒体是真核细胞中最重要的能量工厂，它负责将有机物通过氧化代谢转化为细胞能量。
以下是线粒体的功能与特点：1. ATP合成：线粒体内的氧化磷酸化作用是产生三磷酸腺苷（ATP）的主要途径。
在线粒体内，通过三羧酸循环和电子传递链，有机物被氧化为二氧化碳和水，释放出大量的能量，用于合成ATP。
这个过程称为细胞的呼吸作用。
2. 脂肪酸代谢：线粒体也参与脂肪酸的代谢过程。
脂肪酸在线粒体内被分解为乙酰辅酶A，进一步通过三羧酸循环中的氧化反应，释放能量用于ATP的合成。
3. 钙离子调节：线粒体具有调节细胞内钙离子浓度的功能。
在细胞中，线粒体可以吸收和释放钙离子，维持细胞内钙离子浓度的平衡，并调节细胞内的信号传导过程。
4. 有自主复制：线粒体具有自主复制的特点，即它们能够自身复制DNA和合成蛋白质。
这有助于满足细胞对能量的需求，并确保线粒体的数量保持在适当的水平。
二、叶绿体的功能与特点叶绿体主要存在于植物细胞中，并负责进行光合作用，将光能转化为化学能，并合成有机物。
以下是叶绿体的功能与特点：1. 光合作用：叶绿体内的叶绿素是光合作用的关键组成成分。
通过叶绿体内部的光合色素和光合酶，光能被吸收并转化为化学能，用于合成葡萄糖等有机物。
这个过程中，二氧化碳被还原为有机物，同时释放出氧气。
2. 合成植物营养物质：叶绿体不仅能够合成葡萄糖，还能合成其他植物所需的营养物质，如蛋白质、脂类和核酸等。
这些有机物对植物的生长和发育非常重要。
3. 氧化还原反应：叶绿体中的电子传递链参与了光合作用中的氧化还原反应。
通过这个反应，能量被转化为光合产物，并最终生成ATP。
4. 有自主复制：类似于线粒体，叶绿体也具有自主复制的能力。
细胞的能量转换--线粒体和叶绿体
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。
第七章细胞的能量转换—线粒体与叶绿体
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。
细胞生物学第六章线粒体与叶绿体
ATP合酶的“结合变构模 型
三、线粒体与疾病
1、线粒体病：属母系遗传，如克山病、Leber遗 传性视神经病、肌阵挛性癫痫 2、线粒体与衰老 数目与体积的变化 mtDNA的损伤、缺失 线粒体是细胞内自由基的主要来源 3、线粒体与细胞凋亡
第二节 叶绿体与光合作用
一、叶绿体的形态、大小和数目 不同植物种类之间有很大差异。 一般形态为香蕉形，或者称为透镜形。宽2-4um， 长5-10um。叶肉细胞含50-200个叶绿体。 二、叶绿体的结构和化学组成 （一）叶绿体被膜 双层单位膜，6-8nm，之间为10-20nm的膜间 隙。外膜有孔蛋白，通透性大。
THE ESTABLISHMENT OF A PROTONMOTIVE FORCE
33
（四）ATP形成机制——氧化磷酸化
氧化磷酸化：在呼吸链上与电子传递相耦联的由 ADP被磷酸化生成ATP的酶促过程。 呼吸链上有三个部位是氧化还原放能与ADP磷酸 化生成ATP偶联的部位。这三个部位有较大的自 由能变化，足以使ADP与无机磷结合形成ATP。 部位Ⅰ在NADH至CoQ之间。部位Ⅱ在细胞色素 b和细胞色素c之间。部位Ⅲ在细胞色素a和氧之 间。
第二节 叶绿体与光合作用
内膜通透性低。 内膜上有特殊的转运载体，如磷酸交换载体、二 羧酸交换载体，都属于被动运输。 内膜上有与糖脂、磷脂合成有关的酶类。因此， 叶绿体被膜不仅是叶绿体脂合成的场所，也是整 个植物细胞脂合成的主要场所。
（二）类囊体 1、类囊体的结构 叶绿体基质中由单位膜包围形成的扁平小 囊称为类囊体。 基粒、基粒类囊体、基质类囊体。 一个叶绿体的全部类囊体是一个完整连续 的封闭膜囊。含有丰富的具半乳糖的糖脂。 流动性很大。类囊体膜上的成分有：PSI、 PSII、细胞色素bf、CF0-CF1ATP酶。其分 布不对称。
细胞的能量转换器——线粒体和叶绿体
细胞内重要的能量转换器——线粒体和叶绿体真核细胞就像一座复杂的工厂，工厂的内部被分成许多不同的车间，这些车间就是细胞内的各种细胞结构，这些车间各自行使着不同的功能，使得整个细胞有条不紊地进行复杂的生命活动。
这些车间中，有两个重要的能量转换场所，它们就是线粒体和叶绿体。
线粒体是真核生物生命活动所需能量的主要产生场所，被誉为“细胞的动力车间”，没有了线粒体，细胞或生物体的生命就将终结。
叶绿体是大多数植物进行光合作用的场所，被誉为“细胞的养料制造车间”，光能是生物界赖以生存的最根本的能量来源，绿色植物通过光合作用，利用光能将CO2和H2O合成为有机物，这些有机物不仅为植物自身所用，动物和微生物也要直接或间接以之为食，因此叶绿体对整个生物界都有重要作用。
线粒体和叶绿体在外观和构造上都有很多相似的地方，但它们所行使的功能却存在着很大的区别，要弄清线粒体和叶绿体的功能具有很大差别的原因，就必须从它们的亚显微结构入手。
一．叶绿体和线粒体的膜叶绿体和线粒体结构上的相同点之一就是它们都具有双层膜结构，这两层膜和细胞膜一样，都由磷脂双分子层作为基本支架，其上结合各种蛋白质分子，具有一定的流动性，在物质运输方面也都有选择透过性。
叶绿体除了含有表面的两层膜外，其内部的囊状结构也是由一层膜围成的，囊状结构膜也具有上述特点。
但是如果进一步分析这些膜上的各成分的含量，尤其是蛋白质的含量，就不难发现其中的差异。
相关的研究结果如下表：为什么会出现上述结果呢？我们知道蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞内的各种膜要行使其功能，也离不开蛋白质。
线粒体内膜上蛋白质含量高，原因是线粒体进行有氧呼吸所需要的各种酶有很多都位于其内膜上，而其外膜并不直接参与有氧呼吸。
叶绿体的双层膜蛋白质含量都很低，也是因为它们并不直接参与光合作用，而囊状结构膜却是光合作用的重要场所，其上含有大量与光合作用有关的酶。
通过上面的分析可以看出，叶绿体和线粒体的各种膜，由于它们的结构组成不同，功能也就不同。
第六章 细胞的能量转换--线粒体和叶绿体
2) ATP合成酶的作用机理
ATP合成酶据认为是通过结合变化和旋转催化的机制来合成ATP的。 F1中的β亚基有三种构型： ① 紧密结合态（T态）：可与ADP和Pi的结合很紧，能生成ATP,并能与 ATP牢牢结合。 ② 松散结合态（L态）：同ADP和Pi的结合较强。
③ 空置状态（O态）： 几乎不与ATP、ADP和Pi结合。
（二）线粒体和叶绿体的起源
1 内共生起源学说 2 非共生起源学说
（二）线粒体的化学组成及酶的定位
外膜主要是卵磷脂， 内膜主要是心磷脂。 线粒体不同部位标志酶： 1 外 膜－标志酶：单胺氧化酶。 2 内 膜－标志酶：细胞色素氧化酶。 3 膜间隙－标志酶：腺苷酸激酶。 4 基 质－标志酶：苹果酸脱氢酶。
（三）氧化磷酸化
1 线粒体的主要功能－－氧化磷酸化。 2 有机物氧化、呼吸链（电子传递链）与ATP产生之间的关系。
光能→使叶绿体色素分子激发释放电子→电子传递和光合磷 酸化→产生ATP和NADPH2→通过卡尔文循环CO2和H2O被 ATP和NADPH2还原为糖类物质。 1 光反应－包括原初反应、电子传递和光合磷酸化。 2 暗反应－即碳同化。
1 原初反应
原初反应是指叶绿素分子从被光激发至引起第一个光化学反应为 止的过程。包括光能的吸收、传递与转换，即光能被捕光色素分 子吸收，并传至反应中心，在反应中心发生最初的光化学反应， 使电荷分离从而将光能转换为电能的过程。 （1）捕光色素：包括大部分叶绿素a，叶绿素b，胡萝卜素和叶黄 素等。叶绿素吸收的光主要是蓝色和红色而不是 绿色光。 （2）反应中心色素：由一种特殊状态的叶绿素a分子组成，可分为 P700(PⅠ的中心色素)和P680（PⅡ的中心色素). （3）反应中心：由一个中心色素分子和一个原初电子供体D及一个 原初电子受体A组成。 （4）光合作用单位：由捕光色素和反应中心构成。
细胞生物学 名词解释 第六章 线粒体和叶绿体
光合磷酸化数据
2H2O光解生成1分子O2和4H+，PSI和PSII分别吸收4个光子（共8个光子）传递4e-，造成12H+（水光解产生4H+，PQ释放4H+，PSI消耗基质中4H+）=3ATP，生成2NADPH
电子传递链
electron transport chain
膜上一系列由电子载体组成的电子传递途径。这些电子载体接受高能电子，并在传递过程中逐步降低电子的能量，最终将释放的能量用于合成ATP或以其他能量形式储存。
捕光复合体Ⅱ
light harvesting complex Ⅱ，LHCⅡ
位于光系统Ⅰ之外的色素蛋白复合，含有大量天线色素为光系统Ⅱ（PSⅡ）收集光子。
ATP合酶
ATP synthase
位于线粒体内膜或叶绿体的类囊体膜上，通过氧化磷酸化或光合磷酸化催化ADP和无机磷合成ATP的酶，由F1头部和嵌入膜内的F0基部组成，也常见于细菌膜上。
F1头部组成
α3β3γεδ，α3β3形成橘瓣，β亚基的结合位点具有催化ATP合成或水解的活性，γε形成转子，调节3个β亚基催化位点的开放和关闭；δ亚基为F1和Fo相连接所必须的。
电子从PS I开始经过Fd后传给Cytb6f，再经PC回到PS I，由PSI单独完成，电子传递呈现闭合的回路，只产生ATP，不产生NADPH和O2。
作用：当植物缺乏NADP+时，启动循环光合磷酸化，以调节ATP与NADPH的比例，适应碳同化对ATP与NADPH的比例需求（3:2）
高中生物 细胞的能量转换器—线粒体与叶绿体
细胞的能量转换器——线粒体与叶绿体线粒体与叶绿体是真核细胞内两种重要的细胞器，线粒体是有氧呼吸的主要场所，在线粒体内有机物被彻底氧化分解成无机物，其中的能量被转移到ATP 中，所以线粒体是细胞内供应能量的“动力工厂”。
叶绿体是绿色植物光合作用的场所，通过光合作用太阳光能转变成有机物中的化学能，可以进一步被各种生物所利用。
所以，线粒体与叶绿体是真核细胞内的能量转换器。
此外，线粒体与叶绿体内都有少量的DNA，与细胞质遗传有关。
线粒体与叶绿体外包双层生物膜，叶绿体内还有生物膜构成的基粒。
围绕线粒体与叶绿体可以把细胞呼吸、光合作用、细胞质遗传、生物膜等重要知识综合起来。
1 基础知识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。
1.1在细胞内的分布线粒体普遍存在于各种真核细胞内，绿色植物细胞内的线粒体普遍少于细胞。
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（没有细胞核和各种细胞器）、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内，如叶肉细胞，植物幼嫩的茎、幼嫩的果实等绿色器官。
叶绿体在细胞中的分布与光照强度有关：在强光下常以侧面对着光源，避免被强光灼伤；在弱光下，均匀分布在细胞质基质中，并以正面（最大面积）对着光源，以利于吸收更多的光能。
而蓝藻等进行光合作用的原核生物、植物的根细胞没有叶绿体。
1.2 结构显微观察形态：线粒体一般呈球状、粒状、棒状，并且随细胞类型及生理条件的不同而存在较大的差别。
叶绿体一般呈扁平的球形或椭球形。
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。
叶绿体由外膜、内膜两层膜包被，内含有几个到几十个基粒，每个基粒都是由很多个类囊体(囊状结构)堆叠而成，基粒与基粒之间充满叶绿体基质。
线粒体和叶绿体
线粒体和叶绿体与细胞核的相互作用
线粒体与细胞核的相互作 用
线粒体和细胞核之间的相互作用涉及到了复 杂的信号转导途径。线粒体会释放信号分子 ，如细胞色素c，与细胞核进行交互，影响 细胞核的基因表达。
叶绿体与细胞核的相互作 用
叶绿体和细胞核之间的相互作用也涉及到了 复杂的信号转导途径。叶绿体会释放信号分 子，如atp/adp比值，与细胞核进行交互，
线粒体和叶绿体的遗传和 调控
线粒体和叶绿体的基因组特点
线粒体基因组
线粒体基因组是独立于细胞核的，具有自 己的DNA序列，且具有母系遗传的特点 。其包含编码线粒体蛋白质的基因和非编 码RNA。
VS
叶绿体基因组
叶绿体基因组也是独立于细胞核的，具有 自己的DNA序列。它编码与光合作用相 关的蛋白质和酶，以及一些核糖体蛋白和 RNA。
酶则参与脂肪酸、氨基酸、核苷酸等物质的合成和分 解
基质蛋白涉及氧化呼吸链、脂肪酸合成、核苷酸代谢 等过程
核酸则参与DNA和RNA的合成和降解等过程
03
叶绿体的结构和组成
叶绿体的基本结构
叶绿体由双层膜包裹，内部含有多种酶和蛋白质。
叶绿体内含有基质、类囊体和间质等结构。
叶绿体内膜的结构和功能
叶绿体内膜具有高度选择性的通透性，能够控制物质进出叶绿体。
线粒体和叶绿体的比较
01
结构
线粒体和叶绿体在结构上都有两层膜，内膜向内突起形成嵴，嵴上有
基粒。但是线粒体内膜向内折叠形成嵴较多，而叶绿体内膜形成的嵴
较少。
02
功能
线粒体和叶绿体在功能上也有所不同。线粒体是细胞进行有氧呼吸的
主要场所，为细胞代谢提供能量；而叶绿体主要进行光合作用，吸收
线粒体和叶绿体的功能
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。
细胞生物学第六章 细胞的能量转换-线粒体和叶绿体
线粒体的形态结构
线粒体的形态与分布
动态细胞器 外形：线状、粒状、哑铃状、环状、圆柱状等 大小：直径0.5-1.0μm，长为2-3μm，可达1020μm 数目：动物细胞植物细胞 人成熟红细胞中无线粒体 代谢旺盛的细胞 分布：细胞功能旺盛区域；定位与迁移与微管相关
线粒体可塑性
心肌
状如蘑菇，属F型质子泵。 分为球形的F1（头部）和嵌入膜中的F0（基部）。 F1由5种多肽组成α3β3γδε复合体，具有三个ATP合成 的催化位点（每个β亚基具有一个）。 F0由三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜，12个c亚基组 成一个环形结构，具有质子通道。
F1 particle is the catalytic subunit; The F0 particle attaches to F1 and is embedded in the inner membrane. F1: 5 subunits in the ratio 3:3:1:1:1 F0: 1a：2b：12c
2、复合物II：琥珀酸脱氢酶
组成：至少由4条肽链，含有一个FAD，2个铁硫蛋白。 作用：催化琥珀酸的低能量电子转至辅酶Q，但不转移质子。
琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。 琥珀酸+Q→延胡索酸+QH2
3、复合物III：细胞色素c还原酶。 组成：至少11条不同肽链，以二聚体形式存在，每个单体包 含两个细胞色素b（b562、b566）、一个铁硫蛋白和一个 细胞色素c1 。 作用：催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移一对电子， 同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。 2还原态cyt c1 + QH2 + 2 H+M→2氧化态cyt c1 + Q+ 4H+C
神奇的细胞器解析线粒体与叶绿体的功能
神奇的细胞器解析线粒体与叶绿体的功能细胞是构成生命的基本单位，而细胞器则是组成细胞的重要组成部分。
线粒体和叶绿体是细胞内的两个重要细胞器，它们各自具有独特的功能，对细胞的正常运作起着至关重要的作用。
一、线粒体的功能线粒体是真核细胞内的一个重要细胞器，它是细胞进行能量转换的重要场所。
线粒体主要参与细胞的呼吸作用，负责产生细胞所需的能量分子——三磷酸腺苷（ATP）。
在细胞呼吸过程中，线粒体通过氧化葡萄糖等有机物质，不断释放出能量，并最终将其储存到ATP分子中。
除了能量转换外，线粒体还参与了细胞凋亡、代谢调节等多个重要过程。
在细胞凋亡中，线粒体释放出细胞内的“死亡蛋白”，引发细胞自身的死亡。
而在代谢调节方面，线粒体能够根据细胞的能量需求进行调整，以维持细胞内能量平衡。
二、叶绿体的功能叶绿体是植物细胞及某些原核细胞中的细胞器，它具有特殊的叶绿素分子，能够进行光合作用。
光合作用是一种将光能转化为化学能的过程，通过这一过程，叶绿体能够合成有机物质，供细胞使用。
光合作用主要由两个阶段组成：光反应和暗反应。
在光反应中，光能被叶绿素吸收并转化为化学能，同时释放出氧气。
而在暗反应中，通过一系列复杂的化学反应，光能被转化为葡萄糖等有机物质。
除了进行光合作用外，叶绿体还参与了植物色素的合成、植物免疫反应等重要生物过程。
叶绿体中的叶绿素不仅赋予了植物独特的绿色，还具有吸收光能和保护细胞免受有害光线伤害的功能。
三、线粒体与叶绿体的关系线粒体和叶绿体在细胞的功能中起着互补而又相互依赖的作用。
线粒体通过细胞呼吸产生的ATP为叶绿体提供所需的能量，而叶绿体则通过光合作用合成的有机物质为线粒体提供能源物质。
这种互补关系使得细胞能够正常运作，维持生命活动的正常进行。
同时，线粒体和叶绿体在进化上也具有悠久的亲缘关系。
科学家认为，这两个细胞器源自原核生物，通过共生的方式进化而来。
叶绿体内部的叶绿素分子与一些细菌的光合作用中的色素非常相似，而线粒体则含有自己的一套DNA和基因组。
线粒体和叶绿体的比较
线粒体和叶绿体的比较线粒体和叶绿体是两种不同的细胞质器，它们在细胞的代谢过程中发挥着至关重要的作用。
它们都具有自主复制和自主繁殖的功能，且都具备着自己的遗传信息。
虽然两者在细胞功能上存在着相似之处，但是它们之间依然存在着很多的差异和不同之处。
第一，线粒体和叶绿体的位置是不同的。
线粒体主要分布在细胞的质壁上，参与细胞的氧化代谢和能量供应等重要功能。
而叶绿体则分布在植物细胞的叶片和茎干等绿色组织中，参与光合作用和碳素循环等重要功能。
这也说明了它们在细胞中的不同作用和位置。
第二，线粒体和叶绿体在结构上存在差异。
线粒体呈长椭球形，可以看做一个半自主的小器官。
它有两层膜结构，内膜上有许多的褶皱，增加了表面积，方便了线粒体内的化学反应。
而叶绿体则呈扁平片状，有一个外膜和内膜，内膜有许多的穿孔结构，称为叶绿体基粒。
这些基粒像是小孔板，可以让物质在细胞膜之间快速交换。
第三，线粒体和叶绿体的代谢功能是不同的。
线粒体主要参与葡萄糖的氧化分解和三羧酸循环，产生ATP。
这些ATP可以储存成能量，也可以在细胞代谢过程中直接使用。
而叶绿体则是通过光合作用来合成有机物质和氧气。
它可以光合合成葡萄糖等有机物质，也可以产生ATP，但是它产生的ATP数量相对较少，主要是提供能量和产生氧气等生命活动的必需物质。
第四，线粒体和叶绿体的基因组大小和结构也有所不同。
线粒体的基因组大小约为16kb，有37个基因，主要编码线粒体内的蛋白质和RNA。
而叶绿体则是大小约为160kb，有100多个基因，其中大部分是编码光合作用相关的蛋白质和RNA。
叶绿体的基因组更加复杂，受到多个因素的影响，其中很多和气候环境相关。
最后，线粒体和叶绿体的遗传方式也有所不同。
线粒体遵循母系遗传，母亲传递给子女的线粒体基因保持不变。
而叶绿体遵循父母双亲遗传，父母的叶绿体基因都可以继承给子女。
不同的继承方式也意味着线粒体和叶绿体的灵活性和遗传稳定性有所不同。
综合来看，线粒体和叶绿体在细胞代谢和生命活动中都具有着不可或缺的作用。
叶绿体与线粒体功能
叶绿体和线粒体的组成
线粒体和叶绿体的化学成分主要是蛋白质和脂 质。在他们的基质中含有许多酶、核糖体、 DNA、RNA及无机离子等。
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
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叶绿体主要功能
叶绿体的主要功能是进行光合作用。其过程可 分为3大步骤：1、原初反应；2、电子传递和 光合磷酸化；3、碳同化。前两步属于光反应， 后一步属于暗反应。
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化学渗透假说
电子在电子传递链传递过程中所释放的能量转 换成了跨越内膜的H＋浓度的势能，这种势能 驱动氧化磷酸化和光合磷酸化反应，合成ATP。
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总结
▪ 叶绿体和线粒体是两种重要的细胞器。他 们在进化、结构和功能上都有很多相似之 处，呼吸作用和光合作用有许多的共同点， 在机制研究上有许多地方可以相互借鉴。
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1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
线粒体的主要功能
线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化。氧化磷 酸化是在内膜上进行的一个形成ATP的过程。 它是在电子从NADH或FADH2经过电子传递链传 递给氧的过程中发生的。每一个NADH被氧化 产生3个ATP分子，而每一个FADH2被氧化产生2 个ATP分子，电子最终被O2接受而生成H2O。
叶绿体与线粒体功能、结构的比较
李宏亮
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叶绿体与线粒体的图示
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叶绿体与线粒体
叶绿体与线粒体是真核细胞两种重要的细胞器， 他们能高效的将能量转换成细胞进行各种生命 活动的直接能源——ATP。线粒体广泛存在于 各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于职务细胞 中。
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总结
叶绿体和线粒体是两种重要的细胞器。他 们在进化、结构和功能上都有很多相似之 处，呼吸作用和光合作用有许多的共同点， 在机制研究上有许多地方可以相互借鉴。
叶绿体与线粒体功能、 叶绿体与线粒体功能、结构的比较
李宏亮
叶绿体与线粒体的图示
叶绿体与线粒体
叶绿体与线粒体是真核细胞两种重要的细胞器， 他们能高效的将能量转换成细胞进行各种生命 活动的直接能源——ATP。线粒体广泛存在于 各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于职务细胞 中。
叶绿体于线粒体的结构比较
线粒体和叶绿体是细胞内较大的细胞器，在光学显微 镜下即可看见。他们的形状、大小、数目和分布常因 细胞种类、生理功能及生理状况不同而有较大差别。 他们的形态结构特征主要是具有封闭的两层单位膜， 内膜向内折叠，并演化成为极大扩增的内膜特化结构 系统——线粒体的脊和叶绿体的类囊体，构成多酶体 系行使功能的结构框架，从而使氧化磷酸化和光合作 用等复杂的化学反应能有条不紊地顺利进行。
叶绿体主要功能
叶绿体的主要功能是进行光合作用。其过程可 分为3大步骤：1、原初反应；2、电子传递和 光合磷酸化；3、碳同化。前两步属于光反应， 后一步属于暗反应。
化学渗透假说
电子在电子传递链传递过程中所释放的能量转 换成了跨越内膜的H＋浓度的势能，这种势能 驱动氧化磷酸化和光合磷酸化反应，合成ATP。
叶绿体和线粒体的组成
线粒体和叶绿体的化学成分主要是蛋白质和脂 质。在他们的基质中含有许多酶、核糖体、 DNA、RNA及无机离子等。
线粒体的主要功能
线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化是在电子从NADH或FADH2经过电子传递链 传递给氧的过程中发生的。每一个NADH被氧 化产生3个ATP分子，而每一个FADH2被氧化 产生2个ATP分子，电子最终被O2接受而生成 H2O。