叶绿体和线粒体的起源
细胞生物学考试押题及参考答案(1)
一、选择题1-5 BABBB 6-10 BDABB 11-15 ABCAC 16-18 CCC二、填空题1、根据线粒体和叶绿体起源内共生学说，认为线粒体起源于细菌，叶绿体起源于蓝藻。
2、协助扩散和主动运输的主要相同之处在于都需要载体，速度都很快,主要差别在于协助扩散只能顺浓度梯度进行，不消耗能量；主动运输可以逆浓度梯度进行，消耗能量。
3、核纤层结构的组成成分, 属于中间纤维蛋白家族4，核小体的核心由四种组蛋白（H2A、H2B、H3、H4）各两分子共8分子组成的八聚体，核心的外面缠绕了1.75圈的DNA双螺旋，其进出端结合有H1组蛋白分子。
5、YAC（酵母人工染色体）的构建成功说明：一个有功能的染色体至少有自主复制DNA序列,着丝粒DNA序列, 端粒DNA序列三个不可缺少的功能元件。
6、真核细胞和原核细胞中都存在的rRNA是5SrRNA。
7、细胞周期调控中的两个主要因子细胞周期蛋白依赖的蛋白激酶（CDK 激酶）和。
细胞周期蛋白其中前者是催化亚基，后者相当于调节亚基。
三、名词解释1.常染色质(euchromatin):间期核中处于伸展状态，压缩程度相对较低、着色较浅的染色质。
2.双信号系统：以PIP2代谢为基础的信号通路中，胞外刺激使转化为IP3和DAG，引发IP3/Ca2+和DAG/PKC 两条信号转导途径，在细胞内沿两个方向传递，实现细胞对外界的应答，这样的信号系统称之为双信号系统。
3.细胞周期同步化：将一个细胞群体内处于不同时期的细胞处于细胞周期的同一时相的方法。
4.多聚核糖体：具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体。
5.细胞凋亡：为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
6.Hayflick界限：正常的体外培养的细胞寿命不是无限的，只能进行有限次数的增殖。
7踏车行为：在一定条件下,微丝的正极由于肌动蛋白亚基不断添加而延长,负极由于肌动蛋白亚基去组装缩短,这种现象称为踏车行为。
内共生起源学说的证据叶绿体线粒体相似点
内共生起源学说的证据叶绿体线粒体相似点
内共生起源学说是一种科学理论，认为叶绿体和线粒体起源于原核细胞内部的内共生关系。
以下是叶绿体和线粒体相似点的一些证据：
1. 形态结构相似：叶绿体和线粒体在结构上非常相似，都有双层的膜结构，含有自己的遗传物质，具有内、外两个膜层。
2. DNA相似：叶绿体和线粒体都包含有自己的DNA，与原核细胞的DNA比较相似，而且这些DNA在某些特定的基因组片段上出现了一致性。
3. 独立复制：叶绿体和线粒体都能够独立复制自己的DNA，并有自己的复制机制。
4. 蛋白质合成机制相似：叶绿体和线粒体都具有自己的蛋白质合成机制，包括翻译RNA和核糖体。
5. 基因编码的功能相似：叶绿体和线粒体都编码一些关键的基因，这些基因编码的蛋白质在光合作用和细胞呼吸中发挥重要作用。
6. 共生物理证据：一些真核生物的细胞内可以发现叶绿体和线粒体共同存在的情况，例如一些藻类和植物细胞中，细胞内同时存在叶绿体和线粒体。
以上是一些支持内共生起源学说的证据，这些证据表明叶绿体和线粒体可能起源于原核细胞内的共生关系。
简述线粒体和叶绿体内共生起源的主要论据
简述线粒体和叶绿体内共生起源的主要论据一、线粒体的共生起源线粒体是细胞内的一种器官，负责细胞的能量代谢和ATP的合成。
线粒体内含有自己的DNA和蛋白质，与细胞核不同。
线粒体的共生起源，是指线粒体和原核细胞的共同进化过程。
1.线粒体具有自主繁殖能力线粒体具有自主繁殖能力，通过二分裂方式繁殖。
这表明线粒体并非完全依赖于细胞核的支配。
2.线粒体和细菌有相似之处线粒体和细菌有许多相似之处，都具有类似的细胞壁、膜结构和基因组成等。
并且，线粒体在结构和生化反应方面也与细菌有许多相似之处。
3.线粒体和原核细胞有共同祖先线粒体的DNA序列与细菌的DNA序列有相似之处，这表明线粒体和细菌有共同的祖先。
这也支持了线粒体的共生起源理论。
二、叶绿体的共生起源叶绿体是植物和藻类细胞内的一种器官，负责光合作用和氧气释放。
叶绿体也含有自己的DNA和蛋白质，与细胞核不同。
叶绿体的共生起源，是指叶绿体和细胞核的共同进化过程。
1.叶绿体与细菌有相似之处叶绿体与细菌有相似之处，如细胞壁结构、膜结构和基因组成等。
并且，叶绿体内含有一种称为“类囊体”的结构，与细菌内的类囊体结构相似。
2.叶绿体具有自主繁殖能力叶绿体具有自主繁殖能力，通过二分裂方式繁殖。
这表明叶绿体并非完全依赖于细胞核的支配。
3.叶绿体和藻类有共同祖先叶绿体和藻类有共同的祖先，这表明叶绿体的起源和藻类的共生起源有关。
综上所述，线粒体和叶绿体的共生起源理论，是通过对细胞结构、生化反应、遗传物质等方面的比较研究，提出并支持的。
这些论据都表明，线粒体和叶绿体都具有自主繁殖能力、与细菌具有相似之处、与其宿主细胞有共同祖先等，这些都为线粒体和叶绿体的共生起源提供了有力的证据。
细胞的能量转换─线粒体和叶绿体
(Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961) ●质子动力势的其他作用 ●线粒体能量转换过程略图
线粒体的形态结构
●线粒体的形态、大小、数量与分布 ●线粒体的超微结构
科学家把这一研究成果发表在2001年12月的《美国人类遗传学》杂志上
吉普赛人靠卖艺为生（摄于20世纪30年代） 图片来自微软Encarta百科全书。
一些结论－－仅供参考
2001年初，英国牛津大学遗传学家布赖恩·赛克斯对欧洲人线粒体DNA 的研究表明，99％的现代欧洲人同是来源于7位女性，她们可以称为欧 洲人的7位夏娃。
自受精卵形成后，线粒体也不断地分裂、增长。于 是在人类细胞的内部，线粒体通过氧化方式，夜以 继日地为人类细胞提供着能量。
人类在各种活动中，无论是学习，还是工作，都离 不开线粒体。
严格地讲，线粒体并不属于人类。线粒体有自己的 名称、历史和性格特点，它是单独的生命体。
第一节 线粒体与氧化磷酸化
●线粒体的超微结构 ●线粒体的化学组成及酶的定位 ●线粒体是物质氧化与能量转换的场所 ●线粒体与人类疾病和衰老
●叶绿体(Chloroplast)的形态结构 ●叶绿体的功能—光合作用(photosynthesis)
叶绿体(Chloroplast)的形态结构
●叶绿体与线粒体形态结构比较 叶绿体内膜并不向内折叠成嵴；内膜不含电
子传递链；除了膜间隙、基质外，还有类囊体腔； 捕光系统、电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体 膜上。 ●叶绿体超微结构
电子传递与氧化磷酸化的结构基础
◆氧化磷酸化过程实际上是能量转换过程，即有机 分子中储藏的能量高能电子质子动力势ATP
例析线粒体和叶绿体的内共生起源学说
例析线粒体和叶绿体的内共生起源学说————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ例析线粒体和叶绿体的内共生起源学说封开县江口中学陶勇由于线粒体和叶绿体具有独特的半自主性并与细胞核建立了复杂而协调的互作关系，它们的起源一直以来多被认为有别于其他细胞器。
在人们为这两种细胞器设计的起源假说中,内共生起源学说很好地贴合了线粒体和叶绿体的半自主性和核质关系特征，因而得到了广泛的认可和支持。
内共生起源学说认为,线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的行有氧呼吸的细菌和行光能自养的蓝细菌。
该假说的提出远早于ｍｔＤNA和cpDNA的发现。
随着人们对真核细胞超微结构、线粒体和叶绿体DNA及其编码机制的认识,内共生起源学说的内涵得到了进一步充实。
１970年，Margｕｌiｓ在已有的资料基础上提出了一种更为细致的设想。
假设认为，真核细胞的祖先是一种体积较大、不需氧具有吞噬能力的细胞,通过糖酵解获取能量。
而线粒体的祖先则是一种革兰氏阴性菌，具备三羧酸循环所需的酶和电子传递链系统,可利用氧气把糖酵解的产物丙酮酸进一步分解,获得比糖酵解更多的能量。
当这种细菌被原始真核细胞吞噬后,即与宿主细胞间形成互利的共生关系:原始真核细胞利用这种细菌获得更充分的能量;而这种细菌则从宿主细胞获得更适宜的生存环境。
与此类似,叶绿体的祖先可能是原核生物的蓝细菌（cyａnbacｔeｒia）。
当这种蓝细菌被原始真核细胞摄人后，为宿主细胞进行光合作用;而宿主细胞则为其提供其他的生存条件。
线粒体和叶绿体的内共生学说先后得到了大量的生物学研究证据的支持。
特别是近期的分子生物学和生物信息学的研究发现真核细胞的细胞核中存在大量原本可能属于呼吸细菌或蓝细菌的遗传信息,说明最初的呼吸细菌和蓝细菌的大部分基因组在漫长的共进化过程中发生了向细胞核的转移。
这种转移极大的削弱了线粒体和叶绿体的自主性，建立起稳定、协调的核质互作关系。
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。
线粒体和叶绿体的起源和演化历程
GC7890A基础知识培训今天学习的主要内容是：1、气相色谱简介；2、进样口；3、色谱柱；4、检测器。
在各个板块中，对气相色谱的基本组成部分进行了重新的学习和认识。
在第一部分“气相色谱简介”一章中，其学习的目的就是介绍气相色谱和安捷伦气相色谱仪的基本概念。
在今天的学习中，气相色谱主要由五个部分组成：载气，进样口，色谱柱，检测器，数据系统。
GC的第一个主要组成部分就是载气，我们常用的载气有氦气、氮气、氢气或者混有甲烷的氩气。
载气的主要作用就是将样品传输到整个系统，在选用载气的过程中，我们需要根据特定的要求及检测器的类型选用合适的载气，气体可以用钢瓶或者气体发生器提供。
在选用气体发生器时，我们需要对气体进行净化和干燥，通过捕集阱可以对气体进行干燥和纯化。
以除去其中的水分，烃类和氧。
这是因为如果气路中含有水分，则会损伤色谱柱，使得降低柱效，是分离效果下降，出现鬼峰等。
如果气路中含有烃类，则会提高检测器的本底输出，增大噪声，所以在做痕量分析的时候，要使用烃类捕集阱。
如果载气含有氧，那么在使用过程中，则会破坏色谱柱的固定相，在ECD中，氧气会降低检测器的性能；在TCD中，氧气会损伤钨丝，造成TCD热丝的永久性损坏，降低了其使用寿命。
所以在使用载气的时候，我们就需要对气体进行纯化和干燥。
例如我们可以用分子筛或者硅胶对水分进行捕集，可以用活性炭对烃类进行捕集，用金属络合物对样进行捕集。
在连接各个捕集阱的时候，气顺序一定要按照水分捕集阱，烃类捕集阱，氧捕集阱的顺序进行连接，千万不可将其顺序颠倒。
这主要是因为烃类捕集阱，氧捕集阱也具有捕集水分的功能，由于烃类捕集阱氧捕集阱很难再生，成本比水分捕集阱高的多，所以捕集阱一定要按顺序安装。
要值得注意的是，在更换安装氧捕集阱之前，要先吹扫管线，在安装时，一定要带气安装。
以防空气中的氧气进入捕集阱中，消耗新的氧捕集阱。
水分捕集阱，烃类捕集阱以及氧捕集阱都属于消耗品，需要定期更换。
线粒体和叶绿体的起源
线粒体和叶绿体的起源江苏王源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，而叶绿体仅存在于植物细胞中。
它们的形态特征主要是封闭的双层单位膜结构，且内膜经过折叠并演化为表面积极大扩增的内膜特化结构系统。
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。
关于线粒体和叶绿体的起源，现在主要存在两种截然相反的观点：内共生起源学说与分化学说。
1. 内共生起源学说内共生起源学说认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻。
该学说认为真核细胞的直接祖先是一种巨大的、不需氧的、具有吞噬能力的古核生物，它们靠吞噬糖类并将其分解来获得其生命活动所需的能量。
当时的生态系统中存在着另一种需氧的真细菌，它们含有进行三羧酸循环所需的酶系，能够更好地利用糖类，将其分解得更加彻底以产生更多的能量。
在生命演化过程中，这种古核生物将这种真细菌作为食物吞噬进体内，但是却没有将其消化分解掉，而是与之建立起了一种互惠的共生关系：古核细胞为细胞内的真细菌提供保护和较好的生存环境，并供给真细菌未完全分解的糖类，而真细菌由于可以轻易地得到这些营养物质，从而产生更多的能量，并可以供给宿主利用。
一部分这样的古核生物在吞噬真细菌的同时，还吞噬了某种原始的蓝细菌，即蓝藻，蓝藻为宿主细胞完成光合作用，而宿主细胞为其提供营养条件。
这种细胞内共生关系对双方都有益处，因此双方在进化中就建立起了一种逐步固定的关系。
在古核细胞内共生的真细菌由于所处的环境与其独立生存时不同，因此很多原来的结构和功能变得不再必要而逐渐退化消失殆尽；结果，细胞内共生的真细菌越来越特化，最终演化为古核细胞内专门进行能量代谢的细胞器官——线粒体。
蓝细菌也通过类似的内共生过程成为这些古核生物细胞内的一种细胞器官——叶绿体，行使光合自养功能。
至今线粒体和叶绿体还保留有它们祖先的一些基本特征和痕迹，为这一学说提供了大量证据。
2. 分化学说该学说认为真核细胞的前身是一个进化上比较高等的好氧细菌，比典型的原核细胞大，这样就要逐渐增加具有呼吸功能的膜表面，开始是通过细菌细胞膜的内陷、扩张和分化，后逐渐形成了线粒体和叶绿体的雏形。
线粒体与叶绿体(1)
叶绿体外被由双层膜组成，膜间为10~20nm的膜间隙。外膜的渗透性大，如核苷、 无机磷、蔗糖等许多细胞质中的营养分子可自由进入膜间隙。
内膜对通过物质的选择性很强，，CO2、O2、Pi、H2O、磷酸甘油酸、丙糖磷酸， 双羧酸和双羧酸氨基酸可以透过内膜，ADP、ATP已糖磷酸，葡萄糖及果糖等透 过内膜较慢。蔗糖，NADP+及焦磷酸等不能透过内膜，需要特殊的转运体 translator）才能通过内膜。
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、分杈状或其它形状。数目一般数百到数千个，线粒体通常 分布在细胞功能旺盛的区域。
线粒体的超微结构 图1 图2
外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin)，通透性较高。标志酶为单 胺氧化酶。 图2 内膜（inner membrane）：高度不通透性，向内折叠形成嵴。 （cristae），嵴能显著扩大内膜表面积（达5~10倍）。含有与能量转换 相关的蛋白 （执行氧化反应的电子传递链酶系、 ATP合成酶、线粒体内 膜转运蛋白）。标志酶为细胞色素氧化酶。 膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性酶、底物及辅助因子。 标志酶为腺苷酸激酶。 基质（matrix）：含三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化等酶系、线粒体 基因表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。
个体发育：由前质体（proplastid）分化 而来。
增殖：分裂增殖
24
二、 线粒体和叶绿体的起源
内共生起源学说（endosymbiosis hypothesis)
叶绿体起源于细胞内共生的蓝藻：ereschkowsky，1905 年
Margulis，1970年：线粒体的祖先-原线粒体是一种革兰 氏阴性细菌：叶绿体的祖先是原核生物的蓝细菌 （Cyanobacteria），即蓝藻。
7.2叶绿体与线粒体的半自主性及其起源
相 似 点
1.
较线粒体大；
内膜并不向内折叠成嵴； 内膜不含电子传递链；
不 同 点
2. 3.
4.
5.
除了膜间隙、基质外，还有类囊体；
叶绿体
捕光系统、电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体膜上。
第二节
线粒体与叶绿体是半自 主性的细胞器
1. 叶绿体与线粒体的DNA 2. 叶绿体与线粒体的蛋白质合成 3. 叶绿体与线粒体的蛋白质运送与组装
• 成功之处：解释了真核cell核被膜的形成与演 化的渐进过程。
• 不足之处：实验证验不多；无法解释为何线粒 体，叶绿体与细菌在DNA分子结构和protein合 成性能上有那么多相似之处；对线粒体和叶绿 体的DNA酶，RND酶和核糖体的来源也很难解 释。
增殖： 分裂增殖，由中部向内收缩而分裂； 幼龄叶绿体可分裂；但成熟叶绿体不能分裂。
• 二、起源 • 1. 内共生起源学说 • 2. 非共生起源学说
1. 内共生起源学说
1）内容：
• 内共生学说是关于真核生物细胞中的细胞器， 线粒体和叶绿体起源的学说。根据这个学说， 它们起源于内共生于真核生物细胞中的原核生 物。这种理论认为线粒体起源于好氧性细菌 （很可能是接近于立克次体的变形菌门细菌）， 而叶绿体源于内共生的光合自养原核生物蓝藻。 这个理论的证据非常完整，目前已经被广泛接 受。
线粒体中的多数蛋白由核基因编码、在细胞质
核糖体中合成。故线粒体基因在转录与转译过程 中受核基因控制，对核基因具很大依赖性。
2) 参加叶绿体组成的蛋白质来源：
• 由ctDNA编码，在叶绿体核糖体上合成； • 由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成； • 由核DNA编码，在叶绿体核糖体上合成。
2023年高中生物竞赛课件：线粒体和叶绿体
一、线粒体的基本形态及动态特征
高度动态的细胞器，包括运动导致的位置和分布的变化以 及融合和分裂介导的形态、体积与数目的变化等
A portion of a mouse fibroblast(成纤维细胞) with mitochondria that have been labeled with a fluorescent protein. In the first three frames, two pairs of mitochondria (which have been artificially colored) contact end to end and immediately fuse. In the last three frames, the lower fusion product undergoes fission, and the daughter mitochondria move apart.
confommational changes that result in fission.
(二) 线粒体的融合与分裂
1、线粒体融合与分裂的分子基础
dynamin类蛋白是大分子GTPase，具有相似的GTPase结构域
真核生物基因组中编码大分子GTPase的所有基因归类为一个 基因超家族，编码的所有大分子GTPase统称为发动蛋白相关 蛋白(dynamin related proteins)，如介导线粒体融合(Fzo和
1、线粒体融合与分裂的分子基础
A model for mitochondrial fusion.The fusions of the outer and inner mitochondrial membranes are coordinated sequential events（有序事件）,each of which requires a separate set of protein factors. Outer membrane fusion is brought about by an outermembrane GTPase(purple),which forms an oligomeric complex that includes subunits anchored in the two membranes to be fused. Fusion of outer membranes requires GTP and an H+ gradient across the inner membrane（需要GTP和跨内膜H+浓度）. For fusion of the inner membrane,a dynamin related protein forms an oligomeric tethering complex (blue)that includes subunits anchored in the two inner membranes to be fused. Fusion of the inner membranes requires GTP and the electrical component of the potential across the inner membrane. （需要GTP和跨内膜电位）
第六章 线粒体和叶绿体
1) 内膜结构
单层膜，比外膜厚； 通透性较外膜小； 向内折叠成嵴，表面积极大增加，代谢效率 极大提高;
嵴的形状与数量和细胞种类与生理状况有关
2) 线粒体分类（根据嵴的形态结构）
（a）板层形 （b）管形 （a）,（b）为基本形 （c）羽冠形 （d）网膜形 （e）绒毛形 （f）平行形 （g）同心圆形
返回
第二节 叶绿体与光合作用
●一.叶绿体(Chloroplast)的形态结构
二.叶绿体的结构与化学组成
●三.叶绿体的功能—光合作用
(photosynthesis)
一、叶绿体(Chloroplast)的形态结构
●叶绿体与线粒体形态结构比较
叶绿体内膜并不向内折叠成嵴；内膜不含电
子传递链；除了膜间隙、基质外，还有类囊体； 捕光系统、电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体 膜上。 ●叶绿体超微结构
1964年由Paul Boyer最先提出来的。此学
说认为电子沿电子传递链传递使线粒体 内膜蛋白质组分发生了构象变化，形成 一种高能形式。这种高能形式通过ATP 的合成而恢复其原来的构象。未能找到 有力的证据。
（３）化学渗透学说 1961 由英国生物化学家Peter Mitchell最先提出来
的。此学说认为电子传递释放出的自由能和ATP合成
＋
个H 泵出内膜。
ｃ 内膜对H+不能自由通过，泵出
膜外侧的H+不能自由返回膜内侧，
因而造成H+浓度的跨膜浓度梯度。
此梯度包含的能量可驱使ADP和Pi 生成ATP。
ｄ.氢通过ATP合成酶上 的特殊的途径，返回基 质。H+浓度梯度所释放
的自由能，偶联ADP和
内共生学说
• （4）.线粒体、叶绿体的内、外膜有显著差 异，内、外膜之间充满了液体。研究发现， 它们内、外膜的化学成分是不同的。外膜 与宿主的膜比较一致，特别是和内质网膜 很相似；内膜则分别同细菌和蓝藻的膜相 似。 但是任何学说都不是完美的，内共生
学说也不例外，仍然有很多问题是内共生 学说所解决不体和叶绿体 分别起源于原始真核cell内共生的细菌和蓝 藻。线粒体来源于细菌，即细菌被真核生 物吞噬后，在长期共生过程中，通过演变， 形成了线粒体。叶绿体来源于蓝藻，被原 始真核cell摄入胞内，在共生关系中，形成 了叶绿体。主要论据： （1）线粒体和叶绿 体的基因组在大小、形态和结构方面与细 菌的相似。
• （3）.线粒体和叶绿体都有自己特殊的蛋白 质合成系统，不受核的合成系统的控制。 原核生物的核糖体由30S和50S两个亚基组 成，真核生物的核糖体由 40S和60S两个 亚基组成。线粒体和叶绿体的核糖体分别 与细菌和蓝藻的一致，也是由30S和50S两 个亚基组成，这说明细菌和线粒体、蓝藻 和叶绿体是同源的。抗生素可以抑制细菌 和蓝藻的生长，也可以抑制真核生物中的 线粒体和叶绿体的作用，这也说明线粒体 与细菌、叶绿体与蓝藻是同源的。
• （2）.叶绿体和线粒体都有其独特的DNA， 可以自行复制，不完全受核DNA的控制。 线粒体和叶绿体的DNA同细胞核的DNA有 很大差别，但同细菌和蓝藻的DNA却很相 似。蓝藻的核糖体RNA（rRNA）不仅可以 与蓝藻本身的DNA杂交，而且还可与眼虫 叶绿体的DNA杂交，这些都说明它们之间 的同源性。
高考专题复习：内共生起源学说
高考专题复习：线粒体和叶绿体的内共生起源学说由于线粒体和叶绿体具有独特的半自主性并与细胞核建立了复杂而协调的互作关系，它们的起源一直以来多被认为有别于其他细胞器。
在人们为这两种细胞器设计的起源假说中，内共生起源学说很好地贴合了线粒体和叶绿体的半自主性和核质关系特征，因而得到了广泛的认可和支持。
（2019年广州一模第29题第3问）内共生起源学说：认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核cell内共生的细菌和蓝藻。
线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后，在长期共生过程中，通过演变，形成了线粒体。
叶绿体来源于蓝藻，被原始真核cell摄入胞内，在共生关系中，形成了叶绿体。
（纤毛虫（Nassula ornata）与藻类的共生现象）主要论据：①线粒体和叶绿体的基因组在大小、形态和结构方面与细菌的相似。
②线粒体核叶绿体有自己完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质。
③线粒体和叶绿体的两层被膜有不同的进化来源，外膜与内膜的结构和成分差异很大。
④线粒体和叶绿体能以分裂的方式进行繁殖，这与细菌的繁殖方式类似。
⑤线粒体和叶绿体能在异源细胞内长期生存。
⑥线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌。
⑦发现介于包内共生蓝藻与叶绿体之间的结构---蓝小体，其特征在很多方面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。
不足之处：a.从进化角度：如此解释在代谢上明显占优势的共生体反而将大量的遗传信息，转移到宿主cell中，不能解释细胞核是如何进化来的，即原核cell如何演化为真核cell。
b.线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子，而真细菌原核生物基因组中不含有内含子，不能解释其内含子从何而来。
香梅说：蓝藻可以进行有氧呼吸,为什么植物还需要线粒体? 欢迎各位参与讨论！例1:生物学家提出了“线粒体是起源于好氧细菌”的假说。
该假说认为，在进化过程中原始真核细胞吞噬了某种好氧细菌形成共生关系，最终被吞噬的好氧细菌演化成线粒体。
下列多个事实中无法支持该假说的是（）A.哺乳动物细胞的核DNA由雌雄双亲提供，而线粒体DNA则主要来自雌性亲本B.线粒体外膜的成分与真核细胞的细胞膜相似，而内膜则同现存细菌的细胞膜相似C.高等植物细胞的核DNA与蛋白质结合呈线状，而线粒体DNA裸露且主要呈环状D.真核细胞中有功能不同的多种细胞器，而线粒体中仅存在与细菌中类似的核糖体例2.线粒体起源的内共生学说认为，原始真核细胞吞噬了能进行有氧呼吸的原始细菌，它们之间逐渐形成了互利共生关系，最终原始细菌演变成线粒体。
第六章线粒体和叶绿体-细胞生物学
细胞色素氧 化酶复合体
> 13多肽链 c 2 血红素 O2 2 Cu
电子传递 路线
NADH Flavin Q 2 血红素、Ⅳ组成，催化琥珀酸的 脱氢氧化
氧化磷酸化的作用机理
• （一）质子动力势（P91）
能量以电化学质子浓度梯度 （Electrochemical Proton Gradient）的形式储存
电子传递过程中， H+ 被有关的酶复合体从线粒体基质中 排抽到膜间间隙 由此造成: 1. 在内膜两侧产生pH 梯度（pH gradient ，DpH ），基质 内的pH 高于膜间间隙（细胞溶胶）的pH • 在内膜两侧产生电压梯度（ voltage gradient ，DV）， 基质内为负电荷，基质外为正电荷 DpH 和 DV 共同形成电化学质子梯度 “Electrochemical Proton Gradient” 电化学质子梯度产生 “质子动力” （proton-motive force）
心磷脂（Cardiolipin）
3.膜间间隙 (Inter-membrane space): 是内外膜之间的腔隙，宽约6-8nm。 含有利用ATP来磷酸化其它核苷酸的酶 标志酶为腺苷酸激酶 4.基质 (Matrix), 含有: 线粒体 DNA (mt-DNA) 线粒体核糖体, 线粒体 tRNAs 数百种酶, 包括催化以下反应的酶系统: -丙酮酸和脂肪酸的氧化 (产生乙酰辅酶A [acetyl CoA] -柠檬酸循环 (产生 NADH) -线粒体基因的表达（转录、翻译等） 标志酶为苹果酸脱氢酶
第六章 细胞的能量转换—线粒体与叶绿体
主要内容：
第一节 线粒体与氧化磷酸化 第二节 叶绿体与光合作用 第三节 线粒体与叶绿体是半自主性细胞器及其起源
例析线粒体和叶绿体的内共生起源学说
例析线粒体和叶绿体的共生起源学说封开县江口中学勇由于线粒体和叶绿体具有独特的半自主性并与细胞核建立了复杂而协调的互作关系，它们的起源一直以来多被认为有别于其他细胞器。
在人们为这两种细胞器设计的起源假说中，共生起源学说很好地贴合了线粒体和叶绿体的半自主性和核质关系特征，因而得到了广泛的认可和支持。
共生起源学说认为，线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞共生的行有氧呼吸的细菌和行光能自养的蓝细菌。
该假说的提出远早于mtDNA和cpDNA的发现。
随着人们对真核细胞超微结构、线粒体和叶绿体DNA及其编码机制的认识，共生起源学说的涵得到了进一步充实。
1970年，Margulis在已有的资料基础上提出了一种更为细致的设想。
假设认为，真核细胞的祖先是一种体积较大、不需氧具有吞噬能力的细胞，通过糖酵解获取能量。
而线粒体的祖先则是一种革兰氏阴性菌，具备三羧酸循环所需的酶和电子传递链系统，可利用氧气把糖酵解的产物丙酮酸进一步分解，获得比糖酵解更多的能量。
当这种细菌被原始真核细胞吞噬后，即与宿主细胞间形成互利的共生关系：原始真核细胞利用这种细菌获得更充分的能量；而这种细菌则从宿主细胞获得更适宜的生存环境。
与此类似，叶绿体的祖先可能是原核生物的蓝细菌（cyanbacteria)。
当这种蓝细菌被原始真核细胞摄人后，为宿主细胞进行光合作用；而宿主细胞则为其提供其他的生存条件。
线粒体和叶绿体的共生学说先后得到了大量的生物学研究证据的支持。
特别是近期的分子生物学和生物信息学的研究发现真核细胞的细胞核中存在大量原本可能属于呼吸细菌或蓝细菌的遗传信息，说明最初的呼吸细菌和蓝细菌的大部分基因组在漫长的共进化过程中发生了向细胞核的转移。
这种转移极大的削弱了线粒体和叶绿体的自主性，建立起稳定、协调的核质互作关系。
一、线粒体和叶绿体共生起源学说的主要论据1.基因组与细菌基因组具有明显的相似性线粒体和叶绿体具有细菌基因组的典型特征。
它们均为单条环状双链DNA分子，不含5-甲基胞嘧啶，无组蛋白结合并能进行独立的复制和转录。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
非内共生学说
endosymbiosis theory
非内共生学说
• 该学说的支持者提出 一种线粒体和叶绿体 起源的设想，认为真 核细胞的前身是一个 进化上比较高等的好 氧细菌，它比典型的 原核细胞大，这样就 要逐渐增加具有呼吸 功能的膜表面，开始 是通过细菌的细胞膜 内陷、扩张和分化， 后逐渐形成了线粒体 和叶绿体的雏形。
叶绿体和粒体的起源
组员：苏晓娜 吴家宝 周纯华
2011.11.05
叶绿体和线粒体有什么独特的特征？
1）叶绿体和线粒体都有其独特 的DNA，可以自行复制
2）线粒体和叶绿体都有自己特殊的 蛋白质合成系统，不受核的合成系统 的控制。 3）线粒体、叶绿体的内、外 膜有显著差异，内、外膜之间 充满了液体
因为它们结构和功能上的独特，使科学 家们对其的起源产生浓厚的兴趣，并形 成了不同的学说 内共生学说
• 翟中和 王喜中 丁孝明 主编《细 胞生物学》（高等教育出版社）
• 两个学说各有其实验证据和支持 者。近10多年由于古细菌的发现 与研究，以及古细菌可能是真核 生物起源的祖先的论断，十分有 利于线粒体和叶绿体内共生起源 学说的巩固和发展。
从目前看，对这两个学说尚有争议，各有其实验证据 和支持者，因此，关于线粒体和叶绿体的起源，有待 今后进一步探讨和研究。
参考资料
内共生学说的依据
（1）共生是生物界的普遍现象，例如根瘤菌与豆科植物的共生关系， 蓝藻或绿藻与真菌共生形成地衣等。 （2）线粒体和叶绿体的DNA同细胞核的DNA有很大差别，但同 细菌和蓝藻的DNA却很相似。蓝藻的核糖体RNA（rRNA）不仅 可以与蓝藻本身的DNA杂交，而且还可与眼虫叶绿体的DNA杂交， 这些都说明它们之间的同源性。 （3）线粒体和叶绿体的核糖体分别与细菌和蓝藻的一致，也是由30S和 50S两个亚基组成，这说明细菌和线粒体、蓝藻和叶绿体是同源的 （4）抗生素可以抑制细菌和蓝藻的生长，也可以抑制真核生物中的线 粒体和叶绿体的作用，这也说明线粒体与细菌、叶绿体与蓝藻是同源的。 （5）研究发现，它们内、外膜的化学成分是不同的。外膜与宿主的膜 比较一致，特别是和内质网膜很相似；内膜则分别同细菌和蓝藻的膜很 像。
内共生学说存在的问题
1.内共生过程中，拥有先进的氧化代谢途径的好氧细菌 无疑应该占优势，但按内共生假说，好氧细菌反而 逐步丧失了独立自主性并将其遗传信息成批地转移 到了宿主细胞中，这种观点不符合进化论思想。 2.好氧细菌据估计发生在15亿年以前（甚至更晚一些），但化石提供的证据说 明蓝藻大约在22—27亿年以前就形成了。那么，为什么蓝藻开始共生的时间却远 比好氧细菌进行共生的时间迟得多呢？ 3.细菌的细胞色素a十a3不能或极缓慢氧化哺乳动物的细胞色素c，反之，哺乳动物 细胞色素a十a3也不能作用于细菌的细胞色素c。因此，原核细胞的侵入无助于真核 细胞的呼吸作用，起不到彼此互利的共生作用。 4.在叶绿体基因与线粒体基因中发现内含子是惊人的，因为细菌基因中没有发现内含 子。这种内含子的来源及其对生物的效应目前没有得到很好的解释。 5.线粒体含有肌动蛋白—肌球蛋白系统，但细菌和蓝藻中没有这种系统，也没有 相应的运动能力。 6.内共生假说没有很好解释细胞核的进化。
内共生学说
• 一种关于真核细胞起源的 假说。由美国生物学家马 古利斯（LynnMargulis） 于1970年出版的《真核细 胞的起源》一书中正式提 出。她认为，好氧细菌被 变形虫状的原核生物吞噬 后、经过长期共生能成为 线粒体，蓝藻被吞噬后经 过共生能变成叶绿体，螺 旋体被吞噬后经过共生能 变成原始鞭毛