细胞生物学第七章线粒体叶绿体习题及答案 done

第七章线粒体和叶绿体
1．比较线粒体和叶绿体在基本结构上的异同点。

答：相同点：他们都是双层膜结构的细胞器，都有外膜、内膜、膜间隙、基质等结构。

不同点：线粒体的内膜向内凹陷形成众多的脊，上面结合有ATP合成酶；
叶绿体的内膜是一层光滑的膜，没有脊结构。

除了内膜外膜之外，叶绿
体还有存在于其基质之中的类囊体结构。

（具体的一些细节结构还要参考
教材）
2．比较线粒体氧化磷酸化和叶绿体光合磷酸化的异同点。

氧化磷酸化：
（1）电子从高能位经电子传递链跃迁至低能位（NADH->NAD）
（2）一对电子跨膜3次，向膜内转移6个质子
（3）质子浓度是内低外高
（4）质子流由线粒体内膜外穿过F0-F1进入基质
（5） 2个质子的跨膜产生1分子的ATP
（6）形成H
2O，利用O
2
，放出CO
2
（7）化学能—>高能键能
光和磷酸化：
（1）电子从低能位经电子传递链跃迁至高能位(NADP->NADPH) （2）一对电子跨膜2次，向膜内转移4个质子
（3）质子浓度是内高外低
（4）质子流由类囊体膜内穿过CF0-CF1进入基质
（5） 3个质子的跨膜产生1分子的ATP
（6）分解H
2O，放出O
2
，固定CO
2
（暗反应）
（7）光能—>高能键能（—>化学能）
3．概述ATP酶复合体的分子结构及ATP合成酶的作用机制。

答： ATP酶复合体由F1头部和F0基部以及两者共同形成的柄部组成。

F1是ATP酶的活性部位，由α
3β
3
γδε五种亚基组成，3个α和3个β亚
基聚在一起形成橘瓣状的结构，β亚基是ATP的结合位点；γ和ε亚基结合形成转子。

F
是嵌入内膜的疏水性蛋白质，由a、b、c三种亚基组成，是跨膜质子通道（质子通过产生扭力让转子转动）。

柄部实质上是F
1δ亚基与F
的a、b亚基共同构成的起固定作用的“定子”。

ATP合成酶的作用机制：质子通过跨膜通道产生扭力让“转子”逆时针转动，而顺序调节三个β亚基上催化位点依次开启和关闭，三个β亚基分别随即发生和核苷酸紧密结合（T态）、松散结合（L态）和定置状态（O态）三种构象的交替变化，“转子”每旋转1200就与一个β亚基结合就会使该β亚基变成L态，从而释放ATP分子。

4．植物体细胞中既然有叶绿体这种产能细胞器，为何还须有线粒体存在？答：叶绿体光合磷酸化作产生的ATP和NADPH是不会释放到细胞质中去为细胞供能的，它们全部用于光合作用的暗反应阶段，用以再生核酮糖二磷酸RuBP。

5．氧化磷酸化的两大结构基础是什么？如何证明其各行其能？
答：应该是电子呼吸传递链的四个功能复合物（I-IV），和与之偶联的ATP合酶。

至于用什么实验证明，暂不清楚。

6．化学渗透假说是如何解释偶联氧化磷酸化机理的？
答：化学渗透假说的基本观点有下：
（1）电子呼吸传递链有质子泵的作用，将H+泵到线粒体内膜之外
（2） H+不能透过线粒体内膜，形成外高内低的质子浓度梯度差
（3） H+顺浓度梯度通过F0-F1进入基质，推动ATP的合成从而将质子梯度势能转化为高能键能。

整个过程中：从NADH传来的一对电子，电子传递链三次跨膜移动，并将
6个H+泵到膜外，6个H+经ATP合酶回流共产生3分子ATP。

7．比较光合碳同化的三种途径的主要区别。

答：（1）C3途径因其其第一个中间产物（3－磷酸甘油酸）是三碳化合物而
命名，C
3途径对环境中的CO
2
浓度有一定要求，当小于50ppm时，该途径
即停止。

（2）C4途径的植物能在很低的浓度下利用CO2（5ppm），它通过另一条途
径固定CO
2其最初产物是草酰乙酸（四碳化合物），故称C
4
植物。

其特征是：
叶脉周围含有叶绿体的微管束鞘细胞及叶肉细胞，叶肉细胞进行C
4
途径，
再释放CO
2供鞘细胞进行C
3
循环，所以C
4
植物实质是依靠C
4
途径与C
3
途径
配合。

（3）干旱地区的景天科植物的CO2固定方式与C4植物相似，只是其产物有机酸生成有明显的昼夜变化特征。

8．为什么说氧化磷酸化是动物细胞获得能量的主要途径，却不是唯一途径？答：因为还有糖酵解作用可以为动物细胞获得能量，只是因为氧化磷酸化即有氧呼吸作用产生的ATP远多于糖酵解作用。

9．为何说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？
答：（1）自主性：
线粒体和叶绿体均有自己的一套遗传体系；有自己的蛋白质合成系统；叶绿体还有自己的ADP/ATP能量循环系统，不与细胞通用。

这几点
体现了他们的自主性。

（2）对细胞核的依赖性
线粒体和叶绿体虽然自行合成蛋白质，但其种类十分有限，所以其绝大多数蛋白质是由核基因编码的，在细胞质核糖体上合成，然后转移
到线粒体或叶绿体内，例如：线粒体中的F
1
五种蛋白质全由核基因编码，
细胞质核糖体合成，仅F
的三种蛋白质是在线粒体中合成的。

RuBP羧化酶的8个大亚基是ctDNA编码，而8个小亚基却是依赖核DNA编码。

（1）（2）两种性质相结合及显示出半自主性。

10．一般来说，叶绿体的发育必须有光照，你能举例来质疑这个观点吗？答：叶绿体的形成过程是：先由质体发育成白色体，再有光照的条件下才由白色体发育成叶绿体。

我们可以把一颗种子放在完全无光的地方让其生
长，观察叶绿体是否能够形成，用以检验。

11．为什么成熟的红细胞完全依靠糖酵解来供能?
答：糖酵解过程在细胞质基质中完成，无需涉及线粒体，而成熟的红细胞中没有线粒体。