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
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.
一、线粒体和叶绿体内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。此外，在碱基比例、核苷酸序列和基因结构特征等方面,线粒体和叶绿体基因组也与细胞核基因组表现出显著差异,而与原核生物极为相似。同时，线粒体和叶绿体具有自身的DNA聚合酶及RNA 聚合酶，能独立复制和转录自己的RNA。
2。具备独立、完整的蛋白质合成系统
线粒体和叶绿体的蛋白质合成机制类似于细菌,而有别于真核生物：①与细菌一样，线粒体和叶绿体中蛋白质的合成从N—甲酰甲硫氨酸开始，而真核细胞中蛋白质的合成从甲硫氨酸开始。②线粒体和叶绿体的核糖体较小于真核生物80S核糖体。③线粒体、叶绿体和原核生物的核糖体中只有5SrRNA，而不少真核细胞的核糖体中存在5。8SrRNA。④线粒体中的蛋白质合成因子具有原核生物核糖体的识别特异性，其功能可部分地被细菌的蛋白质合成因子取代，但线粒体的蛋白质合成因子不能识别细胞质核糖体。⑤线粒体核糖体与线粒体mRNA形成多核糖体.⑥叶绿体tRNA和氨酰-tRNA合成酶通常可与细菌相应的酶交叉识别，而不与细胞质中相应的酶形成交叉识别。⑦叶绿体的核糖体小亚基可与大肠杆菌的核糖体大亚基组合，形成有功能的杂合核糖体。⑧线粒体和叶绿体核糖体上的蛋白质合成被氯霉素、
四环素抑制,而抑制真核生物核糖体上蛋白质合成的放线酮对它们无抑制作用。⑨线粒体RNA聚合酶可被原核细胞RNA聚合酶的抑制剂(如利福霉素）所抑制，但不被真核细胞RNA 聚合酶的抑制剂（如放线菌素D）所抑制等。
3.分裂方式与细菌相似
线粒体和叶绿体均以缢裂的方式分裂繁殖，类似于细菌。
4.膜的特性
线粒体、叶绿体的内膜和外膜存在明显的性质和成分差异。外膜与真核细胞的内膜系统具有性质上的相似，可与内质网和高尔基体膜融合沟通；而它们的内膜则与细菌质膜相似，内陷折叠形成细菌的间体、线粒体的嵴和叶绿体的类囊体。在膜的化学成分上，线粒体和叶绿体内膜的蛋白质∕脂质比远大于外膜,接近于细菌质膜的成分。这些特性都暗示线粒体和叶绿体的内膜起源于最初的共生体(呼吸细菌和蓝细菌）的质膜，而外膜则来源于它们的宿主（共生体进入宿主细胞时包被形成）。
5。其他佐证
线粒体的磷脂成分、呼吸类型和Cyt c的初级结构均与反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌非常接近,暗示线粒体的祖先可能是这两种菌中的一种.自然界中存在的胞内共生蓝藻（蓝小体)表现出了基因片段转移等内共生形成叶绿体的行为特征，为真核生物形成的内共生学说提供了“活化石”性的佐证。近年来，真核细胞线粒体和叶绿体的内共生起源学说得到了越来越多的研究证据的支持,使得非内共生起源学说逐渐淡出了人们的视野。
二例题分析
例1．内共生起源学说认为线粒体起源于被原始真核生物吞噬的好氧细菌,这种细菌和原始真核生物共生，并在长期的共生中逐渐演化成线粒体,其过程如图1所示。下列证据支持该学说的有
图1 被吞噬的好氧细菌逐渐演化成真核细胞内的线粒体A．线粒体DNA在大小、形态和结构方面与好氧细菌的DNA相似
B．线粒体具有双层膜结构，其内膜与好氧细菌细胞膜的成分相似
C．线粒体与好氧细菌均以缢裂的方式分裂繁殖
D．线粒体与好氧细菌都具有类似的核糖体，能合成蛋白质
答案：ABCD
分析:本题考查了内共生起源学说的主要论据（见1.1—1。4),线粒体与好氧细菌在这几个方面的相似性都可支持线粒体的内共生起源学说。
例2．图2表示真核生物起源于始祖宿主细胞与原核生物的共生,下列有关说法正确的是（）
图2 真核生物起源于始祖宿主细胞与原核生物的共生A．生物分为原核生物和真核生物
B．好氧细菌有氧呼吸的主要场所是线粒体
C．蓝细菌（蓝藻）的生物膜由细胞膜构成
D．线粒体、叶绿体及细菌都含有核糖体和核酸
答案:D
分析:本题结合线粒体和叶绿体的内共生起源学说综合考查了生物的分类、原核细胞与线粒体及叶绿体的结构与功能、生物膜的概念等内容。一般的，生物可分为非细胞结构的病毒与细胞结构的生物，后者又可分为原核生物和真核生物.人教版高中《生物·必修1·分子与细胞》第9页主要介绍了原核生物中的蓝藻与细菌；好氧细菌的异化作用是进行有氧呼吸,但没有线粒体；蓝藻的生物膜包含细胞膜和光合片层（类囊体）膜.人教版高中《生物·必修2·遗传与进化》第70页还介绍了细胞质基因，即线粒体和叶绿体中的DNA都能进行半自主自我复制，并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，说明两者都含有核酸（DNA与RNA）和核糖体。在必修1的教学与复习中，归纳总结线粒体与叶绿体的结构和功能（有氧呼吸与光合作用)时也可联系半自主性与中心法则。
例3．古生物学家推测：被原始真核生物吞噬的蓝藻有些未被消化,反而能依靠原始真核生物的“生活废物”制造营养物质，逐渐进化为叶绿体。
(1）图中原始真核生物与被吞噬的蓝藻之
间的种间关系为 ,原始真核
生物吞噬某些生物具有选择性是与其细胞膜
上的（物质）有关。
（2)据题干信息可知叶绿体中可能存在
的细胞器是 ;叶绿体中DNA的形态为（环状/线状）。
（3）被吞噬而未被消化的蓝藻为原始真核生物的线粒体提供了。
(4)古生物学家认为线粒体也是由真核生物吞噬某种细菌逐渐形成,试推测该种细菌的呼吸作用类型是，理由是 .
答案：（1）捕食和互利共生蛋白质（糖蛋白/受体蛋白）(2）核糖体环状(3）氧气和有机物（4）有氧呼吸线粒体是有氧呼吸的主要场所（线粒体内分解有机物需要消耗氧气)
分析:本题以叶绿体和线粒体的内共生起源学说为背景，综合考查了生物的种间关系、细胞膜与叶绿体的结构与功能、线粒体的功能。由题干及第（3）小题的信息可知，原始真核生物与被吞噬的蓝藻之间存在捕食(被吞噬并消化)和互利共生（被吞噬未被消化）的种间关系。仅从题干看像寄生关系，被吞噬未被消化的蓝藻进行光合作用合成有机物并释放出O2，供给原始真核生物的线粒体使用，而线粒体产生的CO2可供给蓝藻使用。有观点认为寄生可看作是介于捕食与互利共生的中间过渡的种间关系。叶绿体作为半自主性细胞器，既
含有核糖体（作为细胞器内的细胞器）又含有单条环状双链DNA 分子，而人教版高中《生物·必修1·分子与细胞》第10页也介绍了原核细胞的拟核有一个环状的DNA 分子，这与内共生起源学说中“叶绿体具有细菌基因组的典型特征”的证据是一致的。在复习时，可结合教科书上的直观图片来帮助学生理解并区分环状的拟核DNA 与环状的质粒，如人教版高中《生物·必修2·遗传与进化》第103页图6-5及人教版高中《生物·选修3·现代生物科技专题》第6、12页对应的图1-5、图1—11。从线粒体是有氧呼吸的主要场所推测出细菌的呼吸作用类型为有氧呼吸，即线粒体从好氧细菌演化而来。也可结合内共生起源学说来分析。
例4．关于线粒体的起源有多种观点，内共生起源学说（如图3所示）已被越来越多的人所接受。能够支持这一假说的有力证据有很多，请结合所学知识和图3作答。
图3 线粒体的内共生起源过程图示 （1）“内共生起源”学说认为真核细胞中的线粒体是由侵入细胞或被细胞吞入的某种原核细胞经过漫长的岁月演变而来的，请问图3中乙所示的过程体现了细胞膜具有的结构特点是 。研究发现,线粒体的内、外膜的化学成分和功能是不同的,据图分析最可能的原因是 。
（2)线粒体内部含有 （填物质）和 (填结构),能够自主地指导蛋白质的合成,因而在遗传方面体现出一定的自主性。
(3）根据上面的理论依据，真核细胞中同样可以用“内共生起源”学说解释其起源的细胞器是 。
（4)随着进化，现在需氧型的真核细胞中的线粒体已不能像需氧型的原核细胞一样独立的完成有氧呼吸,对此，同学们展开讨论，提出了下列两个观点：
观点1：细胞质基质只为线粒体完成有氧呼吸提供必要的场所
观点2：线粒体只能将丙酮酸进一步氧化分解，而丙酮酸的产生依赖细胞质基质 请完成下列实验设计,探究哪一个观点正确。
实验试剂和用品：锥形瓶、酵母菌破碎后经离心处理得到只含有细胞质基质的上清液（试剂1）、只含有酵母菌线粒体的沉淀物（试剂2）、质量分数5％的葡萄糖溶液(试剂3）、质量分数5%的丙酮酸溶液（试剂4）、蒸馏水、橡皮管夹若干、其他常用器材和试剂。
实验步骤：①取锥形瓶等连接成如下装置三套，依次编号为A 、B 、C 。
②每组装置中按下表添加相应的试剂,并向装置通气一段时间,观察三组装置
NaOH 1 2 3
中3号瓶澄清石灰水的是否变浑浊。
补充完表格中空白地方.
实验结果及结论：若,则观点1正确；
若，则观点2正确。
答案：（1）具有一定的流动性内外膜的来源不相同(2）DNA 核糖体(3）叶绿体（4）10ml蒸馏水+10ml试剂2+10ml试剂3 只有A组装置中澄清石灰水变浑浊A、C两组装置中澄清石灰水变浑浊，B组不变浑浊
分析：本题也是以叶绿体和线粒体的内共生起源学说为背景，综合考查了细胞膜的功能特点、内共生起源学说的论据（见1。2和1.4）及实验设计的原则与分析能力。实验设计遵循对照原则，需控制单一变量；采用等量原则可排除无关变量的干扰。实验中的1号锥形瓶用于洗气（排除CO2的干扰)、2号锥形瓶用于反应、3号锥形瓶用于检测实验结果（是否产生CO2）。A、C两组的设计及可能的结果与教科书介绍的有氧呼吸三个阶段的表述类似，易于被考生接受。实验还需要探究线粒体是否可以单独直接分解葡萄糖，若能分解则假设的两种观点都不符合,若不能分解，则两种假设都有可能.依据对照和等量原则，B组设计成“10ml蒸馏水+10ml试剂2+10ml试剂3”，A、B组对照，若A组装置中澄清石灰水变浑浊而B组不变浑浊，则有两种可能，既可能是线粒体分解了葡萄糖（细胞质基质只为线粒体完成有氧呼吸提供必要的场所),又可能是线粒体分解了丙酮酸（丙酮酸的产生依赖细胞质基质分解葡萄糖）。B、C组对照，若两组装置中澄清石灰水都不变浑浊(线粒体既不能单独分解葡萄糖也不能分解丙酮酸），则观点1是可能的；若B组装置中澄清石灰水不变浑浊而C 组变浑浊（线粒体不能单独分解葡萄糖但能分解丙酮酸）,则观点2是可能的。
参考文献：
[1] 翟中和，王喜忠，丁明孝。细胞生物学[M].北京:高等教育出版社，2011，(6）:108-110．
责任编辑翁学灵
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 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。 一、线粒体和叶绿体内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。此外，在碱基比例、核苷酸序列和基因结构特征等方面，线粒体和叶绿体基因组也与细胞核基因组表现出显著差异，而与原核生物极为相似。同时，线粒体和叶绿体具有自身的DNA聚合酶及RNA 聚合酶，能独立复制和转录自己的RNA。 2.具备独立、完整的蛋白质合成系统 线粒体和叶绿体的蛋白质合成机制类似于细菌，而有别于真核生物：①与细菌一样，线粒体和叶绿体中蛋白质的合成从N-甲酰甲硫氨酸开始，而真核细胞中蛋白质的合成从甲硫氨酸开始。②线粒体和叶绿体的核糖体较小于真核生物80S核糖体。③线粒体、叶绿体和原核生物的核糖体中只有5SrRNA，而不少真核细胞的核糖体中存在5.8SrRNA。④线粒体中的蛋白质合成因子具有原核生物核糖体的识别特异性，其功能可部分地被细菌的蛋白质合成因子取代，但线粒体的蛋白质合成因子不能识别细胞质核糖体。⑤线粒体核糖体与线粒体mRNA形成多核糖体。⑥叶绿体tRNA和氨酰-tRNA合成酶通常可与细菌相应的酶交叉识别，而不与细胞质中相应的酶形成交叉识别。⑦叶绿体的核糖体小亚基可与大肠杆菌的核糖体大亚基组合，形成有功能的杂合核糖体。⑧线粒体和叶绿体核糖体上的蛋白质合成被氯霉素、四环素抑制，而抑制真核生物核糖体上蛋白质合成的放线酮对它们无抑制作用。⑨线粒体RNA聚合酶可被原核细胞RNA聚合酶的抑制剂（如利福霉素）所抑制，但不被真核细胞
线粒体的起源
一线粒体的起源： 大部分的专家学者认为，线粒体就是真核生物细胞内一种重要细胞器。 它们由内外两层脂膜围成，基质内含有线粒体自己的基因组(mtDNA)和细胞氧化代谢中必需的的酶和蛋白。线粒体内膜上的电子传递链的氧化磷酸化反应为机体提供ATP，是生命活动的主要能量和热量来源，因此线粒体被誉为细胞的‘动力站’。 但是很多学者也提出另一种假说，即线粒体和真核细胞是一种内共生的关系。 内共生学说。该学说是1970年一些生物学家在前人研究的基础上提出的。根据这个学说,大约在十几亿年前,有一种大型的有吞噬能力的原核生物,叫做前真核细胞。前真核细胞先后吞噬了几种原核生物(如原始的需氧型细菌、蓝藻等),这些被吞噬的生物不仅没有被消化分解,反而在前真核细胞中生存下来了。在进化的过程中,被吞噬的生物由寄生过渡到共生,最终成为宿主细胞的细胞器。例如,前真核细胞吞噬了一种原始的需氧细菌(又称原线粒体),结果这种需氧细菌在前真核细胞的细胞质里生存下来了,并且逐步与前真核细胞形成了内共生关系:需氧细菌不断地从前真核细胞获取糖酵解产物,而前真核细胞又从需氧细菌那里得到糖酵解产物进一步氧化而释放的能量。在共同生存的过程中,需氧细菌中的原生质缩减,出现内膜和嵴,从而成为宿主细胞内专门进行氧化磷酸化产生ATP的细胞器,这就是真核细胞中的线粒体。又如,真核细胞中的叶绿体来自被吞噬的原始的蓝藻。 内共生学说的主要证据是:1.线粒体和叶绿体都具有自主性活动,它们所含的DNA是环状的,与细菌、蓝藻的相同；2.线粒体和叶绿体所含的核糖体与原核生物的相似,而与真核生物的不同,并且这两种细胞器也能够像原核生物一样进行无丝分裂；3.线粒体和叶绿体都有两层膜,内膜来自这些细胞器本身,外膜来自细胞的膜系统。内共生学说的缺点是不能解释细胞核的起源,因为真核细胞的核结构与原核细胞的差别很大,不仅仅是有无核膜的问题。 二，线粒体在生命科学中的地位和意义如何？ 在20世纪后半页，先后有五位科学家由于在线粒体生物能力学领域的重大发现而获得诺贝尔奖。近十多年来，人们还发现线粒体除了能量转换功能之外, 还有其它多种极为重要的生理功能，包括生成活性氧自由基、调节细胞的氧化还原电势和信号转导、调控细胞凋亡和某些基因的表达等。由于线粒体在细胞凋亡中的关键性作用，因此线粒体又被称为‘细胞生存和死亡之马达’。当前，线粒体的研究已深入到生物的发育、代谢、衰老、疾病、肿瘤以及进化、遗传等众多重要领域，成为当前生命科学和分子医学中最活跃的新前沿之一。 三线粒体疾病 是指病变发生在细胞的线粒体内，是线粒体基因组（mtDNA）和/或核基因组（nDNA）编码线粒体蛋白的基因变异引起的线粒体结构和氧化磷酸化功能的损伤,而引起的疾病。线粒体病通常表现为A TP能量减少、活性氧自由基（ROS）增多和乳酸中毒等造成细胞损伤或细胞凋亡等。线粒体疾病可发生在身体某一部位或多个部位，形成多系统疾病，患者常有两种或更多病症的综合表现，形成综合症。临床症状十分复杂多样和明显个体差异，这与线粒体遗传的异质性（Heteroplasmy）和在体内的特定分布有关。线粒体疾病独特的临床表型多表现为肌无力运动不耐受、听力伤失、共济失调、症状突发（中风）、学习障碍、白内障、心衰、糖尿病和生长缓慢等，但如果一患者兼有三种以上的上述病症，或累及多器官和多系统，很可能就是线粒体病。但由于它没有标志性诊断标准，尚需在临床上作出进一步测试和确诊水平。根据流行病学调查，线粒体疾病的流行率和死亡率都很高。
线粒体与叶绿体
线粒体和叶绿体是细胞内能量转换的主要场所。 线粒体大小不一，形状大多为棒状，细丝状或球状颗粒，长1~2纳米。线粒体超微结构可大致分为外膜，内膜，膜间隙与基质。外膜通透性较高，含孔蛋白，是线粒体的通道蛋白，允许较大的分子通过，如蛋白质，rRNA等。内膜具有高度不通透性，向内折叠形成嵴。含有与能量转换相关的蛋白，如ATP合成酶，线粒体内膜转运蛋白等，是执行氧化反应的电子传递链所在地。膜间隙含许多可溶性酶，底物及辅助因子。基质含三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。核糖体主要由蛋白质与脂质组成，蛋白质占线粒体干重的65~70%，脂类占线粒体干重的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。在内膜上，脂类与蛋白质的比值为0.3：1，在外膜上为1：1。在线粒体的不同部位含有不同数量不同种类的酶，外膜上含有单胺氧化酶，NADH-细胞色素c还原酶等；内膜上含有细胞色素b,c,c1,a,a3氧化酶，ATP合成酶系等；膜间隙上含有腺苷酸激酶，二磷酸激酶等；基质上含有柠檬酸合成酶，苹果酸脱氢酶等。 线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量；与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。线粒体ATP合成系统的解离与重建实验证明电子传递与ATP合成是由两个不同的结构体系执行, F1颗粒具有ATP 酶活性，ATP合成酶是可逆性复合酶，即既能利用质子电化学梯度储存的能量合成ATP, 又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙，这是ATP合成酶磷酸化的分子基础。化学渗透假说：电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过ATP合成酶回到基质，同时合成ATP,电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。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。氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能)同时进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行。电子传递链(electron-transport chain）的四种复合物，组成两种呼吸链：NADH呼吸链, FADH2呼吸链。 复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体），
进化生物学期末重点
名词解释 1.进化生物学：研究生物进化的科学，研究进化的过程、原因、机制、速度和方向，还研究物种的形 成和绝灭、系统发生以及适应性起源的一门学科。它的基本理论就是进化论。 2.内共生起源学说：真核细胞的线粒体和叶绿体来源于共生的真细菌，运动器来自于共生的螺旋体类 真细菌，它们最早被原始真核细胞吞噬进细胞内，与宿主进行长期共生，进而演化为重要的细胞器。 3.生物重演律：生物在个体发育中迅速重演其祖先的主要演化阶段。即个体发育是系统发育史的简单 而迅速的重演。 4.五届说：美国生物学家惠特克将生物界分为动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核界。 5.生物表型的进化：相对于细胞水平和分子水平而提出的，包括形态、行为、生理功能三个方面的进 化。表型进化是以分子进化为基础的,其本质还是基因频率的变异。 6.进化稳定对策（ESS）：是基于最适性理论提出的，用于解释动物的各种行为对策的一种理论。是一 种混合对策，是经过长期进化检验的、最稳定的、而且最少受到其他可选对策的干扰。是一种不可侵犯的对策，一旦确立就会稳定下来。 7.平衡性选择：又称保留不同等位基因的选择。是指能使两个或几个不同质量性状在群体若干世代中 的比例保持平衡的现象。这种选择常导致群体中存在两种或两种以上不同类型个体，从而维持遗传学多样性。 8.遗传漂变：指的是由于种群太小引起的基因频率随机增减甚至丢失的现象。又称为赖特效应，是生 物进化的一种重要机制。 9.正态化选择：又称为稳定性选择，即把趋于极端的变异淘汰掉而保留那些中间类型的个体，使生物 类型具有相对的稳定性。 10.前进性选择：自然选择最基本的一种类型，包括单向性选择和分裂性选择。前者通过淘汰一种极端 而保留另一极端的变异，使生物类型朝某一方向发展；后者把一个群体中极端变异按不同方向保留下来而减少中间常态性。 11.适合度：也称为适合值，是指某一基因型个体与其他基因型个体相比能够存活并把它的基因传给下 一代的能力。 12.遗传平衡定律：哈迪温伯格定律，在理想状态下，（大的随机交配的额群体，无迁移，突变和选择） 各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。 13.量子种形成：骤变式物种形成方式，进化并非总是匀速的，缓慢、渐变的进化，快速、跳跃式的进 化也同时存在，通过个体变异实现，不经过亚种等级，相对快速地获得生殖隔离，并形成的新物种。
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。此外，在碱基比例、核苷酸序列和基因结构特征等方面，线粒体和叶绿体基因组也与细胞核基因组表现出显著差异，而与原核生物极为相似。同时，线粒体和叶绿体具有自身的DNA聚合酶及RNA 聚合酶，能独立复制和转录自己的RNA。 2.具备独立、完整的蛋白质合成系统 线粒体和叶绿体的蛋白质合成机制类似于细菌，而有别于真核生物：①与细菌一样，线粒体和叶绿体中蛋白质的合成从N-甲酰甲硫氨酸开始，而真核细胞中蛋白质的合成从甲硫氨酸开始。②线粒体和叶绿体的核糖体较小于真核生物80S核糖体。③线粒体、叶绿体和原核生物的核糖体中只有5SrRNA，而不少真核细胞的核糖体中存在5.8SrRNA。④线粒体中的蛋白质合成因子具有原核生物核糖体的识别特异性，其功能可部分地被细菌的蛋白质合成因子取代，但线粒体的蛋白质合成因子不能识别细胞质核糖体。⑤线粒体核糖体与线粒体mRNA形成多核糖体。⑥叶绿体tRNA和氨酰-tRNA合成酶通常可与细菌相应的酶交叉识别，而不与细胞质中相应的酶形成交叉识别。⑦叶绿体的核糖体小亚基可与大肠杆菌的核糖体大亚基组合，形成有功能的杂合核糖体。⑧线粒体和叶绿体核糖体上的蛋白质合成被氯霉素、
内共生起源学说的证据叶绿体线粒体相似点
内共生起源学说是指叶绿体和线粒体起源于原核生物与细胞质共生的假说。这一学说在生物学领域引起了广泛的关注和讨论，科学家们通过一系列的研究和实验证据，逐渐揭示了叶绿体和线粒体相似点的证据。 1. 细胞生物学研究 通过对细胞结构和功能的研究发现，叶绿体和线粒体与细胞质内的原核生物有着明显的相似点。叶绿体和一些细菌在形态结构上有着相似之处，都具有双层膜结构和一定的自主遗传物质。线粒体则在形态上与一些真核细胞内的细菌有着相似之处，都具有类似的内膜结构和呼吸链。 2. 生物进化研究 通过对叶绿体和线粒体DNA的比较分析发现，它们的遗传物质与一些原核细菌的DNA有着明显的相似性。这种相似性不仅表现在基因序列上，还表现在某些基因的功能和调控方式上，这为内共生起源学说提供了强有力的证据。 3. 分子生物学研究 通过对叶绿体和线粒体的蛋白质结构和功能进行研究发现，它们与一些原核生物的蛋白质具有着相似的结构和功能。线粒体的氧化磷酸化过程与一些细菌的呼吸链有着相似的机制，叶绿体的光合作用过程与一些细菌的光合作用也有着相似的机制。
4. 生物地理学研究 通过对不同物种间叶绿体和线粒体遗传物质的比较发现，它们在物种 间的分布和进化历程上有着一定的规律性。这些规律性与内共生起源 学说所预测的叶绿体和线粒体起源于共生原核生物的假说吻合，为该 学说提供了地理学上的证据。 通过对细胞生物学、生物进化、分子生物学和生物地理学等多个领域 的研究，科学家们发现了大量的证据支持内共生起源学说，揭示了叶 绿体和线粒体的相似点。这些证据不仅深化了我们对生命起源和进化 的理解，也为我们认识生物多样性和生态系统的演化历程提供了重要 的参考依据。在未来的研究中，科学家们将继续探索叶绿体和线粒体 的起源和进化，推动生物学领域的进一步发展。在探索内共生起源学 说的证据的过程中，科学家们不仅仅局限于叶绿体和线粒体在细胞学、生物进化、分子生物学和生物地理学领域的研究，还通过生化学、遗 传学、比较基因组学等多个层面的研究，进一步扩大了对叶绿体和线 粒体相似点的认知。 1. 生化学研究 通过对叶绿体和线粒体代谢途径的研究，科学家们发现它们与一些原 核细菌的代谢途径具有着相似之处。叶绿体的光合作用过程中的反应 路径与一些细菌的光合作用反应有着相似的化学转化步骤，线粒体的 氧化磷酸化过程也与一些细菌的呼吸过程有着类似的生化反应机制。
线粒体和叶绿体的起源和演化历程
线粒体和叶绿体的起源和演化历程 生命起源于多样的地方，而人类总是把目光聚焦于其中一种生命形式——生物。生物有初生的细胞，也有千变万化的种类。其中，线粒体和叶绿体就是群体中经常会被提及的细胞器。 一、线粒体的起源 线粒体是一个具有独立膜结构的小细胞器。科学家们在研究中发现，线粒体有 独立、自主、复制和分裂的能力，又有自主的生物合成过程。由此可见，线粒体和细胞是两个完全独立的实体。 现在，DNA进入线粒体中就能在里面进行复制、转录和翻译。许多研究表明，线粒体有良好的远程活动性，并可以积极地参与细胞的代谢和能量生产。线粒体的形态结构显示出一个功能复杂、高度耐受和实用的细胞器。 最初，科学家们普遍认为线粒体起源于细胞外侵入，但太阳能生成机理的发现 揭示了线粒体的更为绝妙的起源。 现在，焦炭沉积导致的自然化学分析表明，早期的生命形式最早起源于化学环 境中的光合作用，并赖以生存。自繁殖和依附机体的形态再次出现，这意味着早期的生物形式已经具备了完整的生命活动。但是，回到线粒体的问题上，它是否可以类比现代光合作用的调控保留下来呢？ 二、叶绿体的起源 叶绿体同样是一个细胞器，具有独立膜壳和固有的DNA，能够参与自主的生 物合成活动。它的主要功能就是接收太阳能，进行光合作用，将其中的光能转化为化学能，为细胞提供生命所需的物质和能量。 早期的研究表明，叶绿体起源于一种原初的光合作用菌类——兰氏菌（Cyanobacteria），这个研究理论目前也被大多数科学家所认同。
兰氏菌的DNA已被分析出来，它的基因与叶绿体有着非常相似的序列，这也 进一步证明了叶绿体起源自一个内共生过程。这个内共生过程发生在生命起源的早期，或者是早期的环境中，它与线粒体的起源过程类似。 现在，科学家对这个过程及其演化道路和机制已有了比较清晰的认识。不论生 命进化的方向是否符合我们的预期，能够形成生命、维护生命和传承生命的原则和规律似乎都是丝毫不变的。 三、线粒体和叶绿体的演化历程 线粒体和叶绿体都经历过一个演化过程，这个演化过程跨越了数百万年的时间，是由朴素的单细胞生物向越来越复杂的多细胞生物的过渡。 基于生命最初的生物形式，线粒体的生成和演化是一个独立的过程。起初，线 粒体只能通过单一的暗物质代谢来提供能量。后来，随着O2和光的引入，线粒体 和真核生物之间形成了连锁反应，后者在光合作用中生成氧气，而前者则在常温下充分氧化葡萄糖，释放出更多的能量。 这个新的途径使得线粒体在共性、异质性、分裂、继承和移位方面都经历了另 一个变化。而叶绿体的演化则与光合作用的动力敏感度和继承性质有关，因此其起源方式在很大程度上受到了光合作用的影响。 不论生命形式变得多么繁复、多层次、多样化，我们都可以从线粒体和叶绿体 的演化历程中，中发现一个基本规律，那就是细胞器的形态与功能是根据需求来确定的。正因如此，我们才可以从其中提取出值得深入研究的内涵和方法论。 四、总结 生命的演化历程在越来越多的科学研究中展现得也越来越清晰和有意义。线粒 体和叶绿体的起源和演化历程，都在不断地解释着生命的细节及其规则和基础。
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。
简述真核细胞起源的内共生学说
简述真核细胞起源的内共生学说 真核细胞起源是生命演化中一个重要的问题，一直以来吸引着科学家们的关注。内共生学说是一个备受青睐的真核细胞起源假说，认为原核生物和一个或多个细菌形成了共生关系，进而演化成了真核生物。本文将简述内共生学说的主要观点和证据。 一、内共生学说的主要观点 内共生学说认为，早期的原核生物在寻找合适生存环境的过程中，可能遇到了某些具有较强适应能力的细菌。这些细菌与原核生物建立了共生关系，为原核生物提供了一些基本生存条件，如能量、营养、修复等功能。在长期的共生过程中，原核生物逐渐发生变异，形成了真核细胞。共生物也演化成了微粒体、叶绿体等细胞器，进一步强化了真核细胞的生存和繁殖能力。 内共生学说的观点主要有以下几个方面： 1. 原核生物和细菌存在相似的细胞结构和代谢途径，这可以解释真核细胞中出现的一些特殊细胞器，例如线粒体和叶绿体，它们的形态和结构类似于细菌。 2. 真核细胞中的染色体有较高的相似性，这可以解释为共生物进化过程中的“基因交换”结果。
3. 微粒体和叶绿体有自主的DNA和蛋白质合成能力，这可能是由于这些细胞器最初是细菌，在共生过程中逐渐进化为了真核细胞的组成部分。 二、内共生学说的证据 内共生学说并不是凭空想象而来的，而是有一批实验证据的。下面将简要介绍几点证据： 1. 细胞器DNA的来源 微粒体和叶绿体拥有自己独立的DNA，这些DNA部分与大肠杆菌（Escherichia coli）和紫细菌（Rickettsia）等以共生方式存在于真核细胞中的细菌DNA 具有近似，也与古菌（Archaea）或真核DNA无关。这表明微粒体和叶绿体可能起源于某些能够进行自我复制的细菌。 2. 组成真核生物的实验 理论上，如果细菌确实是真核细胞起源的真正祖先，那么它们应该能够组成真正的真核生物。实验研究表明，用现代细菌模拟原细胞，并与其他类似细胞一起制成一个细胞群落，能够达到类似原细胞的生物状态。这表明，进化的开始比我们以前想象的可能要小得多。 3. 共生植物和真菌研究 共生物种类繁多，其中包括植物和真菌等。植物中的一些共生体系与原核生物细胞与细菌共生的情况相似。例
2021届全国新高考生物冲刺复习 叶绿体、线粒体起源释疑
2021届全国新高考生物冲刺复习 叶绿体、线粒体起源释疑线粒体与叶绿体都是双层膜结构的细胞器，在起源上都可以用“内共生学说”解释，都是“半自主细胞器”。 为什么会有这么多相似之处呢？ 1.什么是内共生学说（endosymbiotic theory） 单细胞生物要生存，要摄取物质和能量。将如同“大鱼吃小鱼，
小鱼吃虾米”，大细胞也要吞小细胞。这个过程称为“胞吞”。胞吞过程与细胞膜的流动性密切相关，被吞的东西会被包裹上一层细胞膜进入细胞内部，细胞进行一系列的操作将其分解利用，吐出细胞外，吐出去的过程叫做胞吐。 图2：胞吞与胞吐，图片源自人教版生物必修Ⅰ课本，2019版 如果被吞的是一个小细胞呢？
图3：内共生学说，图片源自美国高中生物教材《科学发现者》一个大细胞吞了一个进行光合作用的细菌，本来要被分解利用掉的小细菌却侥幸生存了下来，并共生在了大细胞内部，慢慢的这种共生关系变得稳定而和谐，那个被吞进去的光合细菌也有了一个全新的名字：叶绿体（叶绿体起源为二次内共生，还要再被吞一次）。如果把小细菌换成能量代谢有氧呼吸的细菌，重复上述过程，得到的细胞器是线粒体。以上是“内共生学说”对双层膜结构的形成做出的解释。 2.内共生学说的证据 2.1自然界存在内共生现象 图4：绿草履虫，图片源自美国高中生物教材《科学发现者》 图4是一种叫做绿草履虫的原生生物，绿草履虫吞噬绿藻，并为其提供生活场所，使绿藻在其细胞内生活而不被消化。
2.2序列分析发现，叶绿体和线粒体的DNA和细菌的更像 图5：线粒体、叶绿体、细菌、真核细胞核DNA比较， 2.3线粒体和叶绿体的蛋白质合成系统和细菌的类似
内共生学说的起源和发展
内共生学说的起源和发展 记得前段时间在准备期中考试时，曾经看到这么一段有意思的话“这些事实都使人设想，真核细胞中的线粒体是由侵入细胞或被细胞吞入的某种细胞经过漫长的岁月演变而来的。”这确实是对我这个从小对达尔文进化理论深信不移的人产生了很多疑惑。然而，很多证据都表明线粒体并非真核细胞自生发展而来： （1）. 线粒体含有DNA，这些DNA与细胞核中的很不同，却类似细菌的环状DNA。 （2）. 线粒体具有和真核宿主细胞不同的遗传密码，这些密码与细菌和古菌中的很类似。 （3）. 线粒体被两层或更多的膜所包被，其中最里面一层的成分与细胞中其它膜的都不同，而更接近于原核生物的细胞膜。 （4）. 细胞器的大小与细菌相当。 （5）. 细胞器的核糖体和细菌相似，细菌的核糖体是70S，线粒体的核糖体是55S。 在查阅这些资料时，一个对我来说 完全陌生的词汇被反复提及——内共生 学说（endosymbiotic hypothesis;endosymbiont theory）。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。这个理论认为线粒体 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）。线粒体祖先原 线粒体(一种可进行三羧酸循环和电子 传递的革兰氏阴性菌)被原始真核生物 吞噬后与宿主间形成共生关系。在共生 关系中,对共生体和宿主都有好处：原线 粒体可从宿主处获得更多的营养,而宿主可借用原线粒体具有的氧化分解功能获得更多的能量。这个理论的证据非常完整，目前已经被广泛接受。 这个学说的确立也可以说是一波三折。最早提出这些观点的是一群俄国的科学家。安德雷.谢尔盖耶维奇.法明茨恩（1835-1918）尝试从植物中分离叶绿体并使其生长。康斯坦丁.谢尔盖耶维奇.梅里日可夫斯基（1855-1921）发展了“双原生质”（twoplasm）理论（细胞内的细胞），宣称叶绿体起源于蓝绿藻。波利斯.米哈伊洛维奇.库佐-波利延斯基（Boris M. 1890-1957）则认为细胞的游动性（motility）源于共生。这三位当时在俄国学术界享有很高的声望。然而西方主流科学界对于他们的这些想法并不以为然，第一位对这种学说进行发展的是美国人伊万.沃琳（Ivan E. Wallin）。上个世纪20年代，他在哥伦比亚大学做“推测细胞成分”的实验时，提出叶绿体和线粒体起源于共生的细菌。他认为细胞质中的叶绿体和线粒体都是外来的，是曾经独立生活的原核细胞。而这个提法却为其引来了同行的讥讽和排斥。已过不惑之年的沃琳被迫放弃了关于共生的研究，移居丹佛。然而，着人们发现它们含有DNA，这些想法被Henry Ris重新提出。内共生假说被琳·马古利斯所普及。1967年的下半年，琳.马古利斯以林恩.萨根的名字，在《理论生物学杂志》上发表了《有丝分裂细胞的起源》（《Origin of Eukaryotic Cells》）一文，完整阐述了她对于“内共生起源”的观点。1969年，她将自己的“内共生起源”观点进行了整理并且以自己的名字琳.马古利斯出版了专著《真核
2021届高三三轮复习生物限时练—细胞的呼吸含答案
2021届高三生物限时培优卷细胞的呼吸 1.生物通过呼吸作用将摄取的糖、蛋白质、脂肪等营养物质氧化分解，将这些物质中储藏的能量转化为化学能，不断供给生命活动。下列关于细胞呼吸的叙述错误的是( ) A.线粒体是念珠藻进行有氧呼吸的场所，是细胞的“动力车间” B.细胞呼吸氧化分解有机物的反应为放能反应，一般与ATP的合成有关 C.酵母菌进行无氧呼吸，在第二阶段不生成ATP，且丙酮酸被分解为酒精和二氧化碳 D.稻田适时排水可以避免无氧呼吸的产物对根产生毒害作用 2.有一瓶混有酵母菌的葡萄糖培养液,当通入不同浓度的氧气时,其产生的酒精和CO2的量如图所示。据图中信息推断错误的是( ) A.氧浓度为a时,酵母菌只进行无氧呼吸 B.当氧浓度为b和d时,酵母菌细胞呼吸的方式不同 C.当氧浓度为c时,2/5的葡萄糖用于酵母菌酒精发酵 D.a、b、c、d不同氧浓度下,细胞都产生[H]和A TP 3.呼吸作用过程中,线粒体内膜上的质子泵能将 NADH(即[H])分解产生的H+转运到膜间隙,使膜间隙中H+浓度增加,大部分 H+通过结构①回流至线粒体基质,同时驱动ATP 的合成,主要过程如下图所示。下列有关叙述不正确的是( ) A.乳酸菌不可能发生上述过程 B.该过程发生于有氧呼吸第二阶段 C.图中①是具有ATP合成酶活性的通道蛋白 D.H+由膜间隙向线粒体基质的跨膜运输属于协助扩散
4.内共生起源学说认为，叶绿体起源于原始真核细胞内共生的能进行光合作用的蓝细菌，线粒体起源于原始真核细胞内共生的能进行有氧呼吸的细菌。根据内共生起源学说，下列说法错误的是( ) A.考虑叶绿体的起源，叶绿体的祖先是蓝细菌 B.能进行有氧呼吸但无生物膜系统的好氧细菌能独立代谢 C.线粒体内RNA聚合酶不能被原核细胞RNA聚合酶的抑制剂所抑制 D.线粒体和叶绿体内有核糖体的现象，支持此内共生起源学说 5.人的成熟红细胞经过几个阶段发育而来，各阶段细胞特征如下表。下列有关叙述错误 ．．的是( ) B.不同阶段的红细胞均通过有氧呼吸合成A TP C.红细胞不同阶段的特征是基因选择性表达的结果 D.失去细胞核有利于红细胞更好地执行运输O2的功能 6.某兴趣小组同学欲研究昼夜温差对番茄茎生长的影响，做了一系列实验得到如图所示结果。图甲是根据日温为26 ℃、夜温在不同温度下测得的数据绘制的番茄茎生长曲线图，图乙是根据昼夜恒温条件下测得的数据绘制的番茄茎生长曲线图。下列说法错误的是( ) A.图甲中日温为26 ℃时，夜间温度越高越有利于番茄茎的生长 B.夜温过低影响了呼吸作用，对植物生长不利 C.5 ℃时，昼夜恒温番茄茎的生长速度小于有昼夜温差的生长速度 D.番茄茎在夜间温度为10 ℃时的生长速度小于夜间温度为20 ℃时的生长速度 7.2，4-二硝基苯酚主要作用于细胞的能量代谢过程，使供能物质氧化产生的能量不能用于合成ATP，进而导致细胞供能不足、脂肪分解加速，以填补能量缺口。越来越多的脂肪被氧化
细胞生物学第七章线粒体与叶绿体知识点整理
《第七章 线粒体与叶绿体》知识点整理 一、线粒体与氧化磷酸化 1． 形态结构 外膜：标志酶：单胺氧化酶 是线粒体最外面一层平滑的单位膜结构; 通透性高；50％蛋白，50％脂类； 内膜：标志酶:细胞色素氧化酶 是位于外膜内侧的一层单位膜结构；缺乏胆固醇，富含心磷脂-—决定了内膜的不透性（限制所有分子和离子的自由通过)；蛋白质/ 脂类:3:1； 氧化磷酸化的关键场所 膜间隙:标志酶:腺苷酸激酶 其功能是催化ATP 大分子末端磷酸基团转移到AMP ，生成ADP 嵴：内膜内折形成,增加面积；需能大的细胞线粒体嵴数多 片状(板状）:高等动物细胞中，垂直于线粒体长轴 管状：原生动物和植物中 基粒（ATP 合成酶)：位于线粒体内膜的嵴上的规则排列的颗粒 基质：标志酶：苹果酸脱氢酶 为内膜和嵴包围的空间,富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的pH 和渗透压； 三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化进行场所 含有大量蛋白质和酶，DNA,RNA ，核糖体，Ca2+ 2． 功能 (1) 通过基质中的三羧酸循环，进行糖类、脂肪和氨基酸的最终氧化 (2) 通过内膜上的电子传递链，形成跨内膜的质子梯度 (3) 通过内膜上的ATP 合成酶，合成ATP ATP 合成酶的结合变化和旋转催化机制（书P90） 头部F 1(α3β3γδε) 亲水性 α、β亚基具有ATP 结合位点， β亚基具有催化ATP 合成的活性 γε结合为转子,旋转以调节β亚基的3种构象状 态 δ与a 、b 亚基结合为定子 基部F 0(a 1b 2c 10-12） 疏水性 C 亚基12 聚体形成一个环状结构 定子在一侧将α3β3与F 0连接起来 >〉氧化磷酸化的具体过程 ① 细胞内的储能大分子糖类、脂肪经酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸,氨基 酸可被分解为丙酮酸,脂肪酸或氨基酸进入线粒体后进一步分解为乙酰CoA; ② 乙酰CoA 通过基质中的TCA 循环,产生含有高能电子的NADH 和FADH2； ③ 这两种分子中的高能电子通过电子传递链，在过程中形成跨内膜的质子梯 度； 氧化磷酸化 *Delta *epsilon
广东省佛山市2019届高三生物教学质量检测试题(二)(含解析)
广东省佛山市2019届高三生物教学质量检测试题（二）（含解析） 一、选择题 1.线粒体和叶绿体为半自主性细胞器，内共生学说认为它们分别起源于原始真核细胞内共生的需氧型细菌和光能自养型细菌。以下事实最不可能作为内共生学说证据的是 A. 线粒体和叶绿体中都有核糖体 B. 线粒体和叶绿体都含有酶 C. 线粒体和叶绿体都能进行分裂 D. 线粒体和叶绿体都含有环状DNA 【答案】B 【解析】 【分析】 根据题意，内共生学说认为，线粒体起源于原始真核细胞内共生的需氧型细菌，叶绿体起源于原始真核细胞内共生的光能自养型细菌，它们共同的特点都是具有环状DNA，都能分裂，都有核糖体，据此分析。 【详解】A. 线粒体和叶绿体中都有核糖体，细菌也有核糖体，都能合成蛋白质，支持内共生学说，A正确； B. 线粒体和叶绿体都含有酶，不能说明它们与细菌的关系，最可能不支持内共生学说，B错误； C. 细菌能分裂增殖，线粒体和叶绿体都能分裂繁殖的事实支持内共生假说，C正确； D. 线粒体和叶绿体中DNA呈环状，细菌的也含有环状的DNA分子，支持内共生学说，D正确。 2.关于低温诱导洋葱根尖染色体数目变化的实验，下列叙述正确的是 A. 观察时应先用低倍镜在视野中找到分生区细胞 B. 低温处理能抑制纺锤体的形成，但不影响细胞分裂 C. 实验中盐酸的作用是使DNA和蛋白质分离，便于着色 D. 显微镜视野中观察到的绝大多数细胞含有四个染色体组 【答案】A 【解析】 【分析】 低温诱导染色体数目加倍实验的原理是低温能抑制纺锤体的形成，使子染色体不能移向细胞
两极，从而引起细胞内染色体数目加倍；该实验的步骤为选材→固定（用卡诺氏液固定细胞，再用95%酒精冲洗2次）→解离（体积分数为15%的盐酸溶液和体积分数为95%的酒精溶液1:1混合）→漂洗（清水）→染色（改良苯酚品红染液）→制片，据此分析。 【详解】A. 观察时应先用低倍镜在视野中找到分生区形态较好的分裂相，再用高倍镜，A正确； B. 低温处理能抑制纺锤体的形成，使细胞分裂后期染色体不能移向两极而导致染色体数目加倍，使细胞停留在M期，B错误； C. 实验中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使DNA和蛋白质分离，便于着色，C错误； D. 如果观察的细胞处于前期、中期，则细胞内含二个染色体组；如果观察的细胞处于后期，则细胞内含四个染色体组，但由于在一个细胞周期中，分裂间期所处的时间占95%左右，所以处于分裂间期的细胞最多，故只能看到少数细胞含有四个染色体组，D错误。 3.枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表：(P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸) 下列推测不合理的是 A. 突变型的产生是由于碱基对的替换所致 B. 链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能 C. S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性 D. 链霉素可能诱发枯草杆菌产生了相应的抗性突变 【答案】D 【解析】 【分析】 分析表格可知，野生型的核糖体S12蛋白第55-58位的氨基酸序列为-P-K-K-P-，而突变型的氨基酸序列为-P-R-K-P-，即基因突变导致蛋白质中一个氨基酸发生替换，该突变是由于基因中一个碱基对替换引起的，据此分析。