生物竞赛课件--线粒体和叶绿体
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细胞的能量转换线粒体与叶绿体(共46张PPT)
线粒体和叶绿体以分裂方式增殖，与细菌类似 ③核DNA编码，叶绿体核糖体上合成。
信号序列长为20～150 个氨基酸残基，同一 TIM22负责将某些转运器蛋白质插入内膜。
在线粒体外解除与前体蛋白质结合的分子伴侣，需要通过水解ATP获得能量。 转运到叶绿体内膜和类囊体的前体蛋白含有两个N端信号序列，第一个被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白导向内膜或类囊体膜
二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成
组成线粒体各部分的蛋白质，绝大多数都 是由核DNA编码并在细胞质核糖体上合成 后再转运到线粒体各自的功能位点上。
由mtDNA编码的RNA和多肽有：线粒体核 糖体中的2种rRNA(12S和16S)、22种tRNA 、13种多肽（复合物I中7个亚基、复合物 III中1个亚基、复合物IV中3个亚基、F0中2 个亚基）。
CF0-CF1ATP酶，在亚基组分、结构和功能 上与线粒体ATP合成酶相似。
内囊体膜的主要成分是蛋白质和脂类（60 ：40）
➢ 脂类：含磷脂很少，富含含半乳糖的糖脂，其不饱脂 肪酸（亚麻酸）含量高（约87%），所以膜流动性高 。
➢ 蛋白质：
①外在蛋白：在内囊体基质侧分布较多，如CF1和一些 与光反应有关的酶类。
②内在蛋白：如叶绿素-蛋白质复合物（CPI和CPII）、 质体醌（PQ）、细胞色素（Cyt）、质体蓝素（PC） 、铁氧还蛋白（Fd）、黄素蛋白等。
（三）基质
是内膜与类囊体之间的空间，主要成分包 括：①碳同化相关的酶类：如RuBP羧化酶/ 加氧酶，占内囊体可溶性蛋白质的80%和 叶片可溶性蛋白质的50%。②叶绿体DNA 、蛋白质合成体系：如，ctDNA、各类 RNA、核糖体等。③一些颗粒成分：如淀 粉粒、质体小球和植物铁蛋白等。
➢ 进入基质的蛋白：可以先通过TOM复合体进入膜间隙，
信号序列长为20～150 个氨基酸残基，同一 TIM22负责将某些转运器蛋白质插入内膜。
在线粒体外解除与前体蛋白质结合的分子伴侣，需要通过水解ATP获得能量。 转运到叶绿体内膜和类囊体的前体蛋白含有两个N端信号序列，第一个被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白导向内膜或类囊体膜
二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成
组成线粒体各部分的蛋白质，绝大多数都 是由核DNA编码并在细胞质核糖体上合成 后再转运到线粒体各自的功能位点上。
由mtDNA编码的RNA和多肽有：线粒体核 糖体中的2种rRNA(12S和16S)、22种tRNA 、13种多肽（复合物I中7个亚基、复合物 III中1个亚基、复合物IV中3个亚基、F0中2 个亚基）。
CF0-CF1ATP酶，在亚基组分、结构和功能 上与线粒体ATP合成酶相似。
内囊体膜的主要成分是蛋白质和脂类（60 ：40）
➢ 脂类：含磷脂很少，富含含半乳糖的糖脂，其不饱脂 肪酸（亚麻酸）含量高（约87%），所以膜流动性高 。
➢ 蛋白质：
①外在蛋白：在内囊体基质侧分布较多，如CF1和一些 与光反应有关的酶类。
②内在蛋白：如叶绿素-蛋白质复合物（CPI和CPII）、 质体醌（PQ）、细胞色素（Cyt）、质体蓝素（PC） 、铁氧还蛋白（Fd）、黄素蛋白等。
（三）基质
是内膜与类囊体之间的空间，主要成分包 括：①碳同化相关的酶类：如RuBP羧化酶/ 加氧酶，占内囊体可溶性蛋白质的80%和 叶片可溶性蛋白质的50%。②叶绿体DNA 、蛋白质合成体系：如，ctDNA、各类 RNA、核糖体等。③一些颗粒成分：如淀 粉粒、质体小球和植物铁蛋白等。
➢ 进入基质的蛋白：可以先通过TOM复合体进入膜间隙，
第6章 细胞的能量转换-线粒体和叶绿体 PPT课件
载氢体
Green等人将脂蛋白复合物分为4种：
复合物Ⅰ: (NADH-Q-还原酶) (FMN[Fe-S]n)； 复合物Ⅱ: (琥珀酸-Q-还原酶) (FAD[Fe-S])； 复合物Ⅲ: (Q-细胞色素c还原酶) (bFe-Sc1)； 复合物Ⅳ: (细胞色素氧化酶) (aa3-Cu2+ 1/2 O2 )。
F0
内膜
线粒体基粒
◆膜间隙（intermembrane space）：内外膜之 间的腔隙，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。 腺苷酸激酶是膜间隙的标志酶。
嵴(cristae) ：内膜向内折叠形成嵴，扩大内膜面积，
增加了内膜的代谢效率 嵴的数量与线粒体氧化活性的强弱程度有关！
需能多
需能少
◆基质（matrix）：苹果酸脱氢酶是基质的 标志酶。
一、线粒体和叶绿体的DNA
●mtDNA /ctDNA形状、大小
◆双链环状(除绿藻mtDNA，草履虫mtDNA) ◆mtDNA大小在动物中变化不大，但在植物中变化较大；
●mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制
二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成
● 线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限,其蛋白质 合成体系对核基因组具有依赖性。
三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装
●线粒体蛋白质的运送与组装 ●叶绿体蛋白质的运送及组装
线粒体蛋白质的运送与组装
线粒体前体蛋白质在运输以前，以未折叠的形式存在，N端有一段信 号序列称为导肽或引导肽，完成转运后被线粒体导肽水解酶和导肽水解 激活酶切除，就成为成熟蛋白，这种现象就叫做后转译（post translation）。 导肽的特点是： – 多位于肽链的N端，由大约20-80个氨基酸构成； – 功能：导肽不仅含有识别线粒体的信息，而且有牵引蛋白质通过线粒
Green等人将脂蛋白复合物分为4种：
复合物Ⅰ: (NADH-Q-还原酶) (FMN[Fe-S]n)； 复合物Ⅱ: (琥珀酸-Q-还原酶) (FAD[Fe-S])； 复合物Ⅲ: (Q-细胞色素c还原酶) (bFe-Sc1)； 复合物Ⅳ: (细胞色素氧化酶) (aa3-Cu2+ 1/2 O2 )。
F0
内膜
线粒体基粒
◆膜间隙（intermembrane space）：内外膜之 间的腔隙，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。 腺苷酸激酶是膜间隙的标志酶。
嵴(cristae) ：内膜向内折叠形成嵴，扩大内膜面积，
增加了内膜的代谢效率 嵴的数量与线粒体氧化活性的强弱程度有关！
需能多
需能少
◆基质（matrix）：苹果酸脱氢酶是基质的 标志酶。
一、线粒体和叶绿体的DNA
●mtDNA /ctDNA形状、大小
◆双链环状(除绿藻mtDNA，草履虫mtDNA) ◆mtDNA大小在动物中变化不大，但在植物中变化较大；
●mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制
二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成
● 线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限,其蛋白质 合成体系对核基因组具有依赖性。
三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装
●线粒体蛋白质的运送与组装 ●叶绿体蛋白质的运送及组装
线粒体蛋白质的运送与组装
线粒体前体蛋白质在运输以前，以未折叠的形式存在，N端有一段信 号序列称为导肽或引导肽，完成转运后被线粒体导肽水解酶和导肽水解 激活酶切除，就成为成熟蛋白，这种现象就叫做后转译（post translation）。 导肽的特点是： – 多位于肽链的N端，由大约20-80个氨基酸构成； – 功能：导肽不仅含有识别线粒体的信息，而且有牵引蛋白质通过线粒
叶绿体和线粒体ppt课件
的特征。 ◆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。 ◆发现介于胞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。
2021/6/2
不足之处
◆从进化角度，如何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细胞中？
◆不能解释细胞核是如何进化来的，即原核细胞如何演化为 真核细胞？
2、前体蛋白与外膜上的输入受体结合。 3、在导肽的牵引下，前体蛋白被转移通过输入通道（Tom）。
（注：此处线粒体的内膜与外膜相互接触，几乎没有膜间 隙） 4、前体蛋白在线粒体基质中的分子伴侣（mHsp70等）的帮助 下重新折叠；另外导肽被切除。
2021/6/2
叶绿体蛋白质的运送与组装
2021/6/2
2021/6/2
2021/6/2
铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通 过Fe2+ 、 Fe3+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类 型。 辅酶Q：是脂溶性小分子量的醌类化合物，通过氧化和还原传 递电子。有3种氧化还原形式即氧化型醌Q，还原性QH2和自由 基半醌（QH）。
◆线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子，而真细菌原 核生物基因组中不存在内含子，如果同意内共生起源 学说的观点，那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子 从何发生？
2021/6/2
本章知识要点
• 1、线粒体的各结构具有的特点和各结构的标志酶。 • 2、线粒体内膜上电子传递链的组成及电子传递的过程。 • 3、线粒体内膜上基粒（即F型质子泵）的结构及其如何催
2021/6/2
复合物Ⅲ
细胞色素c还原酶，以二聚体形式存在，每个单体包含两个细胞色 素b、一个细胞色素c1和一个铁硫蛋白。催化电子从辅酶Q传给细 胞色素c，每转移1对电子，同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间 隙。
可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。
2021/6/2
不足之处
◆从进化角度，如何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细胞中？
◆不能解释细胞核是如何进化来的，即原核细胞如何演化为 真核细胞？
2、前体蛋白与外膜上的输入受体结合。 3、在导肽的牵引下，前体蛋白被转移通过输入通道（Tom）。
（注：此处线粒体的内膜与外膜相互接触，几乎没有膜间 隙） 4、前体蛋白在线粒体基质中的分子伴侣（mHsp70等）的帮助 下重新折叠；另外导肽被切除。
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叶绿体蛋白质的运送与组装
2021/6/2
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2021/6/2
铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通 过Fe2+ 、 Fe3+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类 型。 辅酶Q：是脂溶性小分子量的醌类化合物，通过氧化和还原传 递电子。有3种氧化还原形式即氧化型醌Q，还原性QH2和自由 基半醌（QH）。
◆线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子，而真细菌原 核生物基因组中不存在内含子，如果同意内共生起源 学说的观点，那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子 从何发生？
2021/6/2
本章知识要点
• 1、线粒体的各结构具有的特点和各结构的标志酶。 • 2、线粒体内膜上电子传递链的组成及电子传递的过程。 • 3、线粒体内膜上基粒（即F型质子泵）的结构及其如何催
2021/6/2
复合物Ⅲ
细胞色素c还原酶，以二聚体形式存在，每个单体包含两个细胞色 素b、一个细胞色素c1和一个铁硫蛋白。催化电子从辅酶Q传给细 胞色素c，每转移1对电子，同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间 隙。
初中生物竞赛辅导 细胞 第六章 线粒体和叶绿体
[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ATP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。
线粒体与叶绿体课件
第二节 叶绿体
• 光合作用是地球上有机体生存和发展的根本源泉。 • 绿色植物年产干物质达1014公斤。
一、形态与结构
• 状如透镜，长径5~10，短径2~4，厚2~3um。 • 叶肉细胞含50~200个，占细胞质的40%。 • 由外被、类囊体和基质3部分组成。含3种不
同的膜：外膜、内膜、类囊体膜；3种彼此 分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。
本章内容提要
• 第一节 线粒体 • 第二节 叶绿体
一、结构
• （一）线粒体形态 • 粒状或杆状; • 直径0.5~1，长1.5~3.0μm；胰外分泌细胞中
可达10~20μm，称巨线粒体。 • 肝细胞约1300个线粒体，占细胞体积的20%，
人类红细胞无线粒体。
• 1、外膜 • 具有亲水通道，允许小分子物质通过。 • 2、内膜 • 类似细菌质膜。
二、光合磷酸化作用机理
• 光合作用分为光反应和暗反应； • 光反应需要光，涉及水的光解和光合磷酸
化； • 暗反应Biblioteka 需要光，涉及CO2的固定，分为C3
和C4两类。
三、叶绿体的半自主性
• 线粒体与叶绿体结构的相似性： • ①两层膜包被，内外膜结构和性质不同。 • ②为半自主性细胞器，绿色植物细胞具有3
个遗传系统。 • ③具有蛋白质后转译现象。
四、叶绿体的增殖
• 在个体发育中叶绿体由原质体发育而来。 • 有光条件下原质体的小泡增加并融合成片层，
发育为基粒。 • 幼小叶绿体能靠分裂而增殖，成熟叶绿体一
般不再分裂。
第三节 线粒体与叶绿体的 蛋白质定向转运
二、叶绿体的蛋白质转运
• 叶绿体蛋白转运与线粒体的相似。 如： • 都发生后转译； • 每一种膜上有特定的转位因子； • 内外膜具有接触点； • 需要能量，利用ATP和质子动力势； • 前体蛋白N端有信号序列，使用后被信号肽
线粒体和叶绿体PPT课件
（１）分布：主要在绿色 植物
叶肉细胞中
（２）形态：椭球形或球形
（３）功能：进行光合作用的场所
（４）结构
外膜 内膜 基质
类囊体
酶 色素
（5）成分： 光合作用的酶、色素和少量的DNA
-
4
比较
线粒体
叶绿体
分布 不 形态
真核细胞中 粒状或棒状
绿色植物的叶肉细胞中 椭球形或球形
同 点
结
双层膜，内膜向内突起
构
中心体
液泡
-
2
１．线 粒 体
（1）分布: 真核细胞中
（2）形态: 粒状或棒状
(电镜下的亚显微结构)
（3）功能: 活细胞进行有氧呼吸和
形成ATP的主要场所
外膜: 平滑 （4）结构 内膜: 向内折叠形成嵴
基质: 内膜内液态部分 （5）成分: 有氧呼吸酶及少量DNA
内膜和基质-
(结构示3意图
２．叶绿体 植物
A.功能及所含有机物都相同 B.功能及所含有机物都不同 C.功能相同，所含有机物不同 D.功能不同，所含有机物相同
• 2线粒体和叶绿体共性的叙述中，不正确的是（ ）
A．都有双层膜和基质 B.都与能量转换有关
C.都含有DNA
D.所含酶的功能都相同
-
6
细胞质和细胞器
-
7
(二)细胞器
植
物
动
细
物
胞
细
胞
质疑探究：
细胞的类型和结构
细胞质和细胞器
-
1
一.细胞质的结构和功能
成分: 水、无机离子、脂类、糖类、氨基酸、
细胞质
核苷酸等,还有很多种酶。
基