细胞生物学 细胞的能量转换器
细胞生物学名词解释
123细胞生物学名词解释1.细胞（cell）是组成包括人类在内的所有生物体的基本单位，这一基本单位的含义即包括结构上的，也包括功能上的。
2.细胞生物学（cell biology）是在细胞水平上研究生物体的生长、运动、遗传、变异、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。
3.医学细胞生物学（medical cell biology）以人体或医学为对象的细胞生物学研究或学科。
4.原核细胞（prokaryotic cell）是组成原核生物的细胞，这类细胞主要特征是细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜，且遗传信息量小，因此进化地位较低。
5.真核细胞（eukaryotic cell）指含有真核（被核膜包围的核）的细胞，主要特征是有细胞膜、发达的内膜系统和细胞骨架体系。
6.生物大分子（biological macromolecules）也称多聚体，由许多小分子单体通过共价键连接而成，相对分子质量比较大，包括蛋白质、核酸和多糖等。
7.多肽链（polypeptide chain）多个氨基酸通过肽键组成的肽称为多肽链。
8.细胞蛋白质组（proteome）将细胞内基因活动和表达后所产生的全部蛋白质作为一个整体，研究在个体发育的不同阶段，在正常或异常情况下，某种细胞内所有蛋白质的种类、数量、结构和功能状态，从而阐明基因的功能。
9.拟核（nucleoid）原核细胞没有核膜包被的细胞核，也没有核仁，DNA位于细胞中央的核区就称为拟核。
10.质粒（plasmid）很多细菌除了基因组DNA外，还有一些小的双链环形DNA分子，称为质粒。
11.细胞膜（cell membrane）又称质膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类所组成的生物膜。
12.生物膜(biological membrane)人们把生物膜和细胞内各种模性结构统称为生物膜。
13.单位膜(unit membrane)生物膜在电镜下呈现出较为一致的3层结构，即电子致密度高的内、外两层之间夹着电子密度较低的中间层。
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。
细胞生物学_06细胞的能量转换
⒊氧化磷酸化作用与电子传递的偶联
当电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给氧形
成水时，同时伴有ADP磷酸化形成ATP，这一过
程称为氧化磷酸化。
NADH呼吸链生成ATP的3个部位是：①NADH 至辅酶Q；②细胞色素b至细胞色素c；③细胞色 素aa3至氧之间。但FADH2呼吸链只生成2个ATP 分子。
三、线粒体的功能
线粒体的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。 线粒体是糖、脂肪、和氨基酸最终释能的场所。 糖和脂肪等营养物质在细胞质中经过酵解作用
产生丙酮酸和脂肪酸。这些物质选择性地从细胞质
进入线粒体基质中，经过一系列分解代谢形成乙酰
CoA，即可进入三羧酸循环。
三羧酸循环脱下来的氢经线粒体内膜上的电子 传递链（呼吸链），最后传递给氧，生成水。
其意义：提供了氧化反 应所需的氢离子，通过 递氢体NAD+ 、 FAD将其 传递到呼吸链→氧化磷 酸化 。
-酮戊二酸 NADH2 2 NAD
NADH2
三羧酸循环开始。 总反应式：
2乙酰辅酶A+6NAD++2FAD++2ADP+2Pi+6H2O
4CO2+6NADH+6H++2FADH2+2辅酶A+2ATP
糖酵解
在细胞质中， 脂肪和葡萄糖 降解生成丙酮 酸进入线粒体 基质
三羧酸循环
在线粒体基质中，在丙酮脱氢酶体系作用下，丙酮酸进 一步分解为乙酰辅 酶A，NAD+作为受氢体被还原。 丙酮酸+辅酶A+2NAD+ 2乙酰辅酶A+CO2+2NADH+2H+ 乙酰辅酶A与草酰乙酸结合生成柠檬酸
细胞生物学实验教学总结5篇
细胞生物学实验教学总结5篇教学总结是通过学习实践总结出的快速掌握知识的方法。
因其与学习掌握知识的效率有关,越来越受到人们的重视。
那么,学习的方法您都了解清楚了吗下面是由小编给大家带来的细胞生物学实验教学总结5篇，让我们一起来看看!细胞生物学实验教学总结11.基因重组只发生在减数分裂过程和基因工程中。
(三倍体、病毒、细菌等不能基因重组)2.细胞生物的遗传物质就是DNA，有DNA就有RNA，有5种碱基，8种核苷酸。
3.双缩脲试剂不能检测蛋白酶活性，因为蛋白酶本身也是蛋白质。
4.高血糖症≠糖尿病。
高血糖症尿液中不含葡萄糖，只能验血，不能用本尼迪特试剂检验。
因血液是红色。
5.洋葱表皮细胞不能进行有丝分裂，必须是连续分裂的细胞才有细胞周期。
6.细胞克隆就是细胞培养，利用细胞增殖的原理。
7.细胞板≠赤道板。
细胞板是植物细胞分裂后期由高尔基体形成，赤道板不是细胞结构。
8.激素调节是体液调节的主要部分。
CO2刺激呼吸中枢使呼吸加快属于体液调节。
9.注射血清治疗患者不属于二次免疫(抗原+记忆细胞才是)，血清中的抗体是多种抗体的混合物。
10.刺激肌肉会收缩，不属于反射，反射必须经过完整的反射弧，判断兴奋传导方向有突触或神经节。
11.递质分兴奋性递质和抑制性递质，抑制性递质能引起下一个神经元电位变化，但电性不变，所以不会引起效应器反应。
12.DNA是主要的遗传物质中“主要”如何理解每种生物只有一种遗传物质，细胞生物就是DNA，RNA也不是次要的遗传物质，而是针对“整个”生物界而言的。
只有少数RNA病毒的遗传物质是RNA。
13.隐性基因在哪些情况下性状能表达①单倍体，②纯合子(如bb或XbY)，③位于Y染色体上。
14.染色体组≠染色体组型≠基因组三者概念的区别。
染色体组是一组非同源染色体，如人类为2个染色体组，为二倍体生物。
基因组为22+X+Y，而染色体组型为44+--或XY。
15.病毒不具细胞结构，无独立新陈代谢，只能过寄生生活，用普通培养基无法培养，只能用活细胞培养，如活鸡胚。
高中生物必修1《第4章细胞的能量代谢第2节能量的获得一细胞能量转换器——叶...》67北师大PPT课件
名称和颜色分别是 D(
)
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿色的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
5．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色
素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈
的色素是 ( A )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
6．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。
（2）加入少许SiO2 、CaCO3， 再加入10毫升无水乙醇，
进行快速、充分的研磨
• SiO2——使研磨充分 • CaCO3 ——中和酸性物质，
防止色素被破坏 • 无水酒精——溶解色素
（3）过滤：将研磨液迅 速倒入玻璃漏斗（基部放 置单层尼龙布），获取绿 色滤液，及时用棉塞将试 管口封严。
过滤叶脉及 二氧化硅等 防止乙醇挥发， 叶绿素氧化分 解
恩格尔曼实验的巧妙之处在哪里呢？
利用水绵做试验材料。水绵不仅有细而长的带状叶绿 体，而且螺旋分布于细胞中，便于观察和分析研究。
利用好氧细菌进行检测，能够准确的判断出水绵细胞中 释放氧气的部位。
利用棱镜将可见光分成7色连续光谱，便于观察出好氧 细菌集中分布在哪些色光区，从而知道叶绿体中的色素 主要吸收哪些色光进行光合作用.
3、功能：进行光合作用的场所
“养料的制造车间”、“能量的转
1880年，恩格尔曼的实验
水绵和好氧 细菌的装片
隔绝空气
黑暗，用极细光束照射
完全暴露在光下
这一实验说明了什么？
结论： 氧是由 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的
场所。光合作用需要光照。
恩格尔曼又一个实验
这一实验又说明了什么？ 叶绿体中的光合色素对不同波长的光吸 收强度不同，主要吸收红光和蓝紫光， 几乎不吸收绿光。
细胞生物学第六章细胞的能量转换器
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细胞生物学第六章细胞的能量转换器
呼吸链各组分的排列是高度有序的使电子按氧化还原电位从低向高传递，
呼吸链中有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。
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•图7-7 血红素c的结构
细胞生物学第六章细胞的能量转换器
•4.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（图7-8）。
•图7-8 铁硫蛋白的结构（（引自Lodish等1999）
•5. 辅酶Q：
辅酶Q。在内膜M侧，辅酶Q可被复合体Ⅰ（复合体Ⅱ）或细胞色素b562
还原为氢醌。一对电子由辅酶Q到复合物Ⅲ的电子传递过程中，共有四个质
子被转移到膜间隙，其中两个质子是辅酶Q转移的。
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细胞生物学第六章细胞的能量转换器
• Q cycle
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细胞生物学第六章细胞的能量转换器
•4.复合物IV：细胞色素c氧化酶
•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（图7-9）。有3种氧化
还原形式即氧化型醌Q，还原型氢醌（QH2）和介于两者之者的自由基半醌（QH）。
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细胞生物学第六章细胞的能量转换器
•图7-9 辅酶Q
•（二）呼吸链的复合物
•利用脱氧胆酸（deoxycholate，一种离子型去污剂）处理线粒体内膜、
–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）
[细胞生物学]线粒体
![[细胞生物学]线粒体](https://img.taocdn.com/s3/m/3b68c27b5901020206409c00.png)
✓ 含有DNA：是细胞内除核外唯一含DNA的细胞器。
12.08.2020
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线粒体是细胞核以外惟一含DNA的细胞 器，具有独立合成蛋白质的能力，但一 定程度上受细胞核的控制，因此线粒体 是具有半自主性的细胞器。
12.08.2020
主要症状：肌阵挛性癫痫的短暂发作(周期性 抽搐)，共济失调，感觉神经性听力丧失，轻 度痴呆，扩张性心肌病和肾功能异常等症状。
12.08.2020
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发病机理：mtDNA8344G突变→线粒体蛋白质 合成的整体水平↓→除复合物Ⅱ以外的氧化 磷酸化成分含量降低(尤其是呼吸链酶复合 物Ⅰ和Ⅳ的含量降低)。
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✓ NADH呼吸链：由复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组成，催 化NADH氧化，是主呼吸链。
✓ FADH2呼吸链：由复合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组成，催 化FADH2氧化，是次呼吸链。
12.08.2020
精品课件
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精品课件
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✓H+的传递：通过递氢体由线粒体基质 释放至膜间腔。
✓电子的传递：经呼吸链逐级传递，最
酸，生成2分子ATP。 C6H12O6 + 2NAD + 2ADP + 2Pi 糖酵解酶
2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP
12.08.2020
精品课件
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在线粒体基质中进行。
丙酮酸→线粒体基质 分解
乙
酰CoA＋草酰乙酸 结(4合C)
柠檬酸(6C，含三个羧基) →三羧酸
循环(TAC循环)。
细胞生物学 第7章 细胞的能量转换-线粒体和叶绿体
第七章细胞的能量转换――线粒体和叶绿体生物的基本能量来源于太阳光的辐射能。
但生物体不能直接利用太阳光的辐射能，必须先使之转换成化学能，再为生物体利用。
叶绿体通过光合作用把光能转换为化学能，并储存于糖类、脂肪和蛋白质等大分子有机物中。
线粒体是一种高效地将有机物转换为细胞生命活动的直接能源ATP的细胞器。
因此，线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞器。
线粒体和叶绿体都具有环状DNA及自身转录RNA与翻译蛋白质体系。
很多学者把线粒体和叶绿体的遗传信息系统称为真核细胞的第二遗传信息系统，或称为核外基因及其表达体系。
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人体内的细胞每天要合成几千克的ATP，且95%的ATP是由线粒体中的呼吸链所产生，因此线粒体被称为细胞内的“能量工厂”（power plants）。
线粒体通过氧化磷酸化作用，进行能量转换，为所需要的细胞进行各种生命活动提供能量。
一、线粒体的形态结构1、线粒体的形态、大小、数量与分布1)线粒体的形状线粒体的形状各种各样，以线状和颗粒状最常见。
也可呈环形、哑铃形、枝状或其他形状。
2)线粒体的大小线粒体的一般直径为0.5-1.0um,长,1.5-3.0um。
有的长达5um（如肝细胞）或10－20 um（胰腺细胞）或40 um（人的成纤维细胞）。
3)线粒体的数量线粒体的数目由数百――数千个不等。
如利什曼原虫中只有一个巨大的线粒体，海胆卵细胞则多达30万个。
4)线粒体的分布线粒体在细胞中的分布一般是不均匀的。
二、线粒体的超微结构在电镜下观察到线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构。
主要由外膜（outer membrane）、内膜（inner membrane）、膜间隙（intermembrane）、基质（matrix）或内室（inner chamber）4部分组成。
图7－11.外膜外膜是包围在线粒体最外面的一层单位膜，光滑而有弹性，厚约6 um。
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线粒体的功能：
氧化磷酸化、细胞凋亡、细胞的信号转导、 电解质稳态平衡调控、钙的稳态调控
进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量 是线粒体的主要功能。
三、氧化磷酸化
什么是氧化磷酸化：
– 当电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给氧形成水时，同时伴有ADP 磷酸化形成ATP，这一过程称为氧化磷酸化。
– 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
– 外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin)，通透性较高。 – 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）。 – 膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性酶、底物及辅助因子。 – 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。
■ 线粒体各组分的分离
由于线粒体外膜的通透性比内膜高， 利用这一性质，Donal Parsons 和他的 同事最先建立了分离线粒体内膜、外 膜及其他组分的方法(图7-8)，
图7-8 线粒体组分的分离
首先将线粒体置于低渗溶液中使外膜 破裂，此时线粒体内膜和基质(线粒 体质)仍结合在一起，通过离心可将 线粒体质分离。用去垢剂毛地黄皂苷 处理线粒体质，破坏线粒体内膜，释 放线粒体基质，破裂的内膜重新闭合 形成小泡，其表面有F1颗粒。
什么是呼吸链：
– 在线粒体内膜上存在有关氧化磷酸化的脂蛋白复合物，它们是传递电 子的酶体系，由一系列可逆地接受和释放电子或H+的化学物质组成， 在内膜上相互关联地有序排列，称为电子传递链（electrontransport chain）或呼吸链（respiratory chain）。
（一）氧化磷酸化的分子基础
线粒体膜通透性**
很早就认识到线粒体的膜具有半透性，通过对半透性的研究导致线粒体各组 分分离方法的建立。
■ 线粒体通透性研究
将线粒体放在100 mM蔗糖溶液中，蔗糖穿过外膜 进入线粒体的膜间间隙；然后将线粒体取出测定线 粒体内部蔗糖的平均浓度，结果只有50 mM， 比 环境中蔗糖的浓度低。线粒体外膜对蔗糖是通透的， 而内膜对蔗糖是不通透的(图7-7)。
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的两种产能细胞器。 ●线粒体与氧化磷酸化 ●叶绿体与光合作用 ●线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 ●线粒体和叶绿体的增殖与起源
第一节 线粒体与氧化磷酸化
●线粒体的形态结构 ●线粒体的化学组成及酶的定位 ●氧化磷酸化
一、线粒体的形态结构
1.1 线粒体的发现与功能研究
化、氧化磷酸化。 • 在Hatefi等（1976）纯化了呼吸链四个独立的复合体。 • Mitchell（1961－1980）提出了氧化磷酸化的化学偶联学说。 • 1994年，Boyer 因提出ATP合成酶的结合变化和旋转催化机制获得诺贝
尔化学奖
1.2 线粒体的形态结构
• 线粒体的形态、大小、数量与分布
–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）
• 线粒体酶的定位：
线粒体主要酶的分布
部位 外膜
内膜
酶的名称 单胺氧化酶 NADH-细胞色素c还原酶（对鱼藤酮不敏感） 犬尿酸羟化酶 酰基辅酶A合成酶
图7-1线粒体的TEM照片
图7-3 管状嵴线粒体
嵴上覆有基粒（elementary particle），基粒由头部（F1偶联因子）和基 部（F0偶联因子）构成，F0嵌入线粒体内膜。
二、线粒体的化学组成及酶的定位
• 线粒体的化学组成：
–蛋白质(线粒体干重的65～70％)。线粒体的蛋
白质分为可溶性和不溶性的。可溶性的蛋白质主要是 基质的酶和膜的外周蛋白；不溶性的蛋白质构成膜的 本体，其中一部分是镶嵌蛋白， 也有一些是酶蛋白。
图7-1线粒体的TEM照片
图 7-3 肌细胞和精子的尾部聚 集较多的线粒体， 以提供能量
图7-4 线粒体包围着脂肪滴，内有大 量要被氧化的脂肪
内膜向线粒体基质褶入形成嵴（cristae），嵴能显著扩大内膜表面积 （达5~10倍），嵴有两种类型：①板层状（图7-1）、②管状（图7-3）， 但多呈板层状。
电子载体
呼吸链电子载体主要有：黄素蛋白、细胞色素、铜原子、铁硫 蛋白、辅酶Q等。
左:将线粒体置于含有 100 mM的蔗糖溶液中; 中:蔗糖穿过线粒体外膜， 达到平衡;右:将线粒体从 蔗糖溶液中取出，测定 线粒体中蔗糖的浓度。 如果测得线粒体的蔗糖 平均浓度是50 mM，就 可以推测:100mM的蔗 糖仅仅穿过了线粒体外 膜，而线粒体中有一半 流动的液体在线粒体基 质，由于内膜对蔗糖不 通透，所以测得的线粒 体平均浓度只有50 mM。
细氢酶 β-羟丁酸和β-羟丙酸脱氢酶 肉毒碱酰基转移酶 丙酮酸氧化酶 NADH脱氢酶（对鱼藤酮敏感）
部位
酶的名称
腺苷酸激酶
膜间隙 二磷酸激酶
核苷酸激酶
基质
柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶 延胡索酸酶、异柠檬酸脱氢酶 顺乌头酸酶、谷氨酸脱氢酶 脂肪酸氧化酶系、 天冬氨酸转氨酶、 蛋白质和核酸合成酶系、 丙酮酸脱氢酶复合物
• 1890年R. Altaman首次动物细胞内发现线粒体，命名为bioblast。 • 1897年Benda首次将这种颗粒命名为mitochondrion。 • 1900年L. Michaelis用Janus Green B对线粒体进行活体染色，发现线
粒体中可进行氧化-还原反应。 • 1948年，Green证实线粒体含所有三羧酸循环的酶 • 1943-1950年，Kennedy和Lehninger 发现线粒体内完成的，脂肪酸氧