第七章 线粒体与叶绿体

第七章线粒体与叶绿体

第三节线粒体与叶绿体的蛋白质定向转运

一、线粒体蛋白质的转运

线粒体的蛋白合成能力有限，大量线粒体蛋白在细胞质中合成，定向转运到线粒体。这些蛋白质在在运输以前，以未折叠的前体形式存在，与之结合的分子伴娘（属hsp70家族）保持前体蛋白质处于非折叠状态。通常前体蛋白N端有一段信号序列称为导肽、前导肽或转运肽（leader sequence、presequence或transit-peptide），完成转运后被信号肽酶（signal peptidase）切除，就成为成熟蛋白，这种现象就叫做后转译（posttranslation，图7-27）。

图7-27 线粒体蛋白质的定向转运引自Molecular Biology of the Cell. 4th ed. 2002线粒体前体蛋白信号序列的特点是：①多位于肽链的N端，由大约20个氨基酸构成；②没有带负电荷的氨基酸，形成一个两性α螺旋，带正电荷的氨基酸残基和不带电荷的疏水氨基酸残基分别位于螺旋的两侧，现在认为这个螺旋与转位因子的识别有关；③对所牵引的蛋白质没有特异性要求，非线粒体蛋白连接上此类信号序列，也会被转运到线粒体。此外有些信号序列位于蛋白质内部，完成转运后不被切除，还有些信号序列位于前体蛋白C端，如线粒体的DNA解旋酶Hmil。

表7-1 线粒体蛋白分选信号*

*根据N. Pfanner and A. Geissler 2001改编

蛋白质的转运涉及多种蛋白复合体，即转位因子（translocator，图7-28），由两部分构成的：受体和蛋白质通过的孔道。主要包括：①TOM复合体，负责通过外膜，进入膜间隙，在酵母中TOM70负责转运内部具有信号序列的蛋白，TOM20负责转运N端具有信号序列的蛋白，这两种蛋白的功能都相当于内质网上的SPR受体，在人类线粒体中hTom34的功能与TOM70相当。TOM复合体的通道被称为GIP（general import pore），就相当于内质网上的SEC61复合体，主要由Tom40构成，还包括Tom22，Tom7，Tom6和Tom5；②TIM复合体，其中TIM23负责将蛋白质转运到基质，也可将某些蛋白质安插在内膜；TIM22负责将线粒体的代谢物运输蛋白，如ADP／ATP和磷酸的转运蛋白插入内膜；③OXA复合体：负责将线粒体自身合成的蛋白质插到内膜上，同样也可使经由TOM／TIM复合体进入基质的蛋白质插入内膜。

线粒体具有四个功能区隔，即外膜、内膜、膜间隙、基质。进入不同部位的蛋白具有不同的转运途径。

图7-28 线粒体的蛋白转运装置——TOM和TIM复合体

引自Joachim Rassow and Nikolaus Pfanner 2000

进入外膜的蛋白具有不被切除的N端信号序列，其后还有疏水性序列作为停止转移序列，然后蛋白质被TOM复合体安装到外膜上，如线粒体的各类孔蛋白。

进入基质蛋白质可以先通过TOM复合体进入膜间隙，然后通过TIM复合体进入基质。也可以通过线粒体内、外膜间的接触点（鼠肝直径1um线粒体上约115个接触点），一步进入基质，在接触点上TOM与TIM协同作用完成蛋白质向基质的输入（图7-29）。

图7-29 线粒体内外膜的接触点

进入线粒体内膜和膜间隙的蛋白具有以下几种情况（图7-30）：①蛋白N端具有两个信序列，首先被运送到基质，然后N端信号肽被切除，暴露出导向内膜的信号序列，在OXA的帮助下插入内膜。如果第二段信号序列被内膜外表面的异二聚体内膜蛋白酶（heterodimeric inner membrane peptidase，Imp1/imp2）切除，则成为膜间隙蛋白。②N端信号序列的后面有一段疏水序列，扮演停止转移序列的角色，能与TIM23复合体结合，当进入基质的信号序列被切除后，脱离转位因子复合体而进入内膜，如果插入膜中的部分又被酶切除，侧成为定位于膜间隙的蛋白。

③线粒体内膜上负责代谢底物／产物转运的蛋白，如腺苷转位酶是多次跨膜蛋白，其N端没有可被切除的信号序列，但包含3－6个内部信号序列，可被TIM22复合体插到内膜上。

图7-30 蛋白质进入内膜和膜间隙引自Molecular Biology of the Cell. 4th ed. 2002，（A. 进入内膜和膜间隙的前体蛋白具有两个信号序列，经TOM／TIM23进入基质后，第二个信号序列使蛋白通过OXA复合体被安插到内膜上；B. 进入内膜和膜间隙的前体蛋白信号序列后具有停止转移序列，被TIM23安插在膜上，C. 通过途径A、B插入内膜的蛋白，被位于内膜的蛋白酶加工，成为膜间隙的可溶性蛋白，

D. 线粒体代谢物的转运器为多次跨膜蛋白，被TIM22安插到内膜中）

蛋白质的输入是一个耗能的过程，能量的来源为水解A TP和利用质子动力势．能量消耗在线粒体外和进入线粒体基质两步上，在线粒体外解除与前体蛋白质结合的分子伴娘，需要通过水解A TP获得能量；在通过TIM复合体进入基质时利用质子动力势作为动力。虽然目前含不清楚质子动力势是如何被利用的，但解偶连接如DNP能抑制蛋白质的转运。前体蛋白进入线粒体基

质后，线粒体hsp70一个接一个的结合在蛋白质线性分子上，像齿轮一样将蛋白质“铰进（hand over hand）”基质，这一过程也需要消耗ATP。然后线粒体hsp70将蛋白质交给hsp60，完成折叠。

二、叶绿体的蛋白质转运

叶绿体大约含2000-2500 种蛋白，叶绿体基因组编码的不足100 种，因此大量的蛋白质也是由核基因编码，在细胞质中合成，然后定向转运到叶绿体。

叶绿体蛋白的转运机理与线粒体的相似。如：通常前体蛋白N端具有信号序列，完成转运后被信号肽酶切除，和线粒体一样发生后转译；每一种膜上有特定的转位因子；内外膜具有接触点（contact site）；需要能量，同样利用ATP和质子动力势。但是两者的蛋白质转运体系中除了某些hsp分子相同外，转位因子复合体是不同的。叶绿体外膜的转位因子被称为TOC复合体，内膜的转位因子被称为TIC复合体。

叶绿体有6个区隔：①外膜、②膜间隙、③内膜、④基质、⑤类囊体膜、⑥类囊体腔。因此叶绿体的蛋白转运途径更复杂一些。

叶绿体前体蛋白的N端信号序列长度为20－150 个氨基酸残基，同一植物不同前体蛋白的N端序列不具有同源性，分为3 个部分：N 端缺乏带正电荷的氨基酸，以及甘氨酸和脯氨酸；

C 端形成两性β折叠；中间富含羟基化的氨基酸，如丝氨酸和苏氨酸。

转运到叶基质的前体蛋白具有典型的N端序列。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（图7-30）。转运到叶绿体外膜上的蛋白分两类：一类含内部信号序列；另一类蛋白的N 端序列被切除后，其后的停止转移序列使蛋白质定位在外膜。

图7-31 叶绿体的蛋白质定向转运引自Molecular Biology of the Cell. 4th ed. 2002

第6章 线粒体遗传病

第六章线粒体遗传病 线粒体是细胞内相对独立而且比较重要的细胞器，具有能量转换功能，且含有DNA分子。线粒体的遗传特点为非孟德尔遗传方式。线粒体是一种半自主细胞器，受线粒体基因组和核基因组两套遗传系统共同控制。线粒体DNA编码线粒体中部分蛋白质和全部的tRNA、rRNA、绝大部分蛋白质亚基和其他维持线粒体结构和功能的蛋白质都依赖于核DNA编码。因此，核DNA与线粒体DNA基因突变均可导致线粒体病。线粒体DNA突变引起人类的疾病，已日渐受到人们的重视。 本章详细介绍了线粒体基因组的结构特点和线粒体的遗传学特征。介绍了线粒体DNA突变的类型，以及一些常见的人类线粒体遗传病。 一、基本纲要 1．掌握线粒体DNA的结构与遗传特点。 2．熟悉线粒体基因组与核基因组的关系。 3．掌握线粒体遗传、线粒体疾病、异质性、阈值效应等基本概念。 4．熟悉几种常见的人类线粒体疾病。 5. 了解线粒体DNA的复制、转录特点。 二、习题 （一）选择题(A型选择题) 1．下面关于线粒体的正确描述是______。 A.含有遗传信息和转译系统 B.线粒体基因突变与人类疾病基本无关 C.是一种完全独立自主的细胞器 D.只有极少量DNA，作用很少 E.线粒体中所需蛋白质均来自细胞质 2. 关于线粒体遗传的叙述，不正确的是______。

A．线粒体遗传同样是由DNA控制的遗传 B．线粒体遗传的子代性状受母亲影响 C．线粒体遗传是细胞质遗传 D．线粒体遗传同样遵循基因的分离规律 E．线粒体遗传的表现度与突变型mtDNA的数量有关。 3．以下符合mtDNA结构特点的是______。 A.全长61569bp B.与组蛋白结合 C.呈闭环双链状 D.重链（H链）富含胞嘌呤 E.轻链（L链）富含鸟嘧啶 4.人类mtDNA的结构特点是______。 A. 全长16.6kb，不与组蛋白结合，为裸露闭环单链 B. 全长61.6kb，不与组蛋白结合，分为重链和轻链 C. 全长16.6kb，与组蛋白结合，为闭环双链 D. 全长61.6kb，不与组蛋白结合，为裸露闭环单链 E. 全长16.6kb，不与组蛋白结合，为裸露闭环双链 5．下面关于mtDNA的描述中，不正确的是______。 A．mtDNA的表达与核DNA无关 B．mtDNA是双链环状DNA C．mtDNA转录方式类似于原核细胞 D．mtDNA有重链和轻链之分 E．mtDNA的两条链都有编码功能 6．线粒体遗传属于______。 A.多基因遗传 B.显性遗传 C.隐性遗传 D.非孟德尔遗传 E.体细胞遗传 7. 线粒体中的tRNA兼用性较强，tRNA数量为______。 A.48个 B.32个 C.64个 D.61个 E.22个8．mtDNA编码线粒体中______。 A. 全部呼吸链-氧化磷酸化系统的蛋白质 B. 约10%的蛋白质 C. 大部分蛋白质 D. 线粒体基质中的全部蛋白质 E. 线粒体膜上的全部蛋白质

第六章 线粒体和叶绿体

线粒体和叶绿体 第一节线粒体与氧化磷酸化 一、线粒体形态、大小、数目和分布 二、线粒体的超微结构 本世纪50年代后，在电镜下观察研究线粒体的结构问题。是由双层单位膜套叠成的所谓“囊中之囊”，在空间结构上人为地划分为四大部分，即外膜、内膜、外室、内室。（一）外膜 指包围在线粒体最外面的一层膜，看上去平整光滑而具有弹性，膜厚约6nm。对各种小分子物质（分子量在10000 doldon以内，如电解质、水、蔗糖等）的通透性较高，有人认为外膜上具有小孔（ф2~3nm）。 （二）内膜 也是一单位膜，约厚6~8nm。内膜不同于外膜。首先是在结构上，内膜不是平滑的，而是由许多向线粒体腔内的突起（褶叠或小管），被称为“线粒体嵴”，是线粒体最富有标志性的结构，它的存在大大扩大了内膜的表面积，增加了内膜的代谢效率。 （三）外室（outer space）（膜间隙） 指内、外膜之间的窄小空隙，宽约6~8 nm，又称膜间隙。 （四）内室 指由内膜包围的空间，其内充满蛋白质性质的物质，称线粒体基质。 三、线粒体的化学组成及定位 （一）蛋白质外膜含量（60%）低于内膜含量（80%），主要为酶类（约120余种）。外膜：单胺氧化酶（标记酶）、NADH—细胞色素C还原酶、脂肪酸辅酶A连接酶等等；内膜：呼吸链酶系（细胞色素氧化酶为标记酶）、ATP合成酶、琥珀酸脱H酶等等；

外室：腺苷酸激酶（标记酶）、核苷二磷酸激酶； 内室：三羧酸循环酶系（其中苹果酸脱H酶是标记酶）、脂肪酸氧化酶、蛋白质合成酶系等等 （二）脂类外膜中含量（40%）高于内膜中的含量（20%）。其中内膜不含胆固醇，而含心磷脂较多。 （三）核酸基质中有DNA，称mt—DNA 四、线粒体的功能——生物氧化 亦称细胞呼吸（cellular respiration），指各类有机物质在细胞内进行氧化分解，最终产生CO2和H2O，同时释放能量（ATP）的过程。包括TCA环、电子传递和氧化磷酸化三个步骤，分别是在线粒体的不同部位进行的。 （一）生物氧化的分区和定位 （二）电子传递和氧化磷酸化的结构基础 虽然电子传递和氧化磷酸化偶连在一起，但它们又是通过不同的结构完成的。1968年，E.Racker等的亚线粒体小泡重建实验说明了这一问题（图示）。 由此可见，电子传递是在线粒体内膜上，氧化磷酸化由基粒承担。 1 电子传递链（呼吸链） 呼吸链是由存在于线粒体内膜上的众多酶系和其它分子组成的电子传递链。 （1）复合物I NADH—Q还原酶，催化NADH的2个电子→辅酶Q （2）复合物Ⅱ琥珀酸—Q还原酶，催化电子从琥珀酸通过FAD和铁硫蛋白传至辅酶Q （3）复合物Ⅲ细胞色素还原酶，催化电子从辅酶Q传至CytC （4）复合物Ⅳ细胞色素氧化酶，将电子从CytC→氧。

第六章 叶绿体与线粒体的复习题

第六章叶绿体与线粒体的复习题 一．填空题 1．线粒体的功能是（） 2．线粒体蛋白质运输信号序列称为（） 3．导肽的特点是（） 4. 线粒体基质的标志酶为（）。 5.线粒体上的铁流蛋白FeS是（） 6.组成F0F1ATP酶复合体中F1的蛋白质是在细胞质中合成，然后靠（） 7.线粒体是由双层膜构成的囊状结构，主要有（）、（）、（）、（）四部分。 8.线粒体中ADP-ATP发生在（）。 9.在线粒体的各组成部分都有标志性酶，外膜的标志酶是（），内膜的是（），膜间隙的是（），基质的是（）。 10.线粒体主要功能是（）产生ATP供给机体，因此被称为细胞的“能量工厂”。 11.在线粒体的呼吸链的氧化还原酶有（）、（）、（）、（）、（）五类。 12.呼吸电子传递链位于真核细胞的（）和原核细胞的（）。 13.按电子传递的方式可将光合磷酸化分为（）和（）两种类型 14.叶绿体由（）、（）和（）三部分组成。 15．与其它膜向结构细胞器相比，线粒体内膜富含特殊的脂类为（） 16.在线粒体电子传递链中，只有（）不是质子递氢体。

17. 线粒体内膜的标志酶为（） 18. 线粒体膜间隙的pH值和细胞质中的pH相似是因为（） 19. 线粒体嵴上的颗粒是（） 20. 线粒体DNA为（） 21. 细胞色素c氧化酶是（） 22. 鱼藤酮可抑制（）部位的电子传递 23. 寡霉素（oligomycin）抑制线粒体的ATP合成，因为它是一种（） 24.由线粒体异常病变而产生的疾病称为线粒体病，其中典型的是一种心肌线粒体 病（） 25.能对线粒体进行专一染色的活性染料是（） 二.名词解释 1. 类囊体 2. 光合磷酸化 3. 氧化磷酸化 4. 半自主细胞器 5.化学渗透学说 6. 碳同化 7. C4 途径 8. 内共生学说 9. 非循环光合磷酸化10. 光反应 三.简答题 1.比较线粒体的内膜和外膜

第六章线粒体和叶绿体习题及答案

细胞生物学章节习题-第六章 一、选择题 1、线粒体的细胞色素c是一种（A ）。 A. 内膜固有蛋白 B. 内膜外周蛋白 C. 基质可溶性蛋白 D. 外膜固有蛋白 2、核酮糖二磷酸羧化酶大亚基和小亚基分别由（D ）DNA上的基因编码。 A. 细胞核 B. 叶绿体 C. 细胞核和叶绿体 D. 叶绿体和细胞核 3、下列4种色素中，哪个（或哪些）具有吸收聚焦光能的作用而无光化学活性？（D ） A. 细胞色素 B. 质体蓝素 C. 质体醌 D. 聚光色素 4、线粒体各部位都有其特异的标志酶，其中内膜的标志酶是（A ）。 A. 细胞色素氧化酶 B.单胺氧化酶 C. 腺苷酸激酶 D. 柠檬酸合成酶 5、在叶绿体中，与光合作用的光反应正常进行相适应的结构是（C ）。 A. 叶绿体外膜 B. 叶绿体内膜 C. 基粒中囊状结构的薄膜 D. 基质 6、呼吸链主要位于（B ）。 A. 线粒体外膜 B. 线粒体内膜 C. 线粒体基粒 D. 线粒体基质 E. 线粒体嵴 7、线粒体外膜的标志酶是（ B ）。 A. 细胞色素氧化酶 B.单胺氧化酶 C. 腺苷酸激酶 D. 柠檬酸合成酶 8、线粒体膜间隙的标志酶是（C ）。 A. 细胞色素氧化酶 B.单胺氧化酶 C. 腺苷酸激酶 D. 柠檬酸合成酶 9、氧化磷酸化发生的主要场所位于线粒体（B ）。 A. 外膜 B. 内膜 C. 膜间隙 D.基质 10、下列哪种细胞中线粒体数量较多（A ）。 A. 肌肉细胞 B. 血小板 C. 红细胞 D. 上皮细胞 11、下列关于线粒体和叶绿体的描述中，正确的是（C ）。 A. 都通过出芽方式繁殖 B. 所有线粒体蛋白质合成时都含有导肽 C. 它们的外膜比内膜从性质上更接近于内膜系统 D. 存在于一切真核细胞当中 12、关于线粒体DNA，正确的描述是（B ） A. 编码自身必需的部分蛋白质 B. 编码自身必需的RNA和蛋白质 C. 可以被核基因组取代 D. 借助核编码的酶系统进行转录 13、关于线粒体和叶绿体中的ATP合酶，下列描述错误的是（B ）。 A. 都依靠质子流作为ATP合成的动力 B. 合酶的各亚基均由核基因编码 C. 都属于质子泵 D. 都具有催化ADP和Pi合成ATP的作用 二、填空题 1、线粒体内膜上电子传递链中的复合物I是由34条以上多肽链或者FMN和至少6个铁硫蛋白；催化NADH的2个电子传给辅酶Q，组成，它的主要功能是催化NADH的2个电子传给辅酶Q，同时发生质子的跨膜输送或者电子传递体和质子位移体。 2、叶绿体内的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的活性中心位于大亚基上，小亚基只具有调节功能，

第六章 线粒体

第六章线粒体 名词解释 1、电子传递链electron-transport chain 膜上一系列由电子载体组成的电子传递途径。这些电子载体接受高能电子，并在传递过程中逐步降低电子的能量，最终将释放的能量用于合成ATP或以其他能量形式储存。 2、化学渗透学说chemiosmosis 氧化磷酸化的耦联机制。电子经电子传递链传递后，形成跨线粒体内膜的质子动力势，用以驱动ATP合成酶合成ATP。 3、结合变构模型binding change model 利用质子动力势驱动ATP合成酶构象发生改变，将ADP和无机磷合成ATP的模型。 4、孔蛋白porin 存在于线粒体和叶绿体外膜上的整合膜蛋白，形成非选择性的通道。 5、内共生学说endosysmbiont theory 关于叶绿体和线粒体起源的假说，认为叶绿体和线粒体起源于被原始真核细胞吞噬的共生原核生物。 6、线粒体mitochondrion 将储存在有机物中的能量通过氧化磷酸化过程形成ATP的细胞器。线粒体是一种能量转换细胞器，还参与细胞凋亡等重要生理过程。 7、氧化磷酸化oxidative phosphorylation 底物在氧化过程中产生高能电子，通过线粒体内膜电子传递链，将高能电子的能量释放出来转换成质子动力势进而合成ATP的过程。 8、ATP合酶ATP synthase 位于线粒体内膜或叶绿体的类囊体膜上，通过氧化磷酸化或光合磷酸化催化ADP和无机磷合成ATP的酶，由F1头部和嵌入膜内的F0基部组成，也常见于细菌膜上。 9、线粒体膜间隙intermembrane space 线粒体内膜和外膜之间的间隙，约6～8nm，其中充满无定形的液体，含有可溶性的酶、底物和辅助因子。膜间隙的标志酶是腺苷酸激酶。 10、嵴cristae 线粒体内膜向基质折褶形成的结构称作嵴(cristae), 嵴的形成使内膜的表面积大大增加。11、电子载体electron carriers 在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。参与传递的电子载体有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q。 12、黄素蛋白flavoprotein 是由一条多肽与黄素腺嘌呤单核苷酸FMN或黄素腺嘌呤二核苷酸FAD紧密结合组成的结合蛋白。 13、细胞色素cytochrome 是一种带有含铁血红素辅基而对可见光具有特征性强吸收的蛋白。 14、泛醌ubiquinone，UQ 或称辅酶Q，是一种脂溶性的、带有一条长的类异戊二烯侧链的苯醌。 15、铁硫蛋白iron-sulfur protein 是一类含非血红素铁的蛋白质。在铁硫蛋白分子的中央结合的是铁和硫。 16、复合物I complex I

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

南开大学细胞生物学7第七章 线粒体和叶绿体 复习题

第七章线粒体和叶绿体 学习要求：掌握线粒体的分离与鉴定、结构与功能的知识。掌握氧化磷酸化的过程原理和区别，掌握线粒体和叶绿体蛋白质合成及其转运知识点。理解线粒体与叶绿体的半自主性及其增殖与起源的相关知识。了解叶绿体的结构和功能。 本章的难点与重点：氧化磷酸化的机制；线粒体和叶绿体蛋白的运送与装配。 基本概念： 呼吸链：也称电子传递链，是位于线粒体内膜上的有一系列电子传递提案一定顺序排列起来形成的呼吸电子传递轨道。电子传递体是一些氧化还原迅速而可逆的分子，其在电子传递链中是按氧化还原电位由低到高的顺序依次排列的。呼吸底物氧化分解过程脱出的电子经呼吸电子传递链最终传递给分子氧，将氧还原成水。 氧化磷酸化：呼吸链上氧化作用释放出的能量与ADP的磷酸化作用偶联起来形成ATP的过程称为氧化磷酸化。因此氧化磷酸化特指呼吸链上磷酸化作用，有别于底物水平的磷酸化和光合磷酸化。 ATP合成酶：又称为F1F0-ATP酶，广泛存在于线粒体、叶绿体、异养菌和光合细菌中，是生物体能量转换的核心酶。该酶分别位于线粒体内膜、类囊体膜或质膜上，是跨膜的通道蛋白，参与氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子动力势的推动下，或者说在他的引导下，质子通过膜来驱动从ADP和无机磷合成ATP。 化学渗透假说：是1961年由Mitchell等提出的，用来解释氧化磷酸化耦连机理学说。该假说的主要内容是：呼吸链的各组分在线粒体内膜中的分布式不对称的，当高能电子在膜中沿呼吸链传递时，所释放的能量能将H+从膜基质侧泵至膜间隙，由于膜对质子是不通透的，从而使膜间隙的H+浓度高于基质，因而在内膜的两侧形成电化学质子梯度。在这个梯度驱动下，H+穿过内膜上的ATP合成酶流回到基质中，其能量促使ADP和Pi合成ATP,从而使体内能源物质氧化释放的化学能通过转变成渗透后，再转移到ATP中的过程。 半自主性细胞器：指线粒体和叶绿体两种细胞器具有自我增殖所需要的基本组分，具有独立进行转录和翻译的功能；但两种细胞器基因组信息量是有限的，绝大多数蛋白质是由核基因组编码，在细胞质核糖体上合成后转运至之，即两种细胞器的自主性是有限的，基因在转录和翻译过程中在很大程度上要依赖于核质遗传系统，故称为半自主性细胞器。 基质：内膜和嵴包围着的线粒体内部空间，含有多种蛋白质和脂类，催化三羧酸循环中脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类，也都存在于基质中。此外还含有线粒体DNA、线粒体核糖体、tRNA、rRNA以及线粒体基因表达的各种酶，基质的标志酶是苹果酸脱氢酶。 线粒体：存在于细胞质内的一个重要细胞器，由内外两层单位膜为成的膜相结构。内膜箱内凸起形成嵴，嵴上的颗粒为基粒，是氧化磷酸化的关键装置。线粒体基质是进行三羧酸循环的场所。线粒体是细胞内能量转换系统，其主要功能是产生ATP，提供细胞生命活动所需要的能量。 问答题： 线粒体各部分如何分离？ 线粒体使细胞内一种非常微小的细胞器，要对其各部分进行化学分析，首先必须将其各部分分离开来。完整的线粒体通过差速离心便能分离出来，而各种亚线粒体成分则需要利用密度