第六章 叶绿体与线粒体的复习题

第六章叶绿体与线粒体复习题一．填空题1．线粒体功效是（）2．线粒体蛋白质运输信号序列称为（）3．导肽特点是（）4.线粒体基质标志酶为（）。5.线粒体上铁流蛋白FeS是（）6.组成F0F1ATP酶复合体中F1蛋白质是在细胞质中合成，然后靠（）7.线粒体是由双层膜组成囊状结构，主要有（）、（）、（）、（）四部分。8.线粒体中ADP-ATP发生在（）。9.在线粒体各组成部分都有标志性酶，外膜标志酶是（），内膜是（），膜间隙是（），基质是（）。10.线粒体主要功效是（）产生ATP供给机体，所以被称为细胞“能量工厂”。11.在线粒体呼吸链氧化还原酶有（）、（）、（）、（）、（）五类。12.呼吸电子传递链位于真核细胞（）和原核细胞（）。13.按电子传递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.线粒体内膜标志酶为（）18.线粒体膜间隙pH值和细胞质中pH相同是因为（）19.线粒体嵴上颗粒是（）20.线粒体DNA为（）21.细胞色素c氧化酶是（）22.鱼藤酮可抑制（）部位电子传递23.寡霉素（oligomycin）抑制线粒体ATP合成，因为它是一个（）24.由线粒体异常病变而产生疾病称为线粒体病，其中经典是一个心肌线粒体病（）25.能对线粒体进行专一染色活性染料是（）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路径

8.内共生学说9.非循环光合磷酸化10.光反应三.简答题1.比较线粒体内膜和外膜2.线粒体基质蛋白是怎样定位？3.何为前导肽？有什么特征和作用？4.非共生起源学说怎样解释真核细胞中线粒体演化过程？5.概述线粒体遗传系统与核遗传系统关系6.为何线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？二者遗传系统各有什么特点？四．综述题1.化学渗透假说关键点有哪些？并说明有哪些试验支持这个假说。2.怎样测定线粒体呼吸链各组分在内膜上排列分布？答案一.1.细胞供能中心2.targetingsequence3.富含带正电荷碱性氨基酸和羟基氨基酸4.苹果酸脱氢酶5.递电子体6.前导肽引入线粒体7.外膜内膜膜间隙基质8.基粒9.单胺氧化酶细胞色素C氧化酶腺苷酸激酶苹果酸脱氢酶10.氧化磷酸化11.烟酰胺脱氢酶类黄素脱氢酶类铁硫蛋白类辅酶Q类细胞色素类12.线粒体内膜质膜13.非循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化14.外被类囊体基质15.心磷脂16.复合物Ⅱ17.细胞色素C氧化酶18.外膜具备孔蛋白19.ATP合酶20.环形双链21.复合物Ⅳ22.NADH→CoQ23.质子通道阻断剂24.克山病25.詹姆斯绿B二.1.叶绿体基质中由单位膜围成扁平囊。2.在光照条件下，叶绿体将ADP和无机磷(Pi)结合形成ATP生物学过程。是光合细胞吸收光能后转换成化学能一个贮存形式。3.呼吸链上氧化作用释放出能量与ADP磷酸化作用偶联起来形成ATP过程称为氧化磷酸化。所以氧化磷酸化特指呼吸链上磷酸化作用，有别于底物水平磷酸化和光合磷酸化。4.指线粒体和叶绿体两种细胞器具备自我增殖所需要基本组分，具备独立进行转录和翻译功效；但两种细胞器基因组信息量是有限，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，即两种细胞器自主性是有限，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。5.是1961年由Mitchell等提出，用来解释氧化磷酸化耦连机理学说。该假说主要内容是：呼吸链各组分在线粒体内膜中分布式不对称，当高能电子在膜中沿呼吸链传递时，所释放能量能将H+从膜基质侧泵至膜间隙，因为膜对质子是不通透，从而使膜间隙H+浓度高于基质，因而在内膜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化学能经过转变成渗透后，再转移到ATP中过程。6.是指植物利用光反应中形成同化力(ATP和NADPH)，将CO2转化为碳水化合物过程。二氧化碳同化是在叶绿体基质中进行，有许多个酶参加反应。高等植物碳同化路径有三条，即C3路径、C4路径和CAM（景天酸代谢）路径。7.有一些植物对CO2固定反应是在叶肉细胞胞质溶胶中进行,在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上.形成四碳酸:草酰乙酸(oxaloacetate)，这种固定CO2方式称为C4路径。8.：主张真核细胞是由祖先真核细胞吞入细菌共生进化而来一个假说。如线粒体及叶绿体分别由内共生能进行氧化磷酸化和能进行光合作用原始细菌进化而来。9.光合磷酸化中在形成ATP时，经过希尔反应偶联而还原电子受体如NADP＋等，则可放出氧。10.经过叶绿素等光合色素分子吸收、传递光能，并将光能转化为化学能，形成ATP和NADPH过程。包含光能吸收、传递和光合磷酸化等过程。三.1.这两种膜均包围着线粒体,但它们在结构\功效和起源等各方面都不一样.外膜对通常大分子物质都是高度通透,而内膜对大多数细胞分子都不通透;外膜脂类组成与细胞质膜相同,但内膜脂类组成具备更多细菌质膜特征,推测线粒体起源可能从细菌进化而来;外膜与脂肪酸\色氨酸和肾上腺素以及其余物质代谢关于，而且识别转运进入线粒体蛋白质，内膜与电子传递和ATP合成关于。2.定位过程是,前体蛋白在游离核糖体合成释放之后,在细胞质分子伴侣Hsp70班主下解折叠,然后经过N端转运肽与线粒体外膜上受体蛋白识别,并在受体附近内外膜接触点处利用ATP水解产生能量驱动前体蛋白进入转运蛋白运输通道,然后由电化学梯度驱动穿过内膜,进入线粒体基质.在基质中由线粒体分子伴侣Hsp70继续维持前体蛋白解折叠状态.接着在Hsp60帮助下,前体蛋白进入正确折叠,最终由导肽酶切除引导序列,成为成熟线粒体基质蛋白.3.通常将游离核糖体上合成蛋白质N端信号序列称为前导肽或导向信号。线粒体前导肽也叫线粒体转运肽，是新生蛋白质N端一段约20~80氨基酸残基肽链，引导新生肽定位到正确细胞区域。带正电荷碱性氨基酸含量比较丰富，这个特征对于其引导作用至关主要。前导肽序列基本不含电负性酸性氨基酸，而且有形成两性螺旋倾向。这些特征有利于穿越线粒体双层膜结构。不一样前导肽之间没有同源性，说明前导肽序列与识别特异性关于。4.真核细胞前身是一个进化上比较高等耗氧细菌；这个耗氧细菌比经典原核细胞大，经过膜内陷、扩张与分化，增加具备呼吸功效膜表面积，逐步演化成一个膜围绕内部拥有蛋白质合成系统原始线粒体。5.即使线粒体有蛋白质合成系统，能合成蛋白质，但线粒体DNA信息量有限，编码蛋白质种类不多，如人mtDNA只编码了13种多肽；包含复合物I中7个亚基，复合物III中1个亚基。复合物IV中3个亚基和ATP酶复合体中2个亚基。这些也都是在线粒体核糖体上合成。不过，组成线粒体个部分蛋白质90%以上都是由细胞核DNA编码并在细胞质核糖体上合成后再运输到线粒体各自功效位点上。线粒体DNA复制、转录、翻译过程所需DNA聚合酶、RNA聚合酶和氨酰-tRNA合成酶等都是由和基因编码。另外即使线粒体rRNA是从mtDNA转录而来。不过组成线粒体核糖体蛋白质也是由和基因编码，在细胞质核糖体上合成。可见，假如没有细胞核遗传系统，mtDNA就不能复制和表示。在细胞质与线粒体之间蛋白质转运是单向，一些线粒体特异蛋白质只从细胞质输送到线粒体，而线粒体不输出蛋白质，另外，线粒体与细胞质之间没有DNA和RNA分子交换，假如线粒体遗失了它们遗传系统，细胞核是无法为之赔偿。6.线粒体和叶绿体都有自我繁殖所必须基本成份，有本身DNA,能自我复制，并编码有一定量遗传信息。具备独立进行转录和翻译功效，迄今为止，已知线粒体基因组仅能编码约20种线粒体膜和基质蛋白并在线粒体核糖体上合成；叶绿体仅有60多个特有蛋白质是在叶绿体内合成。由此可见，线粒体和叶绿体两种细胞器都具备一定自主性。但参加组成线粒体和叶绿体蛋白质各有上千种之多，显而易见，线粒体和叶绿体绝大多数蛋白质是由和基因编码，在细胞质核糖体上合成。然后转移至线粒体或叶绿体内。这些蛋白质与线粒体或叶绿体DNA编码蛋白质协同作用。能够说，细胞核与发育成熟线粒体和叶绿体之间存在着亲密、精准、严格调控生物学机制。在二者协同作用关系中，细胞核功效更主要，首先它提供了绝大部分遗传信息，另首先它具关于键控制功效，线粒体和叶绿体DNA复制所需DNA聚合酶由和DNA编码。也就是说，线粒体和叶绿体自主性程度是有限，它们对核遗传系统有很大依赖性。线粒体和叶绿体生长和增殖失手和基因组及其本身基因组两套遗传系统控制，所以称为半自主性细胞器。二者遗传体系特点是它们DNA分子都为双链环状。线粒体DNA与细菌DNA相同，一个线粒体中可有一个或数个DNA分子，其复制时间主要在细胞周期S期及G2期。线粒体遗传体系另一个特点是其遗传密码有些与细胞核遗传密码不共用，叶绿体DNA比线粒体DNA分子大，每个叶绿体中约含有12个ctDNA分子。其复制时间在G1期。叶绿体DNA中也有操纵子、转录后形成多顺反子mRNA，但叶绿体密码系统与核密码系统是通用。四.1.化学渗透假说关键点可综合以下几点：1）NADH提供一对电子，经电子传递链，最终为O2所接收；2）电子传递链中载氢体和电子传递体相间排列，每当电子由载氢体传向电子传递体时，载氢体氢即以H+形式释放到内膜外，一对电子在呼吸链中三次穿膜运动，向外室排放了三对质子；3）内膜对H+和OH-具备不可透性，所以伴随电子传递过程进行，H+在膜间隙中积累，造成了内膜两侧质子浓度差，从而保持了一定势能差；4）膜间隙中H+有顺浓度差流回基质倾向，当H+经过F1—F0复合物进入基质时，ATP酶利用了这种势能合成了ATP；5）F1—F0复合物需要两个质子合成一个ATP分子。6）此学说特点是强调末完整性。近年来有很多试验支持化学渗透假说。具备代表性试验有：1)依照精准测定，伴随线粒体呼吸作用进行，外部介质酸度也不停提升，这说明，有H+由线粒体基质向外流出，从而造成质子梯度和对应膜点位。2）缬氨霉素为K+离子载体，有改变线粒体膜透性作用，造成K+穿过内膜脂双层进入基质，结果降低了、或消除了内膜内外电荷差，所以，在有缬氨霉素存在时，内膜电子传递功效即使保持正常，但ATP合成却受到抑制，而且在一定氧耗情况下，ATP合成速率，与所剩电梯度成百分比。30Stoekenius等人（1974）曾用盐细菌做过一个很好试验。盐细菌质膜上戴有紫斑，紫斑化学组成与视紫质类似，紫膜在受光照后，可起到质子泵作用，可在膜内外造成pH和电梯度，按照化学渗透假说，这种梯度可用来驱动ADP磷酸化。为了验证这一梯度是否是细胞能源，Stoekenius等把含脂类紫膜和由牛心线粒体提取ATP酶组装成人工小泡，当这种小泡受到照射时，ADP同Pi反应，合成了ATP。试验有力地证实了，线粒体ATP酶利用了电化学梯度使ADP磷酸化。Mitchell提出化学渗透学说关键是：电子在呼吸链中三次穿膜运动，将三对质子从基质抽到外室中，每次都有氢载体参加，不过对第三次穿膜时氢载体性质不明确，Mitchell便用Q循环把第二次和第三次合并在一起。所以，细胞色素氧化酶只起电子传递作用。而无质子泵作用。日后芬兰科学家Wikstrom(1980)大量试验表明，细胞色素氧化酶也具备质子泵作用。于是有些人主张，呼吸链上三个回路是：NADH-辅酶Q还原酶（复合物I）、辅酶Q细胞色素c还原酶（复合物III）和细胞色素氧化酶（复合物IV）。2.（1）测定各电子传递体标准氧化还原电位,因为各组分在呼吸链上排列次序与其得失电子趋势关于，电子总是从低氧化还原电位向高氧化还原电位流动，氧化还原电位值愈低组分失去电子倾向越大，愈易成为还原剂而处于传递链前面。（2）用分离电子传递体进行体外重组试验。NADH可使NADH脱氢酶还原，但不能直接使细胞色素b、c、aa3还原。一样，还原型NADH脱氢酶也不能直接与细胞色素c起作用，必须经过CoQ和细胞色素b和细胞色素c1后才能在与细胞色素c起作用。（3）利用呼吸链特殊阻断抑制剂，阻断链中一些特定电子传递步骤。若加入某种抑制剂后，则在阻断步骤负电性侧电子传递体