線(xiàn)粒體主要功能

能量轉化

線(xiàn)粒體是真核生物進(jìn)行氧化代謝的部位，是糖類(lèi)、脂肪和氨基酸最終氧化釋放能量的場(chǎng)所。線(xiàn)粒體負責的最終氧化的共同途徑是三羧酸循環(huán)與氧化磷酸化，分別對應有氧呼吸的第二、三階段。細胞質(zhì)基質(zhì)中完成的糖酵解和在線(xiàn)粒體基質(zhì)中完成的三羧酸循環(huán)在會(huì )產(chǎn)還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced nicotinarnide adenine dinucleotide，NADH)和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸(reduced flavin adenosine dinucleotide，FADH2)等高能分子，而氧化磷酸化這一步驟的作用則是利用這些物質(zhì)還原氧氣釋放能量合成ATP。在有氧呼吸過(guò)程中，1分子葡萄糖經(jīng)過(guò)糖酵解、三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化將能量釋放后，可產(chǎn)生30-32分子ATP(考慮到將NADH運入線(xiàn)粒體可能需消耗2分子ATP)。如果細胞所在環(huán)境缺氧，則會(huì )轉而進(jìn)行無(wú)氧呼吸。此時(shí)，糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸便不再進(jìn)入線(xiàn)粒體內的三羧酸循環(huán)，而是繼續在細胞質(zhì)基質(zhì)中反應(被NADH還原成乙醇或乳酸等發(fā)酵產(chǎn)物)，但不產(chǎn)生ATP。所以在無(wú)氧呼吸過(guò)程中，1分子葡萄糖只能在第一階段產(chǎn)生2分子ATP。

三羧酸循環(huán)

糖酵解中生成的每分子丙酮酸會(huì )被主動(dòng)運輸轉運穿過(guò)線(xiàn)粒體膜。進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì)后，丙酮酸會(huì )被氧化，并與輔酶A結合生成CO2、還原型輔酶Ⅰ和乙酰輔酶A。乙酰輔酶A是三羧酸循環(huán)(也稱(chēng)為“檸檬酸循環(huán)”或“Krebs循環(huán)”)的初級底物。參與該循環(huán)的酶除位于線(xiàn)粒體內膜的琥珀酸脫氫酶外都游離于線(xiàn)粒體基質(zhì)中。在三羧酸循環(huán)中，每分子乙酰輔酶A被氧化的同時(shí)會(huì )產(chǎn)生起始電子傳遞鏈的還原型輔因子(包括3分子NADH和1分子FADH2)以及1分子三磷酸鳥(niǎo)苷(GTP)。

氧化磷酸化

NADH和FADH2等具有還原性的分子(在細胞質(zhì)基質(zhì)

中的還原當量可從由逆向轉運蛋白構成的蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭系統或通過(guò)磷酸甘油穿梭作用進(jìn)入電子傳遞鏈)在電子傳遞鏈里面經(jīng)過(guò)幾步反應最終將氧氣還原并釋放能量，其中一部分能量用于生成ATP，其余則作為熱能散失。在線(xiàn)粒體內膜上的酶復合物(NADH-泛醌還原酶、泛醌-細胞色素c還原酶、細胞色素c氧化酶)利用過(guò)程中釋放的能量將質(zhì)子逆濃度梯度泵入線(xiàn)粒體膜間隙。雖然這一過(guò)程是高效的，但仍有少量電子會(huì )過(guò)早地還原氧氣，形成超氧化物等活性氧(ROS)，這些物質(zhì)能引起氧化應激反應使線(xiàn)粒體性能發(fā)生衰退。當質(zhì)子被泵入線(xiàn)粒體膜間隙后，線(xiàn)粒體內膜兩側便建立起了電化學(xué)梯度，質(zhì)子就會(huì )有順濃度梯度擴散的趨勢。質(zhì)子唯一的擴散通道是ATP合酶(呼吸鏈復合物V)。當質(zhì)子通過(guò)復合物從膜間隙回到線(xiàn)粒體基質(zhì)時(shí)，電勢能被ATP合酶用于將ADP和磷酸合成ATP。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“化學(xué)滲透”，是一種協(xié)助擴散。彼得·米切爾就因為提出了這一假說(shuō)而獲得了1978年諾貝爾獎。1997年諾貝爾獎獲得者保羅·博耶和約翰·瓦克闡明了ATP合酶的機制。

儲存鈣離子

線(xiàn)粒體可以?xún)Υ驸}離子，可以和內質(zhì)網(wǎng)、細胞外基質(zhì)等結構協(xié)同作用，從而控制細胞中的鈣離子濃度的動(dòng)態(tài)平衡。線(xiàn)粒體迅速吸收鈣離子的能力使其成為細胞中鈣離子的緩沖區。在線(xiàn)粒體內膜膜電位的驅動(dòng)下，鈣離子可由存在于線(xiàn)粒體內膜中的單向運送體輸送進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì);排出線(xiàn)粒體基質(zhì)時(shí)則需要鈉-鈣交換蛋白的輔助或通過(guò)鈣誘導鈣釋放(calcium-induced-calcium-release，CICR)機制。在鈣離子釋放時(shí)會(huì )引起伴隨著(zhù)較大膜電位變化的“鈣波”(calcium wave)，能激活某些第二信使系統蛋白，協(xié)調諸如突觸中神經(jīng)遞質(zhì)的釋放及內分泌細胞中激素的分泌。線(xiàn)粒體也參與細胞凋亡時(shí)的鈣離子信號轉導。

其他功能

除了合成ATP為細胞提供能量等主要功能外，線(xiàn)粒體還承擔了許多其他生理功能。·調節膜電位并控制細胞程序性死亡：當線(xiàn)粒體內膜與外膜接觸位點(diǎn)處生成了由己糖激酶(細胞質(zhì)基質(zhì)蛋白)、外周苯并二氮受體和電壓依賴(lài)陰離子通道(線(xiàn)粒體外膜蛋白)、肌酸激酶(線(xiàn)粒體膜間隙蛋白)、ADP-ATP載體(線(xiàn)粒體內膜蛋白)和親環(huán)蛋白D(線(xiàn)粒體基質(zhì)蛋白)等多種蛋白質(zhì)組成的通透性轉變孔道(PT孔道)后，會(huì )使線(xiàn)粒體內膜通透性提高，引起線(xiàn)粒體跨膜電位的耗散，從而導致細胞凋亡。線(xiàn)粒體膜通透性增加也能使誘導凋亡因子(AIF)等分子釋放進(jìn)入細胞質(zhì)基質(zhì)，破壞細胞結構。細胞增殖與細胞代謝的調控;·合成膽固醇及某些血紅素。線(xiàn)粒體的某些功能只有在特定的組織細胞中才能展現。例如，只有肝臟細胞中的線(xiàn)粒體才具有對氨氣(蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的廢物)造成的毒害解毒的功能。

葉綠體簡(jiǎn)介

葉綠體是植物細胞中由雙層膜圍成，含有葉綠素能進(jìn)行光合作用的細胞器。葉綠體基質(zhì)中懸浮有由膜囊構成的類(lèi)囊體，內含葉綠體DNA。是一種質(zhì)體。質(zhì)體有圓形、卵圓形或盤(pán)形3種形態(tài)。葉綠體含有的葉綠素a、b吸收綠光最少，綠光被反射，故葉片呈綠色。容易區別於另類(lèi)兩類(lèi)質(zhì)體──無(wú)色的白色體和黃色到紅色的有色體。葉綠素a、b的功能是吸收光能，少數特殊狀態(tài)下的葉綠素a能夠傳遞電子，通過(guò)光合作用將光能轉變成化學(xué)能。葉綠體扁球狀，厚約2.5微米，直徑約5微米。具雙層膜，內有間質(zhì)，間質(zhì)中含呈溶解狀態(tài)的酶和片層。片層由閉合的中空盤(pán)狀的類(lèi)囊體垛堆而成，類(lèi)囊體是形成高能化合物三磷酸腺苷(ATP)所必需。是植物的“養料制造車(chē)間”和“能量轉換站”。能發(fā)生堿基互補配對。

線(xiàn)粒體和葉綠體是細胞中兩種能量轉換器例題及解析

所有的細胞中都含有葉綠體和線(xiàn)粒體，他們是細胞中的能量轉換器()

錯

試題分析：細胞中的能量轉換器有葉綠體和線(xiàn)粒體，線(xiàn)粒體是廣泛存在于動(dòng)物細胞和植物細胞中的細胞器，是細胞呼吸產(chǎn)生能量的主要場(chǎng)所，葉綠體是綠色植物細胞中廣泛存在的一種含有葉綠素等色素的質(zhì)體，是植物細胞進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，葉綠體中的葉綠素能吸收光能，將光能轉變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲存在它所制造的有機物中，因此說(shuō)法錯誤。

線(xiàn)粒體和葉綠體是細胞中兩種能量轉換器經(jīng)典例題

生物體內都具有的能量轉換器是

A.細胞膜

B.線(xiàn)粒體

C.葉綠體

D.液泡

答案 :

B

線(xiàn)粒體是細胞的“動(dòng)力車(chē)間”，在線(xiàn)粒體上有機物與氧氣結合經(jīng)過(guò)復雜的反應轉化成二氧化碳和水，同時(shí)將有機物中的化學(xué)能釋放出來(lái)，供細胞利用.研究發(fā)現不同的細胞內線(xiàn)粒體的數目不同.請推測：在人的下列細胞中含線(xiàn)粒體最多的是

A.心肌細胞

B.腹肌細胞

C.角質(zhì)層細胞

D.脂肪細胞

答案 :

A

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