第七章細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換—線粒體和葉綠體

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1、細(xì)胞生物學(xué)教案邵鄰相第七章細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換—線粒體和葉綠體一．教學(xué)目標(biāo)：1．深刻理解線粒體和葉綠體是真核細(xì)胞兩種重要的產(chǎn)能細(xì)胞器。線粒體廣泛存在于各類真核細(xì)胞中，而葉綠體僅存在于植物細(xì)胞中。2．深刻理解線粒體和葉綠體的超微結(jié)構(gòu)，理解氧化磷酸化和光合磷酸化的特點(diǎn)和不同點(diǎn)。3．深刻理解線粒體和葉綠體都是半自主性的細(xì)胞器。深刻理解分子伴娘在跨膜運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)進(jìn)入線粒體和葉綠體的過(guò)程中所發(fā)揮的作用。4．理解線粒體和葉綠體的增殖主要是通過(guò)分裂進(jìn)行的。理解關(guān)于線粒體和葉綠體起源的內(nèi)共生學(xué)說(shuō)和分化學(xué)說(shuō)。二．重點(diǎn)：1.線粒體、葉

2、綠體的超微結(jié)構(gòu)；2.線粒體、葉綠體的自主性3.線粒體、葉綠體的增殖。三．難點(diǎn)：線粒體、葉綠體的超微結(jié)構(gòu)及功能的關(guān)系。四．授課方式與教學(xué)方法：講授、討論、多媒體輔助教學(xué)。五．教學(xué)內(nèi)容:線粒體和葉綠體是細(xì)胞內(nèi)的兩種產(chǎn)能細(xì)胞器。線粒體普遍存在于各類真核細(xì)胞中，葉綠體僅存在于植物細(xì)胞中。線粒體和葉綠體都是高效的產(chǎn)生ATP的精密裝置，盡管它們最初能量的來(lái)源不同，但卻有著相似的基本結(jié)構(gòu)，以類似的方式合成ATP。線粒體和葉綠體都有環(huán)狀DNA及自身轉(zhuǎn)錄的RNA與翻譯蛋白質(zhì)的體系。組成線粒體和葉綠體的各種蛋白質(zhì)成分是由核DN

3、A和線粒體DNA或葉綠體DNA分別編碼的，所以線粒體和葉綠體都是半自主性細(xì)胞器?！〉谝还?jié)線粒體與氧化磷酸化一、線粒體形態(tài)、大小、數(shù)目和分布二、線粒體的超微結(jié)構(gòu)本世紀(jì)50年代后，在電鏡下觀察研究線粒體的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。是由雙層單位膜套疊成的所謂“囊中之囊”，在空間結(jié)構(gòu)上人為地劃分為四大部分，即外膜、內(nèi)膜、外室、內(nèi)室。（一）外膜（outermembrane）指包圍在線粒體最外面的一層膜，看上去平整光滑而具有彈性，膜厚約6nm。對(duì)各種小分子物質(zhì)（分子量在10000doldon以內(nèi)，如電解質(zhì)、水、蔗糖等）的通透性較高，有

4、人認(rèn)為外膜上具有小孔（ф2~3nm）。（二）內(nèi)膜（innermembrane）也是一單位膜，約厚6~8nm。內(nèi)膜不同于外膜。首先是在結(jié)構(gòu)上，內(nèi)膜不是平滑的，而是由許多向線粒體腔內(nèi)的突起（褶疊或小管），被稱為“線粒體嵴”（mitochondria7細(xì)胞生物學(xué)教案邵鄰相cristae），是線粒體最富有標(biāo)志性的結(jié)構(gòu)，它的存在大大擴(kuò)大了內(nèi)膜的表面積，增加了內(nèi)膜的代謝效率。（三）外室（outerspace）（膜間隙）指內(nèi)、外膜之間的窄小空隙，寬約6~8nm，又稱膜間隙（intermembranespace）。（四）內(nèi)

5、室（mnerspace）指由內(nèi)膜包圍的空間，其內(nèi)充滿蛋白質(zhì)性質(zhì)的物質(zhì)，稱線粒體基質(zhì)（mitochondriamatrix）。三、線粒體的化學(xué)組成及定位（chemicalcomposition）（一）蛋白質(zhì)外膜含量（60%）低于內(nèi)膜含量（80%），主要為酶類（約120余種）。外膜：?jiǎn)伟费趸福?biāo)記酶）、NADH—細(xì)胞色素C還原酶、脂肪酸輔酶A連接酶等等；內(nèi)膜：呼吸鏈酶系（細(xì)胞色素氧化酶為標(biāo)記酶）、ATP合成酶、琥珀酸脫H酶等等；外室：腺苷酸激酶（標(biāo)記酶）、核苷二磷酸激酶；內(nèi)室：三羧酸循環(huán)酶系（其中蘋(píng)果酸脫H酶

6、是標(biāo)記酶）、脂肪酸氧化酶、蛋白質(zhì)合成酶系等等（二）脂類外膜中含量（40%）高于內(nèi)膜中的含量（20%）。其中內(nèi)膜不含膽固醇，而含心磷脂較多。（三）核酸基質(zhì)中有DNA，稱mt—DNA四、線粒體的功能——生物氧化（biologicaloxidation）亦稱細(xì)胞呼吸（cellularrespiration），指各類有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行氧化分解，最終產(chǎn)生CO2和H2O，同時(shí)釋放能量（ATP）的過(guò)程。包括TCA環(huán)、電子傳遞和氧化磷酸化三個(gè)步驟，分別是在線粒體的不同部位進(jìn)行的。第二節(jié)葉綠體與光合作用（chloropla

7、st&photosynthesis）葉綠體是植物細(xì)胞特有的雙層膜圍成的細(xì)胞器，它對(duì)生物界的存在和進(jìn)化有著重大貢獻(xiàn)（三個(gè)最初：一是人類、動(dòng)物、多數(shù)微生物的食物的最初來(lái)源；二是人類社會(huì)利用的古生物燃料——煤、石油、天然氣的最初來(lái)源；三是地球上氧氣的最初來(lái)源），主要功能在于：吸收光能，合成碳水化合物，同時(shí)產(chǎn)生分子氧，總稱為光合作用（photosynthesis）一、葉綠體的形狀、大小、數(shù)目、分布二、超微結(jié)構(gòu)近年來(lái)，先后有許多學(xué)者采用超薄切片、負(fù)染色和冰凍蝕刻等先進(jìn)技術(shù)，研究葉綠體的形態(tài)和組成，揭示葉綠體囊狀膜系統(tǒng)

8、的超微結(jié)構(gòu)。1葉綠體膜（chlmembrane）是兩層光滑的單位膜（內(nèi)、外膜）6-8nm，也稱外被（outerenvelope），是一個(gè)有選擇的屏障，控制著葉綠體代謝物質(zhì)的進(jìn)入和排出。2基質(zhì)（stroma）7細(xì)胞生物學(xué)教案邵鄰相指葉綠體膜包圍的，無(wú)結(jié)構(gòu)，呈流動(dòng)狀態(tài)的物質(zhì)。即葉綠體內(nèi)膜與類囊體之間無(wú)定形物質(zhì)，在基質(zhì)中存在：（1）葉綠體DNA環(huán)狀，每一葉綠體內(nèi)可含有幾十個(gè)拷貝；（2）70S核糖體；（3）mRNA、tR