导图社区 线粒体和叶绿体
这是一篇关于线粒体和叶绿体的思维导图,主要内容包括:半自主性及起源,叶绿体,线粒体。讨论了细胞器的形态、分布、和数目,包括它们的基本形态、动态特征、融合与分裂、分化与去分化等特性。还描述了线粒体基因组(mtDNA)和叶绿体基因组(cpDNA)的特点,指出它们都呈双链环状,以半保留方式复制,并受细胞核控制,所需酶受核基因编码,因此具有半自主性。清晰地展示了线粒体和叶绿体的基本知识及其相互关系。
编辑于2024-06-11 01:36:51这是一篇关于线粒体和叶绿体的思维导图,主要内容包括:半自主性及起源,叶绿体,线粒体。讨论了细胞器的形态、分布、和数目,包括它们的基本形态、动态特征、融合与分裂、分化与去分化等特性。还描述了线粒体基因组(mtDNA)和叶绿体基因组(cpDNA)的特点,指出它们都呈双链环状,以半保留方式复制,并受细胞核控制,所需酶受核基因编码,因此具有半自主性。清晰地展示了线粒体和叶绿体的基本知识及其相互关系。
这是一篇关于八.细胞骨架的思维导图,主要内容包括:狭义:细胞质骨架:微丝、微管、中间丝,广义:细胞核骨架、细胞质骨架、质膜骨架与胞外基质。细胞骨架是细胞内部的重要结构,主要由蛋白质纤维构成,为细胞提供形态支持和多种功能。
这是一篇关于细胞核的思维导图,主要内容包括:染色质/染色体,核基质(核骨架),核仁与核体,核被膜。核仁:主要负责核糖体的生物发生,包括rRNA的合成、加工和核糖体亚基的组装。核仁由纤维中心(FC)、致密纤维组分(DFC)和颗粒组分(GC)组成,每个组分都有其特定的功能。核基质(核骨架):是真核细胞核内的结构体系,与核纤层、中间丝等相互连接,与DNA复制、基因表达及染色体的组装与构建有关。染色体:是细胞核中遗传信息的载体,其结构包括染色体带型和特殊染色体。染色体上的特定区域如着丝粒、端粒等都具有重要的功能。
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这是一篇关于线粒体和叶绿体的思维导图,主要内容包括:半自主性及起源,叶绿体,线粒体。讨论了细胞器的形态、分布、和数目,包括它们的基本形态、动态特征、融合与分裂、分化与去分化等特性。还描述了线粒体基因组(mtDNA)和叶绿体基因组(cpDNA)的特点,指出它们都呈双链环状,以半保留方式复制,并受细胞核控制,所需酶受核基因编码,因此具有半自主性。清晰地展示了线粒体和叶绿体的基本知识及其相互关系。
这是一篇关于八.细胞骨架的思维导图,主要内容包括:狭义:细胞质骨架:微丝、微管、中间丝,广义:细胞核骨架、细胞质骨架、质膜骨架与胞外基质。细胞骨架是细胞内部的重要结构,主要由蛋白质纤维构成,为细胞提供形态支持和多种功能。
这是一篇关于细胞核的思维导图,主要内容包括:染色质/染色体,核基质(核骨架),核仁与核体,核被膜。核仁:主要负责核糖体的生物发生,包括rRNA的合成、加工和核糖体亚基的组装。核仁由纤维中心(FC)、致密纤维组分(DFC)和颗粒组分(GC)组成,每个组分都有其特定的功能。核基质(核骨架):是真核细胞核内的结构体系,与核纤层、中间丝等相互连接,与DNA复制、基因表达及染色体的组装与构建有关。染色体:是细胞核中遗传信息的载体,其结构包括染色体带型和特殊染色体。染色体上的特定区域如着丝粒、端粒等都具有重要的功能。
线粒体和叶绿体
线粒体
基本形态与动态特征
形态、分布、数目
颗粒或短线状;能量需求集中区密集;依赖细胞骨架和马达蛋白;数目受物种遗传信息调控,随细胞分化变化;
融合与分裂
分子基础
Fzo/Mfn基因编码跨膜的大分子GTP酶(线粒体融合素),定位在外膜上介导融合;
Dnm1/Dlp1/Drp1基因(高度保守)编码发动蛋白(大分子GTP酶)介导分裂
无膜定位结构域,在其他蛋白介导下排列到外膜,协同缢缩发生环形内陷一分为二
发动蛋白相关蛋白-编码大分子GTP酶的基因超家族产物
结构动力基础
线粒体的融合与分裂装置(所有蛋白质组装的功能单位)
线粒体分裂环(外环+内环)
生物学意义
平衡高水平氧化自由基带来的损伤,以保证部分遗传物质受损的线粒体可以正常工作
是线粒体大小、数目及分布调控的基础,更有效地应对细胞内的能量需求与供给
实现遗传信息的共享
超微结构
外膜
蛋白质和脂质含量均匀;有孔蛋白可供ATP,NAD,coA等小分子自由通过;通透性高;有特殊酶类参与膜磷脂合成以及物质的初步分解;
标志酶——单胺氧化酶
内膜
高蛋白质/脂质比;缺乏胆固醇,富含心磷脂,不透性;限制物质自由通过,是质子电化学梯度和ATP合成的基础;与细菌质膜相似;
向内形成嵴,定位有ATP合酶,是氧化磷酸化的场所;标志酶——细胞色素氧化酶
膜间隙
标志酶——腺苷酸激酶,催化ATP末端Pi转移到AMP生成ADP;
线粒体基质
特定的pH和渗透压,有TCA循环,脂肪酸氧化,氨基酸降解的酶类;RNA,DNA,核糖体,以及转录翻译所需的生物大分子
氧化磷酸化
ATP合酶
分子结构

头部-F1(线粒体基质侧,亲水),偶联因子1:α3β3γεδ,αβ有核苷酸结合位点,但仅β有催化或水解ATP的活性;γε形成转子,调节β催化位点的开放和关闭;δ帮助F1和F0相连;
基部-F0(嵌合在内膜上,疏水),ab2c8~15;abδ组成定子,c亚基组成基部环;
结合变构机制/构象偶联假说

①质子梯度驱使合成的ATP从F1部解脱;②F1上的3个β亚基任一时刻构象都不相同(L→T→O);③质子流从膜间隙经F0跨内膜流向线粒体基质,提供旋转动力带动C环和γ纵轴旋转;每120°,γ接触一个构象的β亚基,使其催化位点开放形成空缺构象,释放ATP;一次完整旋转基释放3个ATP;
质子驱动力

化学渗透假说
电子传递为质子梯度的形成提供保证
电子传递链(呼吸链)
电子载体:接受和释放电子,有氧化还原作用
黄素蛋白、细胞色素、泛醌、铁硫蛋白、cu原子
电子传递复合物:与电子载体互作的蛋白质及多肽
复合物Ⅰ:NADH-CoQ还原酶/NADH脱氢酶
复合物Ⅱ :琥珀酸-CoQ还原酶/琥珀酸脱氢酶
复合物Ⅲ Co-Cyt c还原酶/细胞色素还原酶
复合物Ⅳ:细胞色素氧化酶
ATP合成原理

线粒体基质中发生TCA循环,产物NADH/FADH2在酶作用下脱H并形成高能e-,电子传递链将高能电子逐级传递并卸载其能量成为低能电子,释放出的能量驱使H+跨膜转运至膜间隙并形成质子梯度,推动ATP合酶生成ATP,且低能电子最终传递给O2生成水;
线粒体疾病
克山病:缺硒引起的心肌线粒体疾病;硒对线粒体膜有不可替代的稳定作用
细胞质雄性不育:植物线粒体病
叶绿体
基本形态与动态特征
形态、分布、数目
凸透镜或铁饼状,含叶绿素,易观察
成熟叶肉细胞中数目和体积稳定
受光照调控的叶绿体定位:躲避响应和积聚响应
基质小管(叶绿体内外膜延伸形成的管状突出)实现叶绿体相互联系
分化与去分化
分化与幼叶的形成和生长阶段;原质体光照后分化为叶绿体,无光照为造粉质体/白色体;分化是可逆的(愈伤组织)
分裂
发生在生长的幼叶中;叶绿体分裂装置-FtsZ环/Z环;
超微结构
叶绿体膜
双层膜;外膜通透性大,有孔蛋白;内膜通透性低,有转运蛋白(磷酸交换载体,二羧酸交换载体)
类囊体
基粒类囊体;基质类囊体;
膜:富含具有半乳糖的糖脂和极少的磷脂,脂质双分子层流动性大,有利于膜上光合作用相关蛋白质复合体的移动;蛋白质/脂质高;
叶绿体基质
固碳反应的场所;叶绿体DNA,脂滴,植物铁蛋白,淀粉粒等;1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco,自然界最丰富蛋白质,光合作用重要的酶系统)
光合作用
光反应:光能→电能→活跃化学能
原初反应:光能转化为电能
光合色素:叶绿素(a+b);类胡萝卜素;藻胆素
捕光色素/天线色素:吸收光能并传递至反应中心色素
反应中心色素:一对叶绿素a分子,接受光能后被激发,产生电荷分离和能量转换;
光化学反应
反应中心色素分子吸收光能引发的氧化还原反应
电子传递和光合磷酸化:电能转化为活跃化学能
电子传递
光系统:捕光复合物LHC+反应中心复合物
光系统PSⅡ:类囊体腔面一侧裂解水,叶绿体基质侧还原质体醌
光系统PSⅠ:利用吸收的光能在类囊体基质侧产生还原NADPH
Cyt b6f复合物;转移电子,使电子在PSⅡ与PSⅠ之间传递;同时引起质子跨膜从基质转移到类囊体腔,建立质子梯度
光合磷酸化
CF0-CF1 ATP合酶:类似线粒体ATP合酶
两种类型
非循环光合磷酸化:光能驱动的电子经过两个光系统从水开始传递给NADP+,建立起质子梯度,驱动ATP合成;电子单方向传递,产物有ATP和NADPH;
循环光合磷酸化:电子从PSⅠ开始最后回到PSⅠ,产物只有ATP;
作用机制:化学渗透假说;光系统发生原初反应,类囊体腔内水分子裂解释放O2,质子和电子,类囊体腔H+浓度升高形成质子梯度,电子经电子传递链传递给基质中的NADP+,同时质子穿膜驱动ATP合酶生成ATP释放在叶绿体基质内;这两种高能产物随后进入碳同化反应
碳同化反应
卡尔文循环
羧化:CO2与其受体1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)在羧化酶作用下形成不稳定6C化合物,再分解为3-磷酸甘油酸;
还原:3-磷酸甘油酸+XX激酶+ATP,形成1,3-二磷酸甘油酸,再在脱氢酶作用下被NADPH还原生成3-磷酸甘油醛
RuBP再生:3-磷酸甘油醛异构成二羟丙酮磷酸,醛缩酶催化合成磷酸己糖,一系列酶后可形成4,5,7C糖,其中5-磷酸核酮糖在激酶催化下消耗ATP再还原成RuBP;
6CO2+18ATP+12NADPH→C6H12O6+12NADP+ +18ADP+18Pi
C4途径
热带亚热带,在叶肉cell中固定CO2生成草酰乙酸,再被还原为苹果酸运送至维管束鞘cell,再被分解后的CO2进入卡尔文循环;
景天酸代谢
干旱地区,类似C4
半自主性及起源
半自主性
线粒体基因组mtDNA和叶绿体基因组cpDNA均呈双链环状,半保留方式复制,受细胞核控制,所需酶受核基因编码
线粒体基因组和叶绿体基因组可借助自身酶系统转录翻译成相应的功能分子
细胞核基因组与线粒体基因组和叶绿体基因组之间,形成了相互依赖又相互制约的核质互作关系
起源
内共生起源学说
该学说认为:线粒体起源于原始真核细胞内共生的行有氧呼吸的细菌,叶绿体起源于行光能自养的蓝细菌
主要论据
基因组与细菌基因组具有明显相似性
具备独立完整的蛋白质合成系统:蛋白质合成起始与细菌一样从N-甲酰甲硫氨酸开始;核糖体较小于真核的80S;核糖体中只有5S rRNA;核糖体上的蛋白质合成受氯霉素,四环素抑制;等等-
分裂方式与细菌相似:缢裂增殖
膜的特性:内外膜成分有明显差异,外膜与真核细胞的内膜系统相似,内膜与细菌质膜相似
其他佐证:线粒体的磷脂成分,呼吸类型和Cyt c的初级结构均与反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌非常接近