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，讲述了线粒体、叶绿体、二者的增值与起源、半自主性细胞器等，适用于考试复习！
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线粒体和叶绿体
线粒体和叶绿体是半自主性细胞器
为什么这么说？
线粒体和叶绿体中有DNA和RNA、核糖体、氨基酸活化酶等。这两种细胞器均有自我繁殖所必需的基本组分，具有独立进行转录和转译的功能。
线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统的控制
线粒体和叶绿体DNA的特点
突变率高
母性遗传且不发生DNA重组
双链，环装
相当于核DNA的1%左右
哺乳动物的线粒体基因没有内含子
半保留复制，受核的控制
线粒体和叶绿体DNA的蛋白质合成
合成种类有限
线粒体和叶绿体的蛋白质运输与装配
线粒体和叶绿体的增值与起源
线粒体和叶绿体的起源
内共生学说
线粒体来源于细菌
非内共生 学说
线粒体使质膜内陷的结构
叶绿体
叶绿体的形态结构及化学组层
叶绿体膜
双层膜
外膜
渗透性大
内膜
控制代谢物质进出叶绿体
类囊体
叶绿体的基本结构单位
光合作用的光反应场所
两种类型
基粒类囊体
基质内囊体
内囊体膜
主要成分
蛋白质和脂质
功能
将光能转变成活跃的化学能
基质
主要由脂质和蛋白质分子组成，还有少量DNA和RNA，有色素
同化CO2
叶绿体与光合作用
光吸收
光合作用的电子传递与光合磷酸化
二氧化碳的同化和糖类的合成
线粒体
线粒体的形态、数量和结构
线粒体的形态、数量
形态：光镜下呈线状、粒状或杆状等
数量：因细胞种类而不同，最少的细胞只含1个线粒体，最多的达50万个。代谢旺盛时，线粒体数量较多，反之线粒体的数量则较少。
线粒体的超微结构
电镜下，线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构。
1.外膜（outer membrane）
线粒体最外层所包绕的一层单位膜，厚约5～7nm
组成
1/2为脂类，1/2为蛋白质
特点
外膜的蛋白质包括多种转运蛋白，它们形成较大的水相通道跨越脂质双层，使外膜出现直径2～3nm的小孔，允许通过分子量在10 000以下的物质，包括一些小分子多肽
2.内膜（inner membrane）
比外膜稍薄，平均厚4.5nm，是一层单位膜
结构
1.基质腔（matrix space）：也称内腔，由内膜直接包围的空间，含有基质
2.膜间腔（intermembrane space）：也称外腔，内膜与外膜之间的空间
3.嵴（cristae）：内膜上有大量向内腔突起的折叠
4.嵴间腔（intercristae space ）：嵴与嵴之间的内腔部分
5.嵴内空间（intracristae space）：由于嵴向内腔突进造成的外腔向内伸入的部分
20%是脂类，80%是蛋白质
1.通透性小，分子量大于150的物质不能通过。 2.选择通透性高，膜上的转运蛋白控制内、外腔的物质交换，以保证活性物质的代谢
3.转位接触点（translocation contact site）
在线粒体的内、外膜上存在的一些内膜与外膜相互接触的地方，此处膜间隙变狭窄，称为转位接触点
功能：蛋白质等物质进出线粒体的通道
4.基质（matrix）
成分
1.酶类：催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成。 2.双链环状DNA：线粒体特有 3.核糖体
5.基粒（elementary particle）
内膜（包括嵴）的内表面附着许多突出于内腔的颗粒，每个线粒体大约有104～105个
基粒由多种蛋白质亚基组成，分为三部分
头部：圆球形，突入内腔中
基粒头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP，因此，基粒又称ATP合酶复合体（ATP synthase complex）
基片：嵌于内膜中
柄部：将头部与基片相连
线粒体的遗传体系
线粒体DNA
1.特点：通常是裸露的，不与组蛋白结合。 2.存在部位：线粒体的基质内或依附于线粒体内膜。 3.数量：一个线粒体内往往有1至数个mtDNA分子，平均为5~10个。 4.编码产物：线粒体的tRNA、rRNA及一些线粒体蛋白质。 5.基因组结构：为一条双链环状的DNA分子，双链中一为重链（H），一为轻链（L），重链和轻链上的编码产物各不相同。与核基因组相比，线粒体基因组有很少非编码的序列。 人类线粒体基因组共编码37个基因
线粒体基因的转录
1.转录
启动子：线粒体基因组的转录是从两个主要的启动子处开始的，分别为重链启动子（HSP）和轻链启动子（LSP)。转录因子与其结合，在mtRNA聚合酶的作用下启动转录
转录过程：线粒体基因的转录类似原核生物的转录，即产生一个多顺反子，包括mRNA和tRNA
2.mRNA合成
不含内含子，也很少有非翻译区
起始密码为AUG（或AUA），终止密码为UAA
3’端有多聚A的尾部，5’端没有细胞核mRNA加工时的帽结构
3.蛋白质翻译
在线粒体内并在线粒体的核糖体上进行翻译
构成线粒体核糖体的蛋白质由细胞质运入线粒体内
用于蛋白质合成的所有tRNA都是由mtDNA编码
线粒体DNA的复制
类似于原核细胞的DNA复制。
一个重链复制起始点：控制重链自我复制
一个轻链复制起始点：控制轻链自我复制
复制特点
轻链的复制要晚于重链
重链的合成方向是顺时针的；轻链的合成方向是逆时针的
复制不受细胞周期的影响，可以越过细胞周期的静止期或间期，甚至可分布在整个细胞周期
复制时间
整个复制过程约持续2个小时
线粒体核编码蛋白的转运
(一)核编码蛋白向线粒体基质中的转运
1.需要条件
⑴ 基质导入序列（matrix-targeting sequence，MTS
⑵ 分子伴侣：保持前体蛋白在线粒体外的非折叠状态
2.转运过程
⑴ 前体蛋白与受体结合
⑵ mthsp70可与进入线粒体腔的前导肽链交联，防止了前导肽链退回细胞质
⑶ 基质作用蛋白酶MPP：定位于线粒体内膜上 ，切除大多数蛋白的基质导入序列
(二)核编码蛋白向线粒体其他部位的转运
1.蛋白质向线粒体膜间腔的转运
⑴ 信号序列
基质导入序列MTS：引导前体蛋白进入基质
膜间腔导入序列ISTS：引导前体蛋白进入膜间腔
⑵ 转运方式
1.整个蛋白进入基质，第2个信号序列ISTS引导多肽链通过内膜上的通道进入膜间腔
2.第2个信号序列ISTS起转移终止序列的作用，阻止前体蛋白向基质转运，并固定于内膜上，切去位于内膜上的ISTS部分后，进入膜间腔
3.通过直接扩散从胞浆通过外膜而进入膜间腔
2.蛋白质向线粒体外膜和内膜的转运
线粒体的分裂与融合
（一）线粒体是通过分裂方式实现增殖的
线粒体的生物发生过程
第一阶段——线粒体进行分裂增殖
第二阶段——线粒体本身的分化过程，建成能够行使氧化磷酸化功能的机构
线粒体三种分裂方式
出芽分裂
收缩分裂
间壁分裂
分裂特点
线粒体的分裂都不是绝对均等的。在同一线粒体中，可能存在有不同类型的mtDNA，随机地分配到新的线粒体中。另一方面线粒体分裂还受到细胞分裂的影响。
（二）mtDNA随机地、不均等地被分配到新的线粒 体中
在同一线粒体中，可能存在有不同类型的mtDNA，即野生型和突变型mtDNA。分裂时，野生型和突变型mtDNA发生分离，随机地分配到新的线粒体中
（三）线粒体融合是由一系列相关蛋白介导的过程
线粒体的融合有利于促进线粒体的相互协作，可以使不同线粒体之间的信息和物质得到相互交换
线粒体的融合是由一系列蛋白分子精确调控和介导的
线粒体的功能
1. 氧化磷酸化
营养物质在线粒体内氧化并与磷酸化耦联生成ATP是线粒体的主要功能
2. 摄取和释放Ca2+
线粒体还在摄取Ca2+和释放Ca2+中起着重要的作用，线粒体和内质网一起共同调节胞质中的Ca2+浓度，从而调节细胞的生理活动
3. 参与细胞死亡
在某些情况下，线粒体是细胞死亡的启动环节；而在另一些情况下，线粒体则仅仅是细胞死亡的一条“通路”
