細胞生物學第六章試題一．填空題1.原核細胞的呼吸鏈定位在（）上，而真核細胞則位于（）上。2.線粒體內(nèi)膜上參與電子傳遞的四個復(fù)合物分別稱之為（），琥珀酸—輔酶Q還原酶，（）。（）。3.線粒體和葉綠體一樣，都是具有（）層膜結(jié)構(gòu)的細胞器，都能傳遞（）并產(chǎn)生（），不過二者產(chǎn)生能量的動力不同，前者稱為（），能源來自（），后者稱為（），能源來自（）。從產(chǎn)生能量的部位來看，線粒體是發(fā)生在（）上，而葉綠體是發(fā)生在（）上。能量的儲存，都需要借助偶聯(lián)因子，但線粒體偶聯(lián)因子的取向是（），所以H+是順濃度梯度回流的方向從（），而葉綠體的偶聯(lián)因子的取向是（），故H+是順濃度梯度回流的方向從（），從產(chǎn)生ATP所需的質(zhì)子來說，線粒體只需要（）個H+即可產(chǎn)生一個ATP，而葉綠體則需要（）個H+。4．線粒體中蛋白質(zhì)的合成類似于（），其實氨基酸為（）。5.線粒體的增殖，大約有（）（）（）幾種方式。6.光合作用的過程可分為四大步驟：（）（）（）（）7.有三類原核生物可進行光合作用，它們是（）（）（）。8.線粒體外膜的標志酶是（），內(nèi)膜的標志酶是（），膜間隙的標志酶是（），基質(zhì)的標志酶是（）。9.葉綠體有三種不同的膜，它們分別是（）（）（）。10.實驗證明組成葉綠體的蛋白質(zhì)有（）（）（）三種合成方式。二．名詞解釋1．生物氧化2.暗反應(yīng)3．電子傳遞鏈4.光反應(yīng)5.氧化磷酸化6.光合作用7.質(zhì)體8.呼吸鏈9.卡爾文循環(huán)10.細胞色素三．簡答題1.簡述F0-F1ATP酶復(fù)合體各部分結(jié)構(gòu)及其功能。2.線粒體的遺傳密碼與通用遺傳密碼的基本區(qū)別。3.怎樣解釋含有氯霉素的培養(yǎng)液中線粒體內(nèi)的RNA聚合酶活力比對照組高？4.列表比較氧化磷酸化與光合磷酸化的異同。5.什么是進化假說或稱經(jīng)典假說，分化假說？6.簡述光合系統(tǒng)Ⅱ的結(jié)構(gòu)及其功能.四.綜合題1.為什么線粒體和葉綠體是半自主性細胞器?2.比較葉綠體與線粒體結(jié)構(gòu)和功能的異同.參考答案一.1.細胞膜線粒體內(nèi)膜2.NADH-輔酶Q還原酶輔酶Q細胞色素還原酶細胞色素氧化酶3.雙電子ATP氧化磷酸化化學能光合磷酸化光能內(nèi)膜類囊體膜向內(nèi)膜間隙流向基質(zhì)向外類囊體腔流向葉綠體基質(zhì)234.細菌N-甲酰Met5．間壁分離收縮后分離出牙6.原初反應(yīng)電子傳遞光合磷酸化碳同化7.藍藻紫細菌綠細菌8.單胺氧化酶細胞色素氧化酶腺苷酸激酶蘋果酸脫氫酶9.外膜內(nèi)膜類囊體膜10.chDNA編碼葉綠體上合成核DNA編碼細胞質(zhì)中合成核DNA編碼葉綠體上合成二．1．生物氧化：生物氧化是在生物體內(nèi)，從代謝物脫下的氫及電子﹐通過一系列酶促反應(yīng)與氧化合成水﹐并釋放能量的過程。也指物質(zhì)在生物體內(nèi)的一系列氧化過程。主要為機體提供可利用的能量。2.暗反應(yīng)：是二氧化碳固定反應(yīng)。葉綠體利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH這兩個高能化合物分別作為能源和還原的動力將二氧化碳固定，使之變?yōu)槠咸烟?，由于這一過程不需要光，所以成為暗反應(yīng)。開始于葉綠體基質(zhì)，結(jié)束于細胞質(zhì)基質(zhì)。3．電子傳遞鏈：一系列電子載體按對電子親和力逐漸升高的順序組成的電子傳遞系統(tǒng).所有組成成分都嵌合于線粒體內(nèi)膜或葉綠體類囊體膜或其他生物膜中,而且按順序分段組成分離的復(fù)合物,在復(fù)合物內(nèi)各載體成分的物理排列也符合電子流動的方向.其中線粒體中的電子傳遞鏈是伴隨著營養(yǎng)物質(zhì)的氧化放能，又稱作呼吸鏈。4.光反應(yīng)：是由光引起的反應(yīng)。光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的基粒片層（光合膜）。光反應(yīng)從光合色素吸收光能激發(fā)開始，經(jīng)過電子傳遞，水的光解，最后是光能轉(zhuǎn)化成化學能，以ATP和NADPH的形式貯存。5.氧化磷酸化：是物質(zhì)在體內(nèi)氧化時釋放的能量供給ADP與無機磷合成ATP的偶聯(lián)反應(yīng)。主要在線粒體中進行。在真核細胞的線粒體或細菌中，物質(zhì)在體內(nèi)氧化時釋放的能量供給ADP與無機磷合成ATP的偶聯(lián)反應(yīng)。6.光合作用：即光能合成作用，是植物、藻類和某些細菌，在可見光的照射下，經(jīng)過光反應(yīng)和碳反應(yīng)，利用光合色素，將二氧化碳（或硫化氫）和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放出氧氣（或氫氣）的生化過程。光合作用是一系列復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和，是生物界賴以生存的基礎(chǔ)，也是地球碳氧循環(huán)的重要媒介。7.質(zhì)體：是植物細胞中由雙層膜包裹的一類細胞器的總稱,存在于真核植物細胞內(nèi)。是真核細胞中具有半自主性的細胞器.質(zhì)體由兩層薄膜包圍，可以隨細胞的伸長而增大，是植物細胞合成代謝中最主要的細胞器。根據(jù)質(zhì)體內(nèi)所含的色素和功能不同，質(zhì)體可分為白色體、有色體和葉綠體。8.呼吸鏈：由一系列的遞氫反應(yīng)(hydrogentransferreactions)和遞電子反應(yīng)(eletrontransferreactions)按一定的順序排列所組成的連續(xù)反應(yīng)體系，它將代謝物脫下的成對氫原子交給氧生成水，同時有ATP生成。9.卡爾文循環(huán)：卡爾文循環(huán)，一譯開爾文循環(huán)，又稱光合碳循環(huán)。是一種類似于克雷布斯循環(huán)（Krebscycle，或稱檸檬酸循環(huán)）的新陳代謝過程，可使其動物質(zhì)以分子的形態(tài)進入和離開此循環(huán)后發(fā)生再生。碳以二氧化碳的形態(tài)進入并以糖的形態(tài)離開卡爾文循環(huán)。整個循環(huán)是利用ATP作為能量來源，并以降低能階的方式來消耗NADPH，如此可增加高能電子來制造糖。10.細胞色素：一種以鐵-卟啉復(fù)合體為輔基的血紅素蛋白。在氧化還原過程中，血紅素基團的鐵原子可以傳遞單個的電子而不必成對傳遞，其中的鐵通過Fe3+和Fe2+兩種狀態(tài)的變化傳遞電子。主要有細胞色素a、細胞色素b、細胞色素c和細胞色素d四類。三1.F0-F1ATP酶復(fù)合體各部分結(jié)構(gòu)及其功能是：①頭部，偶聯(lián)因子F1（可溶性腺苷三磷酸酶）由α3、β3、γ、δ、ε組成，α、β是結(jié)合ATP或其他核苷酸的位點，γ為質(zhì)子移動的通道，δ是F1附著于膜上所必須，ε可能參與調(diào)節(jié)F1的活性;②基部（膜部或F0連接蛋白），至少有4種亞基組成，多為疏水性,其中有一種小的脂蛋白、對寡霉素、DCCD（NN雙環(huán)己基二亞胺）敏感，結(jié)合后能抑制ATP的形成，F(xiàn)0的功能是質(zhì)子傳遞的通道；③柄部，原來認為有一種稱為寡霉素敏感性轉(zhuǎn)受蛋白（oligomycinsensitivityconferringprotein,OSCP）組成，這種蛋白質(zhì)能使F1因子對寡霉素敏感從而阻止形成ATP?，F(xiàn)認為柄部是由F1、F0各一部分共同構(gòu)成的，由F1的γ亞基和ε亞基及F0的b亞基構(gòu)成，γ亞基穿過頭部作為頭部旋轉(zhuǎn)的軸。2.線粒體的遺傳密碼與通用遺傳密碼的基本區(qū)別有：①UGA不是終止信號，而是色氨酸的密碼，因此，線粒體tRNAtrp可以識別UGG和UGA兩個密碼子；②多肽內(nèi)部的甲硫氨酸由AUG和AUA兩個密碼子編碼，而其實甲硫氨酸由AUG，AUA，AUU和AUC四個密碼子編碼；③AGA，AGG不是精氨酸的密碼子，而是終止密碼子，因而，在線粒體密碼系統(tǒng)中的4個終止密碼子即UAA，UAG，AGA，AGG。3.氯霉素可抑制線粒體中的蛋白質(zhì)的合成，但對細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)的合成無影響，而放射菌素酮則相反。1973年Kūntzel等以鏈孢霉為材料研究線粒體RNA聚合酶時發(fā)現(xiàn)，在有氯霉素的培養(yǎng)液中線粒體的所含RNA聚合酶活力高于對照組兩倍，說明此酶在細胞質(zhì)的核糖體上合成。顯然線粒體的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)能合成一種阻遏物，它對核DNA的有關(guān)線粒體的蛋白質(zhì)合成的酶的遺傳轉(zhuǎn)錄起一定的阻抑作用。含有氯霉素的培養(yǎng)液使阻遏物不再形成，使核DNA轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶的過程得到促進；對照組中，線粒體內(nèi)產(chǎn)生的阻遏物影響了核遺傳系統(tǒng)的表達，抑制了RNA聚合酶的產(chǎn)生，所以含有氯霉素的培養(yǎng)液中線粒體內(nèi)的RNA聚合酶活力比對照組高。4.氧化磷酸化光合磷酸化細胞器線粒體葉綠體定位線粒體內(nèi)膜類囊體膜電子傳遞系統(tǒng)呼吸鏈PSⅠPSⅡ電子供體NADH或FADH和H2O的光解電子終受體1/2O2NADP+傳遞電子對11造成的H+質(zhì)子濃度差膜間隙高，基質(zhì)低類囊體腔高，基質(zhì)低電子跨膜次數(shù)32偶聯(lián)因子F1-F0-ATP酶CF1-CF0-ATP酶機制化學滲透化學滲透偶聯(lián)因子定位取向向內(nèi)朝向基質(zhì)向外朝向基質(zhì)H+質(zhì)子流向向外流向膜間隙向內(nèi)流向內(nèi)囊體產(chǎn)生ATP所需的H+325.進化假說是解釋線粒體，葉綠體，細胞核，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器起源的一種學說，該學說認為線粒體，葉綠體，細胞核，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器均可由質(zhì)膜內(nèi)褶將細胞分成若干區(qū)域而后逐漸演化形成。Uzzell和Spolsky對此假說作了進一步闡述：它們認為線粒體，葉綠體和核的產(chǎn)生是在祖先原核細胞進行的，這種細胞基因組進行復(fù)制，但不進行分裂，結(jié)果細胞含有幾套DNA，這幾套DNA附著于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)，該處質(zhì)膜發(fā)生內(nèi)褶分別包圍幾套DNA形成雙層膜的小體，這些小體最初結(jié)構(gòu)功能相似，含有相同的DNA隨后發(fā)生變化，線粒體基因組丟失，一些基因演變?yōu)閷＞吆粑δ艿募毎鳎蚬夂献饔玫娜~綠體；而細胞核的基因組高速發(fā)展，線粒體與葉綠體之所以有些特性與原核細胞相同，是因為它們保留了祖先的原始特征。6.光系統(tǒng)Ⅱ是類囊體膜中的一種光合作用單位，它含有兩個捕光復(fù)合物和一個光反應(yīng)中心。構(gòu)成PSⅡ的捕光復(fù)合物稱為LHCⅡ，而將PSⅡ的光反應(yīng)中心色素稱為P680，捕光復(fù)合物Ⅱ（LHCⅡ）又稱捕光葉綠素-蛋白質(zhì)復(fù)合物或天線復(fù)合物（antennacomplex），含有類囊體膜的葉綠素總量的40%～60%，該復(fù)合物的作用是吸收光能及傳遞光能到作用中心。PSⅡ反應(yīng)中心復(fù)合物組成較為復(fù)雜，至少含有6個摸整合肽和幾個緊密連接的脂，包括反應(yīng)中心色素P680、幾十個葉綠素a和b、類胡蘿卜素等，其中有一對特別的不含Mg2+的葉綠素，稱為脫鎂葉綠素（pheophytin）,簡稱Pheo。這些色素與兩個相關(guān)多肽D1和D2組成反應(yīng)中心。此外，反應(yīng)中心復(fù)合物還含有四個錳原子和細胞色素b559的蛋白質(zhì)片段。PSⅡ的功能是利用從光中吸收的能量將水裂解，并將其釋放的電子傳遞給質(zhì)體醌，同時通過對水的氧化和的還原在類囊體膜兩側(cè)建立H+質(zhì)子梯度。四1.線粒體和葉綠體均有自我繁殖所必需的基本成分，有自身的DNA，能自我復(fù)制，并編碼有一定量遺傳信息。具有獨立進行轉(zhuǎn)錄和翻譯的功能。迄今為止，已知線粒體基因組僅能編碼約20種線粒體膜和基質(zhì)蛋白并在線粒體核糖體上合成；葉綠體僅有60多種特有的蛋白質(zhì)是在葉綠體內(nèi)合成的。由此可見，線粒體和葉綠體兩種細胞器都具有一定的自主性。但參與組成線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)各有上千種之多，顯而易見，線粒體和葉綠體的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核基因編碼的，在細胞質(zhì)核糖體上合成，然后轉(zhuǎn)移至線粒體或葉綠體內(nèi)。這些蛋白質(zhì)與線粒體或葉綠體DNA編碼的蛋白質(zhì)協(xié)同作用?？梢哉f，細胞核與發(fā)育成熟的線粒體和葉綠體之間存在著密切的、精確地、嚴格調(diào)控的生物學機制。在二者協(xié)同作用的關(guān)系中，細胞核的功能更重要，一方面它提供了絕大部分遺傳信息，另一方面它具有關(guān)鍵的控制功能，線粒體和葉綠體DNA復(fù)制所需的DNA聚合酶由核DNA編碼。也就是說，線粒體和葉綠體的自主性程度是有限的，它們對核遺傳系統(tǒng)有很大的依賴性。線粒體和葉綠體的生長和增值是受核基因組及其自身的基因組兩套遺傳系統(tǒng)控制的，所以稱為半自助性細胞器。2.葉綠體與線粒體都是真核細胞中與能量代謝有關(guān)的細胞器，有著相同的起源和增值方式，并且都是半自主的細胞器，但二者在結(jié)構(gòu)、功能上有很大差別：結(jié)構(gòu)上，線粒體為雙膜結(jié)構(gòu)，分2個區(qū)室；葉綠體是三膜結(jié)構(gòu)、3個區(qū)室。功能上，線粒體是有機物氧化的場所，通過氧化磷酸化合成ATP；葉綠體是有機物制造的場所，通過光合作用合成有機物和ATP（光合磷酸化）。葉綠體與線粒體膜或區(qū)室的結(jié)構(gòu)功能比較見下表。膜或區(qū)室線粒體葉綠體外膜標志酶：單胺氧化酶膜厚6nm，通透性強膜厚7nm，通透性強內(nèi)膜標志酶：