内容发布更新时间 : 2025/2/12 21:50:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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细胞内重要的能量转换器——线粒体和叶绿体

真核细胞就像一座复杂的工厂，工厂的内部被分成许多不同的车间，这些车间就是细胞内的各种细胞结构，这些车间各自行使着不同的功能，使得整个细胞有条不紊地进行复杂的生命活动。这些车间中，有两个重要的能量转换场所，它们就是线粒体和叶绿体。线粒体是真核生物生命活动所需能量的主要产生场所，被誉为“细胞的动力车间”，没有了线粒体，细胞或生物体的生命就将终结。叶绿体是大多数植物进行光合作用的场所，被誉为“细胞的养料制造车间”，光能是生物界赖以生存的最根本的能量来源，绿色植物通过光合作用，利用光能将CO2和H2O合成为有机物，这些有机物不仅为植物自身所用，动物和微生物也要直接或间接以之为食，因此叶绿体对整个生物界都有重要作用。线粒体和叶绿体在外观和构造上都有很多相似的地方，但它们所行使的功能却存在着很大的区别，要弄清线粒体和叶绿体的功能具有很大差别的原因，就必须从它们的亚显微结构入手。 一．叶绿体和线粒体的膜

叶绿体和线粒体结构上的相同点之一就是它们都具有双层膜结构，这两层膜和细胞膜一样，都由磷脂双分子层作为基本支架，其上结合各种蛋白质分子，具有一定的流动性，在物质运输方面也都有选择透过性。叶绿体除了含有表面的两层膜外，其内部的囊状结构也是由一层膜围成的，囊状结构膜也具有上述特点。但是如果进一步分析这些膜上的各成分的含量，尤其是蛋白质的含量，就不难发现其中的差异。相关的研究结果如下表：个人收集整理 勿做商业用途 生物膜 线粒体外膜 线粒体内膜 叶绿体外膜 叶绿体内膜 囊状结构膜 蛋白质（%） 低 高 低 低 高 为什么会出现上述结果呢？我们知道蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞内的各种膜要行使其功能，也离不开蛋白质。线粒体内膜上蛋白质含量高，原因是线粒体进行有氧呼吸所需要的各种酶有很多都位于其内膜上，而其外膜并不直接参与有氧呼吸。叶绿体的双层膜蛋白质含量都很低，也是因为它们并不直接参与光合作用，而囊状结构膜却是光合作用的重要场所，其上含有大量与光合作用有关的酶。个人收集整理 勿做商业用途 通过上面的分析可以看出，叶绿体和线粒体的各种膜，由于它们的结构组成不同，功能也就不同。

二．叶绿体和线粒体的基质的化学成分 叶绿体和线粒体结构的第二个相同点是：它们的双层膜内侧，都分布有丰富的基质成分，它们和细胞质基质一样，并含有大量的酶，各种原料和ATP等物质，都在不停地流动着，进行着旺盛的生命活动。但是，很明显，线粒体和叶绿体所行使的生命活动是不同的，这又该如何解释呢？可以从两个方面入手：个人收集整理 勿做商业用途 （1）酶

线粒体和叶绿体基质中都含有丰富的酶类，其化学本质是蛋白质，但是它们所含有的并不是同种蛋白质，它们的分子结构不同，所具有功能也就各不相同。线粒体基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶，而叶绿体基质中的酶却是用于催化光合作用过程的。个人收集整理 勿做商业用途 （2）核酸

线粒体和叶绿体的基质中还都含有少量的DNA、RNA，这又有什么意义呢？

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原来，具科学家推断，线粒体和叶绿体原本是独立生活在真核细胞以外的生物，线粒体原本是一类能进行有氧呼吸的细菌，而叶绿体原本是一类能进行光合作用的蓝藻。所以，它们具有自己的一套完整的遗传物质系统。这两种原核的简单生物，由于某些原因，和原始的真核细胞共生在一起，彼此之间相互有利，这样就形成了今天的真核细胞。这些细菌和蓝藻原本只有一层细胞膜，由于在被真核细胞内吞进入细胞时被真核细胞的膜所包裹，所以形成了双层膜结构。个人收集整理 勿做商业用途 DNA是一切细胞生物的遗传信息的携带者，它的作用是通过控制RNA的合成进而控制蛋白质的合成从而控制生物的性状，线粒体和叶绿体原本不是同一种生物，这就不难解释它们所含的核酸种类不同了。核酸不同，所指导合成的蛋白质就不同，这就是基质中所含的酶的种类不同的根本原因。个人收集整理 勿做商业用途 通过上述分析，可以了解到，表面上看来线粒体和叶绿体在结构上有很所相似的地方，但这些结构得化学成分并不相同，所以它们的功能相差很大。个人收集整理 勿做商业用途 现将线粒体和叶绿体的结构和功能的相同点与不同点归纳如下，方便大家学习： 结构组成 膜 基质 功能 内膜 线粒体 都由外膜、内膜、基质三部分组成 都具有双层膜，且具有与细胞膜相似的特点：由磷脂双分子层和蛋白质等组成，结构上都具有一定的流动性，功能上都具有选择透过性。 都含有丰富的酶，且都含有少量的DNA、RNA和核糖体 都在生物体能量转换方面发挥重要作用 蛋白质含量较叶绿体内膜高，是因为其上含有大量与有氧呼吸有关的酶 无 蛋白质含量相对较低，与光合作用无直接联系 发达，由一层膜构成，形成大量的基粒，其上含有大量与光合作用有关的色素和酶 含有四种与光合作用有关的色素 不需要染色，显微镜下直接观察呈绿色 基质中含有大量与光合作用有关的酶 主要存在于植物体的叶肉细胞，也存在于嫩茎的皮层细胞和果实的皮层细胞 将光能转变成有机物中稳定的化学能，制造大量的有机物为植物体所利用，从而间接地为动物和微生物提供有机物和能量来源 叶绿体 相同点 类囊体 色素 观察 不同点 基质中酶的种类 无 健那绿染色后显微镜下观察呈蓝绿色 基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶 各种真核生物的细胞都含有 将有机物中的稳定的化学能转变成热能和ATP中活跃的化学能，广泛用于各种生命活动 分布 功能 三．典型例题 1．有关酵母菌细胞和洋葱根尖细胞内含有的细胞器的说法正确的是（ ） A．前者有叶绿体无线粒体，后者有线粒体无叶绿体 B.前者有线粒体无叶绿体，后者有叶绿体无线粒体

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C．两者均为有线粒体无叶绿体 D.两者均为有线粒体也有叶绿体

解析：酵母菌是真核生物，真核生物的细胞，除了哺乳动物成熟的红细胞，厌氧真核生物（如蛔虫）的细胞外，都普遍具有线粒体。而叶绿体只存在于绿色植物的叶肉细胞，幼茎的皮层细胞和果实的皮层细胞，根细胞中无叶绿体。个人收集整理 勿做商业用途 答案：C

2.细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的( )

A．功能及所含有机化合物都相同 B．功能及所含有机化合物都不同 C．功能相同，所含有机化合物不同 D．功能不同，所含有机化合物相同

解析：细胞质基质除含有小分子和离子外，还含有脂类、糖、氨基酸、蛋白质、RNA等。在细胞质基质中存在着几千种酶，大多数中间代谢、包括糖酵解，脂肪酸、氨基酸的合成都在这里进行。线粒体与叶绿体都属于细胞器，线粒体基质和叶绿体基质都通过膜与细胞质隔开。线粒体是有氧呼吸的主要场所，线粒体基质中含有与有氧呼吸作用有关的酶，还含有少量DNA等。叶绿体是光合作用的场所，叶绿体基质中含有与光合作用有关的酶，也含有少量的DNA等。所以细胞质基质与线粒体基质、叶绿体基质相比，其功能和所含有机物都不同。

个人收集整理 勿做商业用途 答案B。

四．拓展练习

1．下列关于线粒体和叶绿体结构和功能相联系的叙述，不正确的有( ) A．从结构上看，二者都有双层膜、基粒和基质 B．从功能上看，二者都与细胞的能量代谢有关 C．从所含物质上看，二者都含有少量的DNA和RNA

D．二者的功能虽然不同，但它们所具有酶非常相似 2．成人的心肌细胞比腹肌细胞内数量显著多的细胞器是（ ）

A．核糖体 B．线粒体 C．内质网 D．高尔基体 3． 一个植物细胞线粒体基质内的CO2扩散到相邻细胞的叶绿体基质内，至少要通过几层膜（ ）

A.3 B.4 C.5 D.6

4．右图为某种细胞器的结构模式图，请根据图回答下面的问题：

（1）这类细胞器主要存在于绿色植物的 细胞和幼茎的皮层中，其主要功能是进

行 的场所；

个人收集整理 勿做商业用途 （2）如果将其破碎离心，那么试管的下层

为 色，上层为 色，出现这种现象的原因

是 ；个人收集整理 勿做商业用途 5． 有位科学家测定了青蛙肝细胞中线粒体的数量，结果发现处于冬眠状态与正常状态的肝细胞中线粒体数量是不同的。你认为该动物处于冬眠状态时肝细胞中线粒体的数量会 ,原因

是 。个人收集整理 勿做商业用途 答案：1.D 2.B 3.D

4.（1）叶肉，光合作用；（2）绿色，无色，叶绿体囊状结构膜上含有大量与光合作用有关的色素，叶绿体破碎后离心，囊状结构沉降到试管下层。个人收集整理 勿做商业用途 5.减少；在冬眠状态，动物体温降低，新陈代谢水平也显著降低，肝脏活动水平也将降低，所需ATP也会减少，因此线粒体的数量也较正常状态时少.（但我们需要注意的是：如该动物为恒温动物，其在冬眠时体温降低并不明显，加之其机体处于不运动的状态，维持体温所需的热能主要就依靠内脏，特别是肝脏的活动产生，此时线粒体的数量较正常状态时明显增多。）个人收集整理 勿做商业用途 3 / 3