細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換-線粒體和葉綠體-在線瀏覽
2025-06-20 05:29本頁面
【正文】 中，與釋放的電子結(jié)合并將電子傳遞下去的化合物稱為電子載體。 它們都具有氧化還原作用。 電子載體排列順序： 呼吸鏈中的電子載體 有嚴(yán)格的排列順序和方向， 是按氧化還原電位從低向高排序。 氧化還原電位值越低，提供電子的能力越強(qiáng)，越易成為還原劑而處于傳遞鏈的前面。 這樣，電子就從一個載體傳向下一個載體， 電子沿著呼吸鏈傳遞的同時也伴隨著能量的釋放。 電子轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物：電子傳遞鏈中的各組分并不是游離存在的。線粒體中氧化過程是由這 4種膜蛋白復(fù)合物相繼作用來完成的，每一種復(fù)合物都能催化電子穿過呼吸鏈中的某一段。由于質(zhì)子跨內(nèi)膜的轉(zhuǎn)移而形成了膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度差即 PH梯度 (△ pH)及電位差即膜電位 (△ Ψ)。因此形成了膜兩側(cè)的電化學(xué)梯度，這種電化學(xué)梯度可以用質(zhì)子驅(qū)動力或質(zhì)子動力勢 (△ P)來表示。 質(zhì)子濃度梯度和跨膜電位共同構(gòu)成了質(zhì)子驅(qū)動力，這種質(zhì)子驅(qū)動力可驅(qū)動 ATP的合成。 ADP磷酸化有 2種途徑： ① 底物水平的磷酸化：由相關(guān)的酶將底物分子上的磷酸基團(tuán)直 接轉(zhuǎn)移到 ADP分子上，生成 ATP。 氧化磷酸化 是需氧細(xì)胞生命活動的主要能量來源， 是 ATP生成的主要途徑。 ATP合酶的結(jié)構(gòu)與組成： ATP合酶是生物體能量轉(zhuǎn)換的核心酶，參與氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質(zhì)子驅(qū)動力的驅(qū)動下催化合成 ATP。 ATP合酶包括兩個基本組分：球狀的 F1頭部 (直徑約為 90nm)和嵌于內(nèi)膜的 F0基部。 F1頭部中的 5種多肽由核 DNA編碼。 γ 與 ε 亞基有很強(qiáng)的親和力，結(jié)合在一起形成“轉(zhuǎn)子”，位于 α 3β 3的中央，共同旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié) 3個 β 亞基催化位點(diǎn)的開放和關(guān)閉。 F0 (耦聯(lián)因子 F0)：是嵌合在內(nèi)膜的疏水性蛋白復(fù)合體， a、 b、 c三種亞基按照 ab2c10～ 12的比例組成的一個跨膜質(zhì)子通道。 F1和 F0通過“轉(zhuǎn)子”和 “定子”連接起來，在合成或水解 ATP的過程中，“轉(zhuǎn)子”在通過 F0的 H+流驅(qū)動下在 α 3β 3的中央旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié) 3個 β 亞基催化位點(diǎn)的構(gòu)象變化。 結(jié)合變構(gòu)機(jī)制的主要要點(diǎn)為： ① 質(zhì)子梯度的作用是使 ATP從酶分子上解脫下來。③ ATP通過旋轉(zhuǎn)催化而合成， γ 亞基的一次完整旋轉(zhuǎn) (360o)使每一個 β 亞基都經(jīng)歷 3種不同的構(gòu)象改變，導(dǎo)致合成 3個 ATP以及從酶表面的釋放。許多研究工作表明，線粒體與人的疾病、衰老和細(xì)胞凋亡有關(guān)，線粒體的異常會影響整個細(xì)胞的正常功能，從而導(dǎo)致在病變細(xì)胞內(nèi)較早出現(xiàn)的線粒體極為明顯異常的病理變化，稱為“線粒體病”。它是以心肌損傷為主要病變的地方性心肌病，因缺硒而引起。線粒體還是細(xì)胞內(nèi)自由基的主要來源，它們是造成細(xì)胞衰老的重要因素之一。線粒體是通過釋放細(xì)胞色素 c參與細(xì)胞凋亡的。 植物細(xì)胞的質(zhì)體 具有不同的形態(tài)和功能， 通常分為葉綠體、有色體和白色體 3大類 。葉綠體是植物細(xì)胞所特有的能量轉(zhuǎn)換細(xì)胞器，其主要功能是進(jìn)行光合作用。葉綠體是一種不穩(wěn)定的細(xì)胞器，能夠伴隨不同的環(huán)境條件，如光照條件等產(chǎn)生不同的 適應(yīng)性變化。 高等植物的葉綠體多 呈凸透鏡狀或香蕉形， 寬 2～ 4μ m，長 5～ 10 μ m。 (二 ) 葉綠體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成 葉綠體是由葉綠體膜 (或稱葉綠體被膜 )、類囊體和基質(zhì) 3部分構(gòu)成。每層膜厚約 6～ 8nm，內(nèi)外膜之間為 10～ 20nm寬的腔隙，稱為膜間隙。內(nèi)膜通透性相對較差，是細(xì)胞質(zhì)和葉綠體基質(zhì)間的功能屏障，僅有 O CO2和 H2O分子能自由通過。 類囊體： 葉綠體內(nèi)部由內(nèi)膜發(fā)展而來的封閉的扁平膜囊，稱為類囊體。 在葉綠體的某些部位，許多圓餅狀的類囊體有序疊置成垛，稱為基粒。貫穿在兩個或兩個以上基粒之間沒有發(fā)生垛疊的片層結(jié)構(gòu)，稱為基質(zhì)片層或基質(zhì)類囊體。一個葉綠體含有 40～ 60個甚至更多的基粒，一個基粒約由 5～ 30個基粒類囊體組成，最多可達(dá)上百個。 小麥葉片葉綠體 類囊體的垛疊是動態(tài)的，即垛疊與非垛疊是可逆發(fā)生的。由于相鄰基粒經(jīng)網(wǎng)管狀或扁平狀的基質(zhì)類囊體相連，使類囊體腔彼此相通，因而 一個葉綠體內(nèi)的全部類囊體實際上是一個完整連續(xù)的封閉膜囊，使膜系統(tǒng)的膜囊與基質(zhì)相隔開。類囊體膜上的蛋白質(zhì) /脂質(zhì)比很高。其中懸浮著片層系統(tǒng)。大亞基是由葉綠體基因組編碼，而小亞基則是由核基因組編碼。 核酮糖 1,5二磷酸羧化酶 加氧酶 二、葉綠體的主要功能 — 光合作用 光合作用的過程 包括很多復(fù)雜的反應(yīng)，其過程可 分為三大步驟：① 原初反應(yīng)；② 電子傳遞和光合磷酸化；③ 碳同化。 光合作用的前兩步屬于光反應(yīng)， 它是在類囊體膜上由光引起的光化學(xué)反應(yīng)，通過葉綠素等光合色素分子吸收、傳遞光能，并將光能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能，形成 ATP和 NADPH的過程。光反應(yīng)僅在原初反應(yīng)開始的瞬間需要光，其后的電子傳遞和光合磷酸化反應(yīng)是不需要光的；而碳同化的暗反應(yīng)中的 CO2還原成糖的過程雖然不需要光，但催化其反應(yīng)的某些酶 (如甘油醛磷酸脫氫酶等 )還是需要光來激活。 原初反應(yīng)的特點(diǎn)：歷程時間短， 1019～ 1012s；光能利用率高；可在低溫下 (196℃) 進(jìn)行。在光照下，吸收和傳遞光能的色素將光能傳遞給特殊狀態(tài)的葉綠素 a，使其被激發(fā)而失去電子（ e）。失去電子的葉綠素 a變成一種強(qiáng)氧化劑，能夠從水分子中奪取電子，使水分子氧化生成氧分子和氫離子（ H+），葉綠素a由于獲得電子而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。 光合色素： 葉綠體 化學(xué)成分的顯著特點(diǎn)是含有色素， 色素是一類含有能吸收可見光譜中特定波長光的化學(xué)基團(tuán)的分子，可分為葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽素 3類。高等植物葉綠體含有葉綠素 a和葉綠素 b,二者都呈綠 色，但吸收光譜有差別 且光吸收范圍呈現(xiàn)互補(bǔ) 現(xiàn)象。②親脂性的葉 綠醇，插入類囊體膜的 疏水區(qū)和脂質(zhì)相結(jié)合， 起到定位作用。葉綠素 b和葉綠素 a的區(qū)別在于吡咯環(huán) Ⅱ 上是甲酰基或是甲基 類胡蘿卜素：是類囊體膜上含有的一些輔助色素，其中最重要的是 β 胡蘿卜素和葉黃素。 藻膽素：能吸收一些葉綠素不能吸收的雜色光，起到過濾作用，所吸收的光能也能轉(zhuǎn)移給葉綠素而進(jìn)入光合作用。 在光合單位中只有一對特殊的葉綠素 a分子 (反應(yīng)中心色素，是二聚體 )具有將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的特殊功能，其余的光合色素稱為捕光色素分子或天線色素分子。反應(yīng)中心的葉綠素分子是吸收光波波長最長的色素。 光化學(xué)反應(yīng)：是指反應(yīng)中心色素分子吸收光能所引起的氧化還原反應(yīng)。氧化的 Ch1+又可從原初電子供體 D獲得電子
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