逍遥学能 2014-05-27 11:05
线粒体与叶绿体是真核细胞内两种重要的细胞器，也是重点考点之一。常涉及到细胞呼吸、光合作用、细胞质遗传、生物膜等知识点。
1 知识归纳
线粒体与叶绿体都是真核细胞内具有双层膜结构的细胞器，都与细胞内的能量代谢有关，都含有少量DNA和RNA。二者在结构和功能上有着明显地区别和联系。
1.1 分布
线粒体普遍存在于动、植物细胞等真核细胞内。在正常的细胞中，一般在需要能量较多的部位比较密集：细胞的新陈代谢越旺盛的部位，线粒体的含量就越多。而哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫等寄生虫，细菌等原核生物没有线粒体。
叶绿体只存在于绿色植物细胞内，如叶肉细胞等处都存在叶绿体。叶绿体在细胞中的分布与光照强度有关：在强光下常以侧面对着光源，避免被强光灼伤；在弱光下，均匀分布在细胞质基质中，并以正面（最大面积）对着光源，以利于吸收更多的光能。而蓝藻等进行光合作用的原核生物、植物的根细胞没有叶绿体。
1.2 形态与结构
线粒体一般呈球状、粒状、棒状，并且随细胞类型及生理条件的不同而存在较大的差别。叶绿体一般呈扁平的球形或椭球形。
线粒体大致有外膜、内膜和基质(线粒体基质)三部分构成。外膜平整无折叠，内膜向内折叠凹陷而形成突起的嵴，从而扩大了化学反应的膜面积。
叶绿体由外膜、内膜两层膜包被，内含有几个到几十个基粒，每个基粒都是由很多个类囊体(囊状结构)堆叠而成，基粒与基粒之间充满叶绿体基质。
1.3 成分
⑴线粒体基质和叶绿体体基质中均含有少量的DNA和RNA，与线粒体和叶绿体的细胞质遗传有关。
⑵线粒体内膜和线粒体基质中含有大量与有氧呼吸有关的酶，所以线粒体内膜比线粒体外膜上蛋白质的含量最高。与光合作用有关的酶主要分布在叶绿体基粒和叶绿体基质中。
⑶光合作用所需的各种色素，主要分布在叶绿体的基粒类囊体薄膜上，具有吸收、传递和转化光能的作用。
⑷正常情况下，在叶绿体内叶绿体基质（暗反应场所）中磷酸含量最多，叶绿体基粒上磷脂含量最多；而在线粒体内，线粒体内膜上磷酸含量最少而磷脂含量最多。
1.4 功能
线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞内供应能量的“动力工厂”。叶绿体是光合作用的场所，是细胞内养料制造工厂和能量转换器。
1.5 显微观察
线粒体可被健那绿染液这种专一性的活细胞染料染成蓝绿色，一般选用人的口腔上皮细胞为材料，制成临时装片放在在高倍镜下可观察其形态和分布。叶绿体不需要染色，可选用藓类的小叶或稍带些叶肉的下表皮的菠菜叶制成临时装片在高倍镜下观察。
2 典型题例析
例1．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．功能不同，所舍有机化合物相同
C．功能相同，所含有机化合物不同 D. 功能及所含有机化合物都不同
【解析】线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所，其中线粒体基质是有氧呼吸的第二阶段；叶绿体是植物细胞光合作用的场所，光合作用的暗反应过程就是在叶绿体基质中完成的；细胞质基质包围在各种细胞器的外面，是细胞质中除了细胞器以外的液体部分，是细胞中多种代谢活动的场所，如有氧呼吸、无氧呼吸的第一阶段等。不同的化学反应需要不同的酶参与，而且反应物和生成物也不相同。
【参考答案】D
例2.下列细胞结构中含有磷脂和胸腺嘧啶的一组结构是（ ）
A.线粒体和中心体 B.核糖体和细胞核 C.线粒体和叶绿体 D.叶绿体和液泡
【解析】生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，胸腺嘧啶是DNA特有的一种含氮碱基。线粒体、叶绿体、液泡、细胞核都有具有膜结构，都含有磷脂。核糖体、中心体不具膜结构。线粒体、叶绿体、细胞核中都含有DNA，所以都含有胸腺嘧啶。故选C选项。
【参考答案】C
例3．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
【解析】叶绿体和线粒体都由双层膜构成，内有基粒和基质。叶绿体是光合作用（储存能量）的场所，线粒体是细胞内有氧呼吸在（释放能量）的主要场所，所以，它们都跟生物的能量代谢有关。叶绿体和线粒体中都含有少量的DNA和RNA,在遗传上具有一定的独立性。光合作用和有氧呼吸是不同的代谢方式，所需要的酶也不同，所以叶绿体和线粒体的功能是不相同的。
【参考答案】D
例4.在植物一个叶肉细胞中，一分子CO2从线粒体中扩散出来，进入相邻的叶绿体中，穿过的生物膜层数是（ ）
A.2 B.4 C.6 D.8
【解析】主要考查线粒体、叶绿体的结构。植物细胞的线粒体、叶绿体都具有双层膜，所以一个CO2由一个植物细胞的线粒体中扩散出来进入同一个细胞的叶绿体内，需要穿过的生物膜层数为：2 + 2 = 4。
【参考答案】B
例5.下图中，图1是某种生物细胞的亚显微结构示意图，图2为此细胞相关生理过程示意图，请据图回答：
⑴ ①的结构特点是 。若图2细胞是根尖分生区细胞，则图中不该有的细胞器是 和 （用图中数字表示）。
⑵在细胞有丝分裂过程中，周期性重建和消失的匀质球形小体是[ ] 。
⑶图中4和11两种结构的膜面积都很大，其中4增加面积是通过 ，11增加膜面积是通过 （填结构名称）。
⑷比较11中内、外膜的蛋白质的含量，可发现内膜的蛋白质的含量明显高于外膜，原因主要是 。上图中的几种生物膜中，在细胞中分布最广泛的是[ ] 。
⑸在光照比较强时，图1中磷酸含量最低的场所是 ，图2中磷脂含量最多的场所是 。
⑹若4产生的气体被11利用，要穿过 层生物膜；在较强的光照条件下，B产生的CO2主要去向是图中的途径 （用图中的字母表示）。
⑺在A和B中都会产生[H]，但其产生的场所和功能是不同的：在A中产生[H]的场所是 ，功能是 ；在B中产生[H]的场所是 ，功能是 。
⑻在A中，ATP的运动方向是 ；在B中，[H]的运动方向是 。
【解析】主要考查识图能力和叶绿体、线粒体等细胞有关的分布、结构和功能。细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。在根尖分生区细胞内没有叶绿体和大液泡。在有丝分裂的过程中细胞核中的核仁和核膜周期性的消失和重建。叶绿体是通过基粒来扩大反应的膜面积，而线粒体则是通过内膜向内凹陷来扩大膜反应的面积的，故在这两个场所磷脂的含量高；线粒体内膜是有氧呼吸的第三阶段，上面含有很多与有氧呼吸有关的酶，所以蛋白质的含量要明显地高于外膜；在叶绿体基粒的类囊体薄膜上含有与光合作用有关的色素，具有吸收、传递、转换光能的作用。在光合作用的光反应阶段会产生许多ATP和[H]，它们被用于暗反应中把三碳化合物还原有机物和五碳化合物。在有氧呼吸的第一、第二阶段会产生 [H]，在第三阶段和氧气反应生成水；在有氧呼吸的三个阶段都会产生ATP，主要用于各项生命活动。
【答案】(1)具有一定的流动性 4 14 (2)6核仁 (3)基粒（或类囊体） 内膜 (4)含有许多与有氧呼吸有关的酶 内质网 (5)叶绿体基质 线粒体内膜 ⑹4 d、e ⑺叶绿体的基粒上 还原三碳化合物 细胞质基质和线粒体基质 与氧气反应生成水⑻叶绿体的基粒→叶绿体的基质 细胞质基质、线粒体基质→线粒体内膜
例6.如图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构，以及在它们上发生的生化反应。请根据图分析回答下列问题：
(1)图A和B所示的生物膜分别存在于叶肉细胞的 和 细胞器中。
(2)图B中②的本质是 ，图A中①的作用是 。
(3)图B中的[H]是怎样产生的？ 。
(4)如果图A中的02被图B利用，至少要穿过几层生物膜? 。
(5)图A和图B所示的反应，除了产生图中所示的物质外，还能产生什么物质? 。
(6)两种膜结构所在的细胞器为适应各自的功能，都有增大膜面积的方式，它们分别是 。
【解析】从两种膜上发生的生化反应来看，图A表示光合作用中的光反应，它是发生在叶绿体的类囊体薄膜上的反应；图 B表示有氧呼吸的第三阶段，它发生在线粒体内膜上。图A中的①是叶绿体的色素，它能吸收、传递和转换光能。图B中的②能将[H]和O2转变为水，可见它应该是起催化作用的酶。在有氧呼吸的第三阶段与氧气结合的[H]是在第一阶段由葡萄糖分解为丙酮酸时产生的，在第二阶段丙酮酸彻底分解为二氧化碳的同时也产生[H]。同一个叶肉细胞叶绿体中产生的O2进入线粒体时要穿过4层生物膜，因为叶绿体和线粒体都是由外膜、内膜2层生物膜构成的。叶绿体通过形成类囊体堆叠而成的基粒增大膜面积，线粒体通过内膜向内折叠形成嵴来增大膜面积。
【答案】(1)叶绿体 线粒体(2)蛋白质 吸收、传递和转换光能(3)葡萄糖分解为丙酮酸，同时产生少量的[H]；丙酮酸分解为C02，同时产生[H](4)4层 (5)ATP(6)叶绿体通过形成类囊体堆叠而成的基粒来增大膜面积；线粒体通过内膜向内折叠形成嵴以增大膜面积