簡述線粒體和葉綠體適應(yīng)其功能的結(jié)構(gòu)特點。

【專家解說】：線粒體由兩層膜包被，外膜平滑，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，兩層膜之間有腔，線粒體中央是基質(zhì)?；|(zhì)內(nèi)含 有與三羧酸循環(huán)所需的全部酶類，內(nèi)膜上具有呼吸鏈酶系及ATP酶復合體。線粒體能為細胞的生命活動提供場所，是細胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場所，有細胞"動力工廠" (power plant)之稱。另外，線粒體有自身的DNA和遺傳體系， 但線粒體基因組的基因數(shù)量有限，因此，線粒體只是一種半自主性的細胞器。 外膜 　　(out membrane)含40%的脂類和60%的蛋白質(zhì)，具有孔蛋白（porin）構(gòu)成的親水通道，允許分子量為5KD以下的分子通過，1KD以下的分子可自由通過。標志酶為單胺氧化酶。它是包圍在線粒體外面的一層單位膜結(jié)構(gòu)。厚6nm,平整光滑，上面有較大的孔蛋白,可允許相對分子質(zhì)量在5kDa左右的分子通過。外膜上還有一些合成脂的酶以及將脂轉(zhuǎn)變成可進一步在基質(zhì)中代謝的酶。 內(nèi)膜 　?。╥nner membrane）含100種以上的多肽，蛋白質(zhì)和脂類的比例高于3:1。心磷脂含量高（達20%）、缺乏膽固醇，類似于細菌。通透性很低，僅允許不帶電荷的小分子物質(zhì)通過，大分子和離子通過內(nèi)膜時需要特殊的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。如：丙酮酸和焦磷酸是利用H+梯度協(xié)同運輸。線粒體氧化磷酸化的電子傳遞鏈位于內(nèi)膜，因此從能量轉(zhuǎn)換角度來說，內(nèi)膜起主要的作用。內(nèi)膜的標志酶為細胞色素C氧化酶。它是位于外膜內(nèi)層的一層單位膜結(jié)構(gòu)，厚約6nm。內(nèi)膜對物質(zhì)的通透性很低,只有不帶電的小分子物質(zhì)才能通過。內(nèi)膜向內(nèi)折褶形成許多嵴，大大增加了內(nèi)膜的表面積。內(nèi)膜含有三類功能性蛋白:①呼吸鏈中進行氧化反應(yīng)的酶； ②ATP合成酶復合物; ③一些特殊的運輸?shù)鞍?調(diào)節(jié)基質(zhì)中代謝代謝物的輸出和輸入。 　　線粒體內(nèi)膜向基質(zhì)折褶形成的結(jié)構(gòu)稱作嵴(cristae),嵴的形成使內(nèi)膜的表面積大大增加。嵴有兩種排列方式：一是片狀(lamellar),另一是管狀(tubular)。在高等動物細胞中主要是片狀的排列，多數(shù)垂直于線粒體長軸。在原生動物和植物中常見的是管狀排列。線粒體嵴的數(shù)目、形態(tài)和排列在不同種類的細胞中差別很大。一般說需能多的細胞,不僅線粒體多，而且線粒體嵴的數(shù)目也多。線粒體內(nèi)膜的嵴上有許多排列規(guī)則的顆粒稱為線粒體基粒(elementary particle)，每個基粒間相距約10 nm?；Ｓ址Q偶聯(lián)因子1(coupling factor 1),簡稱F1,實際是ATP合酶(ATP synthase),又叫F0 F1 ATP酶復合體，是一個多組分的復合物。 膜間隙 　　(intermembrane space)是內(nèi)外膜之間的腔隙，延伸至嵴的軸心部，腔隙寬約6-8nm。由于外膜具有大量親水孔道與細胞質(zhì)相通，因此膜間隙的pH值與細胞質(zhì)的相似。標志酶為腺苷酸激酶。 基質(zhì) 　?。╩atrix）為內(nèi)膜和嵴包圍的空間。除糖酵解在細胞質(zhì)中進行外，其他的生物氧化過程都在線粒體中進行。催化三羧酸循環(huán)，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶類均位于基質(zhì)中，其標志酶為蘋果酸脫氫酶?；|(zhì)具有一套完整的轉(zhuǎn)錄和翻譯體系。包括線粒體DNA（mtDNA），70S型核糖體，tRNAs 、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。基質(zhì)中還含有纖維絲和電子密度很大的致密顆粒狀物質(zhì)，內(nèi)含Ca2+、Mg2+、Zn2+等離子。  葉綠體扁球狀，厚約2.5微米，直徑約5微米。具雙層膜，內(nèi)有間質(zhì)，間質(zhì)中含呈溶解狀態(tài)的酶和片層。片層由閉合的中空盤狀的類囊體垛堆而成，類囊體是形成高能化合物三磷酸腺苷(ATP)所必需。葉綠體外被由雙層膜組成，膜間為10~20nm的膜間隙。外膜的滲透性大，如核苷、無機磷、蔗糖等許多細胞質(zhì)中的營養(yǎng)分子可自由進入膜間隙。 　　內(nèi)膜對通過物質(zhì)的選擇性很強，CO2、O2、Pi、H2O、磷酸甘油酸、丙糖磷酸，雙羧酸和雙羧酸氨基酸可以透過內(nèi)膜，ADP、ATP已糖磷酸，葡萄糖及果糖等透過內(nèi)膜較慢。蔗糖、C5糖雙磷酸酯，C糖磷酸酯，NADP+及焦磷酸不能透過內(nèi)膜，需要特殊的轉(zhuǎn)運體（translator）才能通過內(nèi)膜。 （二）類囊體 　　是單層膜圍成的扁平小囊，沿葉綠體的長軸平行排列。膜上含有光合色素和電子傳遞鏈組分，又稱光合膜。 　　許多類囊體象圓盤一樣疊在一起，稱為基粒，組成基粒的類囊體，叫做基粒類囊體，構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)的基粒片層（grana lamella）。基粒直徑約0.25~0.8μm，由10~100個類囊體組成。每個葉綠體中約有40~60個基粒。 　　貫穿在兩個或兩個以上基粒之間的沒有發(fā)生垛疊的類囊體稱為基質(zhì)類囊體，它們形成了內(nèi)膜系統(tǒng)的基質(zhì)片層（stroma lamella）。 　　由于相鄰基粒經(jīng)網(wǎng)管狀或扁平狀基質(zhì)類囊體相聯(lián)結(jié)，全部類囊體實質(zhì)上是一個相互貫通的封閉系統(tǒng)。類囊體做為單獨一個封閉膜囊的原始概念已失去原來的意義，它所表示的僅僅是葉綠體切面的平面形態(tài)。 　　類囊體膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂類（60：40），脂類中的脂肪酸主要是不飽和脂肪酸（約87%），具有較高的流動性。光能向化學能的轉(zhuǎn)化是在類囊體上進行的，因此類囊體膜亦稱光合膜，類囊體膜的內(nèi)在蛋白主要有細胞色素b6/f復合體、質(zhì)體醌（PQ）、質(zhì)體藍素（PC）、鐵氧化還原蛋白、黃素蛋白、光系統(tǒng)Ⅰ、光系統(tǒng)Ⅱ復合物等。 （三）基質(zhì) 　　是內(nèi)膜與類囊體之間的空間，主要成分包括： 　　碳同化相關(guān)的酶類：如RuBP羧化酶占基質(zhì)可溶性蛋白總量的60%。 　　葉綠體DNA、蛋白質(zhì)合成體系：如，ctDNA、各類RNA、核糖體等。 　　一些顆粒成分：如淀粉粒、質(zhì)體小球和植物鐵蛋白等。葉綠體的功能葉綠體(chloroplast)：藻類和植物體中含有葉綠素進行光合作用的器官。 主要含有葉綠素、胡蘿卜素和葉黃素，其中葉綠素的含量最多，遮蔽了其他色素，所有呈現(xiàn)綠色。主要功能是進行光合作用。幾乎可以說一切生命活動所需的能量來源于太陽能（光能）。綠色植物是主要的能量轉(zhuǎn)換者是因為它們均含有葉綠體（Chloroplast）這一完成能量轉(zhuǎn)換的細胞器，它能利用光能同化二氧化碳和水，合成貯藏能量的有機物，同時產(chǎn)生氧。所以綠色植物的光合作用是地球上有機體生存、繁殖和發(fā)展的根本源泉。