线粒体和叶绿体的区别

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介绍

人类需要能量来进行生命活动。我们依靠植物获取食物。叶绿体是植物细胞中进行光合作用的场所。叶绿体捕获光能，通过光合作用制造糖。当我们食用植物制造的食物时，线粒体通过一个称为细胞呼吸的过程，利用营养物质和氧气以ATP的形式产生能量。线粒体被称为细胞的动力源。线粒体和叶绿体都是存在于真核细胞中的双层膜细胞器。这两个细胞器都含有DNA和核糖体，可以独立于细胞核进行复制。

线粒体

线粒体是存在于真核细胞细胞质中的椭圆形双层膜细胞器。线粒体的数量取决于细胞的生理活动。肌肉细胞需要高能量，因此具有多个线粒体。但在红细胞中，为了有效地运输氧气，线粒体是缺失的。

结构-它的平均直径为0.5μm，长度为1.0-4.0μm。线粒体由以下部分组成：

• 线粒体外膜-它具有孔蛋白，有助于小分子、离子以及蛋白质的移动。

• 膜间隙-指的是线粒体外膜和内膜之间的空间。

• 线粒体内膜-由于缺乏孔蛋白，具有高度的选择性。分子的移动是通过膜转运蛋白进行的。

• 嵴-线粒体内膜的内褶，增加了表面积。

• 基质-位于线粒体内膜内。含有用于ATP生成的酶。

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功能-线粒体是有氧呼吸的场所。它在氧气的存在下以ATP的形式产生能量。铁硫簇的形成也发生在这里。

叶绿体

叶绿体是存在于植物细胞和各种光合藻类中的盘状双层膜细胞器。大多数绿色植物的叶绿体位于绿色叶片的叶肉细胞中。叶绿体的数量从绿藻中的1个到植物细胞中的40个不等。叶绿体含有叶绿素a和b色素，可以吸收太阳能。叶绿体的形状差异很大。在衣藻（一种绿藻）中可以看到杯状叶绿体，而在高等植物中则为球形或卵形。

结构-叶绿体的尺寸约为4到6μm。它们由以下区域组成：基粒和基质。

• 基粒-包含称为片层或类囊体的盘状结构。它容纳叶绿素色素（叶绿体的功能单位）。

• 基质-类似于细胞的细胞质，包含基粒、DNA、酶、核糖体和各种其他物质。

叶绿体由以下部分组成。

• 外膜-可渗透的半多孔膜，允许离子和小分子的移动。不允许蛋白质通过。

• 膜间隙-位于外膜和内膜之间。

• 内膜-对物质的移动具有高度的选择性。

• 基质-内膜内部富含蛋白质的碱性水溶液，含有DNA、淀粉和叶绿体核糖体、蛋白质以及类囊体系统。

• 类囊体-由多个类囊体组成，含有叶绿素，是光反应的场所。

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功能-叶绿体捕获光能，并通过光合作用将其转化为化学能。叶绿体还可以合成脂肪酸、氨基酸等。

线粒体和叶绿体的起源

1970年，林恩·马古利斯提出了关于线粒体和叶绿体起源的内共生理论。该理论基于叶绿体和线粒体与原核细胞的相似性。这些细胞器拥有自己的DNA和核糖体来进行蛋白质合成。

• 人们认为线粒体是在好氧原核生物被吞噬到原真核生物中后，通过吞噬作用进化而来的。进化后，它变成了今天的线粒体。

• 人们认为叶绿体是由光合原核生物进化而来的。这些原核生物被原真核细胞吞噬，进化后建立了共生关系，后来变成了今天的叶绿体。

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一些支持内共生理论的证据如下：

• 线粒体和叶绿体都能够自我复制，并能通过二元分裂进行分裂。

• 这两个细胞器都是双层膜结构，其组成成分与细菌非常相似。

• DNA、核糖体、酶和转运机制与细菌中发现的相似。

线粒体和叶绿体的区别

参数	线粒体	叶绿体
出现位置	需氧植物和动物	植物和绿藻
形状和大小	豆形，较小	盘状，结构复杂，大于线粒体
颜色和色素	无色，无色素	绿色，含有光合色素
内膜	折叠成嵴	形成类囊体
功能	细胞呼吸	光合作用
能量	消耗氧气并为细胞提供能量	释放氧气并储存能量

结论

线粒体和叶绿体是存在于真核细胞中的膜结合细胞器。线粒体可以分解糖并以ATP的形式产生能量，而叶绿体则通过称为光合作用的过程，捕获太阳能来生产植物中的糖。这些细胞器是半自主细胞器，含有DNA和核糖体。线粒体是由需氧细菌进化而来的，而叶绿体则由光合细菌进化而来。

常见问题

Q1. 假设从细胞中取出一个叶绿体并提供光能。它还能进行光合作用吗？

答：叶绿体是一个半自主细胞器，拥有自己的DNA和核糖体。因此，当叶绿体从细胞中取出并提供光能时，它仍然能够进行光合作用。但它应该保存在等渗溶液中，并提供光合作用的原料。

Q2. 线粒体与其他细胞器有什么区别？

答：线粒体是细胞的“动力源”，其独特之处在于它被双层膜包围，并保留着自己的小型基因组。它们也通过简单的裂变独立于细胞周期进行分裂。

Q3. 如果线粒体功能异常，细胞会面临什么问题？

答：如果线粒体有缺陷，则它们无法产生足够的ATP来为细胞的正常细胞过程提供动力，因此所有需要能量的过程都将受到阻碍。例如，肌肉可能会变得虚弱，更容易疲劳。

Q4. 取同一物种的单细胞藻类P和Q，并从P中实验性地去除叶绿体。一段时间后，将两者都放在明亮的阳光下几小时，然后对它们进行碘试验。实验的可能观察结果是什么？

答：在阳光照射下，藻类进行光合作用并产生淀粉。由于细胞P缺乏叶绿体，它将无法进行光合作用并产生淀粉，而细胞Q会产生淀粉。碘会使淀粉变成蓝黑色。细胞Q可以通过光合作用产生淀粉，因此它会与碘溶液反应变成蓝黑色。

Q5. 细菌细胞不含线粒体。那么，细菌是如何进行呼吸作用的？

答：细菌含有一种称为间体的特殊结构，有助于细胞呼吸。它是质膜的内褶。间体类似于线粒体。