線粒體和葉綠體的區別

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介紹

人類需要能量來進行生命活動。我們依靠植物獲取食物。葉綠體是植物細胞中進行光合作用的場所。葉綠體捕獲光能，透過光合作用製造糖。當我們食用植物製造的食物時，線粒體透過一個稱為細胞呼吸的過程，利用營養物質和氧氣以ATP的形式產生能量。線粒體被稱為細胞的動力源。線粒體和葉綠體都是存在於真核細胞中的雙層膜細胞器。這兩個細胞器都含有DNA和核糖體，可以獨立於細胞核進行復制。

線粒體

線粒體是存在於真核細胞細胞質中的橢圓形雙層膜細胞器。線粒體的數量取決於細胞的生理活動。肌肉細胞需要高能量，因此具有多個線粒體。但在紅細胞中，為了有效地運輸氧氣，線粒體是缺失的。

結構-它的平均直徑為0.5μm，長度為1.0-4.0μm。線粒體由以下部分組成：

• 線粒體外膜-它具有孔蛋白，有助於小分子、離子以及蛋白質的移動。

• 膜間隙-指的是線粒體外膜和內膜之間的空間。

• 線粒體內膜-由於缺乏孔蛋白，具有高度的選擇性。分子的移動是透過膜轉運蛋白進行的。

• 嵴-線粒體內膜的內褶，增加了表面積。

• 基質-位於線粒體內膜內。含有用於ATP生成的酶。

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功能-線粒體是有氧呼吸的場所。它在氧氣的存在下以ATP的形式產生能量。鐵硫簇的形成也發生在這裡。

葉綠體

葉綠體是存在於植物細胞和各種光合藻類中的盤狀雙層膜細胞器。大多數綠色植物的葉綠體位於綠色葉片的葉肉細胞中。葉綠體的數量從綠藻中的1個到植物細胞中的40個不等。葉綠體含有葉綠素a和b色素，可以吸收太陽能。葉綠體的形狀差異很大。在衣藻（一種綠藻）中可以看到杯狀葉綠體，而在高等植物中則為球形或卵形。

結構-葉綠體的尺寸約為4到6μm。它們由以下區域組成：基粒和基質。

• 基粒-包含稱為片層或類囊體的盤狀結構。它容納葉綠素色素（葉綠體的功能單位）。

• 基質-類似於細胞的細胞質，包含基粒、DNA、酶、核糖體和各種其他物質。

葉綠體由以下部分組成。

• 外膜-可滲透的半多孔膜，允許離子和小分子的移動。不允許蛋白質透過。

• 膜間隙-位於外膜和內膜之間。

• 內膜-對物質的移動具有高度的選擇性。

• 基質-內膜內部富含蛋白質的鹼性水溶液，含有DNA、澱粉和葉綠體核糖體、蛋白質以及類囊體系統。

• 類囊體-由多個類囊體組成，含有葉綠素，是光反應的場所。

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功能-葉綠體捕獲光能，並透過光合作用將其轉化為化學能。葉綠體還可以合成脂肪酸、氨基酸等。

線粒體和葉綠體的起源

1970年，林恩·馬古利斯提出了關於線粒體和葉綠體起源的內共生理論。該理論基於葉綠體和線粒體與原核細胞的相似性。這些細胞器擁有自己的DNA和核糖體來進行蛋白質合成。

• 人們認為線粒體是在好氧原核生物被吞噬到原真核生物中後，透過吞噬作用進化而來的。進化後，它變成了今天的線粒體。

• 人們認為葉綠體是由光合原核生物進化而來的。這些原核生物被原真核細胞吞噬，進化後建立了共生關係，後來變成了今天的葉綠體。

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一些支援內共生理論的證據如下：

• 線粒體和葉綠體都能夠自我複製，並能透過二元分裂進行分裂。

• 這兩個細胞器都是雙層膜結構，其組成成分與細菌非常相似。

• DNA、核糖體、酶和轉運機制與細菌中發現的相似。

線粒體和葉綠體的區別

引數	線粒體	葉綠體
出現位置	需氧植物和動物	植物和綠藻
形狀和大小	豆形，較小	盤狀，結構複雜，大於線粒體
顏色和色素	無色，無色素	綠色，含有光合色素
內膜	摺疊成嵴	形成類囊體
功能	細胞呼吸	光合作用
能量	消耗氧氣併為細胞提供能量	釋放氧氣並儲存能量

結論

線粒體和葉綠體是存在於真核細胞中的膜結合細胞器。線粒體可以分解糖並以ATP的形式產生能量，而葉綠體則透過稱為光合作用的過程，捕獲太陽能來生產植物中的糖。這些細胞器是半自主細胞器，含有DNA和核糖體。線粒體是由需氧細菌進化而來的，而葉綠體則由光合細菌進化而來。

常見問題

Q1. 假設從細胞中取出一個葉綠體並提供光能。它還能進行光合作用嗎？

答：葉綠體是一個半自主細胞器，擁有自己的DNA和核糖體。因此，當葉綠體從細胞中取出並提供光能時，它仍然能夠進行光合作用。但它應該儲存在等滲溶液中，並提供光合作用的原料。

Q2. 線粒體與其他細胞器有什麼區別？

答：線粒體是細胞的“動力源”，其獨特之處在於它被雙層膜包圍，並保留著自己的小型基因組。它們也透過簡單的裂變獨立於細胞週期進行分裂。

Q3. 如果線粒體功能異常，細胞會面臨什麼問題？

答：如果線粒體有缺陷，則它們無法產生足夠的ATP來為細胞的正常細胞過程提供動力，因此所有需要能量的過程都將受到阻礙。例如，肌肉可能會變得虛弱，更容易疲勞。

Q4. 取同一物種的單細胞藻類P和Q，並從P中實驗性地去除葉綠體。一段時間後，將兩者都放在明亮的陽光下幾小時，然後對它們進行碘試驗。實驗的可能觀察結果是什麼？

答：在陽光照射下，藻類進行光合作用併產生澱粉。由於細胞P缺乏葉綠體，它將無法進行光合作用併產生澱粉，而細胞Q會產生澱粉。碘會使澱粉變成藍黑色。細胞Q可以透過光合作用產生澱粉，因此它會與碘溶液反應變成藍黑色。

Q5. 細菌細胞不含線粒體。那麼，細菌是如何進行呼吸作用的？

答：細菌含有一種稱為間體的特殊結構，有助於細胞呼吸。它是質膜的內褶。間體類似於線粒體。