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动植物生命活动所需的能量，绝大部分由线粒体提供，而一般情况下，这些能量都直接或间接地来自叶绿体所固定的太阳能，因此，线粒体和叶绿体是真核生物细胞中两种非常重要的细胞器，是高考的重点内容。又因为二者在结构与功能上存在着异同和联系，因此，又是难点。2011年重庆卷的第1题和广东卷的第1题中均有体现。下面我们就从“线粒体和叶绿体结构与功能异同的比较”和“线粒体和叶绿体在功能上的联系”两个角度进行深入分析：
一、线粒体和叶绿体结构与功能异同的比较
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比较项目 |
线粒体 |
叶绿体 |
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不
同
点 |
结
构
的
差
异 |
分布 |
动植物细胞 |
部分植物细胞 |
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亚显微结构
示意图 |
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内膜 |
向内折叠形成嵴 |
平滑，不折叠 |
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酶 |
参与有氧呼吸过程第二、三阶段 |
参与光合作用 |
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分布于内膜、基质中 |
分布于基粒、基质中 |
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光合色素 |
无 |
分布于囊状结构薄膜上 |
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功能的差异 |
有氧呼吸的主要场所 |
光合作用的场所 |
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分解有机物，释放能量 |
合成有机物，储存能量 |
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相
同
点 |
①都具有双层膜结构，内含基质，基质中都含有酶和化合物等物质；
②基质中都含有DNA，都能进行DNA的复制、转录和翻译等过程；
③都属于半自主细胞器，能进行自我复制；
④都能合成ATP（故又称为“能量转换器”)，反应过程中都有水的消耗和生成 |
要充分、准确地把握上述两种细胞器的结构与功能，还必须注意以下几点：
①增大膜面积的方式不同：线粒体是通过内膜向内折叠形成嵴来增大膜面积的，这是线粒体最富有标志性的结构；叶绿体是通过类囊体堆叠成基粒来增大膜面积的。
②不是所有的真核细胞中都含有线粒体，如哺乳动物成熟的红细胞、蛔虫的体细胞；也不是所有的植物细胞中都含有叶绿体，如小麦、洋葱等植物的根细胞，茎的木质部细胞等。
③虽然二者都含有基质，但由于基质中酶和化合物的种类等不同，导致功能上存在差异。
④线粒体基因组和叶绿体基因组都存在于细胞质中，在有性繁殖过程中，精子内除细胞核外，没有或极少有细胞质，所以卵细胞不仅为子代提供核基因，也为子代提供全部或绝大部分细胞质基因。
⑤线粒体基因组、叶绿体基因组为非染色体遗传的一套单独的遗传体系。线粒体基因组和叶绿体基因组在遗传上有相对的自主性或半自主性，但它们与核基因组间又存在着十分协调的配合和有效的合作，与核基因组相互依存，因此二者又被称为“半自主性细胞器”。
【典例】线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。下列相关叙述错误的是
A．两者都能产生ATP，但最初的能量来源不同
B．需氧型生物的细胞均有线粒体，植物细胞都有叶绿体
C．两者都含有磷脂、DNA和多种酶，叶绿体中还含有色素
D．两者都有内膜和外膜，叶绿体中一般还有基粒
【解析】在线粒体中进行的是有氧呼吸的第二阶段（丙酮酸的分解）和第三阶段（还原氢与氧的结合），都有ATP的产生，叶绿体中的光反应阶段也有ATP的产生，但是二者的最初能量来源不同：线粒体中最初的能量来源于有机物的氧化分解，叶绿体中最初的能量来源于光能。二者都是具有膜结构的细胞器，因此都含有磷脂；都含DNA和多种酶；叶绿体类囊体薄膜上还含有与光合作用有关的色素。二者都是具有双层膜结构的细胞器，叶绿体中一般还含有类囊体堆叠而成的基粒。线粒体仅存在于真核细胞中，因此，需氧型原核生物的细胞中均没有线粒体；植物的根细胞和茎中的部分细胞都不含叶绿体。答案：B
二、线粒体和叶绿体在功能上的联系
1.用同位素示踪法追踪氧原子和碳原子在植物叶肉细胞中的踪迹，是学习过程中的难点。用图示的方法将线粒体和叶绿体及其中进行的生理过程结合起来进行研究，可以使解答这类问题的思路清晰化。
2.在较强的光照条件下，分别给绿色植物提供下列物质，放射性元素出现的情况总结如下：
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提供的标记物 |
最先出现在放射性的物质 |
最终出现放射性的物质 |
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18O2 |
水（①途径） |
①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸 |
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H218O |
氧气（④途径）
水（蒸腾作用） |
④→氧气→⑦→①→水→②→二氧化碳→⑧→⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸 |
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C18O2 |
三碳化合物（⑤途径） |
㈠ ⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸；㈡ ⑤→水→⑥→④→氧气 |
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14CO2 |
三碳化合物（⑤途径） |
⑤→三碳化合物→葡萄糖等有机物→③→丙酮酸 |
3.对18O的示踪分析要特别注意两点：①要注意题目中的要求，如果分析“首先出现在”“短时间出现在”，一般是要求我们分析第一步反应，不必沿箭头所指路线过多分析；如果是分析“在哪些物质中出现”，则需要我们沿箭头所指路线将所有可能出现的情况分析出来。②水既是光合作用、呼吸作用的底物，又是二者的产物，所以，对于综合性很强的试题，还需要我们将上述两个图结合起来进行分析。特别要注意细胞器内的物质转移（②和⑥过程），还要注意两种细胞器之间的物质转移（⑦和⑧过程）。
【典例】 将一组小麦培养于含C18O2的空气中，将另一组小麦培养于含18O2的空气中，正常生长一段时间，两组最先出现含放射性氧的化合物依次是
A.葡萄糖和二氧化碳 B.C3和水
C.C5和水 D.C3和丙酮酸
【解析】 C18O2首先与C5结合，形成C3；而18O2首先与［H］结合生成水，所以两组的放射性分别最先出现于C3和水中。答案：B
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