细胞生物学第六章 线粒体和叶绿体.ppt

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1、第六章、线粒体和叶绿体1.了解线粒体、叶绿体的形态结构与化学组成。2.理解和掌握线粒体合成ATP的分子机制和原理。3.了解叶绿体光合作用的分子机理。4.理解并掌握线粒体、叶绿体DNA的半自主性。5.了解线粒体、叶绿体蛋白质合成、运输与组装过程。6.理解并掌握线粒体、叶绿体的起源。第一节、线粒体与氧化磷酸化线粒体是能够在光学显微镜进行观察的显微结构。●1890年，德国生物学家Altmann第一个发现线粒体。●1897年对线粒体进行命名。●1900年，LeonorMichaelis用染料Janusgreen对肝细胞进行染色，发现细胞消耗氧

2、之后，线粒体的颜色逐渐消失了，从而提示线粒体具有氧化还原反应的作用。一、线粒体的形态结构（一）线粒体的形态和分布●大小:线粒体的形状多种多样，一般呈线状(如右图)，也有粒状或短线状。电子显微镜观察的蝙蝠胰腺细胞线粒体●数量:不同类型细胞中数目相差很大。●分布在多数细胞中，线粒体均匀分布在细胞质中，但在某些细胞线粒体的分布则不均。线粒体可以向细胞功能旺盛的区域迁移，微管是其导轨、马达蛋白提供动力。肌细胞和精子的尾部聚集较多的线粒体，以提供能量线粒体包围着脂肪滴，内有大量要被氧化的脂肪（二）、线粒体的结构与化学组成1线粒体的结构外膜(ou

3、termembrane)内膜(innermembrane):嵴(cristae)，F1颗粒(F1particle)。膜间间隙(intermembranespace)线粒体基质(matrix)。线粒体结构模式图2线粒体各部分的化学组成和特性■线粒体的化学组成●蛋白质：占线粒体干重的65～70%,分为可溶性蛋白（基质的酶和膜的外周蛋白）和不溶性蛋白（膜的镶嵌蛋白）。●脂类：占干重的20～30%，多数是磷脂，占总脂的3/4以上。含丰富的心磷脂和较少的胆固醇。线粒体内膜上的脂类与蛋白质的比值低(0.3:1)，外膜中的比值较高(接近1:1)。■

4、线粒体各部分的特性和功能●蛋白分布:●功能由于线粒体各部分结构的化学组成和性质的不同，它们的功能各异。●标志酶通过细胞化学分析，线粒体各部位有特征性的酶，称为标志酶。外膜:单胺氧化酶内膜:细胞色素氧化酶膜间隙:腺苷酸激酶基质:苹果酸脱氢酶●外膜单位膜结构。外膜含有孔蛋白,通透性高,膜间隙中的环境与胞质溶胶相似。外膜含有一些特殊的酶类，如单胺氧化酶,这种酶能够终止胺神经递质,如降肾上腺素和多巴胺的作用。线粒体外膜的功能：建立膜间隙；对那些将在线粒体基质中进行彻底氧化的物质先行初步分解。●内膜内膜富含心磷脂，通透性差，一般不允许离子和大多

5、数带电的小分子通过。线粒体内膜通常要向基质折褶形成嵴，其上有ATP合酶（F0-F1复合体）。内膜的酶类可以粗略地分为三类∶运输酶类、合成酶类、电子传递和ATP合成酶类。内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的主要部位。在电子传递和氧化磷酸化过程中，线粒体将氧化过程中释放出来的能量转变成ATP。●膜间隙：宽6～8nm，膜间隙中的化学成分很多，几乎接近胞质溶胶。膜间隙的功能是建立和维持氢质子梯度。●线粒体基质：与三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸降解等有关的酶都存在于基质之中；此外还含有DNA、tRNAs、rRNA、以及线粒体基因表达的各种酶和

6、核糖体。二、线粒体的功能----氧化磷酸化作用线粒体是真核生物氧化代谢中心。最终氧化的共同途径是三羧酸循环和呼吸链的氧化磷酸化。（一）氧化作用葡萄糖和脂肪酸是真核细胞能量的主要来源。真核细胞中碳水化合物代谢俯瞰■葡萄糖酵解生成丙酮酸糖酵解(glycolysis)。葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸的过程：生成2分子ATP和2分子NADH■线粒体中乙酰CoA的生成●丙酮酸生成乙酰CoA细胞质中丙酮酸分子经过线粒体膜进入基质。在基质中，丙酮酸被丙酮酸脱氢酶氧化成乙酰辅酶A，同时生成一分子NADH和一分子CO2。●乙酰辅酶A是线粒体能量代谢的核心分子

7、，无论是糖还是脂肪酸作为能源，都要在线粒体中被转变成乙酰辅酶A才能进入三羧酸循环彻底氧化。■三羧酸循环每循环一次生成2分子CO2、1分子GTP、4分子NADH和1分子FADH2，释放5对电子。1分子葡萄糖完全彻底氧化能生成多少分子ATP？（二）、呼吸链与电子传递■电子载体(electroncarriers)黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q。●黄素蛋白(flavoproteins)黄素蛋白是由一条多肽结合1个辅基组成的酶类，每个辅基能够接受和提供两个质子和电子。辅酶NAD+、NADP+、FAD和FMN在氧化和还原状态下的结构●细胞色

8、素(cytochromes)细胞色素是含有血红素辅基的一类蛋白质（cyta、a3、b、c、c1）。在氧化还原过程中，血红素基团的铁原子可以传递单个电子。血红素中的铁通过Fe3+和Fe2+两种状态的变化传递电子。图中所示是