最新线粒体-药学细胞学(1)教学讲义PPT.ppt

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1、线粒体-药学细胞学(1)第一节、线粒体概论线粒体是真核细胞内由双层膜包被的产能细胞器，占细胞质量的1/5以上。线粒体是半自主性细胞器，拥有独特的基因组（mtDNA）及复制、转录和翻译系统(蛋白质合成系统)。线粒体是真核细胞内能量转换的细胞器，也是动物细胞生成ATP的主要场所，是生命活力之源，与生老病死密切相关。线粒体是一个结构复杂而敏感多变的细胞器，随细胞的类型和状态不同而有复杂的动态变化。1850s已观察到线粒体，被描述为细胞中的线和粒。1888，Kollicker分离肌线粒体，认为线粒体有脂质被

2、膜。1890，Altman猜测线粒体（bioplast）是胞内的菌样克隆，是自治的基本生命单元。1897，Benda命名mitochondrion，沿用至今。1940s应用离心和电镜发现脂肪酸氧化、三羧酸循环、ATP合成都位于线粒体。1961，Mitchell提出ATP合成的化学渗透假说。1963，NassM和NassS发现线粒体DNA。1981，剑桥大学Anderson等完成人线粒体基因组测序。（三）分布分布:不均，细胞代谢旺盛的需能部位比较集中。肌细胞:线粒体沿肌原纤维规则排列；精子细胞:线粒体

3、集中在鞭毛中区；分泌细胞：线粒体聚集在分泌物合成的区域；肾细胞：线粒体靠近微血管，呈平行或栅状列。线粒体的分布多集中在细胞的需能部位，有利于细胞需能部位的能量供应。线粒体的分布（三重染色）二、线粒体的亚微结构(a)扫描电镜照片：示线粒体立体结构；(b)透射电镜照片：示线粒体内部结构电镜下可见，线粒体是由外膜和内膜套叠而成的膜囊结构，内有两个封闭空间：膜间隙和基质。外膜光滑，有孔蛋白和转运酶，以及单胺氧化酶等特殊酶类，可进行脂类合成和代谢物初步氧化。膜间隙含有腺苷酸激酶、细胞色素c和凋亡因子，参与AD

4、P合成、电子传递和凋亡调控。内膜折叠形成嵴，内表面有上万个基粒，是ATP合酶复合体。内膜上还有呼吸链复合体。基质含有多种代谢酶类，还有mtDNA及其复制、转录和翻译系统。线粒体的基本结构1.含酶最多的细胞器；2.内膜为膜蛋白最丰富的膜；3.唯一含DNA,核糖体的细胞器。第三节线粒体的功能能量供应氧化应激凋亡钙储池细胞周期、信号转导肿瘤发育等一、线粒体与能量供应※线粒体功能:氧化磷酸化,合成ATP通过对营养物质(糖、脂肪、氨基酸等)氧化(放能)与ADP磷酸化(储能)的偶联反应完成能量转换，合成ATP，

5、直接提供细胞生命活动所需能量的95%以上。包括：细胞氧化（细胞呼吸）ADP磷酸化细胞的能量利用形式——ATP去磷酸化A--P~P~PA-P~P+Pi+7.3千卡磷酸化ATP是一种高能磷酸化合物，能量储存于其高能磷酸键中，可去磷酸化释放能量供细胞利用，又可磷酸化储存能量。高能磷酸键食物中的能量如何转换为ATP?食物——（线粒体）——ATP细胞氧化(细胞呼吸)在氧气的参与下，线粒体内分解各种大分子物质，产生二氧化碳，同时，分解代谢所释放的能量储存于ATP中，又称生物氧化。1.糖酵解1葡萄糖2分子丙酮酸+

6、2ATP+2NADH+2H反应地点:细胞质2分子丙酮酸2乙酰辅酶A+2NADH+2H+2CO22.乙酰辅酶A（CH3COSCOA）的生成反应地点:线粒体基质例:葡萄糖的生物氧化过程乙酰辅酶A彻底氧化分解,生成1分子ATP,4对H,2CO2反应地点:线粒体基质3.三羧酸循环4.电子传递和氧化磷酸化上述阶段产生的12对H必须进一步氧化为水，整个有氧氧化才告结束，但H不能与O2直接结合，实际上H离解为H+和e-（高能电子），电子经过呼吸链传递，最终使1/2O2还原为O2-与基质中的2H+化合生成水,电子传

7、递过程中释放的能量被用于ADP磷酸化为ATP。反应地点:线粒体内膜细胞呼吸（细胞氧化）过程三羧酸循环电子传递和氧化磷酸化乙酰辅酶A的形成糖酵解图示细胞呼吸的四个主要步骤二、线粒体与氧化应激线粒体是细胞中产生活性氧的一个重要部位，消耗氧用于合成ATP的同时不可避免地产生活性氧。氧化应激作用下，膜转运孔道开放造成线粒体基质内的高渗透压，使线粒体内外H+梯度消失，呼吸链脱偶联，能量产生中断。还会由于水和溶质的进入使基质肿胀并导致外膜破裂，通透性增高，释放出包括细胞色素C在内的各种活性蛋白。过多自由基的产生

8、可导致mtDNA的损伤，氧化损伤是mtDNA突变的主要原因。线粒体本身也极易受氧化应激的攻击。活性氧在启动和调节细胞凋亡的过程中扮演着重要的角色。活性氧的积累可以导致：线粒体膨大，线粒体内膜非特异性孔道产生；细胞色素C从内膜脱落并进入到胞质中；BAX表达，caspase活化等。这些都是启动细胞凋亡的因素。三、线粒体与细胞凋亡线粒体影响细胞凋亡1、电子传递链和能量代谢受到破坏2、释放胱冬肽酶激活蛋白(细胞色素c)3、产生活性氧类物质(ROS)线粒体具有大导电通道-线粒体