细胞生物学-翟中和编-第6章-线粒体和叶绿体.ppt

第六章线粒体和叶绿体Chapter6MitochondrionandChloroplast本章主要内容与细胞的类型、生理状态、代谢能量需求状态有关第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的形态、大小、数量、分布骨骼肌RERmtmt细胞活跃合成蛋白质时，线粒体在RER处局部集中线粒体向需能部位的集中(A)在心肌中，线粒体紧密排列在肌原纤维之间,上面为电镜图，下面为示意图。(B)在精子的轴丝部位，线粒体呈环状紧绕在轴丝周围，下面图为精子中段线粒体环绕轴丝的分布在代谢旺盛的需能部位比较集中线粒体形态和大小不是固定不变的。线粒体在活细胞中的形态变化线粒体的超微结构外膜、膜间隙、内膜和基质线粒体的电镜图(A)和三维结构模式图解(B)外膜6nm，高通透性，孔蛋白，单胺氧化酶是标志酶01内膜6-8nm，通透性低，嵴，基粒，电子传递链，转运蛋白，细胞色素氧化酶是标志酶02膜间隙6-8nm，可溶性酶、底物、辅助因子，腺苷酸激酶是标志酶03基质各种反应酶类、线粒体遗传系统，苹果酸脱氢酶是标志酶04二、线粒体的超微结构蛋白质65~70%脂类25~30%DNA和RNA三、线粒体的化学组成外膜P/L:1:1内膜P/L:3:1线粒体中各种酶的定位四、线粒体的功能线粒体的主要功能是氧化磷酸化，合成细胞内95%的ATP，为细胞的生命活动提供能量。糖、脂肪细胞质丙酮酸和脂肪酸线粒体乙酰coA（经TCA循环）氢通过电子传递链到达氧生成水，同时ADP磷酸化生成ATP第一阶段:大分子分解为简单亚基；第二阶段:利用乙酰CoA,产生有限的ATP和NADH；第三阶段:乙酰CoA完全氧化为H2O和CO2，产生大量NADH和ATP。有氧呼吸的三个阶段第三阶段第二阶段第一阶段能源物质的分解三羧酸循环电子传递与氧化磷酸化线粒体内膜线粒体基质线粒体线粒体氧化磷酸化进行能量转化的基础：ATP合酶；电子传递链；内膜的理化特性。氧化磷酸化：指当电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化形成ATP的过程。ATP合酶是一种可逆性复合酶，既能利用质子动力势合成ATP,又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙。嵌入膜中的F0基部突出于膜外的F1头部ATP合酶（F-质子泵）ATP合酶（F-质子泵）线粒体ATP合酶的电镜图像和示意图（1）头部（偶联因子F1）：含可溶性ATP酶，组分为α3β3γεδ。功能：合成ATP。（2）基部（偶联因子F0）：ab2c10～12的比例组成跨内膜的质子通道功能：H+流向F1的穿膜通道。ATP合酶的“结合变构”模型L:松弛构象T:紧密构象O:开放构象线粒体产能（ATP）的原理示意图获得质子驱动力和高能电子线粒体的能量转换的实质是H+跨膜电位差和质子在浓度梯度形成的质子驱动力转换成ATP中的高能磷酸键。质子驱动力概念：有序排列在线粒体的内膜，能可逆的接受和释放电子或H+的酶体系称为电子传递链或呼吸链。黄素蛋白电子传递体、载氢体细胞色素电子传递体泛醌电子传递体、载氢体铁硫蛋白电子传递体铜原子电子传递体复合物Ⅰ:NADH脱氢酶复合物Ⅱ:琥珀酸脱氢酶NADH呼吸链Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ复合物Ⅲ:细胞色素还原酶呼吸链复合物Ⅳ:细胞色素氧化酶FADH2呼吸链Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ蛋白复合物电子载体电子传递链O2电子传递链的组分及其排列次序图解线粒体内膜中电子传递链复合物的结构和分布图解复合物I复合物III复合物IV2H+2H+2H+NADH++H+NAD2H++1/2O2H2O细胞色素氧化酶复合物细胞色素bc1复合物NADH脱氢酶复合物次呼吸链主呼吸链化学渗透假说(chemiosmoticcouplinghypothesis)——P.Mitchell,1961荣获1978年诺贝尔化学奖!化学渗透学说的要点可综合如下：●线粒体和叶绿体的DNA●线粒体和叶绿体的蛋白质合成●线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装一、线粒体和叶绿体的半自主性自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码的遗传信息