《医学细胞生物学》本科课件07章 线粒体.ppt

第一节 线粒体的基本特征 （一）形态结构及化学组成 （二）半自主性 （三）线粒体的发生与起源 第二节 线粒体与能量代谢 （一）细胞呼吸 （二）功能物质的分解代谢 （三）ATP与能量转换 （四）氧化磷酸化 第三节 线粒体与细胞死亡 线粒体的基本特征 病理状态下的线粒体 中毒、感染、辐射、缺氧——肿胀破裂 肝癌——数量减少；液泡状 维生素C缺乏病（坏血病）——线粒体球 缺血——基质腔变小，可见不规则絮状物 膜间腔扩大。 目 录 1 第一节 线粒体的基本特征 2 3 第二节 线粒体与能量代谢 第三节 线粒体与细胞死亡 线粒体与细胞死亡有关的证据 1994年，Newmeyer等发现线粒体提取物可以使体外游离细胞核的染色质凝集。 1996年，Liu等证实Cyt c是细胞凋亡因子之一。 在研究细胞死亡过程时，观察到线粒体膜通透性增加的现象，称之为线粒体通透性改变（mPT）。mPT是细胞死亡的早期事件，已成为预测细胞死亡的有效指标。 2001年，Li等从线粒体上清蛋白液中鉴定出一种不依赖caspase介导DNA片段化的核酸内切酶G（EndoG）。 线粒体控制细胞死亡的假说 线粒体前期 线粒体期 线粒体后期 一、疾病过程中的线粒体变化 二、mtDNA突变与疾病 三、线粒体融合和分裂异常相关的疾病 四、线粒体疾病的治疗 　线粒体与疾病 一、疾病过程中的线粒体变化 线粒体对外界环境因素的变化很敏感，一些环境因素的影响可直接造成线粒体功能的异常。 随着年龄的增长，线粒体的氧化磷酸化能力下降。 二、mtDNA突变与疾病 线粒体含有自身独特的环状DNA，但其DNA是裸露的，易发生突变且很少能修复。 以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的疾病常称为线粒体疾病（mitochondrial disorders）。 1 .高突变率 mtDNA缺少组蛋白的保护,且无DNA损伤修复系统 2 .多质性 mtDNA突变→ 异质性线粒体 3 .母系遗传 受精卵的mtDNA都来自卵子 4 .阈值效应 突变的mtDNA达到一定的比例时, 才有受损表型出现 线粒体疾病的特征 三、线粒体融合和分裂异常相关的疾病 线粒体融合和分裂异常或者编码参与线粒体融合和分裂蛋白的基因发生突变，就可能导致疾病的发生。 参与线粒体分裂的Drp1基因发生突变时，导致婴儿出生后大脑发育障碍、视神经萎缩同时并伴有其他一些严重的并发症 当线粒体分裂被扰乱时，会导致一些常见的线粒体功能失常，如线粒体膜电位缺失，ROS增高以及线粒体DNA丢失等。 介导细胞融合的蛋白Opa1和Mfn2的突变会引起Kjer’s病（常染色体显性视神经萎缩症）和2A型腓骨肌萎缩症。 四、线粒体疾病的治疗 目前线粒体疾病治疗的基本措施包括： 补充疗法 给患者添加呼吸链所需的辅酶。 2. 选择疗法 选用一些能促进细胞排斥突变线粒体的药物对患者进行治疗以增加异质体细胞中正常线粒体的比例，从而将细胞的氧化磷酸化水平升高至阈值以 3.基因疗法 将正常的线粒体基因转入患者体内以替代缺陷 mtDNA发挥作用。 线粒体蛋白质从细胞质转运到线粒体主要包括3个步骤。 1.线粒体蛋白质前体与分子伴侣结合 2.蛋白质前体复合体穿越线粒体膜 (1)热棘齿模型 (2)横桥锁止扣模型 3.线粒体蛋白的再折叠 线粒体核编码蛋白质的转运 (一)核编码蛋白向线粒体基质中的转运 1.需要条件 ⑴ 基质导入序列（MTS） ⑵ 分子伴侣：保持前体蛋白在线粒体外的非折叠状态 NAC：与少数前体蛋白相互作用，增加蛋白转运的准确性。 hsp70：和绝大多数的前体蛋白结合，使前体蛋白打开折叠，防止已松弛的前体蛋白聚集。 ⑴ 前体蛋白与受体结合。 ⑵ mthsp70可与进入线粒体腔的前导肽链交联，防止了前导肽链退回细胞质。 ⑶ 基质作用蛋白酶MPP：定位于线粒体内膜上，切除大多数蛋白的基质导入序列。 2.转运过程 蛋白质向线粒体基质转运示意图 (二)核编码蛋白向线粒体其他部位的转运(自学) 1.蛋白质向线粒体膜间腔的转运 ⑴ 信号序列 基质导入序列MTS：引导前体蛋白进入基质。 膜间腔导入序列ISTS：引导前体蛋白进入膜间腔。 ⑵ 转运方式 整个蛋白进入基质，第2个信号序列ISTS