线粒体与细胞能量的转换.ppt

第六章 线粒体与细胞能量的转换,第一节 线粒体的基本特征,一、线粒体的形态、数量与结构 1.形态、数量与细胞的类型和生理状态相关 2.由双层单位膜套叠而成的封闭膜囊结构,第一节 线粒体的基本特征,外膜：光滑平整，通透性高。 内膜：稍薄，向内突出为嵴。蛋白质含量高，通透性低。附着有基粒。 内外膜转移接触点：转位接触点，是蛋白质等物质进出线粒体的通道 基质：含有独立的DNA遗传物质和整套转录翻译系统，也是三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解和蛋白质合成等反应场所。 基粒：ATP酶复合体。,第一节 线粒体的基本特征,二、线粒体的化学组成 主要成分为蛋白质，分为可溶性蛋白和不溶性蛋白。 标志酶： 内膜细胞色素氧化酶 外膜单胺氧化酶 基质苹果酸脱氢酶 膜间腔腺苷酸激酶,第一节 线粒体的基本特征,三、线粒体的遗传体系 1.线粒体基因组 双链、环状DNA分子，无组蛋白。,第一节 线粒体的基本特征,线粒体有自己的DNA和蛋白质合成系统独立的遗传系统，表明有一定的自主性。,mtDNA分子量小、基因数量少、编码的蛋白质有限，只占线粒体蛋白质的10%,而大多数线粒体蛋白质（90%）由核基因编码的，并在细胞质中合成后转运到线粒体中去。,线粒体遗传系统受控于细胞核遗传系统。,因此，线粒体为半自主性细胞器。,第一节 线粒体的基本特征,2.线粒体DNA的转录 1)重链和轻链各有一个启动子(重链上有两处) 2)转录形成多顺反子，而后剪切为多个RNA分子 3)mRNA分子无内含子，很少有非翻译区 4)mtDNA编码蛋白质均在线粒体内由线粒体合成的核糖体翻译。线粒体转录产物不出线粒体 5)线粒体转录密码子与核基因组不同,第一节 线粒体的基本特征,3.线粒体DNA的复制 1)重链和轻链各自有复制起始点，轻链的复制晚于重链，二者合成方向相反（重链合成方向为顺时针，轻链合成方向为逆时针）。 2)速度较慢 3)不受细胞周期的影响,细胞质中游离核糖体合成的蛋白质种类,第一节 线粒体的基本特征,四、核编码蛋白质向线粒体的转运 1.核编码蛋白向线粒体基质的转移 1) 需要分子伴侣蛋白的协助 具有MTS序列 2) 在线粒体外保持非折叠状态 3) 分子运动产生的动力协助多肽链穿越线粒体膜 4)多肽链在线粒体基质内重新折叠为活性结构(mthsp70的双重作用),第一节 线粒体的基本特征,2.核编码蛋白向线粒体其他部位的转移 1)向膜间腔转运 ISTS序列介导，前体全部或部分进入基质后进入膜间腔 直接从胞浆通过外膜扩散进入 2)向线粒体外膜或内膜的转运,第一节 线粒体的基本特征,五、线粒体的起源与发生 1.通过分裂方式实现增殖 2.DNA随机不均等被重新分配 3.线粒体可能起源于共生的早期细菌,线粒体是糖、脂肪、氨基酸等能源物质最终氧化释放能量的场所。 生命活动中95%的能量来自线粒体细胞的动力工厂。,细胞氧化：在酶的催化下，氧将细胞内各种供能物质氧化而释放能量的过程。由于细胞氧化过程中，要消耗O2释放CO2和H2O所以又称细胞呼吸。,细胞氧化的基本过程：,糖酵解,乙酰辅酶A生成,三羧酸循环,电子传递和氧化磷酸化,第二节 细胞呼吸与能量转换,第二节 细胞呼吸与能量转换,一、细胞呼吸 O2的参与下，分解大分子，产生CO2；分解代谢产生的能量储存于ATP中。 1.本质上实在线粒体中进行的一系列酶催化的氧化还原反应 2.产生的能量储存于ATP的高能磷酸键中 3.整个反应分步进行，能量逐步释放 4.恒温恒压条件下 5.需要H2O参与,第二节 细胞呼吸与能量转换,二、ATP 高能磷酸化合物，可以在细胞内储存、转换、提供能量，被称为能量货币。,第三节 细胞的能量转换,第三节 细胞的能量转换,一、糖酵解 由葡萄糖产生丙酮酸的过程，释放少许能量，胞质内完成。,底物水平磷酸化,第三节 细胞的能量转换,NADPH进入线粒体机制,第三节 细胞的能量转换,二、三羧酸循环 完全氧化的最后过程 有机物相互转化的枢纽,第三节 细胞的能量转换,三、氧化磷酸化 呼吸链：一系列可逆接受和释放H+和e-的化学物质构成的传递电子的酶体系，在线粒体内膜上有序排列成相互关联的链状。,第三节 细胞的能量转换,氧化过程(电子传递过程)与磷酸化的耦联,第三节 细胞的能量转换,ATP酶复合体（基粒）：,F1头部：为水溶性蛋白质，它可以利用质子动力势合成ATP，也可以水解ATP，转运质子，属于F型质子泵。 F1是由9个亚基组成的33复合体，具有三个ATP合成的催化位点。,第四节 线粒体与细胞死亡,线粒体膜通透性与细胞死亡