第六章-线粒体-miPPT课件

-,1,Mitochondria,线粒体,-,2,Mitochondria,“Powerplants”ofthecell,-,3,Mitochondrion,playsanimportantroleinapoptosis,-,4,MitochondrialDNAmutations,contributetoaging,-,5,教学内容,一、线粒体的形态结构,二、线粒体的功能（ATP合成）,三、线粒体是半自主性细胞器,五、线粒体的发生,六、线粒体与医学,四、核编码蛋白质向线粒体的转运,-,6,线粒体的形态、数量和分布,线状、粒状、杆状等,光镜下可见，直径0.51.0m、长14m,线粒体的形态,-,7,线粒体的形态、数量和分布,线粒体的形态,-,8,线粒体的形态、数量和分布,线状、粒状、杆状等,光镜下可见，直径0.51.0m、长14m,线粒体的形态,-,9,线粒体的形态、数量和分布,生理活动旺盛的细胞中线粒体数目较多,哺乳动物成熟的红细胞中没有线粒体,线粒体的数目,一般动物细胞中有数百个，如大鼠肝细胞内有5001400个线粒体；,-,10,线粒体的形态、数量和分布,线粒体的分布,能量需求大的区域分布较多,-,11,线粒体结构（Mitochondrialstructure）,-,12,线粒体结构（Mitochondrialstructure）,外膜(outermembrane),内膜(innermembrane),膜间腔(intermembranespace),嵴(crista),基质腔(matrixspace),-,13,Outermembrane,脂类与蛋白质比例：1:1,富含转运蛋白（孔蛋白）,通透性较高,光滑平整,-,14,Innermembrane,蛋白与脂类的比例大于3:1,高度特化，通透性小,分子量大于150的物质不能自由通过,折叠成嵴(crista),提高ATP生产能力,-,15,-,16,Innermembrane,蛋白与脂类的比例大于3:1。,高度特化，通透性小,分子量大于150的物质不能自由通过。,折叠成嵴(crista),提高ATP生产能力。,有序排列的呼吸链组分;内表面排列基粒,-,17,Innermembrane,呼吸链,在线粒体内膜上，一系列相互关联地有序排列成传递链的蛋白复合物，它们能可逆地接受和释放H+和e-,与氧化磷酸化偶联。由四种复合物组成：复合物：NADH-CoQ还原酶复合物：琥珀酸-CoQ还原酶复合物：CoQH2-细胞色素C还原酶复合物：细胞色素C氧化酶,又称电子传递链（Electron-transportchain）,-,18,Innermembrane,Elementaryparticle(基粒),-,19,Innermembrane,Elementaryparticle(基粒),StructureandATPsynthesis,（ATP合成酶复合体、F0F1ATP酶）,-,20,Innermembrane,Elementaryparticle,头部偶联因子F1,催化ATP合成,基部偶联因子F0,连接F1与内膜，是质子通道,a,b,c,c,c,c,组分：33,组分：a1b2c12,ATP合成酶复合体F0F1ATP酶,-,21,两个腔室,膜间腔（Intermembranespace外腔）,转位接触点,位于内外膜之间的封闭间隙。在膜间腔上有内、外膜之间形成的接触点，称为转位接触点，是蛋白质出入线粒体的通道。,-,22,两个腔室,基质腔（Matrixspace内腔、嵴间腔）,基质（Matrix）,催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、核酸与蛋白质合成的各种酶系,mtDNA,RNA,ribosomes（核糖体）,进行三羧酸循环的重要场所,-,23,线粒体的功能,能源物质,淀粉蛋白质脂肪,葡萄糖氨基酸脂肪酸甘油,丙酮酸,-,24,细胞氧化(cellularoxidation)：线粒体内,在O2的参与下，分解各种供能物质释放能量的过程，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(cellularrespiration)、生物氧化(biologicaloxidation),线粒体的功能,-,25,细胞呼吸的基本过程（以葡萄糖为例）,1.糖酵解：在细胞质基质进行,2.三羧酸循环(TAC)：在线粒体基质进行,3.电子传递和氧化磷酸化：在线粒体内膜进行,-,26,高能底物水解放能，直接将高能磷酸键从底物转移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP。,葡萄糖,丙酮酸,2ATP(底物水平磷酸化),TCA,乙酰CoA,TCA,TCA,34ATP+CO2+H2O,伴随线粒体内膜电子传递链的氧化过程所进行的能量转换和ATP的生成。,2ATP(底物水平磷酸化),H,-,27,Cellularrespiration(细胞呼吸),糖酵解：细胞质中进行,三羧酸循环(TAC)：线粒体基质中进行,反应过程不需要氧无氧酵解,2分子丙酮酸生成乙酰CoA,产生2对H,每次循环生成2CO2，产生4对H,产生2分子丙酮酸,2对H,底物水平磷酸化产生2ATP,底物水平磷酸化产生2ATP,-,28,1分子葡萄糖经氧化:产生12对H，10对以NAD+为载氢体、2对以FAD为载氢体,经电子传递链，进行氧化磷酸化作用。,-,29,氧化磷酸化(OxidativePhosphorylation),呼吸链（电子传递链Electrontransportchain）,-,30,氧化（放能、电子传递）（呼吸链）,磷酸化（贮能、ATP合成）基粒,10对以NAD+为载氢体、2对以FAD为载氢体进入电子传递链，1分子NADH+H+可形成3分子ATP；1分子FADH2形成2分子ATP。,-,31,氧化磷酸化(OxidativePhosphorylation),氧化磷酸化偶联机制,-,32,化学渗透假说,-,33,34ATP,38ATP,-,34,线粒体：半自主性细胞器,具有mtDNA双链，环状，裸露，不与组蛋白结合，分散在基质中,具有蛋白质合成系统包括mtmRNA、mttRNA、mtrRNA、核糖体,非自主性mtDNA信息量小，仅编码510%的蛋白质，其余的蛋白质由核基因编码。线粒体遗传系统受控于核遗传系统，,（一）自主性,-,35,mtDNA的电镜照片,-,36,线粒体：半自主性细胞器,-,37,核编码蛋白质向线粒体转运,核编码蛋白质向线粒体基质转运,游离Ri合成前体蛋白,导肽（基质导入序列）,线粒体蛋白质除少数由mtDNA编码外，大多数蛋白质都是由核基因组编码并由胞质核糖体合成转运入线粒体的。这些转运入线粒体的蛋白质称为前体蛋白。,前体蛋白的N-端都有一段2080个氨基酸组成的序列，富含碱性氨基酸，内含定向运往线粒体的信息，称为导肽。,分子伴侣（热休克蛋白70或Hsp90）,-,38,核编码蛋白质向线粒体转运,前体蛋白进入线粒体前的去折叠这一过程主要是在“分子伴侣”蛋白的协助下完成。热休克蛋白（HSP）是一类重要的“分子伴侣”蛋白,-,39,核编码蛋白质向线粒体转运,多肽链穿膜的过程这一过程是在导肽的引导下，先与线粒体膜上受体分子相识别并结合。再通过膜上蛋白通道进入线粒体“分子伴侣”此时的作用是防止蛋白重新折叠。,-,40,核编码蛋白质向线粒体转运,蛋白进入线粒体后的重新折叠蛋白进入线粒体后首先将导肽切除，然后重新折叠，恢复其原有的自然状态即可发挥功能。,-,41,线粒体增殖,线粒体的发生,-,42,线粒体的起源（theoriginofmitochondria）,内共生学说,-,43,一.疾病过程中的线粒体变化,敏感、多变，常作为组织病变的标志,二.mtDNA突变导致疾病,母系遗传,线粒体与医学,-,44,线粒体与医学,Leber遗传性视神经病(LHON)LHON是青少年早期发病的由眼神经炎引起的视神经萎缩,表现为急性的视力减退,眼底早期有视乳头轻度充血,边缘不清,此后遗留视乳头颞侧苍白.,-,45,一.疾病过程中的线粒体变化,敏感、多变，常作为组织病变