细胞生物学-翟中和编-第6章-线粒体和叶绿体

第6章线粒体和叶绿体，第6章线粒体和线粒体，第1节线粒体和氧化磷酸化(强调)，第2节叶绿体和光合作用(自学)，第3节半自主性(强调)和起源(理解)。本章主要内容涉及细胞类型、生理状态和代谢能量需求状态，第一节线粒体和氧化磷酸化。线粒体的形态、大小、数量和分布。当骨骼肌和细胞在蛋白质合成中活跃时，线粒体局部集中在RER，并且线粒体集中在能量需要部位(a)在心肌中，线粒体紧密排列在肌原纤维之间，电子显微镜在顶部，示意图在底部。在精子的轴突部分，线粒体环状缠绕在轴突周围。下图显示了精子中部轴突周围线粒体的分布，线粒体相对集中在代谢旺盛的能量需求部分。活细胞中线粒体的形态变化，线粒体的形态和大小是不固定的。外膜、膜间隙、内膜和基质、线粒体的超微结构、电镜图片(A)和线粒体的三维结构模式图(B)、外膜6nm、高通透性、孔蛋白、单胺氧化酶是内膜6-8nm、低通透性、嵴、基粒、电子传递链、转运蛋白、细胞色素氧化酶是膜间隙6-8nm的标志酶、可溶性酶、底物、辅因子、腺苷酸激酶是各种反应性酶的标志酶基质、线粒体遗传系统、苹果酸脱氢酶是标志酶、 二、线粒体超微结构，蛋白质65-70%，脂质25-30%，脱氧核糖核酸和核糖核酸，三、线粒体化学成分，外膜磷脂：133601，内膜磷脂：361，线粒体内各种酶的定位，四、线粒体功能，线粒体主要功能是氧化磷酸化，细胞内合成95%三磷酸腺苷，为细胞生命活动提供能量。 糖、脂肪、细胞质、丙酮酸和脂肪酸、线粒体、乙酰辅酶a(通过TCA循环)、氢通过电子传递链到达氧生成水，而ADP磷酸化生成三磷酸腺苷，大分子在第一阶段分解成简单的亚单位；第二阶段：使用乙酰辅酶a产生有限的三磷酸腺苷和二氢脱氧核糖核酸；在第三阶段，乙酰辅酶a被完全氧化成H2O和二氧化碳，产生大量的NADH和ATP。(1)三磷酸腺苷合酶；(2)电子转移链；(3)内膜的理化性质。氧化磷酸化是指当电子通过呼吸链从NADH或FADH2转移到氧形成水时，伴随着ADP磷酸化的ATP形成过程。三磷酸腺苷合成酶是一种可逆的复合酶，它不仅能通过质子动电位合成三磷酸腺苷，还能水解三磷酸腺苷，将质子从基质泵入膜间隙。嵌入膜中的F0碱基从膜外的F1头突出，并且三磷酸腺苷合成酶(F-质子泵)、三磷酸腺苷合成酶(F-质子泵)、线粒体三磷酸腺苷合成酶(1)头(偶联因子F1):含有可溶性三磷酸腺苷酶，其成分为33。功能：合成三磷酸腺苷。(2)碱基比(耦合因子F0): AB2C10 12构成了质子通道穿过内膜的功能：H至F1。三磷酸腺苷合成酶“结合变构”模型，L:松弛构象T:紧密构象O:开放构象，线粒体生产率(ATP)原理图，获得质子驱动力和高能电子，线粒体能量转换的实质是氢跨膜电位差和质子驱动力形成的质子浓度梯度转化为三磷酸腺苷中的高能磷酸键。质子驱动力概念：一种有序排列在线粒体内膜并能可逆地接收和释放电子或h的酶系统称为电子传递链或呼吸链。黄蛋白电子转运体，氢载体细胞色素电子转运体泛素电子转运体，氢载体铁硫蛋白电子转运体铜原子电子转运体复合物: NADH脱氢酶复合物:琥珀酸脱氢酶NADH呼吸链、复合物:细胞色素还原酶呼吸链复合物:细胞色素氧化酶FADH2呼吸链、，蛋白质复合物，电子载体，电子转移链，O2，电子转移链组分及其排列顺序图， 线粒体内膜、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、化学渗透假说(化学渗透偶联假说)中的电子传递链复合物结构和分布图，电子传递链不对称分布，起质子泵作用； (2)电子转移过程中释放的能量转化为跨膜的酸碱度梯度和电势梯度；(3)由于内膜的完整性，当质子从内室被泵送到外室时，质子只能通过F1-F0ATPase返回到基质中，F1-F0ATPase可以利用其能量合成三磷酸腺苷。获得了1978年诺贝尔化学奖！Nadh提供了一对通过呼吸链的电子，最终被O2接受。2.呼吸链中的氢载体和电子转运体交替排列。每当电子从氢载体转移到电子转移体时，氢以氢的形式释放到膜间隙。电子在呼吸链中通过膜转移三次，氢被释放到膜间隙。3.内膜对氢和氢氧化物不可渗透，因此随着电子转移的进行，氢在膜间隙中积累，导致内膜两侧的氢浓度差(势能差)。4.根据浓度差，膜间隙中的h趋于返回到基质中。氢只能通过F1-F0复合物进入基质，三磷酸腺苷酶可以利用氢的势能合成三磷酸腺苷。化学渗透理论的要点可概括如下：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输和组装 1。线粒体和叶绿体的半自主性，包含遗传表达系统(自主性)；然而，编码的遗传信息非常有限。它的核糖核酸转录、蛋白质翻译、自我构建和功能发挥必须依赖于核基因组编码的遗传信息(有限的自主性)。第三部分是关于线粒体和叶绿体的半自主性和起源。线粒体是半自主的细胞器。mtDNA含有基因线粒体，可以编码自身的一些蛋白质，rRNA，tRNA等。遗传装置可以完成DNA复制、基因转录、蛋白质合成和基因重组。许多参与mtDNA复制、基因转录、蛋白质翻译和基因表达的蛋白质来自核基因编码。线粒体的生长和增殖高度依赖于核基因，由两套核基因组和自身基因组的遗传系统控制。线粒体半自主线粒体生长和增殖所需的大多数蛋白质由核基因编码并在细胞质中合成。只有一小部分蛋白质是由它们自己的基因编码并在线粒体中合成的，酵母中几种主要线粒体酶复合物的生物合成，线粒体和叶绿体的起源，叶绿体来自细胞中蓝细菌的共生理论，线粒体来自细胞中细菌的内共生理论，质膜内陷的结果，第二部分叶绿体和光合作用，类囊体，膜间隙，内膜和外膜之间的间隙厚度约为10-20纳米， 双层单位膜的每层厚度约为6-8 nm，外膜的通透性大，内膜的孔蛋白具有高度的选择性(特殊载体)、基质、各种酶、叶绿体的超微结构(光捕获系统、电子传递链和三磷酸腺苷合成酶)、蛋白质：脂质DNARNA碳水化合物无机离子(如铁和锰等。 )，叶绿体的化学组成，叶绿体的功能：光合作用，质体，白色体：无色素，色素体：黄色或红色色素，叶绿体：叶绿素，淀粉体，植物细胞含有质体，质体是由前质体，叶绿体超微结构，叶绿体超微结构模型图，叶绿体三磷酸腺苷合成酶结构图，三磷酸腺苷酶活性，头部，膜，光合作用基本过程，光合作用全过程各阶段示意图。光合光反应发生在类囊体中。暗反应(固碳反应)发生在叶绿体基质中。光反应可以吸收光能，但它没有光化学活性(天线色素)。它具有光化学活性，由处于特殊状态(P700和P680)的叶绿素a分子组成。不流通：产品是三磷酸腺苷和二磷酸腺苷。循环：产品有三磷酸腺苷、一级反应、PSI反应中心、PSII反应中心和