线粒体ppt课件

1、.,1,让我们开始上课吧!,.,2,第六章 线粒体与细胞的能量转换,线粒体的基本特征 细胞呼吸与能量转换 细胞的能量转换 线粒体与细胞死亡 线粒体与医学,(mitochondrion),.,3,第一节 线粒体的基本特征,光镜下：线状 颗粒状 杆状 数量、分布：不同细胞之间在数量上存在差异 常分布在细胞内能量需求大的区域 可沿微管、由马达蛋白提供动力向功能旺盛的区域迁移,.,4,.,5,线粒体沿着微管的迁移,.,6,线粒体的超微结构,两层单位膜（结构和功能不同）围成的封闭的囊性结构,.,7,结构、功能和化学组成不同的两层膜,光滑平整 5-7nm 蛋白50% 多种转运蛋白形成含水的通道 10000

2、以下的小分子自由通过,向内突出折叠形成嵴 4.5nm 蛋白：75% 通透性小于外膜 大于150的物质不能通过 包括ATP合酶、转运蛋白、 电子传递链,Outer membrane inner membrane,.,8,孔蛋白（porin）,.,9,线粒体内膜,是细胞质与线粒体基质之间主要的通透屏障 内表面有负责多种功能的蛋白,.,10,线粒体的内部空间,膜间腔（外腔） 充满无定形液体 含有多种可溶性酶、底物和辅助因子 基质腔（内腔） 酶:DNA聚合酶、氨基酸活化酶等 线粒体 DNA 线粒体RNA 线粒体核糖体（70s) 基粒,相对独立的遗传信息复制、转录 和翻译系统,.,11,基粒（ ATP合

3、酶复合体）,线粒体内膜内表面上附着，突出于内腔的颗粒 是将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于使ADP生成ATP的重要部位，它的化学本质是ATP合酶,头部：具有ATP合酶活性 能被F1抑制蛋白抑制,柄部：调控质子通过，对寡霉素敏感,基部：嵌入内膜，是质子流向头部的通道,.,12,转位接触点,电镜下观察到线粒体存在着一些内外膜相互接触的地方，此处膜间隙变狭窄 分布有通道蛋白 和特异性受体,.,13,线粒体的化学组成,蛋白质： 占65%-70%、 含酶最多的细胞器（120种） 不同部位的标志酶 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 脂类 ： 占25%-30% 主要是

4、磷脂 含丰富的心磷脂、少量的胆固醇 DNA/RNA/核糖体 辅酶、维生素和无机离子,.,14,线粒体的遗传体系,除植物中的叶绿体外，真核细胞中唯一含有核外遗传物质的细胞器 线粒体DNA(mtDNA),裸露的，不与组蛋白结合 多拷贝 编码线粒体的tRNA,rRNA,部分线粒体蛋白,.,15,人类线粒体基因组,16569bp 一个双链、环状DNA分子 两条链上编码物不相同 37个基因的编码产物 2个rRNA分子 22种tRNA分子 13种蛋白质,.,16,人线粒体基因组不同于核基因组的特点,1、结构紧密，基因内部不含内含子，几乎没有 非编码序列 2、mtDNA不与组蛋白结合 3、两条链的编码不对称

5、 4、密码子的配对是不严格的 5、遗传密码与核密码有不同的编码意义,.,17,哺乳动物mtDNA的遗传密码与通用遗传密码有以下区别,UGA不是终止信号，而是色氨酸的密码； 多肽内部的甲硫氨酸由AUG和AUA两个密码子编码，起始甲硫氨酸由AUG，AUA，AUU和AUC四个密码子编码； AGA，AGG不是精氨酸的密码子，而是终止密码子，线粒体密码系统中有4个终止密码子（UAA，UAG，AGA，AGG）。,.,18,mtDNA的复制、转录,复制半保留 需要核基因编码的酶类、调控因子的参与 两个单向复制叉 两条链合成的方向相反，不同步 不受细胞周期的影响 转录需要核基因编码的酶和转录因子的参与 重链和

6、轻链各有一个启动子 成熟的mRNA无帽，有靴,.,19,线粒体蛋白质的来源,内源性：10% 线粒体完成电子传递和氧化磷酸化必需的 在线粒体内合成、 不运出线粒体 外源性： 90% 核DNA编码 细胞质内合成，转运入线粒体,.,20,线粒体合成蛋白的特点,与转录同步进行 起始密码为AUA 对氯、红、链霉素敏感，放线菌酮不敏感 数量少但关键 需要的tRNA、mRNA和核糖体是专用的,.,21,核编码蛋白向线粒体的转运,核编码的线粒体蛋白：都具有MTS序列 其它的信号序列 转运目的地：线粒体基质 膜间腔 外膜 内膜,基质导入序列（MTS）是输入到线粒体蛋白质都具有的一段序列 位于N-端 包含介导蛋白

7、质向线粒体转运的信号,.,22,核编码蛋白向线粒体基质中的转运,前体蛋白在胞浆中游离核糖体上合成,前体蛋白在多种分子伴侣的作用下保持非折叠状态,前体蛋白的MTS序列与线粒体膜上的受体识别并结合,非折叠的前体蛋白通过转位接触点转运到线粒体基质中,在基质作用蛋白酶的作用下移除MTS序列,在分子伴侣的帮助下多肽链重新折叠形成活性蛋白质,.,23,.,24,核编码蛋白向线粒体膜间腔的转运,细胞质中合成多肽链,多肽链N-端进入基质，在蛋白酶的作用下切除MTS,整个蛋白进入基质,线粒体的膜间腔,在分子伴侣帮助下，ISTS序列引导下通过内膜上的通道,ISTS序列阻止c-端进入基质,多肽链固定在内膜上，侧向扩

8、散,在蛋白酶作用下切除ISTS,C-端脱落,外膜上通道,.,25,线粒体的半自主性,线粒体中含有DNA、各种RNA、核糖体和蛋白质合成所需的酶类，它的遗传系统能表达和进行蛋白质的合成。有一定的自主性。 线粒体合成的蛋白质只能满足本身结构和功能的极小一部分需求，它的遗传系统的表达在很大程度上依赖于核遗传系统。,.,26,线粒体的起源与发生,增殖方式：分裂 出芽分裂 收缩分裂 间壁分裂 不是绝对均等的 分裂过程中mtDNA随机、不均等地分配到新的线粒体中 线粒体起源于共生的早期细菌,.,27,第二节 细胞呼吸与能量转换,细胞呼吸（生物氧化；细胞氧化） 细胞内特定的细胞器（线粒体）内，在氧的参与下，

9、分解大分 子物质,产生CO2、释放能量并储存于ATP中的过程。,ATP,糖酵解,有氧氧化,.,28,第三节 细胞的能量转换,细胞氧化的过程 1、糖酵解细胞质 2、三羧酸循环线粒体基质 3、氧化磷酸化结构基础 呼吸链 ATP合酶复合体,.,29,化学渗透假说,Mitchell P.1961 提出 70年代关于化学渗透假说取得大量实验结果的支持，成为一种较为流行的假说，Mitchell本人也因此获得1978年诺贝尔化学奖,.,30,当电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧泵至膜间隙，由于线粒体内膜对离子是高度不通透的，从而使膜间隙的质子浓度高于基质，在内膜的两侧形成pH梯度及电位梯度两

10、者共同构成电化学梯度。 质子沿电化学梯度穿过内膜上的ATP酶复合物流回基质，使ATP合成酶的构象发生改变，将ADP和Pi合成ATP。,.,31,第四节 线粒体与细胞凋亡,线粒体疾病以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的 疾病（帕金森病） 线粒体疾病的特征： 高突变率（比核DNA高1020倍） 多质性（野生型和突变型的DNA同时存在） 母系遗传 阈值效应 线粒体与癌症的发生：mtDNA易突变，内膜缺损，mtDNA片段 游离在胞质中并整合到核基因组中 线粒体与细胞凋亡,.,32,The release of cytochrome C from the mitochondria is a particularly important event in the induction of apoptosis. Once cytochrome C has been released into the cytosol it is able to interact with a protein called Apaf-1. This leads to the recruitment of pro-caspase 9 into a multi-protein complex