第六章 线粒体和叶绿体

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1、第六章细胞的能量转换——线粒体和叶绿体合成生物大分子（DNA，RNA，蛋白质，多糖）；合成其它细胞成分（如膜磷脂和一些代谢物）；细胞运动，包括肌肉收缩，整个细胞爬行和染色体在有丝分裂时的运动；分子主动运输；产生膜电势能；产热等。在绝大多数的异养生物和自养生物的不见光部分，ATP绝大多数都来自线粒体，为细胞生命活动提供能量。第一节线粒体与氧化磷酸化线状颗粒状光镜下形态大小直径约0.5~1um故名线粒体一、线粒体的形态结构一、线粒体的形态结构（一）线粒体的形态、大小、数量和分布短棒状或小球状电镜下的形态形态多变性：线状粒状（胝渗膨胀）粒状线状（高渗伸长）短长（生长）图示渗透压变动引起线粒

2、体形状和大小的改变数目多变性：不同细胞中数目不同，约1--50万个不等。一般代谢旺盛细胞中线粒体多，反之则少；在细胞内线粒体多分布在功能旺盛的区域，如细胞分裂器周围多。心肌细胞活跃，其中线粒体多。精细胞中线粒体相对较少。线粒体从细胞的立体结构看线粒体的形态：囊状小体线粒体在细胞内的分布一般是不均匀的，根据细胞代谢需要，线粒体可在细胞质中运动变形和分裂增殖。Relationshipbetweenmitochondriaandmicrotubules线粒体在细胞质中迁移时，往往与微管有关（二）线粒体的超微结构（两膜两室）Athree-dimensionaldiagramofamitoch

3、ondrioncutlongitudinally膜间隙基质外膜内膜嵴线粒体的超微结构◆外膜(outermembrane）：含孔蛋白(porin)，通透性较高。外膜的标志酶是单胺氧化酶。◆内膜（innermembrane）：富含心磷脂，高度不通透性，向内折叠形成嵴（cristae），含有与能量转换相关的蛋白。内膜的标志酶是细胞色素氧化酶。◆膜间隙（intermembranespace）：含许多可溶性酶、底物及辅助因子。膜间隙的标志酶是腺苷酸激酶。◆基质（matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA,RNA，核糖体。标志酶为苹果酸脱氢酶。孔蛋白外膜基质（内腔）基粒

4、内膜嵴膜间腔（外腔）外)内腔（与基质相通）嵴的形态多样羽冠型网膜型绒毛型平行型同心园型嵴的作用是扩大内膜的面积；使基质区域化。示嵴的各种形态基粒的结构头部（ATP酶复合体）柄部基片ADP+PiATP头部（ATP酶复合体）基粒柄部基片（插入膜中）基粒是氧化磷酸化的结构部位，其化学本质是F0F1ATP合成酶二、线粒体的化学组成及酶系定位（一）线粒体的化学组成蛋白质(线粒体干重的65～70％)脂类(线粒体干重的25～30％)：磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，内膜主要是心磷脂。线粒体脂类和蛋白质的比值:0.3:1（内膜）；1:1（外膜）（二）线粒体的酶的定位三、线粒体的功能（一）线粒体中的氧

5、化代谢细胞内合成ATP有两种方式：1）底物水平磷酸化把某分子上的磷酸基通过磷酸转移酶转移到ADP上。2-磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶2）通过ATP合成酶利用“质子动力势”为直接能量把ADP和无机磷一起合成ATP。根据能量来源不同分为氧化磷酸化和光合磷酸化。线粒体的功能主要是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量。线粒体是糖、脂肪、和氨基酸最终氧化释能的场所。（二）电子传递链与电子传递在线粒体内膜上存在的一组酶的复合体，由一系列能可逆地接受和释放电子或H+的化学物质所组成，它们在内膜上相互关联地有序排列成传递链，称为电子传递链（electron–transportchain)

6、或呼吸链(respiratorychain)。电子通过呼吸链的流动，称为电子传递。1.电子载体在电子传递过程中，与释放的电子结合并将电子传递下去的化合物称为电子载体。①黄素蛋白（以FMN或FAD为辅基）②细胞色素类（a、a3、b、c、c1等）③辅酶Q类（Q、QH2、QH）④铁硫蛋白（铁硫中心，FeS）⑤铜原子黄素蛋白：含FMN或FAD的蛋白，可接受2个电子2个质子。相关的脱氢酶类主要有：①以FMN为辅基的NADH脱氢酶。②以FAD为辅基的琥珀酸脱氢酶。细胞色素：分子中含有血红素铁，以共价形式与蛋白结合，通Fe3+、Fe2+形式变化传递电子，呼吸链中有5类，即：细胞色素a、a3、b、c、c

7、1，其中a、a3含有铜原子。辅酶Q：是脂溶性小分子量醌类化合物，通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式，即：氧化型醌Q，还原型氢醌（QH2）和介于两者之者的自由基半醌（QH）。铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类型。在aa3分子中，除含血红素铁外，尚含有2个铜原子，依靠其化合价的变化，把电子从a3传递到氧。以上各种电子或质子传递体除CoQ外