第四细胞的能量转换-线粒体和叶绿体ppt课件.ppt

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1、第四章细胞的能量转换──线粒体和叶绿体第一节、线粒体与氧化磷酸化第二节、叶绿体与光合作用第三节、线粒体和叶绿体是半自主性细胞器第四节、线粒体和叶绿体的增殖与起源第一节、线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的形态结构二、线粒体的功能三、线粒体与疾病一、线粒体的形态结构线粒体的形态与分布线粒体的结构与化学组成◆外膜：含有孔蛋白(porin)，通透性较高。◆内膜：高度不通透性（富含心磷脂，缺乏胆固醇）；向内折叠形成嵴（cristae）；含有与能量转换相关的蛋白（电子传递链、ATP合成酶和内膜转运蛋白）◆膜间隙：含可溶性的酶、底物及辅助因子。◆基质（matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基

2、因表达酶系等以及线粒体DNA,RNA，核糖体。◆线粒体的化学组成二、线粒体的功能线粒体主要功能是进行三羧酸循环及氧化磷酸化合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量；与细胞中氧自由基的生成，调节细胞氧化还原电位和信号转导、调控细胞凋亡、基因表达、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡。线粒体中的氧化代谢电子传递链与电子传递ATP形成机制－氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)电子转运复合物复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶（既是电子传递体又是质子移位体）组成：含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。作用：催化1对电子从NADH辅酶Q；泵出4H+

3、复合物Ⅱ：琥珀酸-CoQ还原酶（是电子传递体而非质子移位体）组成：含FAD辅基，2Fe-S中心，作用：催化1对低能电子FADFe-S辅酶Q(无H+泵出)复合物Ⅲ：CoQ-细胞色素c还原酶（既是电子传递体又是质子移位体）组成：包括1个cytc1、1个cytb、1个Fe-S蛋白作用：催化电子从UQH2cytc；泵出4H+（2个来自UQ，2个来自基质）复合物Ⅳ：细胞色素c氧化酶（既是电子传递体又是质子移位体）组成：二聚体，每一单体含13个亚基，三维构象，cyta,cyta3,Cu,Fe作用：催化电子从cytc分子O2形成水，2H+泵出，2H+参与形成水电子传递链和电子传递在电

4、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。五种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、泛醌、铁硫蛋白和铜原子。除泛醌外，其他氧化还原中心都是与蛋白质相连的辅基。电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD+/NAD最低，H2O/O2最高)电子转运复合物，组成两种呼吸链：NADH呼吸链,FADH2呼吸链，电子传递链各组分在膜上不对称分布。高能电子释放的能量驱动线粒体内膜三大复合物(H+-泵)将H+从基质侧泵到膜间隙，形成跨线粒体内膜H+梯度(能量转化)ATP形成机制—氧化磷酸化氧化(电子传递、放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能)同时进行，密切

5、耦联，分别由两个不同的结构体系实现，F1颗粒具有ATP酶活性ATP合酶的分布ATP合酶的分子结构能量耦联与ATP合酶的作用机制—结合变构机制工作特点：可逆性复合酶，即既能利用质子电化学梯度储存的能量合成ATP,又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙。第三节、线粒体和叶绿体是半自主性细胞器半自主性细胞器的概念：自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。一、线粒体和叶绿体的DNA二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装一、线粒体和叶绿体的DNA双链环状(

6、除绿藻mtDNA，草履虫mtDNA)，mtDNA大小在动物中变化不大，但在植物中大小差异较大mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制mtDNA复制的时间主要在细胞周期的S期及G2期，DNA先复制，随后线粒体分裂。ctDNA复制的时间在G1期。复制仍受核的控制。三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装导肽的结构特征线粒体蛋白质的运送与组装定位于线粒体基质的蛋白质的运送定位于线粒体内膜或膜间隙的蛋白质运送叶绿体蛋白质的运送及组装导肽的结构特征含有丰富的带正电荷的碱性氨基酸，特别是精氨酸；羟基氨基酸如丝氨酸含量也较高；几乎不含带负电荷的酸性氨基酸；可形成既具有亲水性又具有疏水性的α

7、螺旋结构，这种结构特别有利于穿越线粒体的双层膜。第四节、线粒体和叶绿体的增殖与起源一、线粒体和叶绿体的增殖二、线粒体和叶绿体的起源一、线粒体和叶绿体的增殖线粒体的增殖：由原来的线粒体分裂或出芽而来。叶绿体的发育和增殖◆个体发育：由前质体（proplastid）分化而来。◆增殖：分裂增殖是一个动态细胞器，具有多形性、易变性、运动性和适应性。在同一类型的细胞中数目相对比较稳定线粒体各部分主要酶的分布部位酶的名称部位酶的名称外膜单胺氧化酶NADH-细胞色素C还原酶犬尿酸氧化酶酰基辅酶A