培训课件_医学生物学基础第五章 线粒体.ppt

第 五章 线 粒 体 是1850年发现的一种细胞器，1898年命名。是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所。 1850年，德国生物学家Rudolph K?lliker第一个发现线粒体， 并推测--这种颗粒是由半透性的膜包被的。 1898年对线粒体进行命名。 1900年，Leonor Michaelis用染料Janus green对肝细胞进行染色，发现细胞消耗氧之后，线粒体的颜色逐渐消失了，从而提示线粒体具有氧化还原反应的作用。 1948 Green证实线粒体含所有三羧酸循环的酶，1949 Kennedy和Lehninger发现脂肪酸氧化为CO2的过程是在线粒体内完成的，1976 Hatefi等纯化了呼吸链四个独立的复合体，Mitchell（1961－1980）提出了氧化磷酸化的化学偶联学说，从而证明了线粒体是真核生物进行能量转换的主要部位。 一、线粒体的形态 线粒体的形状多种多样。有的呈线状、粒状或短杆状；有的呈圆形、哑铃形、星形；还有的呈分枝状、环状等。但以圆柱状与椭圆球形为最多。 新陈代谢旺盛、需要能量较多的细胞,线粒体的数目就较多,如心肌细胞、肝细胞、骨骼肌细胞、肾小管上皮细胞等。 新陈代谢较低,需要能量较少的细胞,线粒体的数目就较少,如淋巴细胞、精子细胞。 当细胞处于病变、体温过高或细胞基质酸性过高的环境下,线粒体易溶解或因过度膨胀破裂而使其数目减少。 二、线粒体的超微结构 在电镜下观察,线粒体是由两层单位膜围成的封闭的囊状结构。主要由外膜、内膜、膜间腔和基质组成 。 1、外膜 包围在线粒体外表面的一层单位膜 ，厚6～7nm， 平整光滑,与内膜不连接。 含有多套运输蛋白--孔蛋白，它们构成脂类双分子层上水溶性物质可以穿过的通道，所以外膜的通透性非常高,使得膜间隙中的环境几乎与胞质溶胶相似。 外膜含有一些特殊的酶类，如单胺氧化酶，这种酶能够终止胺神经递质,如降肾上腺素和多巴胺的作用。 2、内膜 位于外膜的内侧包裹线粒体基质的一层单位膜， 厚5～6nm。 内膜的通透性较低，一般不允许离子和大多数带电的小分子通过。 线粒体内膜通常要向基质折褶形成嵴，从而增加了内膜的表面积。嵴上有ATP合酶，又叫基粒。 内膜的酶类可以粗略地分为三类∶运输酶类、合成酶类、电子传递和ATP合成酶类。 内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的主要部位。 标志酶为细胞色素C氧化酶 线粒体通透性研究 将线粒体放在100 mM蔗糖溶液中，蔗糖穿过外膜进入线粒体的膜间间隙；然后将线粒体取出测定线粒体内部蔗糖的平均浓度，结果只有50 mM， 比环境中蔗糖的浓度低。据此推测:线粒体外膜对蔗糖是通透的，而内膜对蔗糖是不通透的 首先将线粒体置于低渗溶液中使外膜破裂，此时线粒体内膜和基质(线粒体质)仍结合在一起，通过离心可将线粒体质分离。用去垢剂毛地黄皂苷处理线粒体质，破坏线粒体内膜，释放线粒体基质，破裂的内膜重新闭合形成小泡，其表面有F1颗粒。 线粒体内膜的主动运输系统 内膜含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高（达20%）、缺乏胆固醇，类似于细菌。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过，大分子和离子通过内膜时需要特殊的转运系统。 ①糖酵解产生的NADH必须进入电子传递链参与有氧氧化； ②线粒体产生的代谢物质如草酰辅酶A和乙酰辅酶A必须运输到细胞质中，它们分别是细胞质中葡萄糖和脂肪酸的前体物质; ③线粒体产生的ATP必须进入到胞质溶胶，以便供给细胞反应所需的能量，同时，ATP水解形成的ADP和Pi又要被运入线粒体作为氧化磷酸化的底物。 利用膜间隙形成的H+梯度协同运输。 线粒体中的蛋白质绝大多数都是核基因编码，在细胞质的游离核糖体上合成后运输到线粒体的。 线粒体定位 蛋白质 线粒体基质 F1ATPase:α亚基(植物除外)、β，γ亚基、δ亚基(某些真菌) ? RNA聚合酶、DNA聚合酶、核糖体蛋白、柠檬酸合成酶、TCA酶 系、乙醇脱氢酶(酵母)、鸟氨酸氨基转移酶(哺乳动物) 内膜 DP-ATP逆向运输蛋白、磷酸-OH-逆向运输蛋白、细胞色素c氧 化酶亚基4，5，6，7、F0 ATPase的蛋白质、CoQH2-细胞色素c 还原酶复合物亚基1，2，5(Fe-S)，6，7，8 膜间隙 细胞色素c、细胞色素c过氧化物酶、细胞色素b2、CoQH2-细胞 色素c还原酶复合物亚基4(细胞色素c1) 外膜 线粒体孔蛋白 翻译后转运与蛋白质寻靶 共翻译转运与蛋白质分选 线粒体基质蛋白输入线粒体 3、基粒 基粒与膜面垂直而规则排列,粒间相距10nm。 基粒由头部- -F1 、柄部和基片- -F0三部分组成 。 头部含有可溶性ATP酶，功能是合成ATP。