07线粒体与叶绿体(翟中和细胞生物学全套).ppt

（一）光合色素和电子传递链组分 1．光合色素 包括：叶绿素、类胡萝卜素，比例约3:1。 叶绿素分为a、b，比例约3:1。 -CHO in chl b 2．集光复合体 约200个叶绿素分子和一些肽链构成。 全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。 3．光系统Ⅱ（PSⅡ）：P680 至少包括12条肽链，位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体Ⅱ、一个反应中心和一个含锰原子的放氧复合体。 4．细胞色素b6/f复合体 可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。 5．光系统Ⅰ（PSI）：P700 位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中，由集光复合体I和作用中心构成。 Noncyclic photophosphorylation Cyclic photophosphorylation PSI and PSII （二）光合磷酸化 一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔增加4个H+，在基质中1个H+被用于还原NADP+，使类囊体腔有较高的H+（pH≈5），形成质子动力势。 H+经ATP合酶（ CF1-F0 偶联因子）渗入基质、推动ATP合成。 Electron transport in the thylakoid membrane 三、叶绿体的半自主性 线粒体与叶绿体结构的相似性： ①两层膜包被，内外膜结构和性质不同。 ②为半自主性细胞器，绿色植物细胞具有3个遗传系统。 ③具有蛋白质后转译现象。 四、叶绿体的增殖 在个体发育中叶绿体由原质体发育而来。 有光条件下原质体的小泡增加并融合成片层，发育为基粒。 幼小叶绿体能靠分裂而增殖，成熟叶绿体一般不再分裂。 叶绿体的发生 SEM image of an isolated dividing chloroplast 第三节 线粒体与叶绿体的蛋白质定向转运 一、线粒体蛋白质的转运 用标记氨基酸培养细胞，用氯霉素和放线菌酮分别抑制线粒体和细胞质的蛋白合成，发现人mtDNA仅编码13条多肽： 细胞色素c氧化酶的3个亚基，F0的2个亚基，NADH脱氢酶的7个亚基和细胞色素b。 线粒体含1000多种蛋白，绝大多数由核基因编码，在细胞质中合成，定向转运至线粒体。 前体蛋白在运输前，以未折叠形式存在，N端的一段信号序列称为导肽或引肽，完成转运后被酶切除，成为成熟蛋白，这种现象称后转译。 信号肽特点： 多位于肽链N端，约20个氨基酸构成； 形成两性α螺旋，带正电荷的氨基酸残基和不带电荷的疏水氨基酸残基分别位于螺旋两侧； 对所牵引的蛋白质没有特异性要求。 蛋白质的转运涉及转位因子。 TOM复合体：通过外膜，进入膜间隙。 TIM复合体：进入基质(TIM23)或内膜(TIM22)。 OXA复合体：将线粒体合成的蛋白和某些进入基质的蛋白插到内膜上。 线粒体内外膜之间存在接触点，蛋白通过此处的TOM和TIM复合体，一步进入基质。 mitochondrial protein import machinery. Contact Sites of Mitochondria Protein Transport into Inner Membrane and Intermembrane Space Requires Two Signal Sequences 蛋白质的输入是一个耗能过程： 在线粒体外解除与前体蛋白质结合的分子伴娘，需要通过水解ATP获得能量。 在通过TIM复合体时利用质子动力势作为动力。 前体蛋白进入线粒体基质后，线粒体hsp70依次结合在蛋白质线性分子上，将蛋白质“铰进”基质，需要消耗ATP，然后hsp70将蛋白质交给hsp60，完成折叠。 二、叶绿体的蛋白质转运 叶绿体蛋白转运与线粒体的相似。 如： 都发生后转译； 每一种膜上有特定的转位因子； 内外膜具有接触点； 需要能量，利用ATP和质子动力势； 前体蛋白N端有信号序列，使用后被信号肽酶切除。 The general import machinery of the chloroplast envelope membranes Translocation of proteins into chloroplasts 3、复合物III：细胞色素c还原酶。 组成：至少11条肽链，二聚体，含细胞色素b566 、 b562、1个铁硫蛋白和1个细胞色素c1 。 作用：催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移1对电子转移4个H＋至C侧。 2还原态cyt c1 + QH2 + 2 H+M→2氧化态cyt c1 + Q+ 4H+C Q cycle 4、复合物IV：细胞色素c氧化酶 组成：二聚体，每个单体至少13条肽链。 作用：将从细胞色素c接受的电子传给氧，每转移一对电子，在M侧消耗2个质子，同时转移2个质子至C侧。 cyt c→C