第七章细胞能量转换—线粒体与叶绿体.doc

第七章 细胞的能量转换—线粒体和叶绿体 教学目标：1． 深刻理解线粒体和叶绿体是真核细胞两种重要的产能细胞器。线粒体广泛存在于各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于植物细胞中。2． 深刻理解线粒体和叶绿体的超微结构，理解氧化磷酸化和光合磷酸化的特点和不同点。3． 深刻理解线粒体和叶绿体都是半自主性的细胞器。深刻理解分子伴娘在跨膜运输蛋白质进入线粒体和叶绿体的过程中所发挥的作用。4． 理解线粒体和叶绿体的增殖主要是通过分裂进行的。理解关于线粒体和叶绿体起源的内共生学说和分化学说。 二．重点：1.线粒体、叶绿体的超微结构；2. 线粒体、叶绿体的自主性3. 线粒体、叶绿体的增殖。 三．难点：线粒体、叶绿体的超微结构及功能的关系。 四．授课方式与教学方法：讲授、讨论、多媒体辅助教学。 五．教学内容: 线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞器。线粒体普遍存在于各类真核细胞中，叶绿体仅存在于植物细胞中。 线粒体和叶绿体都是高效的产生ATP的精密装置，尽管它们最初能量的来源不同，但却有着相似的基本结构，以类似的方式合成ATP。线粒体和叶绿体都有环状DNA及自身转录的RNA与翻译蛋白质的体系。组成线粒体和叶绿体的各种蛋白质成分是由核DNA和线粒体DNA或叶绿体DNA分别编码的，所以线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。 　第一节 线粒体与氧化磷酸化一、线粒体形态、大小、数目和分布 二、线粒体的超微结构 本世纪50年代后，在电镜下观察研究线粒体的结构问题。是由双层单位膜套叠成的所谓“囊中之囊”，在空间结构上人为地划分为四大部分，即外膜、内膜、外室、内室。 （一）外膜（outer membrane） 指包围在线粒体最外面的一层膜，看上去平整光滑而具有弹性，膜厚约6nm。对各种小分子物质（分子量在10000 doldon以内，如电解质、水、蔗糖等）的通透性较高，有人认为外膜上具有小孔（ф2~3nm）。 （二）内膜（inner membrane） 也是一单位膜，约厚6~8nm。内膜不同于外膜。首先是在结构上，内膜不是平滑的，而是由许多向线粒体腔内的突起（褶叠或小管），被称为“线粒体嵴”（mitochondria cristae），是线粒体最富有标志性的结构，它的存在大大扩大了内膜的表面积，增加了内膜的代谢效率。 （三）外室（outer space）（膜间隙） 指内、外膜之间的窄小空隙，宽约6~8 nm，又称膜间隙（intermembrane space）。 （四）内室（mner space） 指由内膜包围的空间，其内充满蛋白质性质的物质，称线粒体基质（mitochondria matrix）。三、线粒体的化学组成及定位（chemical composition）（一）蛋白质 外膜含量（60%）低于内膜含量（80%），主要为酶类（约120余种）。外膜：单胺氧化酶（标记酶）、NADH—细胞色素C还原酶、脂肪酸辅酶A连接酶等等；内膜：呼吸链酶系（细胞色素氧化酶为标记酶）、ATP合成酶、琥珀酸脱H酶等等；外室：腺苷酸激酶（标记酶）、核苷二磷酸激酶；内室：三羧酸循环酶系（其中苹果酸脱H酶是标记酶）、脂肪酸氧化酶、蛋白质合成酶系等等（二）脂类 外膜中含量（40%）高于内膜中的含量（20%）。其中内膜不含胆固醇，而含心磷脂较多。（三）核酸 基质中有DNA，称mt—DNA四、线粒体的功能——生物氧化（biological oxidation） 亦称细胞呼吸（cellular respiration），指各类有机物质在细胞内进行氧化分解，最终产生CO2和 H2O，同时释放能量（ATP）的过程。包括TCA环、电子传递和氧化磷酸化三个步骤，分别是在线粒体的不同部位进行的。第二节 叶绿体与光合作用（chloroplast photosynthesis） 叶绿体是植物细胞特有的双层膜围成的细胞器，它对生物界的存在和进化有着重大贡献（三个最初：一是人类、动物、多数微生物的食物的最初来源；二是人类社会利用的古生物燃料——煤、石油、天然气的最初来源；三是地球上氧气的最初来源），主要功能在于：吸收光能，合成碳水化合物，同时产生分子氧，总称为光合作用（photosynthesis）一、叶绿体的形状、大小、数目、分布二、超微结构 近年来，先后有许多学者采用超薄切片、负染色和冰冻蚀刻等先进技术，研究叶绿体的形态和组成，揭示叶绿体囊状膜系统的超微结构。 1 叶绿体膜（chl membrane） 是两层光滑的单位膜（内、外膜）6-8nm，也称外被（outer envelope），是一个有选择的屏障，控制着叶绿体代谢物质的进入和排出。 2 基质（stroma） 指叶绿体膜包围的，无结构，呈流动状态的物质。即叶绿体内膜与类囊体之间无定形物质，在基