第7章 细胞的能量代谢.pdf

第七章细胞的能量代谢 本章主要内容 第一节线粒体的结构与功能 第二节 叶绿体的结构与功能 第三节线粒体和叶绿体蛋白质合成与定位 第四节线粒体和叶绿体的增值与起源 第一节线粒体的结构与功能 一、线粒体的形态结构 （一）形态 粒状或杆状。 （二）化学组成 蛋白质：可容性蛋白，不可容性蛋白 脂类：主要是磷脂。 （三）结构 分为外膜，内膜，膜间隙，基质四个部分。 Structures of the mitochondrion 1、外膜 （outer membrane)： 含50%的蛋白质和50%的脂类，具有由 porin (运输蛋白）构成的亲水通道，允许分 子量5KD 以下的物质通过。 2、内膜 （inner membrane): 含80%的蛋白质和20%的脂类，通透性很低， 具有选择透性（半透性膜），只允许不带电 荷的小分子物质通过。 内膜是氧化磷酸化的电子传递链存在的场所。 内膜向线粒体内室褶入形成嵴(cristae)，能扩 大内膜面积(大5~10倍)。 3、膜间隙（intermembrane space)： 是内外膜之间的腔隙。 4 、基质（matrix）： 为内膜和嵴所包围的空间。含有： 催化三羧酸循环的酶等； 线粒体DNA （mtDNA）等。 二、电子传递与氧化磷酸化 1、电子传递链（呼吸链） 两条典型的电子传递链： 沿着电子传递链氧化还原电位逐渐增加 电子载体 • 黄素蛋白（flavoprotein):FMN,FAD • 泛醌（ubiquinone,UQ)(CoQ) • 铁硫蛋白(iron-sulfur protein) • 细胞色素（cytochrome) • 铜原子(copper atom) 在电子传递过程中，有几点需要说明 ◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子 (能量转化)，终止于O 形成水。 2 + ◆电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD /NAD最低， H O/O 最高) 2 2 + + ◆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 + 质泵到膜间隙，形成跨线粒体内膜H 梯度(能量转化) ◆电子传递链各组分在膜上不对称分布,I:III:IV之比为1：3 ：7，复合 物之间并不表现稳定结合。 电子传递链的四种复合物 ◆NADH脱氢酶复合物：含42个蛋白亚基，至 少6个Fe-S中心1个黄素蛋白。 作用：催化NADH氧化，从中获得 2高能电子辅酶Q；泵出4 H+ ◆琥珀酸脱氢酶复合物：含FAD辅基，2Fe-S中心， + 作用：催化2高能电子FADFe-S辅酶Q (无H 泵出) ◆细胞色素bc 复合物：包括1cyt c 、1cyt b、1Fe-S蛋白 1 1 作用：催化电子从UQH cyt c；泵出4 H+ 2 ◆细胞色素C氧化酶：二聚体，每一单体含13个亚基， 三维构象，cyt a, cyt a3 ,Cu, Fe 作用：催化电子从cyt c分子O2 形成水 内膜上的三个呼吸酶复合体将质子从膜内转移到膜间隙 上述的质子泵过程产生两个主要的结果： 1）跨内膜的质子浓度梯度（即pH梯度）， 造成基质内pH值比膜间隙高一个单位，相当 于基质内质子浓度比膜间隙低10倍； 2 ）跨内膜的膜电势，基质侧带负电荷而膜 间隙侧带正电荷。 上述pH梯度