第九课：线粒体 ros.doc

活性氧与线粒体氧化损伤 发布范围：公开 2010-06-10 20:39 课程名称 自由基生物学与医学 年 级 2009年级 专业、层次 硕士研究生 教 员 李文丽 职务 副教授 授课方式 （大、小班） 小班 学时 3 授课题目（章，节） ROS与线粒体氧化损伤 基本教材 (或主要参考书) 《自由基医学》 海春旭主编 第四军医大学出版社 教学目的与要求： 1. 理解线粒体氧化损伤的机制及其与疾病的关系； 2. 了解线粒体损伤的研究方法与干预策略。 大体内容与时间安排，教学方法： 1. 介绍线粒体、复习线粒体的结构与功能 20min 多媒体+提问 2. 讲授活性氧损伤线粒体的途径与机制 40min 多媒体+讲授+图示 3. 介绍线粒体氧化损伤的研究方法与干预策略 40min 多媒体+科研实例展示 4. 小结 10min 启发科研思路 5. 提问与讨论 10min 课堂互动 教研室审阅意见： （教学组长签名） （教研室主任签名） 年 月 日 第 9 次课 授课时间 2010.1.11 教案完成时间 2009.12.11 （教案续页） 讲授与指导内容 互动内容设计 信息技术 运用设计 课时 分配 备注 本栏内，主要填写教员拟集中讲授的内容。 操作办法： 先将目前正在使用的教案电子版内容（40分钟）拷贝到这里，然后按照30分钟的讲授时间进行精炼，另外10分钟的内容纳入“互动内容设计”栏目。 线粒体是真核细胞中最重要的细胞器，它是细胞有氧呼吸的主要场所，由内外两层脂膜围成，基质内含有线粒体自己的基因组(mtDNA)和细胞氧化代谢中必需的的酶和蛋白。线粒体内膜上的电子传递链的氧化磷酸化反应为机体提供ATP，是生命活动的主要能量和热量来源，因此线粒体被誉为细胞的“动力站”。在20世纪后半页，先后有五位科学家由于在线粒体生物能力学领域的重大发现而获得诺贝尔奖。近十多年来，人们还发现线粒体除了能量转换功能之外, 还有其它多种极为重要的生理功能，包括生成活性氧自由基、调节细胞的氧化还原电势和信号转导、调控细胞凋亡和某些基因的表达等。 由于线粒体在细胞凋亡中的关键性作用，因此线粒体又被称为‘细胞生存和死亡之马达’。当前，线粒体的研究已深入到生物的发育、代谢、衰老、疾病、肿瘤以及进化、遗传等众多重要领域 ，成为当前生命科学和分子医学中最活跃的新前沿之一。 一、线粒体的结构 ? 线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭型膜囊结构。 包括外膜：含多种转运蛋白，形成较大的水相通道跨越质脂双层。内膜：高度选择通透性，基粒具有酶活性，催化ADP磷酸化生成ATP，因此成为ATP酶复合体。基质：电子密度较低的可溶性蛋白质和脂肪等成分，mtDNA、核糖体、多种催化酶。线粒体DNA(mtDNA)是细胞核外遗传物质，其含量占整个细胞DNA 的0.5%，在细胞能量转换中有十分重要的作用。 ? 化学组成与酶的定位 1. 化学组成 ? 水：酶促反应的诱剂、物理介质 ? 蛋白质：多数分布于内膜（60%）；分为可溶性的（基质酶、膜周边蛋白）和不溶性的（膜内在蛋白及酶蛋白） ? 脂类：磷脂，3/4 2. 酶的定位 ? 120多种酶 ? 外膜：合成线粒体脂类的酶，单胺氧化酶 ? 内膜：呼吸链酶系、ATP合成酶系；细胞色素氧化酶 ? 基质：酶混合物 三羧酸循环反应酶系、丙酮酸与脂肪酸氧化酶系、蛋白质与核酸合成酶系 二、线粒体的功能 ? 是细胞有氧呼吸的基地和供能的场所，供应细胞生命活动95%的能量 ? 线粒体的主要功能是把氧化各种底物产生的自由能转化为可被细胞直接利用的形式——ATP ? 细胞氧化（细胞呼吸） 线粒体有氧呼吸：1分子葡萄糖→36-38ATP；无氧酵解：1分子葡萄糖→2ATP ? 细胞氧化（细胞呼吸）的过程 1. 酵解（细胞质中） ? 燃料分解：葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等能源物质在细胞质中无氧分解 ? 葡萄糖+2Pi+2ADP→2丙酮酸+2H2O+2ATP ? 大量能量蕴藏在丙酮酸中 2. 乙酰辅酶A生成（线粒体基质） ? 丙酮酸进入线粒体 ? 2丙酮酸+2HS-CoA→2乙酰CoA+2CO2 ? 能量转移至乙酰辅酶A 3. 三羧酸循环（线粒体基质） 4. 氧化磷酸化 氧化磷酸化偶联机制可以综合为： 1） NADHFADH2提供一对电子，经电子传递链，最后为O2所接受； 2） H泵的作用，在传递电子的过程中伴随H+从线粒体基质到膜间腔的转移； 3） H+和OH-具有不可透性，所以随着电子传递过程的进行，H+在膜间腔中积聚，造成内膜两侧质子浓度差，从而保持一定的势能差； 4） H+有顺浓度返回基质的倾向，能借助势能通过ATP酶复合体F0上的质子通道渗透到基质中，所释放的自由能驱动F0F1ATP合酶合成ATP。 三、活性氧（ROS）与线粒体损伤 1.线粒体DNA突