【细胞生物学课件】---第六章-线粒体.ppt

化学渗透假说的主要论点： 呼吸链各组分在线粒体内膜中分布是不对称的，当高能电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将H+ 从内膜基质侧泵至膜间隙，由于膜对H+ 不通透，从而使膜间隙的H+ 浓度高于基质，在内膜两侧形成电化学质子梯度（electro-chemical proton gradient），也称为质子动力势（proton motive force）。在这个梯度驱动下，H+ 穿过内膜上的ATP合成酶流回到基质，其能量促使ADP和Pi合成ATP。 化学渗透学说 H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ ADP+Pi ATP H+ H+ 膜间腔 H+ 基粒 内膜 根据“化学渗透假说”，当电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧（M侧）泵至膜间隙（胞质侧或C侧），由于线粒体内膜对离子是高度不通透的，从而使膜间隙的质子浓度高于基质，在内膜的两侧形成pH梯度，质子沿电化学梯度穿过内膜上的ATP酶复合物流回基质，使ATP酶的构象发生改变，将ADP和Pi合成ATP。 线粒体在有氧呼吸中的主要作用 线粒体是真核生物氧化代谢的部位，是糖、脂肪和氨基酸最终氧化放能的场所。最终氧化的共同途径是三羧酸循环和呼吸链的氧化磷酸化。 真核细胞中的氧化作用(oxidation) 葡萄糖和脂肪酸是真核细胞能量的主要来源，细胞通过对葡萄糖的代谢获取能量。葡萄糖进入细胞后先在细胞质中通过酵解作用生成丙酮酸，如果有氧存在时，丙酮酸进入线粒体基质经过三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化，最后生成ATP和水。如果没有氧，丙酮酸经过发酵生成乳酸 ? 氧化磷酸化抑制剂 1．电子传递抑制剂 抑制呼吸链的电子传递。包括以下类型： ①????? 抑制NADH→CoQ的电子传递。如：阿米妥(amytal)、鱼藤酮（rotenone）、杀粉蝶素A（piericidin）。 ②????? 抑制Cyt b→Cyt c1的电子传递。如：抗霉素A(antinomycin A)。 ● 脂类 线粒体的脂类只占干重的20～30%。在线粒体的脂类中多数是磷脂， 占总脂的3/4以上。含丰富的心磷脂和较少的胆固醇是线粒体在组成上与细胞其他膜结构的明显差别。 线粒体内、外膜在化学组成上的主要区别是脂类和蛋白质的比例不同， 内膜上的脂类与蛋白质的比值低(0.3:1)， 外膜中的比值较高 标志酶 通过细胞化学分析， 线粒体各部位有特征性的酶， 称为标志酶: 外膜: 单胺氧化酶 内膜: 细胞色素氧化酶 膜间隙: 腺苷酸激酶 基质: 苹果酸脱氢酶 第二节 线粒体的半自主性 1963年M. 和 S. Nass发现线粒体DNA（mtDNA）后，人们又在线粒体中发现了RNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶、tRNA、核糖体、氨基酸活化酶等进行DNA复制、转录和蛋白质翻译的全套装备，说明线粒体具有独立的遗传体系。 虽然线粒体也能合成蛋白质，但是合成能力有限。线粒体1000多种蛋白质中，自身合成的仅十余种。 线粒体的核糖体蛋白、氨酰tRNA 合成酶、许多结构蛋白， 都是核基因编码， 在细胞质中合成后，定向转运到线粒体的，因此称线粒体为半自主细胞器。 利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蛋白质合成的方法，发现人的线粒体DNA编码的多肽为细胞色素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等13条多肽。此外线粒体DNA还能合成12S和16SrRNA及22种tRNA。 人mtDNA是一个长为16,569 bp的双链闭合环状分子，外环含G较多，称重链(H链)，内环含C较多，称轻链(L链)。 线粒体基因的遗传特性???? 人ｍｔＤＮＡ是除核ＤＮＡ（ｎＤＮＡ）外唯一存在于细胞内的遗传物质，由１６５６９个碱基组成，呈双链超螺旋闭合环状分子，共含有３７个编码基因，分别编码２个ｒＲＮＡ、２２个ｔＲＮＡ和呼吸链中１３个多肽的基因亚单位。各基因之间无内含子，呈紧密排列。 ｍｔＤＮＡ与ｎＤＮＡ的主要不同之处包括以下四个方面：①非孟德尔的母系遗传：ｍｔＤＮＡ为母系遗传，发生在生殖细胞系中的突变能通过女儿传递给子代，引起母系家族性疾病，而在发育过程中体细胞发生的突变则会引起散发性疾病和与年龄相关的氧化磷酸化 （ＯＸＰＨＯＳ）活性降低。 ②异质性与阈值效应：线粒体几乎存在于人体的所有细胞中，且每个细胞中含有成百上千个线粒体，有害的突变基因常常仅影响部分ｍｔＤＮＡ，这就使细胞、 组织中同时存在野生型ＤＮＡ和突变型ＤＮＡ，这种野生型ＤＮＡ和突变型ＤＮＡ同时存在的现象称为异质性。当ｍｔＤＮＡ突变数目达到某一数量时，可引起某组织或器官的功能异常而出现临床症状，这就是阈值效应。阈值的高低与该组织器官对线粒体产生的ＡＴＰ的依赖程度而定。对