[生物学]06线粒体和叶绿体.ppt

cell biology ABioCell 第六章 细胞的能量转换 ─线粒体和叶绿体 第一节 线粒体与氧化磷酸化 线粒体的功能（自学） 第二节 叶绿体与光合作用 叶绿体的主要功能－光合作用（自学） 第三节 线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 第四节 线粒体和叶绿体的增殖与起源 ﹡ 第一节 线粒体与氧化磷酸化 一、线粒体的形态结构 (一） 线粒体的形态、大小、数量和分布 线粒体的形态 线粒体在生活细胞中具有多形性，其中以线状和颗粒状最常见，也可呈环形、哑铃形和枝状等等。 线粒体的大小 一般直径为0.5~1.0微米，长度 1.5~3.0微米，其大小因细胞类型和生理状况不同而不同。 线粒体的数目和分布 数目：0~几十万个；植物细胞线粒体数目一般比动物细胞要少；新陈代谢旺盛的细胞要相对较多。 分布：分布不均匀，往往在细胞代谢旺盛的需能部位比较集中。 * （二） 线粒体超微结构 外膜 内膜 嵴 核糖体 基质 膜间隙 基粒 双膜双空间 ?外膜(outer menbrane) ◆外膜含有较大的通道蛋白:孔蛋白; ◆标志酶:单胺氧化酶; ?内膜(inner membrane) ◆线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的部位 ◆通透性差：含有大量的心磷脂(cardiolipin), 心磷脂与离子的不可渗透性有关； ◆内膜的标志酶是细胞色素氧化酶; ?膜间隙 ◆标志酶:腺苷酸激酶 ◆功能:建立电化学梯度 ?线粒体基质(matrix) ◆标志酶:苹果酸脱氢酶 酶类最多，与三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸降解相关的酶类存在其中。 第二节 叶绿体的形态结构 包括：被膜、类囊体和基质。 三膜：外膜、内膜和类囊体膜； 三空间：膜间隙、叶绿体基质和类囊体腔 三膜三空间 两膜两空间 内膜 外膜 膜间隙 类囊体膜 基质 基质 核糖体 嵴 基质类囊体 叶绿体内膜并不向内折叠成嵴； 内膜不含电子传递链； 内膜上主要有运输蛋白 外膜 通透性高 内膜 捕光系统、 电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体膜上。 类囊体膜 基粒 基质类囊体 类囊体腔 基粒类囊体 三膜 三空间 （1）膜间隙 环境与细胞质基质的环境相似 （2）叶绿体基质 主要是可溶性蛋白和其他代谢活跃物质，包括光合作用中涉及的一些酶类、脂滴、淀粉粒、环状DNA分子、各种RNA分子和核糖体 （3）类囊体的腔 在电化学梯度的建立和ATP的合成中起重要作用。 第三节 线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 半自主性细胞器的概念： 自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码 的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、 自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的 遗传信息(自主性有限)。 线粒体和叶绿体的DNA（遗传信息） 线粒体和叶绿体的蛋白质合成 一、线粒体和叶绿体的DNA（遗传信息） 线粒体DNA (mtDNA)呈环状，1个线粒体基质中平均有6个mtDNA分子。 mtDNA大小在动物中变化不大，为16,000bp左右 人mtDNA：16,569bp，37个基因 mtDNA也能进行复制，但其复制仍受核的控制。 线粒体 叶绿体 叶绿体DNA (ctDNA)呈环状，1个叶绿体基质中平均有12个mtDNA分子。 ctDNA大小在植物物中变化比较大，为200kb-250kb左右 ctDNA也能进行复制，但其复制仍受核的控制。 二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成 线粒体 线粒体合成的蛋白质有限 人mtDNA：37个基因编码。包括2种（rRNA12S,16S rRNA）；22种tRNA；13种多肽：NADH脱氢酶7个亚基，cyt b-c1复合物中1个cytb，细胞色素C氧化酶3个亚基， ATP合成酶2个Fo亚基) 酵母线粒体的主要酶复合物的生物合成 说明 线粒体的遗传系统要依赖于细胞核的遗传系统 9 66 75 叶绿体 参加叶绿体组成的蛋白质来源有３种情况： ◆由ctDNA编码，在叶绿体核糖体上合成； ◆由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成； ◆由核DNA编码，在叶绿体核糖体上合成。 叶绿体（ctDNA）编码的RNA和多肽： 4种rRNA（23S、16S、4.5S和5S）；30/31种tRNA和约100种 多肽。约90％的蛋白质由核基因编码，10％由叶绿体基因编码。 说明 叶绿体的遗传系统要依赖于细胞核的遗传系统 三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与装配 核基因编码的蛋白质如何向线粒体和叶绿体进行定向转运？ * 共转移 后转移 特征 ●长约20-80个氨基酸，通常带正电荷的碱性氨基酸(特别是精氨酸)含量较为丰富; 羟基氨基酸如丝