细胞生物学3多肽链穿越线粒体膜.PPT

细胞生物学 （二）线粒体的起源 1. 内共生起源学说 （endosymbiosis hypothesis) ◆Margulis，1970年：线粒 体的祖先--原线粒体是一种革兰氏阴性细菌。 细胞生物学 ◆内共生起源学说的主要论据 基因组在大小、形态和结构方面与细菌相似。 有自己完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质，蛋 白质合成机制有很多类似细菌而不同于真核生物。 两层被膜有不同的进化来源，外膜与细胞的内膜系统相 似，内膜与细菌质膜相似。 以分裂的方式进行繁殖，与细菌的繁殖方式相同。 能在异源细胞内长期生存，说明线粒体具有的自主性 与共生性的特征。 线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合 细菌。 细胞生物学 ◆不足之处 从进化角度，如何解释在代谢上明显占优势的共生 体反而将大量的遗传信息转移到宿主细胞中？ 不能解释细胞核是如何进化来的，即原核细胞如何 演化为真核细胞？ 线粒体的基因组中存在内含子，而真细菌原核生物基因组中不存在内含子，如果同意内共生起源学说的观点，那么线粒体基因组中的内含子从何发生？ 细胞生物学 2. 非共生起源学说 ◆主要内容：真核细胞的前身是一个进化上比较高等 的好氧细菌。 ◆成功之处：解释了真核细胞核被膜的形成与演化的 渐进过程。 ◆不足之处 实验证据不多 无法解释为何线粒体与细菌在DNA分子结构和蛋白质合成性能上有那么多相似之处 对线粒体的DNA酶、RNA酶和核糖体的来源也很难解释。 真核细胞的细胞核能否起源于细菌的核区？ 细胞生物学 线粒体与生命活动的关系 1）没有生物能量就没有生命 2）线粒体直接参与了细胞凋亡的信号途径 细胞凋亡的信号转导通路主要由死亡受体和线粒体介导 tbid 线粒体异常与疾病 　线粒体与医学 一、疾病过程中的线粒体变化 1.正常的心肌、骨骼肌细胞在功能亢进时，可见线粒体增生； 2.有害物质的渗入、病毒入侵等可引起线粒体肿胀甚至破裂； 3.缺血性损伤时，线粒体凝集、肿胀； 4.线粒体内异常物质的大量累积，多见于缺血时，可致功能改变； 6.随年龄增长数目减少，体积增加 细胞生物学 二、mtDNA突变与疾病 ◆ mtDNA的突变率要比核DNA高10倍。 原因是： ① mtDNA对发生突变有高度的易向性； ② mtDNA缺少组蛋白的保护和完善的自我修复系统； ③ 线粒体呼吸链产生大量的氧自由基。 线粒体呼吸构成机体耗氧量的90％以上，因此氧自由基产额高。相对说来自由基清除系统薄弱。 ◆ 线粒体具有一定修复mtDNA损伤的能力。 如 DNA损伤的直接恢复(direct reversal)有关酶的发现、错误配对的修复。 细胞生物学 ◆线粒体疾病与线粒体医学的概念 定义：以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的疾病常称 为线粒体疾病（ mitochondrial disorders）。 研究史有 40 余年。 a. 1959 年发现第一位线粒体病人。 b. 迄今已发现 130 多种由 mtDNA 异常引起的疾病。 c. 特点：母系遗传。 细胞生物学 线粒体疾病主要影响神经、肌肉系统。如 线粒体心肌病（克山病）：缺乏硒引起线粒体膜不稳定，心肌线粒体膨胀、缺嵴、嵴不完整，电子传递链酶及ATP合酶活性下降，膜流动性下降，电子传递和氧化磷酸化受抑。 细胞生物学 细胞生物学 mtDNA-nDNA突变交互作用引起的疾病 细胞生物学 总结：线粒体是敏感性细胞器 对射线和微波的反应：线粒体出现缺嵴、粘连、空化、紊乱等现象； 对缺血的反应：膜通透性改变，ATP合酶活性下降，外腔扩大，内腔浓缩、体积增加，线粒体肿胀、凝集、基质蛋白变性，基质絮状变，线粒体解体； 对药物、毒物的反应：畸形变——巨大线粒体、功能受损； 甲状腺素：如甲亢，活化胞膜Na+-K+-ATP酶，促使ATP分解，ADP大量进入线粒体，氧化磷酸化作用加强，产热耗氧增加； 呼吸抑制剂：鱼藤酮、抗霉素A、CN-、CO等； 疾病治疗：细胞色素C、辅酶Q、辅酶I，用于治疗缺氧、急救、肿瘤、肌肉萎缩症等。 细胞生物学 * * 第六章 线粒体的结构及生物功能 线粒体 通过本章的学习，同学们应该掌握下述内容： 线粒体是真核生物细胞内的动力工厂 2. 线粒体的特殊结构决定了它们能够给细胞提供生物能量 3. 线粒体是一种‘半自主性’的细胞器 4. 线粒体与生命活动的关系