6-1-线粒体和叶绿体-细胞生物学.ppt

ATP合成酶作用机制 以P．D．Boyer为代表，提出了通过ATP合酶合成ATP的“结合变化” (binding change mechanism) 和“旋转模型”(rotational model)。 内容：与ATP合酶活性密切相关的3个β亚基各自具有一定的构象，不同构象与核苷酸结合的亲和力也不同。在ATP合成过程中，在H+流驱动γ和ε旋转1200的情况下，3个β亚基的构象也相互发生转变，从而引起β亚基对ATP、ADP和Pi亲和力的改变，导致了ATP的合成和释放。 P．D．Boyer和J．E．Walker荣获1997年诺贝尔化学奖(各1/4，另1/2由Na+-K+泵学说提出者获得)。 a和c产生/失去瞬间盐桥 c的Asp 结合/解离H+ c极性环和转子结合/分离 产生扭力距使转子转动 H+ 通过a和c亚基形成的通道，推动转子的旋转 a的质子通道由两个半质子通道组成(I,II)， H+通路： 膜间腔 I c上的Asp II ，象水轮发电机一样将质子动力势推动的H+流来驱动c环和γ转子旋转； Arg II I 结合变化机制： β三种状态: O 空置状态 T 紧密结合态 L 松散结合态 γ和ε组成的转子的转动导致β构象的变化，催化ATP生成 ATP ADP＋Pi 在嗜热菌的F1ATPase的β的N端添加10个His，以使其固定在Ni-NTA膜上； 将γN端的一个Ser换为Cys，以连上肌动蛋白丝(荧光标记)； 加ATP后可观察到肌动蛋白丝旋转； Noji H et al. 1997, Nature 转子旋转的试验学证据： 膜内外质子浓度差和电势差构成质子动力势，驱动质子穿过ＡＴＰ酶，促使ＡＴＰ合成； 线粒体基质 膜间腔 （二）质子动力势 　对于氧化磷酸化的偶联机制提出的假说有化学偶联假说、构象偶联假说、化学渗透假说等。 “化学渗透假说”，取得大量实验结果的支持，成为一种较为流行的假说。 　化学渗透假说：电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧泵至膜间隙，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（△pH）及电位梯度（Ψ），两者共同构成电化学梯度，即质子动力势（proton-motive force, △P）。? 电子传递链可作为质子泵，将线粒体基质中的H+泵至膜间腔 化学渗透假说的实验证据： 细菌视紫红质 质子泵 ·质子动力势是ATP合成的动力； ·膜应具有完整性，以维持质子动力势； ·电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件。 ? 去垢剂 ATP酶 加入磷脂并去除去垢剂 脂质体 （三） 电子传递链 (呼吸链 ) 的组成 电子传递链(electron-transport chain) :由供体到受体进行电子传递的一组电子载体，链上每一步都伴随能量释放。 来自TCA循环的高能电子在到达O2之前需要经历多步的转移，释放多余的能量，在电子传递过程中接受和释放电子的分子和原子被称为电子载体。 氧化磷酸化作用的分子结构基础 氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能)同时进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行。 1）参与电子传递的电子载体有： 黄素相关的脱氢酶/黄素蛋白； 细胞色素(cytochrome，Cyt)：以铁卟啉为辅基 泛醌/辅酶Q(ubiquinone/CoQ):Q, QH2, QH 铁硫蛋白(iron-sulfur protein); 铜原子； 2）电子传递链的四种复合物(哺乳类) 复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物 复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物 复合物Ⅳ：细胞色素C氧化酶 复合物Ⅳ：细胞色素C氧化酶 1、能对线粒体进行专一染色的活性染料是 。 2、线粒体在超微结构上可分为 、 、以及 、 。 3、线粒体各部位都有其特异的标志酶，内膜是 、外膜是 、膜间隙是 、基质是 。 4、线粒体中，氧化和磷酸化密切偶联在一起，但却由两个不同的系统实现的，氧化过程主要由 实现，磷酸化主要由 完成。 第 六章 线粒体与叶绿体 ●线粒体 ●叶绿体 ●线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 生物能量的转化 叶绿体 线粒体 第一节 线粒体与氧化磷酸化 Altmann(1890)、Meves (1904)分别首次在动植物细胞中观察到线粒体； Michaelis (1900)用Janus green B(氧化态呈淡蓝绿色)对其进行活体染色，证实其可发生氧化还原反应； Kennedy Lehninger(1943-1950)证实其为柠檬酸