第六章线粒体和叶绿体-细胞生物学课件.ppt

第六章 细胞的能量转换—线粒体与叶绿体;能量转换;生物膜是ATP产生的场所;质子浓度梯度产生ATP;第一节 线粒体与氧化磷酸化（P85); 数量: 依细胞类型而变化,每个肝细胞约1000-2000 肝细胞约1300个线粒体，占细胞体积的20%，人类红细胞无线粒体。 形状: 可塑性强, 不断运动中 ;多分布在细胞功能旺盛的区域，可向这些区域迁移，微管是其导轨、马达蛋白提供动力。 ;基质;;Models of mitochondrial membrane structures;1.外膜: 含有许多大型膜通道蛋白 “porin” 允许分子量小于 5000的物质自由通过 标志酶为单胺氧化酶 2.内膜: 内膜具有嵴，能扩大表面积（5~10倍），分两种：①板层状、②管状；嵴上有基粒。 是建立 H+ 电化学梯度的场所 含有双重磷脂分子心磷脂 (cardiolipin).心磷脂含有四个脂肪酸, 使内膜对离子具有高度的不通透性 内膜上的蛋白质包括: -- 负责电子传递(呼吸链)的酶系统 - ATP 合酶（基粒） -- 允许代谢物进出基质的转运蛋白 ;3.膜间间隙 (Inter-membrane space): 是内外膜之间的腔隙，宽约6-8nm。 含有利用ATP来磷酸化其它核苷酸的酶 标志酶为腺苷酸激酶 4.基质 (Matrix), 含有: 线粒体 DNA (mt-DNA) 线粒体核糖体, 线粒体 tRNAs 数百种酶, 包括催化以下反应的酶系统: -- 丙酮酸和脂肪酸的氧化 (产生乙酰辅酶A [acetyl CoA] -- 柠檬酸循环 (产生 NADH) -- 线粒体基因的表达（转录、翻译等） ;二、线粒体的功能 主要功能是进行氧化磷酸化，合成 ，为细胞生命活动提供直接能量 （一）线粒体中的氧化代谢(P90)——氧化磷酸化的分子基础;柠檬酸循环;（二）、电子传递链与电子传递(P92) 概念： 1、电子载体： NAD ——将代谢过程中脱下来的氢交给黄素蛋白 黄素蛋白 ——含FMN或FAD的蛋白质，每个FMN或FAD可接受2个电子2个质子 细胞色素——分子中含有血红素铁，以共价形式与蛋白结合，通Fe3+、Fe2+形式变化传递电子 铁硫蛋白：在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递 辅酶Q：是脂溶性小分子量的醌类化合物，通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式 ;1.电子载体;NAD （nicotinamide adenine dinucleotide）， ＆ NADP;Flavin mononucleotide(FMN) Flavin adenine dinucleotide;细胞色素：含血红素铁，通过Fe3+/ Fe2+变化传递电子，包括细胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有铜原子。;辅酶Q：脂溶性小分子醌类化合物，有3种形式，即：氧化型醌Q，还原型氢醌QH2和自由基半醌QH。;铁硫蛋白：分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe3+/Fe2+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类型。;2、电子载体排列顺序;呼吸链的复合物;电子转运复合物(P93)： 复合物Ⅰ ——NADH脱氢酶 ，其作用是催化NADH的2个电子传递至辅酶Q，同时将4个质子由线粒体基质（M侧）转移至膜间隙（C侧） 。 复合物Ⅱ ——琥珀酸脱氢酶 ，其作用是催化电子从琥珀酸转至辅酶Q，但不转移质子。 复合物 Ⅲ ——细胞色素c还原酶 ，其作用是催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移一对电子，同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。 复合物 Ⅳ ——细胞色素氧化酶 ，其作用是将从细胞色素c接受的电子传给氧，每转移一对电子，在基质侧消耗2个质子，同时转移2个质子至膜间隙。 ;1、复合物I：NADH脱氢酶。 组成：42条肽链，呈L型，含一个FMN和至少6个铁硫蛋白，以二聚体形式存在。 作用：催化NADH的2个电子至辅酶Q，同时由M侧转移4个质子至C侧。 NADH→FMN→Fe-S→Q NADH + 5H+M + Q→NAD+ + QH2 + 4H+C;复合物Ⅱ ——琥珀酸脱氢酶;复合物III：细胞色素c还原酶。 组成：至少10条肽链，二聚体，含细胞色素b566 、 b562、1个铁硫蛋白和1个细胞色素c1 。 作用：催化电子从辅酶Q传给细胞色素c，每转移1对电子转移4个H＋至C侧。 2还原态cyt c1 + QH2 + 2 H+M→2氧化态cyt c1 + Q+ 4H+C;复合物IV：细胞色素c氧化酶 组成：二聚体，每个单体至