细胞生物学线粒体和过氧化物酶体.pptxVIP

纲 要7.1 线粒体形态7.2 线粒体结构与化学组成7.3 导向信号与线粒体蛋白定位7.4 线粒体功能:氧化磷酸化7.5 线粒体遗传、增殖和起源7.6 过氧化物酶体7.1 线粒体的形态结构? 线粒体的发现与功能研究◆1850年，德国生物学家Rudolph K?lliker第一系统的研究了线粒体。(肌细胞)◆ 1900年，Leonor Michaelis 氧化还原反应　◆ 1943年，Arbert Claude　采用盐法分离技术分离到线粒体　◆ 1948年George Hogeboom等采用蔗糖介质分离有活性的线粒体 能量转换的部位　逐步证明了线粒体具有Krebs循环、电子传递、氧化磷酸化的作用，从而证明了线粒体是真核生物进行能量转换的主要部位。7.1 线粒体的形态结构光镜下形态大小线状直径约0.5~1μm长度在1.5~3 μ m颗粒状故名线粒体7.1 线粒体的形态结构7.2 线粒体结构与化学组成线粒体膜通透性实验 将线粒体放在100 mM蔗糖溶液中，蔗糖穿过外膜进入线粒体的膜间间隙；然后将线粒体取出测定线粒体内部蔗糖的平均浓度，结果只有50 mM， 比环境中蔗糖的浓度低。据此推测:线粒体外膜对蔗糖是通透的，而内膜对蔗糖是不通透的 线粒体组分的分离 首先将线粒体置于低渗溶液中使外膜破裂，此时线粒体内膜和基质(线粒体质)仍结合在一起，通过离心可将线粒体质分离。用去垢剂Lubrol处理线粒体质，破坏线粒体内膜，释放线粒体基质，破裂的内膜重新闭合形成小泡，其表面有F1颗粒。 ◆标志酶:单胺氧化酶; ◆外膜含有较大的通道蛋白:孔蛋白;?外膜(outer menbrane)革兰氏阴性细菌外膜中的孔蛋白?折叠?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:细胞色素氧化酶; ◆按作用分3类酶 ①运输酶类 ②合成酶类 ③电子传递和ATP合成的酶类?膜间隙(intermenbrane space)◆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 ◆功能:进行氧化反应， 主要是三羧酸循环 线粒体膜的运输系统线粒体的钙调节作用系统1是由膜动力势引起的Ca2+离子流向线粒体基质;系统2是通过与Na+离子的交换将Ca2+离子输出到胞质溶胶。 7.3 前导肽与线粒体蛋白定位◆线粒体各部分的蛋白质来自何方?◆定位机理如何?7.3.1 蛋白质寻靶与分选?蛋白质的两种运输方式 ●翻译后转运 游离核糖体上合成的蛋白质释放到胞质溶胶后被运送到不同的部位， 即先合成，后运输。在合成释放之后需要自己寻找目的地，又称为蛋白质寻靶。●共翻译转运 膜结合核糖体上合成的蛋白质通过定位信号，一边翻译，一边进入内质网，在翻译的同时进行转运定位， 通过信号肽，经过连续的膜系统转运分选才能到达最终的目的地，称为蛋白质分选。 细胞质核糖体的蛋白质合成与去向共翻译转运翻译后转运分秘泡游离核糖体合成蛋白质的去向?前导肽与信号肽◆前导肽(leading peptide) 将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号，或导向序列，由于这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽。◆信号肽(signal peptide)　将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号序列，将组成该序列的肽称为信号肽。◆线粒体前导肽的性质●长约20-80个氨基酸，通常带正电荷的碱性氨基酸(特别是精氨酸和赖氨酸)含量较为丰富; ●序列中不含有或基本不含有带负电荷的酸性氨基酸，并且有形成两性(既亲水又疏水)α螺旋的倾向。 有利于穿过线粒体的双层膜；●需要消耗能量;●需要分子伴侣。◆前导肽的特异性　●具有细胞结构的特异性　●前导肽的不同片段含有不同的信息（双导向序列）双导向序列两个导向序列，位于N端最前面的为基质导向序列，其后还有第二个导向序列，即膜间隙导向序列，功能是将蛋白质定位于内膜或膜间隙 基质导向序列膜间隙导向序列◆如何证明前导肽引导 蛋白质进入线粒体? P274◆实验设计●分离线粒体●与具有线粒体基质定位信号的前体蛋白温育●胰蛋白酶处理线粒体蛋白定位的实验7.3.2 线粒体蛋白定位?线粒体基质蛋白定位?线粒体膜间间隙蛋白的定位 需要两个前导肽、两种方式: ◆保守性寻靶 ◆非保守性寻靶?线粒体内膜蛋白的定位?线粒体外膜蛋白的定位?线粒体基质蛋白定位前导肽前导肽酶 前体蛋白在游离核糖体合成释放之后，在细胞质分子伴侣 Hsp70的帮助下解折叠，然后通过N-端的前导肽同线粒体外膜上的受体蛋白识别，并在受体(或附近)的内外膜接触点(contact site)处利用ATP水解产生的能量进入转运蛋白的运输通道，然后由