生物化学-叶绿提体和线粒体.ppt

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生物化学-叶绿提体和线粒体

本章内容提要 第一节 线粒体 一、结构 二、氧化磷酸化的分子基础 三、氧化磷酸化的作用机理 四、线粒体的半自主性 五、线粒体的增殖 第二节 叶绿体 第一节 线粒体 1890年R. Altaman首次发现,命名为bioblast。 1898年von Benda提出mitochondrion。 1900年L. Michaelis用Janus Green B染色,发现线粒体具有氧化作用。 Green(1948)证实线粒体含所有三羧酸循环的酶,Kennedy和Lehninger(1949)发现脂肪酸氧化为CO2的过程是在线粒体内完成的。 一、结构 粒状或杆状。 蛋白占干重的65-70%,脂类占25-30%。 直径0.5~1μm,长1.5~3.0μm,在胰脏外分泌细胞中可长达10~20μm,称巨线粒体。 肝细胞约1300个线粒体,占细胞体积的20%,许多哺乳动物成熟的红细胞无线粒体。 (二)分布 通常分布在细胞功能旺盛的区域。 在肾细胞中靠近微血管,在精子中分布在鞭毛中区。 线粒体可以向细胞功能旺盛的区域迁移,微管是其导轨、马达蛋白提供动力。 1、外膜 (out membrane) 含40%的脂类和60%的蛋白,具有porin构成的亲水通道,允许分子量5KD以下的分子通过,1KD以下的分子可自由通过。标志酶为单胺氧化酶。 2、内膜 (inner membrane) 含100种以上的多肽,蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高(达20%)、缺乏胆固醇,类似于细菌质膜。 通透性很低,仅允许不带电荷的小分子物质通过。 氧化磷酸化的电子传递链位于内膜。标志酶为细胞色素C氧化酶。 内膜向线粒体内室褶入形成嵴(cristae),能扩大内膜表面积(达5~10倍),嵴有两种:①板层状、②管状。 嵴上覆有基粒。基粒由头部(F1)和基部(F0)构成 。 3、膜间隙 (intermembrane space):是内外膜之间的腔隙,宽约6-8nm。标志酶为腺苷酸激酶。 4、基质(matrix) 为内膜和嵴包围的空间。含有: 催化三羧酸循环,脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化的酶类。标志酶为苹果酸脱氢酶。 线粒体DNA(mtDNA),及线粒体特有的核糖体,tRNAs 、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。 纤维丝和电子密度很大的致密颗粒状物质,内含Ca2+、Mg2+、Zn2+等离子。 二、氧化磷酸化的分子基础 动物细胞中80%的ATP来源于线粒体,糖、脂肪和氨基酸彻底氧化,电子经过一系列的传递,传至氧分子,逐级释放能量,合成ATP。 NAD & NADP Flavin mononucleotide(FMN) Flavin adenine dinucleotide 3、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,呼吸链中有5类,即:细胞色素a、a3、b、c、c1,其中a、a3含有铜原子。 4、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,有2Fe-2S和4Fe-4S两种类型。 5、辅酶Q:是脂溶性小分子量醌类化合物,通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式,即:氧化型醌Q,还原型氢醌(QH2)和介于两者之者的自由基半醌(QH)。 (二)呼吸链的复合物 呼吸链组分按氧化还原电位由低向高的方向排列。 利用deoxycholate处理线粒体内膜、分离出呼吸链的4种复合物。辅酶Q和细胞色素C不属于任何一种复合物。 1、复合物I:NADH脱氢酶。 组成:42条肽链组成,呈L型,含一个FMN和至少6个铁硫蛋白,分子量接近1MD,以二聚体形式存在。 作用: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)。 NADH→FMN→Fe-S→Q NADH + 5H+M + Q→NAD+ + QH2 + 4H+C 2、复合物II:琥珀酸脱氢酶 组成:至少由4条肽链,含有一个FAD,2个铁硫蛋白。 作用:催化琥珀酸的低能量电子转至辅酶Q,但不转移质子。 琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。 琥珀酸+Q→延胡索酸+QH2 3、复合物III:细胞色素c还原酶。 组成:至少11条不同肽链,以二聚体形式存在,每个单体包含两个细胞色素b(b562、b566)、一个铁硫蛋白和一个细胞色素c1 。 作用:催化电子从辅酶Q传给细胞色素c,每转移一对电子,同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。 2还原态cyt c1 + QH2 + 2 H+M→2氧化态cyt c1 + Q+ 4H+C 复合物Ⅲ的电子传递比较复杂,和“Q循环”有关 4、复合物IV:细胞色素c氧化酶 组成:为二聚体,每个单体含至少13条肽链,分为三个亚单位。 作用:将从细胞色素c接受的电子传给氧,每转移一对

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