第六章线粒体和叶绿体修改.ppt

◆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。 ◆发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构--蓝小体，其特征在很多方面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。 ◆线粒体和叶绿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，那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子从何发生？ ●Head section:即F1, 由5种多肽组成九聚体,含有3个催化ATP合成的位点,每个β亚基一个。 ●Stalk section:由F1的γ亚基和ε亚基构成,γ亚基穿过头部作为头部旋转的轴。 ●Membrane section:即F0, 由3种不同的亚基组成的十五聚体(1a∶2b∶12c)。 c亚基，b亚基，a亚基: 根据“化学渗透假说”，当电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧（M侧）泵至膜间隙（胞质侧或C侧），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（图7-12），即质子动力势（△P）。 酵母线粒体主要酶复合物的生物合成 间壁或隔膜分离：分裂时，内膜向中心内褶，或是嵴延伸形成贯通嵴，线粒体一分为二； 收缩分离：中部缢缩向两端分离； 出芽。 线粒体结构 电子传递的特点： ----最初电子供体是H2O，最终电子受体NADP+。 ----电子传递链中唯一的H+-pump 是cytb6f 复合物。 ----类囊体腔的质子梯度比叶绿体基质高，该梯度产生的原因归功于：H2O 光解、cytb6f 的H+-pump、NADPH 的形成。 ----ATP、NADPH 在叶绿体基质中形成。 2、光合磷酸化（循环式和非循环式两种） 在光合作用的光反应中, 除了将一部分光能转移到NADPH中暂时储存外, 还要利用另外一部分光能合成ATP,将光合作用与ADP的磷酸化偶联起来, 这一过程称为光合磷酸化。 (1) 光合磷酸化类型 非循环式光合磷酸化：电子从水开始, 经PSⅡ、质体Q、PC、复合物b6/f、PSⅠ、Fd, 最后传递给NADP+。这种方式又称为线性电子流, 或Z型路线。非循环式光合磷酸化的最终产物有ATP、NADPH、分子氧。 循环式光合磷酸化：被传递的电子经PSⅠ传递给Fd之后,不是进一步传递给NADP+, 而是重新传递给细胞色素b6/f复合物, 再经PC又回到PSⅠ, 形成了闭路循环。在此过程中, 电子循环流动, 促进质子梯度的建立, 并与磷酸化相偶联, 产生ATP, 故称为循环式光合磷酸化。循环式光合磷酸化的最终产物只有ATP。 非循环光合磷酸化 循环式光合磷酸化 当植物在缺乏NADP+时电子在光系统Ⅰ内流动， 只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。 (2) 光和磷酸化的作用机制： a. 电子传递与H+质子电化学梯度的建立 叶绿体的ATP合成酶结构示意图 叶绿体类囊体膜上进行光合磷酸化 第三节线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 半自主性细胞器的概念： 自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。 线粒体和叶绿体的DNA 线粒体和叶绿体的蛋白质合成 线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装 一、线粒体和叶绿体的DNA ●mtDNA /ctDNA形状、数量、大小 ●mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制 ●mtDNA复制的时间主要在细胞周期的S期及G2期， DNA先复制，随后线粒体分裂。ctDNA复制间在G1期。复制仍受核控制 一、线粒体和叶绿体的DNA ●mtDNA /ctDNA形状、数量、大小 ●mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制 ●mtDNA复制的时间主要在细胞周期的S期及G2期，DNA先复制，随后线粒体分裂。ctDNA复制的间在G1期。 复制仍受核控制 mtDNA /ctDNA形状、数量、大小 ◆双链环状(除绿藻mtDNA，草履虫mtDNA) ◆mtDNA大小在动物中变化不大，但在植物中变化较大高等植物，120kbp~200kbp； ◆人mtDNA：16,569bp，37个基因(编码12S,16S rRNA；22种tRNA；13种多肽：NADH脱氢酶7个亚基，cyt b-c1复合物中1个cytb，细胞色素C氧化酶3个亚基， ATP合成酶2个Fo亚基) 二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成 ● 线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限 ●线粒体或叶绿体蛋白质合成体系对核基因组具有依赖性（7-4） ●不同来源的线粒体基因，其表达产物既有共性，也存在差异 ●参加叶绿体组成的蛋白质来源有３种情况： ◆由ctDNA编码，在叶绿体核