线粒体与细胞的能量转换.ppt

一、葡萄糖在细胞质中进行糖酵解一分子葡萄糖经过十多步反应，生成2分子丙酮酸，同时脱下2对H交给受氢体NAD+携带，形成2分子NADH+H+。NAD+能可逆地接受两个电子和一个H+，另一个H+则留在溶质中。在糖酵解过程中一共生成4分子ATP，但由于要消耗2分子ATP，所以净生成2分子的ATP。这种由高能底物水解放能，直接将高能磷酸键从底物转移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP的作用，称为底物水平磷酸化（substrate-levelphosphorylation）。第63页，共93页，星期日，2025年，2月5日NADH+H+进入线粒体的方式较为复杂，必须借助于线粒体内膜上特异性穿梭系统进入线粒体内。在线粒体基质中丙酮酸脱氢酶体系作用下，丙酮酸进一步分解为乙酰辅酶A，NAD+作为受氢体被还原。第64页，共93页，星期日，2025年，2月5日二、三羧酸循环在线粒体基质中实现在线粒体基质中，乙酰CoA与草酰乙酸结合成柠檬酸而进入柠檬酸循环，由于柠檬酸有3个羧基，故也称为三羧酸循环（TCA循环）。第65页，共93页，星期日，2025年，2月5日第66页，共93页，星期日，2025年，2月5日（四）线粒体DNA的复制是一个缓慢而复杂的过程人类mtDNA也是单一的复制起始，mtDNA的复制起始点被分成两半，一个是在重链上，称为重链复制起始点（OH），位于环的顶部，tRNAPhe基因（557）和tRNAPro基因（16023）之间的控制区，它控制重链子链DNA的自我复制；一个是在轻链上，称为轻链复制起始点（OL），位于环L的“8点钟”位置，它控制轻链子链DNA的自我复制。第31页，共93页，星期日，2025年，2月5日第32页，共93页，星期日，2025年，2月5日五、线粒体靶序列引导核编码蛋白质向线粒体转运（一）核编码蛋白在进入线粒体需要分子伴侣蛋白的协助线粒体内含有1000～1500种蛋白质，除上述的13种多肽外，98％以上是由细胞核DNA编码，在细胞质核糖体合成后运入线粒体的。线粒体含有4个蛋白质输入的亚区域：线粒体外膜、线粒体内膜、膜间隙和基质。而在这些核编码蛋白在进入线粒体的过程中，需要一类被称为分子伴侣（molecularchaperon）的蛋白质的协助，其中绝大多数线粒体蛋白被输入到基质，少数输入到膜间腔以及插入到内膜和外膜上。第33页，共93页，星期日，2025年，2月5日输入到线粒体的蛋白质都在其N-端具有一段线粒体靶序列称为基质导入顺序（matrix-targetingsequence，MTS），线粒体外膜和内膜上的受体能识别并结合各种不同的但相关的MTS。第34页，共93页，星期日，2025年，2月5日第35页，共93页，星期日，2025年，2月5日部分核编码的线粒体蛋白第36页，共93页，星期日，2025年，2月5日（二）前体蛋白在线粒体外保持非折叠状态当线粒体蛋白可溶性前体(solubleprecursorofmitochondrialproteins)在核糖体内形成以后，少数前体蛋白与一种称为新生多肽相关复合物(nascent-associatedcomplex，NAC)的分子伴侣蛋白相互作用。第37页，共93页，星期日，2025年，2月5日在哺乳动物的胞质中存在着：前体蛋白的结合因子（presequence-bindingfactor，PBF），它能够增加hsc70对线粒体蛋白的转运；线粒体输入刺激因子（mitochondrialimportstimulatoryfactor，MSF），常单独发挥着ATP酶的作用，为聚集蛋白的解聚提供能量。第38页，共93页，星期日，2025年，2月5日前体蛋白与MSF所形成的复合体能进一步与外膜上的一套受体Tom37和Tom70相结合。Tom37和Tom70把前体蛋白转移到第二套受体Tom20和Tom22，同时释放MSF。与前体蛋白结合的受体Tom20和Tom22与外膜上的通道蛋白Tom40（第三套受体）相偶联。后者与内膜的接触点共同组成一个直径为1.5~2.5nm的越膜通道（tim17受体系统,非折叠的前体蛋白通过这一通道转移到线粒体基质。第39页，共93页，星期日，2025年，2月5日第40页，共93页，星期日，2025年，2月5日（三）分子运动产生的动力协助多肽链穿越线粒体膜