细胞生物学-线粒体和叶绿体.pptxVIP

第一节 线粒体与氧化磷酸化 第二节 叶绿体与光合作用 第三节 线粒体和叶绿体的半自主性及其起源;第一节 线粒体与氧化磷酸化 ?一、线粒体的基本形态及动态特征 ? （一）线粒体的形态、分布及数目 ? 呈颗粒或短线状，直径为0.3～1.0 μm,长度为 ? 1.5～3.0 μm. ? 分布与细胞内的能量需求密切相关； 线粒体的数目同样呈现动态变化并接受调控与细 胞类型相关，随着细胞分化而变化。;动、植物细胞中均可观察到频繁的线粒体融合与分裂现象，这被认为是线粒体形态调控的基本方式，也是线粒体数目调控的基础。 ;（二）线粒体的融合与分裂;5.1.1.3 线粒体融合与分裂的分子及细胞学基础;（三）线粒体融合与分裂的分子及细胞生物学基础;2. 线粒体融合与分裂的细胞生物学基础;电子显微镜下观察到的线粒体分裂装置：（a）研究线粒体和叶绿体分裂装置的经典实验;二、线粒体的超微结构;二、线粒体的超微结构;三、线粒体的立体结构;;（一）氧化磷酸化的分子结构基础;线粒体内膜在超声波作用;ATP 合酶的头部被称为偶联因子1（F1），由5 种类型的9 个亚基组成，形成一个“橘瓣”状结构,其中只有β 亚基具有催化ATP 合成或水解的活性。F1 的功能 是催化ATP 合成，γ 亚基的一个结构域构成穿过F1 的中央轴。ε 亚基协助γ 亚 基附着到ATP 合酶的基部结构F0 上。γ与ε 亚基结合形成“转子” ，旋转于α3 β3 的中央，调节3 个β 亚基催化位点的开放和关闭。 ;ATP 合酶的基部结构被称作F0， F0 是一个疏水性的蛋白复合体，嵌合于线粒体内膜，由a、b、c 3 种亚基组成跨膜的质子通道。 多拷贝的c 亚基形成一个环状结构。 a 亚基和b 亚基形成的二聚体成的环的外侧。 同时，a 亚基、b 亚基及F1 的δ 亚基共同组成“定子” ，也称外周柄。 ;结合变构机制 —质子驱动ATP合成的过程;（二）质子驱动力 线粒体内膜上的电子传递为膜间隙与基质间的质子电化学梯度提供了基础。质子则借助高能电子释放的能量被不断地定向转运到膜间隙。 ATP合酶在质子流的推动下实现分子内“转子”的转动，驱动ATP的生成。;线粒体产能（ATP）原理; 三羧酸循环;（三）电子传递链 由电子载体组成的电子传递序列被称为电子传递链（electron transport chain），也称作呼吸链（respiratory chain）。参与呼吸链的载体有：黄素蛋白、细胞色素、泛醌、铁硫蛋白和铜原子 ;复合物Ⅰ：NADH-CoQ 还原酶（NADH 脱氢酶）;复合物Ⅱ：琥珀酸-CoQ 还原酶（琥珀酸脱氢酶）;复合物Ⅳ：细胞色素氧化酶（Cyt c 氧化酶）; 在医学上，由线粒体功能障碍引起的疾病被称为线粒体病（mitochondrial disease）。 已知的人类线粒体病有100 多种，常见的有脑坏死、心肌病、肿瘤、不育、帕金森综合征等。 克山病亦称地方性心肌病 硒是谷胱甘肽过氧化物酶的一个组成成份，该酶的主要作用是还原脂质过氧化物，清除氧自由基从而保护了细胞膜的完整性 Leigh 综合征 亚急性坏死性脑脊髓病 线粒体基因突变导致的线粒体病呈单纯的母系遗传 氧自由基的过度积累 农业生产中广为利用的细胞质雄性不育 。;四、线粒体与疾病;第二节 叶绿体与光合作用;叶绿体的形态、分布及数目;高等植物成熟叶片叶绿体体积与数目相对保持稳定，但细胞内的叶绿体仍呈现动; 叶绿体的分化与去分化;（二）叶绿体的分化和去分化 叶绿体是原质体的一种分化方式； 叶绿体的分化表现为形态上和在生化和分子生物学上； 在特定情况下，叶绿体的分化是可逆的，叶绿体可去分化再次形成原质体。 ;（三）叶绿体的分裂 质体和叶绿体通过分裂而实现增殖。分化中的叶绿体称为前叶绿体 叶绿体的分裂与线粒体分裂具有相同的细胞动力学机制。也由外环与内环组成，分裂环的缢缩是叶绿体分裂的细胞动力学基础 ;电子显微镜下观察到的红藻（a，b）及被子植物天竺葵（c）的叶绿体分裂环。在扫描电子显;二、叶绿体的超微结构 ;（一）叶绿体膜 外膜、内膜和膜间隙构成； 外 膜通透性大，含有孔蛋白，允许相对分子质量高达104 的分子通过；而内膜则通透性较低，仅允许O2、CO2 和H2O 分子自由通过。 叶绿体内膜上有很多转运蛋白，选择性转运较大分子。 ;（二）类囊体 叶绿体内部由内膜衍生而来的封闭的扁平膜囊，称 类囊体。类囊体囊内的空间称为类囊体腔（thylakoid lumen） 在叶绿体中，许多圆饼状的类囊体有序叠置成 基粒（grana）。 该膜囊系统独立于基质，在电化学梯度的建立和ATP 的合成中起重要作用。 类囊体膜富含具有半乳糖的糖脂和极少的磷脂。糖脂中的脂肪酸主要是不饱和的亚麻酸质双分子