細胞的能量轉(zhuǎn)換線粒體和葉綠體

《細胞的能量轉(zhuǎn)換線粒體和葉綠體》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第五章細胞的能量轉(zhuǎn)換─線粒體和葉綠體（3學(xué)時）線粒體和葉綠體是細胞內(nèi)的兩種產(chǎn)能細胞器?！窬€粒體與氧化磷酸化●葉綠體與光合作用●線粒體和葉綠體是半自主性細胞器●線粒體和葉綠體的增殖與起源1第一節(jié)線粒體與氧化磷酸化●線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)●線粒體的化學(xué)組成及酶的定位●氧化磷酸化2一、線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量與分布線粒體一般呈粒狀或桿狀，但因生物種類和生理狀態(tài)而異，可呈環(huán)形，啞鈴形、線狀、分杈狀或其它形狀。數(shù)目一般數(shù)百到數(shù)千個，線粒體通常分布在細胞功能旺盛的區(qū)域。線粒體的超微結(jié)構(gòu)外膜(outermem

2、brane）：含孔蛋白(porin)，通透性較高。內(nèi)膜（innermembrane）：高度不通透性，向內(nèi)折疊形成嵴（cristae），嵴能顯著擴大內(nèi)膜表面積（達5~10倍）。含有與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的蛋白（執(zhí)行氧化反應(yīng)的電子傳遞鏈酶系、ATP合成酶、線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)運蛋白）。膜間隙（intermembranespace）：含許多可溶性酶、底物及輔助因子?；|(zhì)（matrix）：含三羧酸循環(huán)、脂肪酸和丙酮酸氧化等酶系、線粒體基因表達酶系等以及線粒體DNA,RNA，核糖體。3二、線粒體的化學(xué)組成及酶的定位線粒體的化學(xué)組成蛋白

3、質(zhì)(線粒體干重的65～70％)脂類(線粒體干重的25～30％)：磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，內(nèi)膜主要是心磷脂。線粒體脂類和蛋白質(zhì)的比值:0.3:1（內(nèi)膜）；1:1（外膜）線粒體酶的定位4線粒體主要酶的分布5三、氧化磷酸化線粒體主要功能是進行氧化磷酸化，合成ATP，為細胞生命活動提供直接能量。什么是氧化磷酸化：當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧形成水時，同時伴有ADP磷酸化形成ATP，這一過程稱為氧化磷酸化。什么是呼吸鏈：在線粒體內(nèi)膜上存在有關(guān)氧化磷酸化的脂蛋白復(fù)合物，它們是傳遞電子的酶體系，

4、由一系列可逆地接受和釋放電子或H+的化學(xué)物質(zhì)組成，在內(nèi)膜上相互關(guān)聯(lián)地有序排列，稱為電子傳遞鏈（electron-transportchain）或呼吸鏈（respiratorychain）。氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)的分子基礎(chǔ)氧化磷酸化的偶聯(lián)機制—化學(xué)滲透假說(ChemiosmoticHypothesis,Mithchell,1961)線粒體能量轉(zhuǎn)換過程略圖6氧化磷酸化的分子基礎(chǔ)電子載體呼吸鏈電子載體主要有：黃素蛋白、細胞色素、鐵硫蛋白、輔酶Q等。黃素蛋白：含F(xiàn)MN或FAD的

5、蛋白質(zhì)，每個FMN或FAD可接受2個電子2個質(zhì)子。細胞色素：分子中含有血紅素鐵，以共價形式與蛋白結(jié)合，通Fe3+、Fe2+形式變化傳遞電子，呼吸鏈中有5類，即：細胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有銅原子。鐵硫蛋白：在其分子結(jié)構(gòu)中每個鐵原子和4個硫原子結(jié)合，通過Fe2+、Fe3+互變進行電子傳遞，有2Fe-2S和4Fe-4S兩種類型。輔酶Q：是脂溶性小分子量的醌類化合物，通過氧化和還原傳遞電子。有3種氧化還原形式即氧化型醌Q，還原型氫醌（QH2）和介于兩者之者的自由基半醌（QH）。呼吸鏈的復(fù)合物兩條

6、主要的呼吸鏈：NADH呼吸鏈,FADH2呼吸鏈ATP合成酶（ATPsynthase）(磷酸化的分子基礎(chǔ))7電子傳遞鏈的四種復(fù)合物(哺乳類)復(fù)合物Ⅰ：NADH-CoQ還原酶復(fù)合物（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體）組成：含42個蛋白亞基，至少6個Fe-S中心和1個黃素蛋白。作用：催化NADH氧化，從中獲得2高能電子?輔酶Q；泵出4H+復(fù)合物Ⅱ：琥珀酸脫氫酶復(fù)合物（是電子傳遞體而非質(zhì)子移位體）組成：含F(xiàn)AD輔基，2Fe-S中心，作用：催化2低能電子?FAD?Fe-S?輔酶Q(無H+泵出)復(fù)合物Ⅲ：細胞色素bc1復(fù)合物

7、（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體）組成：包括1cytc1、1cytb、1Fe-S蛋白作用：催化電子從UQH2?cytc；泵出4H+（2個來自UQ，2個來自基質(zhì)）復(fù)合物Ⅳ：細胞色素C氧化酶（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體）組成：二聚體，每一單體含13個亞基，cyta,cyta3,Cu,Fe作用：催化電子從cytc?分子O2形成水，2H+泵出，2H+參與形成水8兩條主要的呼吸鏈復(fù)合物I、ⅡI、IV組成主要的呼吸鏈，催化NADH的脫氫氧化，復(fù)合物Ⅱ、ⅡI、IV組成另一條呼吸鏈，催化琥珀酸的脫氫氧化。呼吸鏈各組分的排列是

8、高度有序的使電子按氧化還原電位從低向高傳遞，呼吸鏈中有三個部位有較大的自由能變化，足以使ADP與無機磷結(jié)合形成ATP。部位Ⅰ在NADH至CoQ之間。部位Ⅱ在細胞色素b和細胞色素c之間。部位Ⅲ在細胞色素a和氧之間。電子傳遞起始于NADH脫氫酶催化NADH氧化，形成高能電子(能量轉(zhuǎn)化)，終止于O2形成水。電子傳遞鏈各組分在膜上不對稱分布9ATP合成酶(磷酸化的分子基礎(chǔ))分子結(jié)構(gòu)基粒（elementary