細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換

自養(yǎng)生物與異養(yǎng)生物細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第1頁是一個(gè)氧化反應(yīng)有機(jī)化合物+O2→CO2+能量“燃料”：糖類、脂肪、蛋白質(zhì)C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量（ATP+熱量）主要在線粒體中進(jìn)行，溫和條件、酶參加調(diào)控細(xì)胞呼吸產(chǎn)生能量細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第2頁概述1850年，Altmann發(fā)覺存在于全部真核細(xì)胞中（哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞除外）提供細(xì)胞生命活動(dòng)80％能量數(shù)量與形態(tài)因細(xì)胞種類而不一樣，短1～3μm，長40多μm，數(shù)量少幾個(gè)，多達(dá)數(shù)十萬個(gè)。*13000倍*16000倍細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第3頁第一節(jié)線粒體基本特征一、線粒體形態(tài)、數(shù)量和結(jié)構(gòu)光鏡下，呈線狀、粒狀或桿狀，直徑0.5～1.0μm

(一)線粒體形態(tài)、數(shù)量及分布與細(xì)胞類型及其生理狀態(tài)相關(guān)細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第4頁線粒體可塑性

（

一個(gè)活細(xì)胞線粒體快速改變形狀）

細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第5頁線粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)（蘇木精HE染色）腎小管細(xì)胞圖中箭頭所表示顆粒狀線粒體細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第6頁線粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)（熒光）細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第7頁線粒體細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第8頁線粒體形態(tài)結(jié)構(gòu)(電鏡)蝙蝠胰腺細(xì)胞線粒體細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第9頁管狀線粒體細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第10頁線粒體包圍著要被氧化脂肪滴細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第11頁

線粒體在心肌細(xì)胞和精子尾部分布及形態(tài)細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第12頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第13頁線粒體內(nèi)膜向內(nèi)突起形成嵴（Cristae)線粒體超微結(jié)構(gòu)細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第14頁1.外膜脂類：蛋白質(zhì)＝1：1，厚約5－7nm允許經(jīng)過分子量小于10000D物質(zhì)2.內(nèi)膜脂類：蛋白質(zhì)＝1：4，厚約4.5nm部分內(nèi)突，形成嵴允許經(jīng)過分子量小于150D物質(zhì)選擇通透性高，經(jīng)過膜上轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白控制3.膜間腔少許蛋白酶系細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第15頁4.轉(zhuǎn)位接觸點(diǎn)內(nèi)外膜接觸位置：特異受體和通道蛋白組成。細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第16頁肉毒堿-脂肪酰肉毒堿轉(zhuǎn)移酶（運(yùn)輸脂肪酸）內(nèi)膜轉(zhuǎn)位子：通道蛋白外膜轉(zhuǎn)位子：受體蛋白功效：蛋白質(zhì)等進(jìn)出線粒體通道細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第17頁５.基粒（ATP酶復(fù)合體）頭部可溶性ATP酶（偶聯(lián)因子F1）合成ATP

柄寡霉素敏感蛋白（OSCP），調(diào)控質(zhì)子通道基片偶聯(lián)因子F0，質(zhì)子通道。細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第18頁F1:5個(gè)亞單位百分比：3:3:1:1:1F0:1a：2b：12c

細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第19頁

6.基質(zhì)

含各種代謝酶系，DNA、mRNA、tRNA、核糖體、基質(zhì)顆粒細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第20頁線粒體中代謝功效定位外膜磷脂合成脂肪酸去飽和作用脂肪酸延長內(nèi)膜電子傳遞氧化磷酸化代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)膜間腔核苷酸磷酸化基質(zhì)丙酮酸酯氧化TCA循環(huán)脂肪?氧化DNA復(fù)制,RNA轉(zhuǎn)錄，蛋白質(zhì)翻譯細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第21頁1.蛋白質(zhì)占總含量2/3，主要分布于內(nèi)膜和基質(zhì)

氧化還原酶連接酶水解酶

37％10％9％2.脂類約占總含量1/3，大部分是磷脂另外還有DNA、各種輔酶、維生素及無機(jī)離子等二、線粒體化學(xué)組成細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第22頁三、線粒體遺傳體系線粒體有一套相對獨(dú)立DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成體系，是一個(gè)半自主細(xì)胞器。1.線粒體DNA（mtDNA）：雙鏈閉環(huán)結(jié)構(gòu)，獨(dú)立復(fù)制。全長16,569bp，共有37個(gè)基因，包含2個(gè)rRNA（12S、16S），22個(gè)tRNA，13個(gè)與氧化磷酸化相關(guān)多肽。2.線粒體蛋白質(zhì)線粒體有自己DNA、mRNA、tRNA、rRNA及蛋白質(zhì)合成對應(yīng)酶，核糖體細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第23頁線粒體DNA雙鏈閉環(huán)，裸DNA。人mtDNA長16,569bp,編碼一些線粒體蛋白：（1）細(xì)胞色素氧化酶1、2、3亞基（2）ATPase6、8亞基（3）CytB亞基（4）NADH-CoQ還原酶七個(gè)亞基

細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第24頁線粒體DNA尼安德特人線粒體基因組問世（Cell），）細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第25頁線粒體：細(xì)胞質(zhì)中含有遺傳物質(zhì)DNA有三個(gè)“生理父母”猴寶寶(Nature,)有線粒體疾病母猴卵細(xì)胞核、健康母猴去核卵細(xì)胞、公猴精子細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第26頁線粒體與優(yōu)生細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第27頁有本身核糖體和tRNA22tRNAs

和rRNAs（16S，12S，5S）細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第28頁線粒體蛋白質(zhì)起源細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第29頁線粒體密碼子與通用密碼子略有不一樣主要表現(xiàn)：線粒體核內(nèi)CUA蘇氨酸（亮）

AUA甲硫氨酸（異亮）

UGA色氨酸（終止）細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第30頁3.線粒體DNA復(fù)制類似于原核細(xì)胞輕鏈晚于重鏈復(fù)制，且方向相反不受細(xì)胞周期約束整個(gè)過程約2小時(shí)細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第31頁四、線粒體增殖線粒體分裂細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第32頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第33頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第34頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第35頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第36頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第37頁細(xì)胞能量產(chǎn)生過程能量產(chǎn)生過程：糖酵解（胞質(zhì)）

丙酮酸（胞質(zhì)）乙酰輔酶A（內(nèi)膜）Kreb’s循環(huán)（基質(zhì)）電子傳遞和氧化磷酸化（內(nèi)膜）細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第38頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第39頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第40頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第41頁三、氧化磷酸化耦聯(lián)與ATP形成1.呼吸鏈（respiratorychain):

線粒體內(nèi)膜上傳遞電子系列酶復(fù)合體。復(fù)合體Ⅰ：NADH脫氫酶復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸脫氫酶復(fù)合體Ⅲ：細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素C氧化酶2.ATP合成酶（復(fù)合體Ⅴ）基粒（一）結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第42頁ATP酶復(fù)合體：合成ATP細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第43頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第44頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第45頁（二）氧化過程伴隨磷酸化耦聯(lián)細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第46頁呼吸鏈上電子傳遞和氧化還原過程細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第47頁英國科學(xué)家米切爾（P.Mitchell）1961年提出細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第48頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第49頁化學(xué)滲透假說細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第50頁（四）ATP合成分子機(jī)制：構(gòu)象偶聯(lián)學(xué)說Boyerp1979年提出，F(xiàn)1β亞基在電化學(xué)勢能驅(qū)動(dòng)下依次產(chǎn)生L、T、O三種構(gòu)象細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能量轉(zhuǎn)換第51頁細(xì)胞生物學(xué)線粒體與能