《線粒體與葉綠體》ppt課件

1、生物的能量來源：太陽光的輻射能。生物的能量來源：太陽光的輻射能。植物細胞的葉綠體和藍藻的光和片層：光能轉換為植物細胞的葉綠體和藍藻的光和片層：光能轉換為化學能，并儲存在糖類，脂類和蛋白質中?；瘜W能，并儲存在糖類，脂類和蛋白質中。線粒體將生物大分子中的化學能轉換為細胞可直接線粒體將生物大分子中的化學能轉換為細胞可直接利用的能源，儲存在利用的能源，儲存在NTPNTP如如ATPATP，GTPGTP中。中。線粒體和葉綠體：封鎖的雙層膜構造，其內膜線粒體和葉綠體：封鎖的雙層膜構造，其內膜 反復反復折疊構成內膜特化構造系統(tǒng)折疊構成內膜特化構造系統(tǒng)是能量轉換的場所。是能量轉換的場所。線粒體和葉綠體是半自主性

2、細胞器，有本人的環(huán)狀線粒體和葉綠體是半自主性細胞器，有本人的環(huán)狀DNADNA和轉錄、翻譯體系，是真核細胞的第二遺傳信和轉錄、翻譯體系，是真核細胞的第二遺傳信息系統(tǒng)。息系統(tǒng)。線粒體是細胞的動力工廠：人體細胞內95%的ATP在線粒體產生；線粒體經過氧化磷酸化進展能量轉換；為細胞各種生命活動提供能量。 一動態(tài)細胞器：多形性，易變性，運一動態(tài)細胞器：多形性，易變性，運動性和順應性。動性和順應性。 線狀線狀mito)或粒狀或粒狀(chondrion); 大小，數(shù)量，分布因細胞類型或細胞代謝大小，數(shù)量，分布因細胞類型或細胞代謝形狀而不同。形狀而不同。數(shù)量數(shù)量-動物內臟細胞含線粒體多數(shù)動物內臟細胞含線粒體多

3、數(shù)千個：肝細胞的線粒體占細胞體積千個：肝細胞的線粒體占細胞體積的的20%；心肌細胞中線粒體占；心肌細胞中線粒體占50%；人類紅細胞無線粒體。人類紅細胞無線粒體。分布分布-在多數(shù)細胞中均勻分布；在肌在多數(shù)細胞中均勻分布；在肌細胞中，沿肌原纖維陳列；在分泌細細胞中，沿肌原纖維陳列；在分泌細胞中，聚集在分泌物合成區(qū)。胞中，聚集在分泌物合成區(qū)。三線粒體的構造與化學組成三線粒體的構造與化學組成 分為外膜、內膜、膜間隙和基質四部分。外膜(outer membrane：蛋白質和脂質各占50%。含孔蛋白(porin)，非選擇性通道蛋白，通透性很高。外膜的標志酶為單胺氧化酶。內膜inner membrane：蛋

4、白質/脂質大于3:1。心磷脂有4個非極性尾含量高，通透性很低。向內折疊構成嵴cristae，上有線粒體顆粒，又稱耦聯(lián)因子1coupling factor 1),簡稱F1，是ATP合酶F-型質子泵的頭部。內膜的標志酶為細胞色素氧化酶膜間隙膜間隙intermembrane space：是內外膜之：是內外膜之間的腔隙，寬約間的腔隙，寬約6-8nm。標志酶為腺苷酸激酶。標志酶為腺苷酸激酶。充溢無定形液體，含許多可溶性酶、底物及輔助充溢無定形液體，含許多可溶性酶、底物及輔助因子。因子。 基質基質matrix：含多種酶系、線粒體：含多種酶系、線粒體DNA, RNA，核糖體。標志酶為蘋果酸脫氫酶。，核糖體。

5、標志酶為蘋果酸脫氫酶。部位酶的名稱部 位酶 的 名 稱外膜單胺氧化酶NADH-細胞色素c還原酶（對魚藤酮不敏感）犬尿酸羥化酶?；o酶A合成酶膜間隙腺苷酸激酶二磷酸激酶核苷酸激酶內膜細胞色素b，c，c1，a，a3氧化酶ATP合成酶系琥珀酸脫氫酶-羥丁酸和-羥丙酸脫氫酶肉毒堿酰基轉移酶丙酮酸氧化酶NADH脫氫酶（對魚藤酮敏感）基質檸檬酸合成酶、蘋果酸脫氫酶延胡索酸酶、異檸檬酸脫氫酶順烏頭酸酶、谷氨酸脫氫酶脂肪酸氧化酶系、天冬氨酸轉氨酶、蛋白質和核酸合成酶系、丙酮酸脫氫酶復合物線粒體主要酶的分布 人體細胞95%的ATP來源于線粒體。是物質徹底氧化分解的場所。還參與氧自在基的生成；細胞凋亡的調控；還參

6、與氧自在基的生成；細胞凋亡的調控；細胞中細胞中Ca2+的穩(wěn)態(tài)調理等。的穩(wěn)態(tài)調理等。蛋白質，糖類和脂肪酸最終分解為乙酰CoA，進入TCAtricarboxylic acid cycle) 循環(huán),產生NADH或FADH2。NADH，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，復原態(tài)，復原型輔酶。N指煙酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸。NAD+是氧化態(tài)。FADH2，黃素腺嘌呤二核苷酸(復原型)。FAD+是氧化型。TCA是物質氧化的最終共同途徑，氧化磷酸化是生物體獲得能量的主要途徑。NADH或FADH2中的電子經過呼吸鏈最終傳送給氧，生成水。呼吸鏈，電子傳送鏈：呼吸鏈，電子傳送鏈：線粒體內膜上傳送電子線粒體內膜上傳送電子的一

7、組酶的復合體。由的一組酶的復合體。由一系列能可逆地接受或一系列能可逆地接受或釋放電子或釋放電子或H+的化學的化學物質電子載體組成，物質電子載體組成，在內膜上有序地陳列成在內膜上有序地陳列成傳送鏈。傳送鏈。呼吸鏈中有呼吸鏈中有5種電子載體種電子載體1、黃素蛋白：是含F(xiàn)MN或FAD的結合蛋白，可接受2個電子2個質子。主要黃素蛋白：NADH脫氫酶(FMN)；琥珀酸脫氫酶( FAD)。2、細胞色素：含血紅素鐵，經過Fe3+/ Fe2+變化傳送電子，包括細胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有銅原子。3、泛醌/輔酶Q：脂溶性小分子醌類化合物，有3種方式，即：氧化型醌Q，自在基半醌QH+，復原型氫

8、醌QH2。4、鐵硫蛋白：含非血紅素鐵的蛋白，經過Fe3+/Fe2+互變進展電子傳送。5、銅原子：位于線粒體內膜的單個蛋白質分子內。經過Cu2+和Cu+兩種形狀的變換，傳送單個電子電子載體除電子載體除UQ和和Cyt c 獨立存在，多構成復合物，獨立存在，多構成復合物，共四種。共四種。 1、復合物、復合物I：NADH脫氫酶。脫氫酶。 組成：組成：42條肽鏈，呈條肽鏈，呈L型，含一個型，含一個FMN和至少和至少6個個鐵硫蛋白，以二聚體方式存在。鐵硫蛋白，以二聚體方式存在。 作用：催化作用：催化NADH的的2個電子至輔酶個電子至輔酶Q，同時由基，同時由基質轉移質轉移4個質子至膜間隙，是一種質子泵。個質

9、子至膜間隙，是一種質子泵。 2、復合物、復合物II：琥珀酸脫氫酶：琥珀酸脫氫酶 組成：至少組成：至少4條肽鏈，含條肽鏈，含1個個FAD，2個鐵硫個鐵硫蛋白。蛋白。 作用：催化琥珀酸的低能電子至輔酶作用：催化琥珀酸的低能電子至輔酶Q，不，不轉移質子。轉移質子。 3、復合物、復合物III：細胞色素：細胞色素c復原酶。復原酶。 組成：含細胞色素組成：含細胞色素b566 、 b562、1個鐵硫個鐵硫蛋白和蛋白和1個細胞色素個細胞色素c1 。 作用：催化電子從輔酶作用：催化電子從輔酶Q傳給細胞色素傳給細胞色素c，每轉移每轉移1對電子轉移對電子轉移4個個H至膜間隙。至膜間隙。 4、復合物、復合物IV：細胞

10、色素：細胞色素c氧化酶氧化酶 組成：組成：13條肽鏈。條肽鏈。 作用：將從細胞色素作用：將從細胞色素c接受的電子傳給氧，接受的電子傳給氧，每轉移一對電子，同時轉移每轉移一對電子，同時轉移2個個H。呼吸鏈組分按氧化復原電位由低向高陳列，也是電子的傳送方向。氧化復原電位值越低，提供電子的才干越強，越易成為復原劑而處于電子傳送鏈的前面。電子傳送的過程伴隨著能量的釋放。線粒體內膜上兩條呼吸鏈：NADH呼吸鏈由復合物I，UQ，III，Cyt C, IV組成； FADH2呼吸鏈由復合物II， UQ， III， Cyt C, IV組成利用電子傳送釋放的能量，將H+由基質側運輸?shù)侥らg隙，構成線粒體內膜兩側的電

11、化學梯度。 ADP+Pi ATP,是酶促的磷酸化過程，分為底物程度是酶促的磷酸化過程，分為底物程度磷酸化和氧化磷酸化。磷酸化和氧化磷酸化。 ATP合酶合酶ATP synthase：F-型質子泵，分為球形的型質子泵，分為球形的F1頭部和嵌入膜中的頭部和嵌入膜中的F0基部?；俊?F1：33復合體，具有復合體，具有3個個ATP合成的催化位點每合成的催化位點每個個亞基亞基1個。個。 F0：ab2c12復合體，嵌入內膜，復合體，嵌入內膜，12個個c亞基組成一個環(huán)亞基組成一個環(huán)形構造，具有質子通道。形構造，具有質子通道。氧化磷酸化的耦聯(lián)機制化學浸透假說：化學浸透假說： 電子傳送鏈各組分在線粒體內膜中不對

12、稱分電子傳送鏈各組分在線粒體內膜中不對稱分布，當高能電子沿其傳送時，所釋放的能量將布，當高能電子沿其傳送時，所釋放的能量將H+H+從基質泵到膜間隙，構成從基質泵到膜間隙，構成H+H+電化學梯度。在這個電化學梯度。在這個梯度驅使下，梯度驅使下，H+H+穿過穿過ATPATP合成酶回到基質，同時合成酶回到基質，同時合成合成ATP,ATP,電化學梯度中蘊藏的能量儲存到電化學梯度中蘊藏的能量儲存到ATPATP高高能磷酸鍵。能磷酸鍵。結合變構假說：結合變構假說：ATPATP經過旋轉催化合成經過旋轉催化合成 質子經過質子經過F0F0時，引起時，引起c c亞基構成的環(huán)旋轉，帶動亞基構成的環(huán)旋轉，帶動亞亞基旋轉

13、，基旋轉， 亞基依次與亞基依次與3 3個個亞基結合，引起亞基結合，引起亞基催化位點構象的周期性變化，不斷將亞基催化位點構象的周期性變化，不斷將ADPADP和和PiPi加合在一同，構成加合在一同，構成ATPATP。三、線粒體與疾病三、線粒體與疾病線粒體與人類的疾病、衰老和細胞凋亡有關線粒體?。嚎松讲?，因缺硒引起的地方性心肌病。線粒體出現(xiàn)膨脹，嵴稀少和不完好，各種酶的活性下降，影響電子傳送和氧化磷酸化。衰老：隨年齡的增長，細胞內線粒體數(shù)量減少而體積增大，損傷的mtDNA的積累越來越多。線粒體產生的氧自在基損傷DNA，而線粒體中無DNA損傷的修復系統(tǒng)。由mtDNA 編碼的酶的構造改動，功能異常。3.

14、 細胞凋亡：凋亡信號引起線粒體釋放細胞色素c, 參與凋亡信號的傳導。第二節(jié) 葉綠體與光協(xié)作用 形狀不穩(wěn)定。高等植物中，多狀如透鏡或香蕉；藻類植物的葉綠體形狀依細胞形狀而定。 葉肉細胞含50200個，占細胞質的40%。 由葉綠體膜、類囊體和基質3部分組成。含3種不同的膜：外膜、內膜、類囊體膜；3種彼此分開的腔：膜間隙、基質和類囊體腔。 雙層膜組成，膜間為1020nm的間隙。 外膜的通透性大，內膜通透性低；ADP、ATP、 NADP+、葡萄糖和焦磷酸等需求特殊的轉運體才干經過內膜。NADP+，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，是氧化型。NADPH是復原型 輔酶II 是由內膜開展而來的封鎖的扁平囊。是由內膜

15、開展而來的封鎖的扁平囊。 類囊體膜：流動性高，促進光和作用的酶類復合類囊體膜：流動性高，促進光和作用的酶類復合物在膜上的側向挪動，有利于光和作用的進展。物在膜上的側向挪動，有利于光和作用的進展。 基粒：圓餅狀扁平小囊堆疊而成，含基粒：圓餅狀扁平小囊堆疊而成，含4060個。個。 基質類囊體基質類囊體/基質片層：銜接基粒的沒有堆疊的基質片層：銜接基粒的沒有堆疊的類囊體。類囊體。 內膜與類囊體之間的空間，是光協(xié)作用固定CO2的場所，主要成分包括： 酶類：如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶。全酶有8個大亞基葉綠體基因編碼和8個小亞基核基因編碼。 葉綠體DNA、蛋白質合成體系。 一些顆粒成分：如淀粉粒、質體

16、小球和植物鐵蛋白等。葉綠體與線粒體形狀構造比較葉綠體內膜并不向內折疊成嵴；內膜不含電子傳送鏈；除了膜間隙、基質外，還有類囊體；捕光系統(tǒng)、電子傳送鏈和ATP合成酶都位于類囊體膜上。光協(xié)作用分為光反響和固碳反響；光反響需求光，涉及水的光解和光合磷酸化；固碳反響碳同化反響不需求光，在光反響產物的驅動下進展。光反響在類囊體膜上由光引起的光化學反響，經過葉綠素等光合色素分子吸收、傳送光能，并將光能轉換為電能生成高能電子，進而將電能轉換為活潑化學能， 構成ATP和NADPH并放出 O2 的過程。包括原初反響、電子傳送和光合磷酸化。1. 原初反響primary reaction)：從光和色素分子被光激發(fā)至引

17、起第一個光化學反響為止的過程，包括光能的吸收、傳送與轉換。光和色素：能吸收特定波長的光，分為葉綠素，類胡蘿卜素和藻膽素。光反響-原初反響光合單位：大約光合單位：大約300個葉綠素分子組成個葉綠素分子組成一個功能單位，是進展光協(xié)作用的最小一個功能單位，是進展光協(xié)作用的最小構造單位。構造單位。在光合單位中只需一對特殊的葉綠素分在光合單位中只需一對特殊的葉綠素分子能將光能轉變?yōu)榛瘜W能，及反響中心子能將光能轉變?yōu)榛瘜W能，及反響中心色素，而其他的光合色素稱為天線色素色素，而其他的光合色素稱為天線色素或捕光色素分子?；虿豆馍胤肿?。光化學反響：反響中心光化學反響：反響中心色素吸收光能所引起的色素吸收光能所

18、引起的氧化復原反響。產生原氧化復原反響。產生原初電子。初電子。光反響-電子傳送和光合磷酸化 電子傳送：原初反響產生的電子在被稱為光合電子傳送鏈的一系列電子載體上傳送。 最初電子體D,donor)是H2O，最終電子受體(A, acceptor)是NADP+。 2. 光合磷酸化：與電子傳送相耦聯(lián)而生成ATP的過程。此ATP用于CO2的同化，從而將能量儲存在有機物中。 機制：在電子傳送過程中，質子泵將H+從基質泵到類囊體腔，與水裂解產生的H+一同建立類囊體兩側的質子梯度。質子順電化學梯度跨膜運輸，釋放能量，催化ADP磷酸化，生成ATP。光反響基質基質類囊體腔類囊體腔光系統(tǒng)光系統(tǒng) II， 細胞色素細胞色素b6f, 光系統(tǒng)光系統(tǒng) I利用光反響產生的ATP 和NADPH，使CO2復原為糖類等有機物，即將活潑的化學能最后轉換為穩(wěn)定的化學能，積存于有機物中?？栁难h(huán)Calvin cycleC3途徑:最重要最根本，獨一能合成糖類的途徑。發(fā)生在一切植物中。C4途徑：固碳的最初產物是草酰乙酸四炭化合物。某些熱帶或亞熱帶來源的植物。景天酸代謝途徑：發(fā)生在景天科植物。第三節(jié)第三節(jié) 線粒體和葉綠體是半自主性細胞器線粒體和葉綠體是半自主性細胞器 本身含有遺傳表達系統(tǒng)(