細胞能量轉(zhuǎn)換線粒體和葉綠體翟中和細胞生物學(xué)

1、關(guān)于細胞的能量轉(zhuǎn)換線粒體和葉綠體翟中和細胞生物學(xué)第一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 線粒體與氧化磷酸化 線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 線粒體的功能氧化磷酸化 線粒體與疾病第二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月線粒體的發(fā)現(xiàn)1894年，Altmann(奧特曼)首次發(fā)現(xiàn)，生命小體。1897年， Benda (班達)正式命名為線粒體。1963年，Nass(納斯)，雞胚肝細胞線粒體中存在 DNA；Schatz(沙茨)，分離到完整的mtDNA。1981年，測定人mtDNA的DNA序列。1987年，Wallace(華勒斯)， mtDNA突變可引起疾病。1988年，首次報道m(xù)tDNA突變。第三張，P

2、PT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量與分布： 形態(tài)、大小、數(shù)量與分布，在不同細胞內(nèi)變動很大，就是同一細胞在不同生理狀態(tài)下也不一樣。 具有多形性、易變性、運動性和適應(yīng)性等特點。以線狀和顆粒狀最常見，在一定條件下線粒體的形狀變化是可逆的。 線粒體的形狀與大小并不是固定的，而是隨著代謝條件的不同而改變，它可能反映線粒體處于不同的代謝狀態(tài)。 植物細胞的線粒體數(shù)量一般較動物細胞的少。 線粒體的數(shù)目在不同類型細胞內(nèi)有很大差別。 線粒體的數(shù)目還與細胞的生理功能及生理狀態(tài)有關(guān)，在新陳代謝旺盛的細胞中線粒體多。 在很多細胞中，線粒體在細胞內(nèi)的分布是不均勻的，在某些細胞中線粒體往往集中

3、在細胞代謝旺盛的需能部位。 根據(jù)細胞代謝的需要，線粒體可在細胞質(zhì)中運動、變形和分裂增殖。 線粒體在細胞質(zhì)中的定位與遷移，往往與微管有關(guān)。一、線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)第四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)（二）線粒體的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成： 在電鏡下觀察到線粒體是由內(nèi)外兩層彼此平行的單位膜套疊而成的封閉的囊狀結(jié)構(gòu)。 外 膜(outer membrane）： 線粒體最外面的一層單位膜結(jié)構(gòu)，起界膜作用。 厚約6nm，光滑而有彈性，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)各占50%。 含孔蛋白，通透性較高。 一些特殊的酶類：標志酶是單胺氧化酶。第五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)（二）線粒

4、體的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成： 內(nèi) 膜（inner membrane）：是位于外膜的內(nèi)側(cè)把膜間隙與基質(zhì)分開的一層單位膜結(jié)構(gòu)，厚約68nm。 蛋白質(zhì)/脂質(zhì)3:1，缺乏膽固醇，富含心磷脂，高度不通透性。線粒體內(nèi)膜向基質(zhì)折疊形成嵴，大大增加了內(nèi)膜的表面積。 在內(nèi)膜的嵴上有許多排列規(guī)則的顆粒，稱為線粒體基粒，又稱偶聯(lián)因子1，簡稱F1（ATP合酶的頭部）。 內(nèi)膜的標志酶是細胞色素氧化酶。第六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)（二）線粒體的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成： 內(nèi)膜和外膜將線粒體分割成兩個區(qū)室： 膜間隙：線粒體內(nèi)外膜之間的腔隙。 寬約68nm，含許多可溶性酶、底物及輔助因子。 膜間隙的標志酶是

5、腺苷酸激酶，功能是催化ATP分子末端磷酸集團轉(zhuǎn)移到AMP，生成ADP。 線粒體基質(zhì)：內(nèi)膜所包圍的嵴外空間。 酶類：含三羧酸循環(huán)酶系、線粒體基因表達酶系等。 線粒體遺傳系統(tǒng)：線粒體DNA, RNA，核糖體和轉(zhuǎn)錄、翻譯遺傳信息所需的各種裝置。 線粒體基質(zhì)的標志酶是檸檬酸合成酶。 第七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、線粒體的功能氧化磷酸化 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。是糖類、脂肪和氨基酸 最終氧化釋能的場所。 還與細胞中氧自由基的生成、細胞凋亡、細胞的信 號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞內(nèi)多種離子的跨膜轉(zhuǎn)運及電解質(zhì)穩(wěn)態(tài) 平衡的調(diào)控有關(guān)。 伴隨著生物的氧化（放能）

6、過程，所發(fā)生的磷酸化（貯能）作用的過程。第八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、氧化磷酸化 氧化磷酸化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 結(jié)合變構(gòu)機制和旋轉(zhuǎn)催化假說氧化磷酸化的偶聯(lián)機制化學(xué)滲透假說 (Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961)氧化磷酸化的過程 第九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）氧化磷酸化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 氧化(電子傳遞、消耗氧, 放能)與磷酸化(ADP+Pi，儲能)同時進行，密切偶聯(lián)，分別由兩個不同的結(jié)構(gòu)體系執(zhí)行： 氧化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 電子傳遞鏈 磷酸化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) ATP合酶 磷酸化作用與電子傳遞的偶聯(lián)第十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2

7、022年6月1.電子傳遞鏈 (ELECTRON-TRANSPORT CHAIN）電子傳遞鏈的涵義電子傳遞鏈的四種復(fù)合物電子傳遞鏈的類型在電子傳遞過程中，有幾點需要說明第十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月電子傳遞鏈的涵義電子傳遞鏈（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，由一系列能可逆地接受和釋放電子或H+的化學(xué)物質(zhì)所組成，在內(nèi)膜上相互關(guān)聯(lián)地有序排列，稱為電子傳遞鏈或呼吸鏈。 線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈是典型的多酶氧化還原體系，參加呼吸鏈的氧化還原酶有： 1、煙酰胺脫氫酶類（以NAD+或NADH+為輔酶） 2、黃素脫氫酶類（以黃素單核苷酸FMN或黃素腺

8、嘌呤二核苷酸 FAD為輔基） 3、鐵硫蛋白類 （或稱鐵硫中心，F(xiàn)eS） 4、輔酶Q類 5、細胞色素類 ：呼吸鏈中的細胞色素蛋白至少有5種，即細胞 色素b、c、 c1、a、a3 。 第十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月電子傳遞鏈的四種復(fù)合物復(fù)合物：NADH-CoQ還原酶（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體） 組成：25條以上多肽鏈組成，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個高能電子輔酶Q；泵出4 H+復(fù)合物：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，2個Fe-S中心，1個細胞色素b 作用：催化電子從琥珀酸通過FAD和Fe-S傳給

9、輔酶Q (無H+泵出)復(fù)合物：CoQ-細胞色素c還原酶(既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體) 組成：由10條多肽鏈組成，2個細胞色素b，1個細胞色素c1和1個 Fe-S蛋白。 作用：催化電子從CoQ氧化傳給細胞色素c，同時發(fā)生質(zhì)子的跨膜轉(zhuǎn)移。 復(fù)合物：細胞色素氧化酶（既是電子傳遞體又是質(zhì)子移位體） 組成：由613條多肽鏈組成，以二聚體形式存在。細胞色素a和a3 和兩個銅原子。 作用：催化電子從細胞色素c傳給氧，同時發(fā)生質(zhì)子的跨膜轉(zhuǎn)移。第十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月電子傳遞鏈的類型 NADH呼吸鏈 復(fù)合物、 組成主要的呼吸鏈， 催化 NADH的氧化 FADH2呼吸鏈 復(fù)合物 、 組成F

10、ADH2呼吸鏈， 催化琥珀酸的氧化4種復(fù)合物組成兩種呼吸鏈：第十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月在電子傳遞過程中，有幾點需要說明 五種類型電子載體：煙酰胺脫氫酶類、黃素脫氫酶類、細胞色素(含血紅素輔基)、 Fe-S中心、輔酶Q。前三種與蛋白質(zhì)結(jié)合，輔酶Q為脂溶性 醌。 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。 電子傳遞方向按氧化還原電位遞增的方向傳遞(NAD+/NADH最低，H2O/O2最高)。 高能電子釋放的能量驅(qū)動線粒體內(nèi)膜復(fù)合物(H+-泵)將H+從基質(zhì)側(cè)泵到膜間隙，形成跨線粒體內(nèi)膜H+梯度(能量轉(zhuǎn)化)。 電子傳遞鏈各組分在膜上

11、不對稱分布。第十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. ATP合酶 ATP合酶的存在部位 ATP合酶的分子結(jié)構(gòu) ATP合酶的工作特點 ATP合酶的作用機制第十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月ATP合酶的存在部位 線粒體的內(nèi)膜 葉綠體的類囊體膜 好氧細菌的質(zhì)膜第十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月ATP合酶的分子結(jié)構(gòu) ATP合酶的分子結(jié)構(gòu)是由兩個部分組成,猶如一部精密的分子“水輪機” 。 球狀的F1頭部 從內(nèi)膜突出于基質(zhì)內(nèi)，水溶性球蛋白，較易從膜上脫落。 33 嵌于內(nèi)膜的F0基部 嵌合在內(nèi)膜上的疏水性蛋白復(fù)合體，形成一個跨膜質(zhì)子通道。 亞基類型在不同物種中差別很大。

12、只有細菌的被確定為a1b2c1012 。 第十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月工作特點 可逆性復(fù)合酶: 既能利用質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存的能量合成 ATP 又能水解ATP將質(zhì)子從基質(zhì)泵到膜間隙 第十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)合變構(gòu)機制和旋轉(zhuǎn)催化假說 (BOYER 1979) 質(zhì)子梯度的作用并不是用于形成 ATP，而是使ATP從酶的催化位點上解脫下來。 ATP合酶上的3個亞基的氨基酸序列是相同的，但構(gòu)象不同。對核苷酸的親和性不同。 （疏松L、緊密T、開放O) ATP通過旋轉(zhuǎn)催化而合成。旋轉(zhuǎn)是由質(zhì)子跨膜運動來驅(qū)動的。第二十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月氧化磷酸化的偶

13、聯(lián)機制化學(xué)滲透假說 化學(xué)滲透假說內(nèi)容 電子傳遞鏈各組分在線粒體內(nèi)膜中不對稱分布，當高能電子沿其傳遞時，所釋放的能量將質(zhì)子（H+ ）從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到膜間隙，在內(nèi)膜的兩側(cè)形成電化學(xué)質(zhì)子梯度，也稱為質(zhì)子動力勢(proton motive force，P)。在這個梯度驅(qū)使下，H+穿過內(nèi)膜上的ATP合酶流回到基質(zhì)，其能量促使ADP和Pi合成ATP。 化學(xué)滲透假說的兩個特點 強調(diào)線粒體膜結(jié)構(gòu)的完整性 定向的化學(xué)反應(yīng)第二十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月磷酸化作用與電子傳遞的偶聯(lián) 當電子從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。 NAD

14、H呼吸鏈生成ATP的3個部位是： NADH CoQ 1ATP Cytb Cytc 1ATP 3ATP Cytaa3 O2 1ATPFADH2呼吸鏈只生成2個ATP分子：電子從FADH2至輔酶Q間傳遞所釋放的能量不足以形成高能磷酸鍵。第二十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、線粒體與疾病 線粒體的異常會影響整個細胞的正常功能，從而導(dǎo)致病變。有人將這一類疾病稱為“線粒體病” 。 克山病就是一種心肌線粒體病。 它是以心肌損傷為主要病變的地方性心肌病，因營養(yǎng)缺乏(缺硒)而引起。 患者因缺硒而導(dǎo)致心肌線粒體出現(xiàn)膨脹、嵴稀少和不完整。第二十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 葉綠體

15、與光合作用 葉綠體(Chloroplast)的形態(tài)結(jié)構(gòu) 葉綠體的功能光合作用 第二十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月、葉綠體的形狀、大小和數(shù)量 植物種類差別大不穩(wěn)定的細胞器： 不同的環(huán)境條件產(chǎn)生不同適應(yīng)性變化（光照）高等植物葉綠體： 形狀：成凸透鏡狀或香蕉型。 大?。簩?4nm，長5 10nm. 數(shù)量：大多數(shù)葉肉細胞含有幾十至幾百個葉綠體，可占 細胞質(zhì)體積的40% 90%。 藻類植物只有一個巨大的葉綠體，形態(tài)依細胞形態(tài)而定。一、葉綠體的形態(tài)結(jié)構(gòu)第二十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月葉綠體超微結(jié)構(gòu)葉綠體膜 雙層單位膜內(nèi)膜和外膜組成，每層膜厚68nm。 內(nèi)外膜之間為1020nm

16、寬的腔隙，稱為膜間隙。 外膜通透性大，含孔蛋白，允許104的分子通過。 內(nèi)膜通透性較差，僅有O2、CO2和H2O分子能自由通過。 內(nèi)膜上有很多轉(zhuǎn)運蛋白。、葉綠體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成 第二十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月葉綠體超微結(jié)構(gòu) 類 囊 體 葉綠體內(nèi)部由內(nèi)膜發(fā)展而來的封閉的扁平膜囊。 類囊體內(nèi)空間稱為類囊體腔。 在葉綠體的某些部位，許多圓餅狀的類囊體有序疊置成垛，稱為基粒。 、葉綠體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成 類型基粒類囊體基質(zhì)類囊體第二十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月葉綠體超微結(jié)構(gòu)類 囊 體基粒類囊體：組成基粒的類囊體。 1、直徑為0.250.8m，厚約0.01 m。 2、一個

17、基粒由530個基粒類囊體組成，最多可達上百個。基質(zhì)類囊體：貫穿在兩個或兩個以上基粒之間沒有發(fā)生垛疊的片層結(jié)構(gòu)稱為基質(zhì)片層或基質(zhì)類囊體。 1、垛疊是動態(tài)的：垛疊和非垛疊可以相互轉(zhuǎn)換。 2、類囊體垛疊成基粒高等植物細胞特有的膜結(jié)構(gòu)大大 增加膜片層的總面積有效捕獲光能加速光反應(yīng)。 3、化學(xué)組成：含極少的磷脂和豐富的具有半乳糖的糖脂（主 要是不飽和亞麻酸）類囊體的脂雙分子層流動性非常大。 、葉綠體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成 第二十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月葉綠體超微結(jié)構(gòu)葉綠體基質(zhì) 被葉綠體內(nèi)膜所包圍的除類囊體以外的區(qū)域。 主要成分： 可溶性蛋白質(zhì)：核酮糖-1.5-二磷酸羧化酶光和作用中一個起重

18、要作用的酶系統(tǒng)。環(huán)狀DNARNA（r RNA、 tRNA、 mRNA）核糖體脂滴（可能是脂質(zhì)的儲存庫）植物鐵蛋白（儲存鐵）淀粉粒第二十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、葉綠體的功能光合作用 (1) 依賴光的反應(yīng)光反應(yīng) (2) 碳同化反應(yīng)固碳反應(yīng) 光反應(yīng)：原初反應(yīng)、電子傳遞及光合磷酸化 固碳反應(yīng) Photosynthesis光合作用：綠色植物葉肉細胞的葉綠體吸收光能，利用水和二氧化碳合成糖類等有機化合物，同時放出氧的過程。第三十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月光反應(yīng)在類囊體膜上由光引起的光化學(xué)反應(yīng)，通過葉綠素等光合色素分子吸收、傳遞光能，并將光能轉(zhuǎn)換為電能，進而轉(zhuǎn)換為活躍化

19、學(xué)能， 形成ATP和NADPH并放出 O2 的過程。包括原初反應(yīng)、電子傳遞和光合磷酸化。 原初反應(yīng)（primary reaction) 指葉綠素分子從被光激發(fā)至引起第一個光化學(xué)反應(yīng)為止的過程，包括光能的吸收、傳遞與轉(zhuǎn)換，即光能被補光色素分子吸收，并傳遞至反應(yīng)中心，在反應(yīng)中心發(fā)生最初的光化學(xué)反應(yīng)，使電荷分離從而將光能轉(zhuǎn)換為電能的過程。 第三十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月光反應(yīng) 原初反應(yīng)（primary reaction) 植物：葉綠素葉綠素a、葉綠素b；類胡蘿卜素胡蘿卜素、葉黃素 在一些細菌和藻類中還有藻膽素和葉綠素c和d 等。 色素分子按其作用分類： 1、捕光色素：具有吸收聚集光

20、能和傳遞激發(fā)能給反應(yīng)中心的作用，而無 光化學(xué)活性，故又稱天線色素，由全部葉綠素b和大部分 葉綠素a、胡蘿卜素和葉黃素等所組成。 2、反應(yīng)中心色素：由一種特殊狀態(tài)的葉綠素a分子組成，具有將光能轉(zhuǎn)換 為化學(xué)能的特殊功能。 按最大吸收峰的不同分類： 、吸收峰700nm稱P700PS的中心色素 、吸收峰680nm稱P680PS的中心色素 捕光色素及反應(yīng)中心構(gòu)成了光合作用單位，它是進行光合作用的最小的結(jié)構(gòu)單位。 反應(yīng)中心：中心色素分子Chl、原初電子供體D、原初電子受體A D.Chl.A D.Chl* .A D.Chl+.A - D+.Chl.A -h第三十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月光反

21、應(yīng) 電子傳遞實驗證明：光合作用的電子傳遞是在兩個不同的光系統(tǒng)中 進行的，即由PS及PS協(xié)同完成。1、PS：將電子從低于H2O的能量水平提高到一個中間點。2、 PS：把電子從中間點提高到NADP+水平。第三十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月光合磷酸化類型光和磷酸化：由光能所引起的電子傳遞與磷酸 化作用相偶聯(lián)而生成ATP的過程。光和磷酸化類型： 按照電子傳遞的方式分為非循環(huán)式光合磷酸化和循環(huán)式光合磷酸化兩條通路。光反應(yīng)第三十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月光合磷酸化的作用機制 PQH2轉(zhuǎn)移到膜內(nèi)側(cè)質(zhì)子釋放到類囊體，電子傳給細胞色素bf經(jīng)PC將電子傳給P700P700放出電子傳給

22、鐵硫蛋白傳給鐵氧還蛋白電子交給NADP+還原成NADPH。光反應(yīng) P680吸收光量子激發(fā)出的電子傳至電子受體PQ（質(zhì)體醌）PQ攝取兩個質(zhì)子還原為PQH2第三十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月固碳反應(yīng) 利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP 和NADPH，使CO2還原為糖類等有機物，即將活躍的化學(xué)能最后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學(xué)能，儲存于有機物中。 這一過程是在葉綠體基質(zhì)中進行的不需要光（也可在光下）的酶促化學(xué)反應(yīng)。 卡爾文循環(huán)（Calvin cycle）（C3途徑） C4途徑 景天酸代謝途徑第三十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 線粒體和葉綠體是半自主性細胞器半自主性細胞器的概念 線粒體和葉綠

23、體的DNA線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)合成線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運送與組裝第三十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、半自主性細胞器的概念 SEMIAUTONOMOUS ORGANELLE 自身含有遺傳信息表達系統(tǒng)(自主性)，但編碼的遺傳信息量十分有限，其RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯、自身的構(gòu)建和功能的發(fā)揮等必須依賴于核基因組編碼的遺傳信息(自主性有限)。第三十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、線粒體和葉綠體的DNA mtDNA/ctDNA形狀、數(shù)量、大小 mtDNA和ctDNA均以半保留方式進行自我復(fù)制 mtDNA復(fù)制的時間主要在細胞周期的S期及G2期， DNA先復(fù)制，隨后線粒體

24、分裂。 ctDNA復(fù)制的時間在G1期。 mtDNA和ctDNA的復(fù)制仍受核控制：復(fù)制所需的DNA聚合酶由核DNA編碼，在細胞質(zhì)核糖體上合成。第三十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月MTDNA /CTDNA形狀、數(shù)量、大小 mtDNA呈雙鏈環(huán)狀，與細菌的DNA相似。 mtDNA大小： 動物：周長約5m， 16,000bp，相對分子質(zhì)量108，比核 DNA相對分子質(zhì)量小1,00010,000倍。 酵母：周長可達26m， 78,000bp， 人 ：16,569bp，含有37個基因，是迄今為 止所知最小的 mtDNA。第四十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月MTDNA /CTDNA形狀、

25、數(shù)量、大小 ctDNA也呈雙鏈環(huán)狀 ctDNA大?。?差異較大，一般周長為40-60m，相對分子質(zhì)量約為3.8 106。 葉綠體中DNA分子數(shù)明顯比線粒體中DNA分子數(shù)多： 線粒體：6個 mtDNA 葉綠體：12個ctDNA第四十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)合成 線粒體和葉綠體合成蛋白質(zhì)的種類十分有限線粒體或葉綠體蛋白質(zhì)合成體系對核基因組具有依賴性第四十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）線粒體和葉綠體合成蛋白質(zhì)的種類十分有限 1. mtDNA 編碼的RNA和多肽 組成線粒體各部分的蛋白質(zhì)，絕大多數(shù)都是由核DNA編碼 并在細胞質(zhì)核糖體上合成后

26、再運送到線粒體各自的功能位 點上。 不同來源的線粒體基因，其表達產(chǎn)物既有共性， 也存在差 異。 2.ctDNA編碼的RNA和多肽 參加葉綠體組成的蛋白質(zhì)來源有種情況：由ctDNA編碼，在葉綠體核糖體上合成；由核DNA編碼，在細胞質(zhì)核糖體上合成；由核DNA編碼，在葉綠體核糖體上合成。 估計至少70%的葉綠體蛋白質(zhì)是由核基因編碼的 例如(RuBPcase)第四十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月四、線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運送與組裝線粒體：1.導(dǎo)肽 在細胞質(zhì)中合成的線粒體中的前體蛋白由成熟式的蛋白質(zhì)和N端的前導(dǎo)肽共同組成。引導(dǎo)蛋白質(zhì)進入到線粒體。2.導(dǎo)肽的結(jié)構(gòu)特征3.蛋白質(zhì)的運送與組裝方式葉

27、綠體：轉(zhuǎn)運肽：在細胞質(zhì)中合成的葉綠體前體蛋白在其N-末端含有一個額外的氨基酸序列。引導(dǎo)蛋白質(zhì)進入到葉綠體。第四十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 線粒體和葉綠體的增殖與起源線粒體和葉綠體的增殖線粒體和葉綠體的起源第四十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、線粒體和葉綠體的增殖 線粒體的增殖：由原來的線粒體分裂或出芽而來。 葉綠體的發(fā)育和增殖個體發(fā)育：由前質(zhì)體分化而來。 增殖：分裂增殖 通常是在葉綠體近中部處向內(nèi)收縮，最后分開成為兩個子葉綠體。 葉綠體數(shù)目：幼齡葉綠體分裂。第四十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、線粒體和葉綠體的起源 內(nèi)共生起源學(xué)說 非共生起源

28、學(xué)說第四十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)共生起源學(xué)說 葉綠體起源于細胞內(nèi)共生的藍藻： Mereschkowsky，1905年 Margulis，1970年：線粒體的祖先-原線粒體 是一種革蘭氏陰性細菌：葉綠體的祖先是原核 生物的藍細菌（Cyanobacteria），即藍藻。 內(nèi)共生起源學(xué)說的主要論據(jù) 不足之處第四十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月內(nèi)共生起源學(xué)說的主要論據(jù)基因組在大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu)方面與細菌相似。有自己完整的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，能獨立合成蛋白質(zhì)。兩層被膜有不同的進化來源，外膜與細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)相似，內(nèi)膜與細菌質(zhì)膜相似。以分裂的方式進行繁殖，與細菌的繁殖方式相同。能

29、在異源細胞內(nèi)長期生存，說明線粒體和葉綠體具有的自主性與共生性的特征。線粒體的祖先很可能來自反硝化副球菌或紫色非硫光合細菌。發(fā)現(xiàn)介于胞內(nèi)共生藍藻與葉綠體之間的結(jié)構(gòu)-藍小體，其特征在很多方面可作為原始藍藻向葉綠體演化的佐證。第四十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月不足之處 從進化角度，如何解釋在代謝上明顯占優(yōu)勢的共生體 反而將大量的遺傳信息轉(zhuǎn)移到宿主細胞中？ 不能解釋細胞核是如何進化來的，即原核細胞如何演 化為真核細胞？ 線粒體和葉綠體的基因組中存在內(nèi)含子，而真細菌原核 生物基因組中不存在內(nèi)含子，如果同意內(nèi)共生起源學(xué)說 的觀點，那么線粒體和葉綠體基因組中的內(nèi)含子從何發(fā) 生？第五十張，PPT

30、共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月非共生起源學(xué)說 主要內(nèi)容：真核細胞的前身是一個進化上比較高等的好氧細菌。 通過細菌細胞膜內(nèi)陷、擴張和分化，后來逐漸形成線粒體和葉綠體的雛形，又稱原生質(zhì)膜內(nèi)陷說。 成功之處：解釋了真核細胞核被膜的形成與演化的漸進過程。 不足之處第五十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月不足之處 實驗證據(jù)不多 無法解釋為何線粒體、葉綠體與細菌在DNA分 子結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)合成性能上有那么多相似之處 對線粒體和葉綠體的DNA酶、RNA酶和核糖體 的來源也很難解釋。 真核細胞的細胞核能否起源于細菌的核區(qū)？第五十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月本章小結(jié) 線粒體與氧化磷酸化一、線

31、粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量與分布（二）線粒體的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成：外 膜、內(nèi) 膜、膜間隙、線粒體基質(zhì)二、線粒體的功能氧化磷酸化（一）氧化磷酸化的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 1、電子傳遞鏈：涵義、四種復(fù)合物、類型（ NADH、FADH2） 2、ATP合酶：存在部位（線粒體的內(nèi)膜、葉綠體的類囊體膜、好氧細菌的質(zhì)膜）、分子結(jié)構(gòu)（ F1顆粒 、 F0顆粒）、結(jié)合變構(gòu)機制和旋轉(zhuǎn)催化假說。 （二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機制化學(xué)滲透假說三、線粒體與疾?。嚎松讲》N心肌線粒體病第五十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月本章小結(jié) 葉綠體與光合作用一、葉綠體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、葉綠體的形狀、大小和數(shù)量、葉綠體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組

32、成：葉綠體膜、類 囊 體（基粒類囊體、基質(zhì)類囊體）、葉綠體基質(zhì)二、葉綠體的功能光合作用光反應(yīng)：原初反應(yīng)、電子傳遞、光合磷酸化（非循環(huán)式、 循環(huán)式光合磷酸化）固碳反應(yīng)：卡爾文循環(huán)、 C4途徑、景天酸代謝途徑第五十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月本章小結(jié)線粒體和葉綠體是半自主性細胞器一、半自主性細胞器的概念二、線粒體和葉綠體的DNA 形狀、數(shù)量、大小三、線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)合成 線粒體和葉綠體合成蛋白質(zhì)的種類十分有限 線粒體或葉綠體蛋白質(zhì)合成體系對核基因組具有依賴性四、線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運送與組裝第五十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月本章小結(jié) 線粒體和葉綠體的增殖與起源一

33、、線粒體和葉綠體的增殖 線粒體：分裂或出芽 葉綠體：分裂增殖二、線粒體和葉綠體的起源 內(nèi)共生起源學(xué)說、非共生起源學(xué)說第五十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月孔蛋白是由鏈形成的桶狀結(jié)構(gòu)；中心有直徑為2 3nm的小孔，即內(nèi)部通道。當孔蛋白通道完全打開時，可以通過相對分子質(zhì)量高達5103的分子。第五十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月嵴的類型 板層狀 高等動物細胞中，絕大部分細胞中的嵴； 其方向大多與長軸垂直。 管 狀 原生動物、低等動物、植物細胞。 一般來說，需能多的細胞，不但線粒體多，嵴的數(shù)量也多。第五十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月球狀的F1頭部 ：葉輪：“橘瓣”結(jié)

34、構(gòu)，各亞基分離時無酶活性，結(jié)合時有酶活性。和亞基上均有核苷酸結(jié)合位點，其中亞基結(jié)合位點具有催化ATP合成或水解的活性。與亞基有很強的親和力，結(jié)合在一起形成“轉(zhuǎn)子”，共同旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)三個亞基催化位點的開放和關(guān)閉。亞基有抑制酶水解ATP的活性，還有堵塞H+通道、減少H+泄漏的功能嵌于內(nèi)膜的F0基部：多拷貝的c亞基形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)；a亞基與b亞基二聚體排列在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)；a亞基、b亞基二聚體和亞基共同組成“定子”；F0中的一個亞基可結(jié)合寡霉素，通過亞基調(diào)節(jié)通過F0的H+流，有可起到保護自身和抵抗外界環(huán)境變化的作用?！稗D(zhuǎn)子”和“定子”結(jié)合起來， “轉(zhuǎn)子”在通過F0的H+流推動下旋轉(zhuǎn)，依次與3個亞基作用，調(diào)節(jié)亞基催化位點的構(gòu)象變化； “定子”在一側(cè)將33與F0連接起來。第五十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)合變構(gòu)機制和旋轉(zhuǎn)催化假說第六十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月非循環(huán)式光合磷酸化： 由有光驅(qū)動的電子從H2O開始，經(jīng)PS、Cytb6f復(fù)合物和PS最后傳遞給NADP+，電子傳遞經(jīng)過兩個光系統(tǒng)，在電子傳遞過程中建立質(zhì)子梯度驅(qū)動ATP形成。循環(huán)式光合磷酸化: 由有光驅(qū)動的電子從PS開始，經(jīng)A0、A1、Fe-S、和Fd（鐵氧還蛋白）,又重新傳給Cytb6f（細胞色素bf）