線粒體醫(yī)學(xué)知識講座培訓(xùn)課件

1、線粒體醫(yī)學(xué)知識講座線粒體醫(yī)學(xué)知識講座第一節(jié)線粒體結(jié)構(gòu)與細胞能量轉(zhuǎn)換2線粒體醫(yī)學(xué)知識講座第一節(jié)線粒體結(jié)構(gòu)與細胞能量轉(zhuǎn)換2線粒體醫(yī)學(xué)知識講座有的呈線狀，顆?；蚨虠U狀，有的呈圓形、啞鈴形、星形；還有的呈分枝狀、環(huán)狀等。但以圓柱狀與橢圓球形為最多。 3線粒體醫(yī)學(xué)知識講座有的呈線狀，顆?；蚨虠U狀，有的呈圓形、啞鈴形、星形；還有的呈一、線粒體的結(jié)構(gòu)形態(tài)：光鏡： 線狀、粒狀、短桿狀；有的圓形、啞鈴形、星形；還有分枝狀、環(huán)狀等大?。阂话阒睆剑?.51.0m; 長度： 3m。數(shù)目：正常細胞中：10002000個。分布：通常分布于細胞生理功能旺盛的區(qū)域和需要能量較多的部位。總之：線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)目和分布在不

2、同形態(tài)和類型 的細胞中可朔性較大。 4線粒體醫(yī)學(xué)知識講座一、線粒體的結(jié)構(gòu)形態(tài)：光鏡： 線狀、粒狀、短桿狀；有的圓形電鏡：線粒體是由兩層單位膜圍成的封閉的囊狀結(jié)構(gòu)。分為外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四部分。15線粒體醫(yī)學(xué)知識講座電鏡：線粒體是由兩層單位膜圍成的封閉的囊狀結(jié)構(gòu)。分為外膜、內(nèi)1、外膜 包圍在線粒體外表面的一層單位膜 ，厚67nm， 平整光滑,與內(nèi)膜不連接。含有多種孔蛋白形成的水相通道，允許分子量為5kD以下的分子通過。所以外膜的通透性非常高,使得膜間隙中的環(huán)境幾乎與細胞質(zhì)相似。6線粒體醫(yī)學(xué)知識講座1、外膜 包圍在線粒體外表面的一層單位膜 ，厚67nm， 2、內(nèi)膜位于外膜的內(nèi)側(cè)包裹線粒體基質(zhì)

3、的一層單位膜， 平均厚45nm。內(nèi)膜的通透性較低，一般不允許離子和大多數(shù)帶電的小分子通過。線粒體內(nèi)膜向基質(zhì)折褶形成嵴，增加內(nèi)膜的表面積。嵴上有ATP合酶，又叫基粒。內(nèi)膜是線粒體進行電子傳遞和氧化磷酸化的主要部位。標(biāo)志酶為細胞色素C氧化酶 7線粒體醫(yī)學(xué)知識講座2、內(nèi)膜位于外膜的內(nèi)側(cè)包裹線粒體基質(zhì)的一層單位膜， 平均厚43、膜 間 腔 線粒體內(nèi)膜和外膜之間的間隙稱為膜間隙， 寬68 nm，由于外膜通透性很強，而內(nèi)膜的通透性又很低，所以膜間隙中的化學(xué)成分接近于細胞質(zhì)。標(biāo)志酶：腺苷酸激酶 功能：建立和維持質(zhì)子梯度。8線粒體醫(yī)學(xué)知識講座3、膜 間 腔 線粒體內(nèi)膜和外膜之間的間隙稱為膜間隙， 寬64、基質(zhì)

4、 內(nèi)膜和嵴包圍著的線粒體內(nèi)部空間是線粒體基質(zhì)19線粒體醫(yī)學(xué)知識講座4、基質(zhì) 內(nèi)膜和嵴包圍著的線粒體內(nèi)部空間是線粒體基質(zhì)19基質(zhì)中含有：酶：催化三羧酸循環(huán)、脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化，標(biāo)志酶為蘋果酸脫氫酶。 線粒體DNA（mtDNA），及線粒體特有的核糖體，tRNAs 、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。 基質(zhì)顆粒：電子密度大，內(nèi)含Ca2+、Mg2+、Zn2+等離子。多見于轉(zhuǎn)運水和無機離子的細胞中。10線粒體醫(yī)學(xué)知識講座基質(zhì)中含有：10線粒體醫(yī)學(xué)知識講座線粒體醫(yī)學(xué)知識講座培訓(xùn)課件ATP合成酶：具雙向性，結(jié)合時合成ATP、解離時水解ATP。1979年提出結(jié)合變構(gòu)、旋轉(zhuǎn)催化模型（質(zhì)子驅(qū)動） o

5、:open; L:loose; T: tight12線粒體醫(yī)學(xué)知識講座ATP合成酶：具雙向性，結(jié)合時合成ATP、解離時水解ATP?？扇苄缘鞍祝夯|(zhì)中的酶和膜的外周蛋白。其中酶已確認(rèn)的 有120多種，是細胞中含酶最多的細胞器；不溶性蛋白：為膜的鑲嵌蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和部分酶蛋白。二、 線粒體的化學(xué)組成 1. 蛋白質(zhì)：占線粒體干重的65% -70%，內(nèi)膜含量較多。線粒體的蛋白質(zhì)可分為兩類：2. 脂 類：占線粒體干重的25% -30%，主要成分為磷脂 。4. 水、輔酶、維生素、金屬離子等。3. 線粒體DNA(mtDNA) , 具獨立的遺傳系統(tǒng)，存在于基質(zhì)或依 附于內(nèi)膜，它與細胞核的遺傳系統(tǒng)構(gòu)成一個整體。

6、13線粒體醫(yī)學(xué)知識講座可溶性蛋白：基質(zhì)中的酶和膜的外周蛋白。其中酶已確認(rèn)的不溶性蛋三、線粒體的遺傳體系線粒體具有一套完整的轉(zhuǎn)錄和翻譯體系，包括mtDNA，70型核糖體，tRNAs, rRNA, DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。表明有一定的自主性。mtDNA分子量小、基因數(shù)量少、編碼的蛋白質(zhì)有限，只編碼線粒體蛋白質(zhì)的10%，大多數(shù)線粒體蛋白質(zhì)（90%）由核基因編碼的，并在細胞質(zhì)中合成后轉(zhuǎn)運到線粒體中。同時線粒體遺傳體系受控于細胞核遺傳系統(tǒng)，必須依靠核內(nèi)的遺傳信息才能完成自我的復(fù)制。 因此，線粒體為半自主性細胞器。14線粒體醫(yī)學(xué)知識講座三、線粒體的遺傳體系線粒體具有一套完整的轉(zhuǎn)錄和翻譯體系，包括A-

7、PPP A-PP+Pi+能量(1.72kj)去磷酸磷酸化一、細胞的能量貨幣ATP(三磷酸腺苷)ATP的作用：1、是細胞生命活動的直接供能者；2、是細胞能量轉(zhuǎn)換的中間攜帶者，“能量貨幣”3、是細胞的能量獲得、轉(zhuǎn)換、儲存和利用的樞紐。四、 線粒體的功能15線粒體醫(yī)學(xué)知識講座A-PPP A-PP+P產(chǎn)生的途徑：氧化磷酸化和底物水平磷酸化1、氧化磷酸化：高能電子在線粒體內(nèi)膜呼吸鏈的電子傳遞過程中釋放出的能量被線粒體內(nèi)膜或者嵴上的基粒用來催化ADP磷酸化，合成ATP。是主要形式，占80%。2、底物水平磷酸化：由高能底物水解放能，直接將高能磷酸鍵從底物轉(zhuǎn)移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP。占1020%

8、。16線粒體醫(yī)學(xué)知識講座產(chǎn)生的途徑：氧化磷酸化和底物水平磷酸化16線粒體醫(yī)學(xué)知識講座線粒體功能區(qū)隔：外膜：轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)內(nèi)膜：產(chǎn)生能量基質(zhì)：三羧酸循環(huán)線粒體是糖類、脂肪和蛋白質(zhì)最終徹底氧化釋放能量并轉(zhuǎn)換能量的場所-“細胞的動力工廠”具體體現(xiàn)在：三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle, TCA）和氧化磷酸化17線粒體醫(yī)學(xué)知識講座線粒體功能區(qū)隔：線粒體是糖類、脂肪和蛋白質(zhì)最終徹底氧化釋放能細胞氧化：指在活細胞的線粒體中，在氧氣的參與下，胞內(nèi)糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等有機物徹底氧化分解為二氧化碳和水，且伴隨著能量釋放和ATP生成的過程。也稱細胞呼吸(cellular respiratio

9、n) 。細胞氧化分4個階段：1、葡萄糖分解生成丙酮酸，細胞質(zhì)基質(zhì)中進行；2、丙酮酸進入線粒體，氧化脫羧，生成乙酰CoA；3、，在線粒體基質(zhì)中進行；4、電子傳遞（氧化）及磷酸化，在線粒體內(nèi)膜進行。（O O2-; H H+）34三羧酸循環(huán)：2次脫羧、4次脫氫（3次NAD+，1次FAD接受）、1次底物水平磷酸化。18線粒體醫(yī)學(xué)知識講座細胞氧化：指在活細胞的線粒體中，在氧氣的參與下，胞內(nèi)糖類、脂一分子的葡萄糖徹底氧化生成38個ATP糖酵解：2個線粒體內(nèi)：36個三羧酸循環(huán)：2個內(nèi)膜上呼吸氧化過程：34個細胞氧化結(jié)果19線粒體醫(yī)學(xué)知識講座一分子的葡萄糖徹糖酵解：2個線粒體內(nèi)：36個三羧酸循環(huán)：2個1分子葡

10、萄糖6CO212H氧化、丙酮酸脫氫、TAC線粒體內(nèi)膜上酶體系逐級傳遞O2-傳遞電子的酶體系是由一系列能夠可逆地接受和釋放H和e-的化學(xué)物質(zhì)所組成，在內(nèi)膜上有序地排列成相互關(guān)聯(lián)的傳遞鏈，稱為呼吸鏈或電子傳遞呼吸鏈呼吸鏈（電子傳遞鏈）需要4種復(fù)合物（p96）:NAD+ NADHFAD2+ FADH220線粒體醫(yī)學(xué)知識講座1分子葡萄糖6CO212H氧化、丙酮酸脫氫、TAC線粒體內(nèi)21線粒體醫(yī)學(xué)知識講座21線粒體醫(yī)學(xué)知識講座氧化磷酸化（oxidative phosphorylation） 物質(zhì)氧化高能電子氧氧化過程（釋能）, 內(nèi)膜上ADP+Pi ATP質(zhì)子動力勢energyenergy磷酸化過程（儲能

11、），基粒22線粒體醫(yī)學(xué)知識講座氧化磷酸化（oxidative phosphorylatio氧化磷酸化作用-氧化過程伴隨磷酸化的耦聯(lián)ATP形成經(jīng)糖酵解和三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2是兩種還原性的電子載體，它們所攜帶的電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜的呼吸鏈逐級定向傳遞給O2，本身則被氧化。電子傳遞過程中釋放出的能量被F0F1ATP酶復(fù)合體用來催化ADP磷酸化而合成ATP，這就是氧化磷酸化作用23線粒體醫(yī)學(xué)知識講座氧化磷酸化作用-氧化過程伴隨磷酸化的耦聯(lián)經(jīng)糖酵解和三羧酸循五 線粒體與人類疾病和衰老一、線粒體病（mitochondrial diseases，MD） 特點： 1.MD多數(shù)由于線粒體DNA改變而引起。 2.MD具有母系遺傳的特點。 3.MD多為神經(jīng)、肌肉系統(tǒng)疾病。二、線粒體與衰老：與mtDNA有關(guān)24線粒體醫(yī)學(xué)知識講座五 線粒體與人類疾病和衰老一、線粒體?。╩itochondLeber遺傳性視神經(jīng)?。↙HON）： ND4* 11778GA，精氨酸組氨酸 ND1* 3460GA，丙氨酸絲氨酸 肌陣攣性癲癇和粗糙紅纖維綜合征（MERRF）： tRNALys