2023年細胞生物學線粒體與葉綠體知識點整理

一、線粒體與氧化磷酸化形態(tài)結構外膜:標志酶:單胺氧化酶是線粒體最外面一層平滑的單位膜結構；通透性高;５0％蛋白,50％脂類;內膜:標志酶:細胞色素氧化酶是位于外膜內側的一層單位膜結構;缺少膽固醇,富含心磷脂——決定了內膜的不透性(限制所有分子和離子的自由通過)；蛋白質/脂類:３:1;氧化磷酸化的關鍵場合膜間隙:標志酶：腺苷酸激酶其功能是催化ATP大分子末端磷酸基團轉移到ＡMＰ,生成ADＰ嵴:內膜內折形成,增長面積;需能大的細胞線粒體嵴數多片狀(板狀):高等動物細胞中，垂直于線粒體長軸管狀：原生動物和植物中基粒（ＡTP合成酶)：位于線粒體內膜的嵴上的規(guī)則排列的顆?；|:標志酶：蘋果酸脫氫酶為內膜和嵴包圍的空間，富含可溶性蛋白質的膠狀物質，具有特定的ｐH和滲透壓；三羧酸循環(huán)、脂肪酸和丙酮酸氧化進行場合具有大量蛋白質和酶，DＮA，ＲNA，核糖體，Ｃa2+功能氧化磷酸化通過基質中的三羧酸循環(huán)，進行糖類、脂肪和氨基酸的最終氧化氧化磷酸化通過內膜上的電子傳遞鏈，形成跨內膜的質子梯度通過內膜上的ATP合成酶，合成ATPATP合成酶的結合變化和旋轉催化機制（書P90)*Delta*epsilon頭部Ｆ1（α3*Delta*epsilon親水性α、β亞基具有ＡTP結合位點，β亞基具有催化ATP合成的活性γε結合為轉子,旋轉以調節(jié)β亞基的3種構象狀態(tài)δ與a、b亞基結合為定子基部F0（a1ｂ2ｃ10-12疏水性C亞基1２聚體形成一個環(huán)狀結構定子在一側將α3β3與F0連接起來(4)細胞中Cａ2+濃度的調節(jié)>>氧化磷酸化的具體過程細胞內的儲能大分子糖類、脂肪經酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸，氨基酸可被分解為丙酮酸，脂肪酸或氨基酸進入線粒體后進一步分解為乙酰CoA；乙酰CoA通過基質中的TCA循環(huán)，產生具有高能電子的NＡＤH和FADH2;這兩種分子中的高能電子通過電子傳遞鏈，在過程中形成跨內膜的質子梯度；質子梯度驅動ＡＴP合成酶將AＤP磷酸化成AＴP,勢能轉變?yōu)榛瘜W能。2H+4H+4H+（cytb-FeS-cytc1）（FMN→FeS）>>電子傳遞鏈2H+4H+4H+（cytb-FeS-cytc1）（FMN→FeS）NADＨ鏈：復合物Ⅰ（NADＨ脫氫酶）ＵＱ（泛醌）→復合物Ⅲ(細胞色素（FAD→FeS）（FAD→FeS）（CuA-Cyta-Cyta3-CuB）還原酶）→Ｃytc(細胞色素c)→復合物Ⅳ（細胞色素C氧化酶）→O2→H２O（CuA-Cyta-Cyta3-CuB）＞>ＡTP合成酶的結合變化和旋轉催化機制F1上3個β亞基的構象總是不同的，與核苷酸結合也不同,有緊密結合態(tài)(T態(tài))、松散結合態(tài)(L態(tài))和空置狀態(tài)（O態(tài))；每一個β亞基要通過3次構象改變才催化合成1個ATＰ分子;F0上H+的轉運積累到足夠的扭力距時，推動γ亞基在α3β３形成的圓筒中反時針轉動120度,使β亞基釋放1個ATP分子;每進入2個Ｈ＋可驅動合成1個ATP分子;葉綠體與光合作用形態(tài)結構外膜,內膜類囊體:基粒類囊體：許多類囊體象圓盤同樣疊在一起，稱為葉綠體基粒,組成基粒的類囊體，叫做基粒類囊體?；|類囊體:貫穿在兩個或兩個以上基粒之間的沒有發(fā)生垛疊的類囊體稱為基質類囊體。光合作用膜(類囊體膜）：小顆粒:具有光系統Ⅰ(PSⅠ）的活性大顆粒：具有光系統Ⅱ(PSⅡ）的活性ATＰ合成酶：CF0有4個亞基CF1為α3β３γδε>>光系統:進行光吸取的功能單位稱為光系統,是由葉綠素、類胡蘿卜素、脂和蛋白質組成的復合物。每一個光系統具有兩個重要成分∶捕光復合物(lighｔ-harvestinｇcｏmpｌeｘ)和光反映中心復合物（reactｉon－centercomplｅｘ)。基質：葉綠體內膜與類囊體之間的液態(tài)膠體物質;有ＤＮA，RNA，核糖體,淀粉粒和酶2.功能----－-光合作用光反映原初反映指從天線色素分子被光激發(fā)，到引起第一個光化學反映為止的過程，涉及光能的吸取、傳遞與光化學反映(光能→電能)＞>光合色素天線/捕光色素——吸取光能并將之有效地傳遞到反映中心色素;反映中心色素——將光能轉化為化學能＞>光化學反映：由光引起的反映中心色素分子與原初電子受體間的氧化還原反映。電子傳遞和光合磷酸化光合磷酸化:光照引起的電子傳遞與磷酸化作用相偶聯而生成ATＰ的過程。(光能→化學能）非循環(huán)光合磷酸化：Z型傳遞途徑——電子從H2Ｏ經PSII、PQ、Cｙtｂ6ｆ、PC、ＰSI、Ｆd最終傳遞給ＮAＤＰ+，生成ATＰ，同時尚有NADＰH的產生和O2的釋放。循環(huán)光合磷酸化:由PSI單獨完畢,電子經ＰＳI、Fd、Cyｔb６f、PＣ傳回PSI。只生成質子梯度驅動ＡTＰ合成。無NAＤPＨ與Ｏ2生成。>＞光合磷酸化的作用機制:在類囊體膜中，兩個光系統發(fā)生原初反映，類囊體腔中的水分子發(fā)生裂解,釋放出氧分子、質子和電子,引起電子從水傳遞到ＮＡDP+的電子流;通過電子傳遞鏈，類囊體膜兩側形成質子梯度；驅動ATP合酶生成ＡＴＰ;新合成的ＡTP與PS１形成的ＮＡDPH被釋放入基質,用于葉綠體基質中的碳同化反映。暗反映：碳同化將活躍的化學能轉換為糖分子中高穩(wěn)定性化學能的過程卡爾文循環(huán)（基本途徑，可合成糖類）羧化階段;還原階段；RuＢＰ再生階段；6次循環(huán)固定６個ＣO２。形成一個己糖。每一次循環(huán)固定1個CO2，需要3個ATP和2個NＡDPH。C4途徑景天酸代謝＞>光反映在類囊體膜上進行,通過葉綠素等色素分子吸取、傳遞光能，將光能轉化為化學能，形成AＴＰ和ＮADPH的過程，在此過程中水分子被光解放出氧。光合作用暗反映(光合碳同化)運用光反映產生的ATP和NADPＨ的化學能,使CO２還原，合成糖，是在葉綠體基質中進行的。三．?線粒體和葉綠體是半自主性細胞器1． 線粒體和葉綠體的ＤNA雙鏈環(huán)狀２.?線粒體和葉綠體的蛋白質合成7０S核糖體、RNA(ｍRNA、tRNA、rＲNA)氨基酸活化酶線粒體和葉綠體核糖體為７0s，在基質中能進行蛋白質的合成；線粒體和葉綠體的大多數蛋白質是靠細胞核基因編碼，在細胞質核糖體中合成，如核糖體蛋白質，DＮＡ聚合酶,RNA聚合酶和蛋白質合成因子等；線粒體和葉綠體中合成的蛋白為自己所用,不運出線粒體或葉綠體外。3.?線粒體和葉綠體的蛋白質轉運①信號肽（N－末端20~80個氨基酸)②通過內外膜的接觸點(易位子,Tim/Tom）輸入③需能量ATP和分子伴娘（Hsp)具有解折疊酶（unfoｌｄａse)的功能。辨認蛋白質解折疊之后暴露出的疏水面,并與之結合，防止互相作用產生凝聚或錯誤折疊。參與蛋白質跨膜運送后分子的重折疊以及裝配過程④不同的導肽信號可使蛋白質運送到線粒體的不同部位，如基質中,內膜上和膜間隙許多運入的蛋白質和葉綠體自身合成的蛋白質共同組裝成復合物共轉移和后轉移共轉移——肽鏈邊合成邊轉移至內質網腔或定位在ER膜上,經轉運膜泡運至高爾基體加工包裝再分選至溶酶體、細胞質膜或分泌到細胞外;后轉移——蛋白質在細胞質基質中合成以后，再轉移到線粒體、葉綠體、過氧物酶體和細胞核等細胞器中,或成為細胞質基質的可溶性駐留蛋白及骨架蛋白。>>為什么說線粒體和葉綠體是半自主性的細胞器？線粒體和葉綠體的生長和增殖受細胞核基因組及自身的基因組兩套遺傳信息系統控制，其ＲNA轉錄、蛋白質翻譯、自身構建和功能發(fā)揮等必須依賴核基因組編碼的遺傳信息;②線粒體和葉綠體攜帶遺傳物質DNＡ,以原核細胞的編碼方式轉錄合成一些自身需要的ＲNA與蛋白質③線粒體和葉綠體核糖體為70s,在基質中能進行蛋白質的合成,但線粒體和葉綠體的大多數蛋白質是靠細胞核基因編碼,在細胞質核糖體中合成,如核糖體蛋白質,DNA聚合酶，RＮA聚合酶和蛋白質合成因子等;④線粒體和葉綠體中合成的蛋白為自己所用,不運出線粒體或葉綠體外⑤線粒體與葉綠體的DNA均以半保存方式進行復制，都受細胞核的控制，復制所需的DNA聚合酶、解旋酶等均由核基因組編碼;四. 線粒體和葉綠體的增殖與起源1． 增殖線粒體出芽增殖分裂增殖（隔閡分離和收縮分離）葉綠體重要靠幼齡葉綠體的分裂,成熟葉綠體通常不再分裂。葉綠體的分裂一般不需要光，但光對葉綠體的發(fā)育是重要的。在個體發(fā)育中，葉綠體是由前（原）質體分化而來的。2．?起源(1） 內共生假說內共生假說線粒體起源于原始真核細胞內共生的細菌葉