醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第5章線粒體

主要內(nèi)容線粒體的起源1線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)23線粒體的化學(xué)組成和酶的分布4線粒體的功能線粒體的半自主性56線粒體的增殖7線粒體與疾病現(xiàn)在是1頁\一共有27頁\編輯于星期二教學(xué)要求掌握線粒體的化學(xué)組成和超微結(jié)構(gòu)1掌握線粒體基因組的基本結(jié)構(gòu)、線粒體的半自主性熟悉細(xì)胞氧化的基本過程、細(xì)胞能量轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制.了解線粒體的起源432熟悉線粒體與疾病5現(xiàn)在是2頁\一共有27頁\編輯于星期二第一節(jié)線粒體的起源一、內(nèi)共生假說二、非內(nèi)共生假說脂膜內(nèi)陷的結(jié)果現(xiàn)在是3頁\一共有27頁\編輯于星期二形態(tài)：光鏡：線狀、粒狀、短桿狀；有的圓形、啞鈴形、星形；大小：一般直徑：0.5—1.0μm;長(zhǎng)度：3μm數(shù)目：正常細(xì)胞中：1000—2000個(gè)。分布：通常分布于細(xì)胞生理功能旺盛的區(qū)域和需要能量較多的部位?？傊壕€粒體的形態(tài)、大小、數(shù)目和分布在不同形態(tài)和類型的細(xì)胞中可朔性較大。一、線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)目和分布第二節(jié)線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是4頁\一共有27頁\編輯于星期二二、線粒體的超微結(jié)構(gòu)電鏡：由兩層單位膜

圍成的封閉性膜囊狀結(jié)構(gòu)。分為四部分外膜內(nèi)膜膜間腔基質(zhì)(內(nèi)腔)第二節(jié)線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是5頁\一共有27頁\編輯于星期二線粒體的超微結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是6頁\一共有27頁\編輯于星期二外膜內(nèi)膜膜間隙（膜間腔、外室）嵴嵴間隙（嵴間腔、內(nèi)室）基質(zhì)線粒體的超微結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是7頁\一共有27頁\編輯于星期二（一）外膜(outmembrane)厚6—7nm，外膜含有多種運(yùn)輸?shù)鞍祝椎鞍祝?，圍成筒狀園柱體，中央有小孔，孔徑：2-3nm，允許分子量為5000以內(nèi)的物質(zhì)可以自由通過。線粒體的超微結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是8頁\一共有27頁\編輯于星期二（二）內(nèi)膜（innermembrane）

線粒體的超微結(jié)構(gòu)位于外膜內(nèi)側(cè)，由一層單位膜構(gòu)成，厚5nm，其通透性很差，但有高度的選擇通透性，借助載體蛋白控制內(nèi)外物質(zhì)的交換?，F(xiàn)在是9頁\一共有27頁\編輯于星期二線粒體的超微結(jié)構(gòu)(1)嵴：形態(tài)和排列方式差別很大主要有兩種類型：板層狀小管狀現(xiàn)在是10頁\一共有27頁\編輯于星期二扁層狀線粒體現(xiàn)在是11頁\一共有27頁\編輯于星期二管狀嵴線粒體現(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期二(2)基粒（ATP合酶）內(nèi)膜和嵴的基質(zhì)面上許多帶柄的小顆粒。與膜面垂直而規(guī)律排列?；＃ˋTP酶復(fù)合體）4nm長(zhǎng)4.5-6nm6-11.5nm高5-6nm9nm9nm頭部柄部基片:合成ATP:調(diào)節(jié)質(zhì)子通道:質(zhì)子的通道F1OSCPF0F1抑制蛋白線粒體的超微結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是13頁\一共有27頁\編輯于星期二F1F0柄部合成ATP

調(diào)節(jié)質(zhì)子通道質(zhì)子的通道ATP合酶現(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期二外膜內(nèi)膜膜間腔（外室）嵴嵴間腔（內(nèi)室）嵴內(nèi)腔線粒體的超微結(jié)構(gòu)3.膜間隙

(intermembranespace)內(nèi)外膜之間的腔隙寬約6-8nm，又稱外室多種可溶性酶底物輔助因子現(xiàn)在是15頁\一共有27頁\編輯于星期二

4.基質(zhì)（matrix）基質(zhì)腔為內(nèi)膜和嵴包圍的空間，又稱內(nèi)室。充滿了可溶性蛋白質(zhì)和脂肪等成分?，F(xiàn)在是16頁\一共有27頁\編輯于星期二

基質(zhì)中含有：催化三羧酸循環(huán)，脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化的酶類。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。纖維絲和電子密度很大的致密顆粒狀物質(zhì)，內(nèi)含Ca2+、Mg2+、Zn2+等離子。線粒體的超微結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期二可溶性蛋白：基質(zhì)中的酶和膜的外周蛋白不溶性蛋白：為膜的鑲嵌蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白和部分酶蛋白第三節(jié)線粒體的化學(xué)組成和酶的分布

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：一、線粒體的化學(xué)組成現(xiàn)在是18頁\一共有27頁\編輯于星期二2.脂類：占線粒體干重的25%-30%，主要成分為磷脂。外膜：脂類占52%、蛋白質(zhì)占48%，膽固醇和磷脂含量比內(nèi)膜高。內(nèi)膜：脂類占24%、蛋白質(zhì)占76%，膽固醇含量極少，心磷脂含量比任何膜都高。3.水、輔酶、維生素、金屬離子等。1.蛋白質(zhì)二、線粒體的化學(xué)組成

現(xiàn)在是19頁\一共有27頁\編輯于星期二二、線粒體中酶的分布(約120種酶、最多)部位酶的名稱外膜單胺氧化酶、犬尿氨酸羥化酶、NADH-細(xì)胞色素C還原酶、脂類代謝有關(guān)的酶（?；o酶A合成酶、脂肪酸激酶等）膜間隙腺苷酸激酶、核苷酸激酶、二磷酸激酶、亞硫酸氧化酶特征酶：腺苷酸激酶內(nèi)膜細(xì)胞色素氧化酶、琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶、-羥丁酸和-羥丙酸脫氫酶、丙酮酸氧化酶、ATP合成酶系、腺嘌呤核苷酸載體。特征酶：細(xì)胞色素（c）氧化酶、琥珀酸脫氫酶基質(zhì)檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、蘋果酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、延胡索酸酶、谷氨酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、蛋白質(zhì)和核酸合成酶系、脂肪酸氧化酶系特征酶：蘋果酸脫氫酶特征酶：?jiǎn)伟费趸脯F(xiàn)在是20頁\一共有27頁\編輯于星期二

線粒體是糖、脂肪、氨基酸等能源物質(zhì)最終氧化釋放能量的場(chǎng)所。生命活動(dòng)中95%的能量來自線粒體——細(xì)胞的動(dòng)力工廠。二、細(xì)胞氧化：概念：在酶的催化下，氧將細(xì)胞內(nèi)各種供能物質(zhì)氧化而釋放能量的過程。

由于細(xì)胞氧化過程中，要消耗O2釋放CO2和H2O，所以又稱細(xì)胞呼吸。第四節(jié)線粒體的功能一、線粒體的功能：現(xiàn)在是21頁\一共有27頁\編輯于星期二偶聯(lián)磷酸化的關(guān)鍵裝置————基粒（ATP酶復(fù)合體）

OSCP—調(diào)節(jié)質(zhì)子通道F1—

合成ATPF0—質(zhì)子的通道現(xiàn)在是22頁\一共有27頁\編輯于星期二一分子葡萄糖徹底氧化生成38個(gè)ATP酵解：2個(gè)線粒體：36個(gè)三羧酸循環(huán)：2個(gè)內(nèi)膜呼吸氧化過程：

34個(gè)細(xì)胞氧化現(xiàn)在是23頁\一共有27頁\編輯于星期二外環(huán)含G較多，稱重鏈(H鏈)，內(nèi)環(huán)含C較多，稱輕鏈(L鏈)。雙鏈閉合環(huán)狀的DNA分子、裸露不與組蛋白結(jié)合，分散在線粒體基質(zhì)中，長(zhǎng)5μm、分子量小，含16569個(gè)堿基對(duì)。一、線粒體DNA(mtDNA)第五節(jié)線粒體的半自主性現(xiàn)在是24頁\一共有27頁\編輯于星期二人mtDNA

含37個(gè)基因

2種編碼rRNA基因22種編碼tRNA基因13種編碼蛋白質(zhì)基因

mtDNA排列緊湊、高效利用、可自我復(fù)制，但其遺傳密碼與“通用”的遺傳密碼表也不完全相同。如:UGA色氨酸而不是終止密碼。一、線粒體DNA(mtDNA)現(xiàn)在是25頁\一共有27頁\編輯于星期二二、線粒體蛋白質(zhì)合成線粒體有自身的蛋白質(zhì)合成體系如：線粒體核糖體、氨基酸活化酶等現(xiàn)在是26頁