細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換

第六章細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換

─線粒體和葉綠體目前一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體通過(guò)光合作用把光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，并儲(chǔ)存在糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)物中線粒體能高效地將有機(jī)物轉(zhuǎn)換為細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源ATP目前二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)●線粒體與氧化磷酸化●葉綠體與光合作用●線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器●線粒體和葉綠體的增殖與起源目前三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.1線粒體（mitochondrion）

的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.1.1線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布多形性、易變性、運(yùn)動(dòng)性、適應(yīng)性線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布，因不同細(xì)胞或不同生理狀態(tài)，存在很大變動(dòng)，可以反映線粒體處于不同的代謝狀態(tài)。目前四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體的化學(xué)組成：蛋白質(zhì)(線粒體干重的65～70％)。線粒體的蛋白質(zhì)分為可溶性和不溶性的。可溶性的蛋白質(zhì)主要是基質(zhì)的酶和膜的外周蛋白；不溶性的蛋白質(zhì)構(gòu)成膜的本體，其中一部分是鑲嵌蛋白，也有一些是酶蛋白。脂類(線粒體干重的25～30％)：磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，內(nèi)膜主要是心磷脂。線粒體脂類和蛋白質(zhì)的比值:0.3:1（內(nèi)膜）；1:1（外膜）目前五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)形態(tài)以線狀和顆粒狀最常見(jiàn)；也可見(jiàn)環(huán)形、啞鈴形、枝狀或其它形狀；大小一般直徑0.5～1.0μm，長(zhǎng)1.5～3.0μm；存在巨大線粒體（胰臟外分泌細(xì)胞中可長(zhǎng)達(dá)10~20μm）數(shù)量一般動(dòng)物細(xì)胞：數(shù)百至數(shù)千；一般植物細(xì)胞較動(dòng)物細(xì)胞中少；在新陳代謝旺盛的細(xì)胞中多；分布不均勻分布；與功能有關(guān)。目前六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)通常分布在細(xì)胞功能旺盛的區(qū)域。可向細(xì)胞功能旺盛的區(qū)域遷移，微管是其導(dǎo)軌、馬達(dá)蛋白提供動(dòng)力。線粒體的分布Mitochondriadistributedinskeletalmuscle目前七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)肌細(xì)胞和精子的尾部聚集較多的線粒體，以提供能量線粒體包圍著脂肪滴，內(nèi)有大量要被氧化的脂肪線粒體的TEM照片目前八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.1.2線粒體的超微結(jié)構(gòu)兩層單位膜套疊而成的囊狀結(jié)構(gòu)（外膜5～7nm；內(nèi)膜6nm）；外膜內(nèi)膜膜間隙內(nèi)室嵴基本微粒（基粒）目前九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體超微結(jié)構(gòu)目前十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（1）外膜(outmembrane)光滑而有彈性，厚6nm；含40%的脂類和60%的蛋白，磷酯酰膽堿和卵磷脂含量較高；具有孔蛋白構(gòu)成的親水通道（2～3nm），允許分子量5KD以下的分子通過(guò)，1KD以下的分子可自由通過(guò)。標(biāo)志酶為單胺氧化酶。目前十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（2）內(nèi)膜（innermembrane）富含心磷脂，形成通透屏障——通透性低，嚴(yán)格控制分子和離子通過(guò)；含100種以上的多肽，蛋白質(zhì)和脂類的比例高于3:1。膜上載體和通透酶協(xié)助特異性分子或離子的通過(guò)。標(biāo)志酶為細(xì)胞色素C氧化酶。內(nèi)膜向線粒體內(nèi)室褶入形成嵴。嵴上覆有基粒。目前十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)嵴（cristae）內(nèi)膜向線粒體內(nèi)室褶入形成嵴（cristae），能擴(kuò)大內(nèi)膜表面積（達(dá)5~10倍）嵴有兩種板層狀管狀嵴的形狀和數(shù)量與細(xì)胞類型及生理狀況密切相關(guān)。目前十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)LamellarcristaeTubularcristae目前十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（3）膜間隙（intermembranespace）寬約6～8nm；充滿液體，含可溶性酶、底物、輔助因子等；嵴內(nèi)間隙和膜間隙相連通。標(biāo)志酶為腺苷酸激酶目前十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（4）基質(zhì)（matrix）為內(nèi)膜和嵴包圍的空間。三羧酸循環(huán)，脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化的酶類。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。標(biāo)志酶為蘋果酸脫氫酶。目前十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體主要酶的分布

目前十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體膜通透性■線粒體通透性研究將線粒體放在100mM蔗糖溶液中，蔗糖穿過(guò)外膜進(jìn)入線粒體的膜間間隙；然后將線粒體取出測(cè)定線粒體內(nèi)部蔗糖的平均濃度，結(jié)果只有50mM，比環(huán)境中蔗糖的濃度低。線粒體外膜對(duì)蔗糖是通透的，而內(nèi)膜對(duì)蔗糖是不通透的(圖7-7)。目前十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體各組分的分離首先將線粒體置于低滲溶液中使外膜破裂，此時(shí)線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)(線粒體質(zhì))仍結(jié)合在一起，通過(guò)離心可將線粒體質(zhì)分離。用去垢劑處理線粒體質(zhì)，破壞線粒體內(nèi)膜，釋放線粒體基質(zhì)，破裂的內(nèi)膜重新閉合形成小泡，其表面有F1顆粒。由于線粒體外膜的通透性比內(nèi)膜高，利用這一性質(zhì)，DonalParsons和他的同事最先建立了分離線粒體內(nèi)膜、外膜及其他組分的方法。目前十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體的功能：氧化磷酸化氧自由基的形成細(xì)胞凋亡基因表達(dá)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡調(diào)控鈣的穩(wěn)態(tài)調(diào)控

進(jìn)行三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化，合成ATP，為細(xì)胞生命活動(dòng)提供直接能量是線粒體的主要功能。二、線粒體的功能目前二十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體的主要功能就是氧化磷酸化，合成ATP，為細(xì)胞生命活動(dòng)提供直接能量。氧化（放能）和磷酸化（儲(chǔ)能）是同時(shí)進(jìn)行并密切偶聯(lián)在一起的，但卻是由兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)什么是氧化磷酸化：當(dāng)電子從NADH（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）或FADH2（黃素腺嘌呤）經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧形成水時(shí)，同時(shí)伴有ADP磷酸化形成ATP，這一過(guò)程稱為氧化磷酸化。什么是呼吸鏈（電子傳遞鏈）：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，由一系列可逆地接受和釋放電子或H+的化學(xué)物質(zhì)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（electron-transportchain）或呼吸鏈（respiratorychain）。二、線粒體的功能目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（一）線粒體中的氧化代謝糖、脂肪細(xì)胞質(zhì)丙酮酸和脂肪酸線粒體乙酰coA（三羧酸循環(huán)）氫通過(guò)電子傳遞鏈到達(dá)氧生成水，同時(shí)ADP磷酸化生成ATP目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（二）電子傳遞鏈與電子傳遞電子載體主要有：黃素蛋白、細(xì)胞色素、銅原子、鐵硫蛋白、輔酶Q等。

NAD即煙酰胺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide），是體內(nèi)很多脫氫酶的輔酶，連接三羧酸循環(huán)和呼吸鏈，其功能是將代謝過(guò)程中脫下來(lái)的氫交給黃素蛋白。NAD的結(jié)構(gòu)和功能（NAD＋：R＝H，NADP＋：R＝－PO3H2）目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

黃素蛋白含F(xiàn)MN或FAD的蛋白質(zhì)，每個(gè)FMN或FAD可接受2個(gè)電子和2個(gè)質(zhì)子。呼吸鏈上具有FMN為輔基的NADH脫氫酶，以FAD為輔基的琥珀酸脫氫酶。FMN黃素腺嘌呤核苷酸FAD黃素腺嘌呤二核苷酸FMN(flavinadeninemononucleotide)的分子結(jié)構(gòu)FAD(flavinadeninedinucleotide)的分子結(jié)構(gòu)目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)細(xì)胞色素分子中含有血紅素鐵，以共價(jià)形式與蛋白結(jié)合，通Fe3+、Fe2+形式變化傳遞電子，呼吸鏈中有5類，即：細(xì)胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有銅原子。血紅素c的結(jié)構(gòu)目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)輔酶Q輔酶Q（泛醌）脂溶性小分子量的醌類化合物，通過(guò)氧化和還原傳遞電子。有3種氧化還原形式即氧化型醌Q，還原型氫醌（QH2）和介于兩者之者的自由基半醌（QH）。目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)鐵硫蛋白：在其分子結(jié)構(gòu)中每個(gè)鐵原子和4個(gè)硫原子結(jié)合，通過(guò)Fe2+、Fe3+互變進(jìn)行電子傳遞，有2Fe-2S和4Fe-4S兩種類型。鐵硫蛋白的結(jié)構(gòu)（引自Lodish等1999）銅原子:通過(guò)Cu2+和Cu+的變換傳遞電子目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)3.電子轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物利用脫氧膽酸（deoxycholate，一種離子型去污劑）處理線粒體內(nèi)膜,分離出呼吸鏈的4種復(fù)合物，即復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，輔酶Q和細(xì)胞色素C不屬于任何一種復(fù)合物。輔酶Q溶于內(nèi)膜、細(xì)胞色素C位于線粒體內(nèi)膜的C側(cè)，屬于膜的外周蛋白。目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)復(fù)合物Ⅰ即NADH脫氫酶，哺乳動(dòng)物的復(fù)合物Ⅰ由42條肽鏈組成，呈L型，含有一個(gè)FMN和至少6個(gè)鐵硫蛋白，分子量接近1MD，以二聚體形式存在。作用：是催化NADH的2個(gè)電子傳遞至輔酶Q，同時(shí)將4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)（M側(cè)）轉(zhuǎn)移至膜間隙（C側(cè)）。電子傳遞的方向?yàn)椋嚎偟姆磻?yīng)結(jié)果為：NADH+5H+（M）+Q→NAD++QH2+4H+（C）NADH→FMN→Fe-S→Q目前三十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)復(fù)合物Ⅱ

即琥珀酸脫氫酶，至少由4條肽鏈組成，含有一個(gè)FAD，2個(gè)鐵硫蛋白作用：是催化電子從琥珀酸轉(zhuǎn)至輔酶Q，但不轉(zhuǎn)移質(zhì)子。電子傳遞的方向?yàn)椋虹晁帷鶩AD→Fe-S→Q。反應(yīng)結(jié)果為：琥珀酸+Q→延胡索酸+QH2目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)復(fù)合物Ⅲ即細(xì)胞色素c還原酶，由至少11條不同肽鏈組成，以二聚體形式存在，每個(gè)單體包含兩個(gè)細(xì)胞色素b（b562、b566）、一個(gè)細(xì)胞色素c1和一個(gè)鐵硫蛋白。作用是催化電子從輔酶Q傳給細(xì)胞色素c，每轉(zhuǎn)移一對(duì)電子，同時(shí)將4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)泵至膜間隙（2個(gè)來(lái)自UQ，2個(gè)來(lái)自基質(zhì)跨膜）?？偟姆磻?yīng)結(jié)果為：

2還原態(tài)cytc1+QH2+2H+（M）→2氧化態(tài)cytc1+Q+4H+（C）目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)Qcycle目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)組成：即細(xì)胞色素c氧化酶,二聚體，每個(gè)單體至少13條肽鏈。作用：將從細(xì)胞色素c接受的電子傳給氧，每轉(zhuǎn)移一對(duì)電子，在M側(cè)消耗2個(gè)質(zhì)子，同時(shí)轉(zhuǎn)移2個(gè)質(zhì)子至C側(cè)。電子傳遞的路線為:復(fù)合物IV：細(xì)胞色素c氧化酶cytc→CuA→hemea→a3-CuB→O24還原態(tài)cytc+8H+M+O2→4氧化態(tài)cytc+4H+C+2H2O目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)兩條主要的呼吸鏈根據(jù)接受代謝物上脫下的氫的原初受體不同，分為NADH呼吸鏈和FADH2呼吸鏈。復(fù)合物I-III-IV組成復(fù)合物II-III-IV組成目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)對(duì)于氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制提出的假說(shuō)有化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)、構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)、化學(xué)滲透假說(shuō)等?！盎瘜W(xué)滲透假說(shuō)”，取得大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支持，成為一種較為流行的假說(shuō)。內(nèi)容是當(dāng)電子沿呼吸鏈傳遞時(shí)，所釋放的能量將質(zhì)子從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵至膜間隙，由于線粒體內(nèi)膜對(duì)離子是高度不通透的，從而使膜間隙的質(zhì)子濃度高于基質(zhì)，在內(nèi)膜的兩側(cè)形成pH梯度（△pH）及電位梯度（Ψ），兩者共同構(gòu)成電化學(xué)梯度，即質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)（proton-motiveforce,△P）?！鱌=Ψ-(2.3RT/F)△pH其中T為絕對(duì)溫度，R為氣體常數(shù)，F(xiàn)為法拉弟常數(shù)。質(zhì)子沿電化學(xué)梯度穿過(guò)內(nèi)膜上的ATP酶復(fù)合物流回基質(zhì)，使ATP酶的構(gòu)象發(fā)生改變，將ADP和Pi合成ATP。（三）質(zhì)子轉(zhuǎn)移與質(zhì)子驅(qū)動(dòng)力的形成目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)呼吸鏈各組分的排列是高度有序的使電子按氧化還原電位從低向高傳遞，呼吸鏈中有三個(gè)部位有較大的自由能變化，足以使ADP與無(wú)機(jī)磷結(jié)合形成ATP。部位Ⅰ在NADH至CoQ之間。部位Ⅱ在細(xì)胞色素b和細(xì)胞色素c之間。部位Ⅲ在細(xì)胞色素a和氧之間。電子傳遞鏈與電子傳遞目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)NADHFMNFe-SFADFe-S琥珀酸CytbFe-SCytc1Cytaa3CoQCytcADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATP電子傳遞鏈與電子傳遞目前四十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)ATP合成酶是一種可逆性復(fù)合酶，既能利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)合成ATP,又能水解ATP將質(zhì)子從基質(zhì)泵到膜間隙。ATP合成酶（ATPsynthetase）或F1F0-ATP酶，成蘑菇狀。分布于線粒體和葉綠體中，在跨膜質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)的推動(dòng)下，ADP磷酸化生成ATP，參與氧化磷酸化和光合磷酸化。（四）ATP形成機(jī)制——氧化磷酸化目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)ATP合成酶分子結(jié)構(gòu)F1由5種多肽組成α3β3γδε復(fù)合體，具有三個(gè)ATP合成的催化位點(diǎn)（每個(gè)β亞基具有一個(gè)）。F0由三種多肽組成ab2c12復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜，12個(gè)c亞基組成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)子通道,可使質(zhì)子由膜間隙流回基質(zhì)。目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)ATPsynthase轉(zhuǎn)子：γ和ε亞基組成，與α3β3一起旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)三個(gè)β亞基催化位點(diǎn)的開(kāi)放和關(guān)閉。定子：a亞基、b亞基和δ亞基組成，將α3β3與F0連接起來(lái)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)1979年BoyerP提出構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)：1．ATP酶利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)，產(chǎn)生構(gòu)象的改變，改變與底物的親和力，催化ADP與Pi形成ATP。2．F1具有三個(gè)催化位點(diǎn)，同一時(shí)間，三個(gè)催化位點(diǎn)的構(gòu)象不同，與核苷酸的親和力也不同。在L構(gòu)象（loose），ADP、Pi與酶疏松結(jié)合；在T構(gòu)象（tight）ADP、Pi與酶緊密結(jié)合在一起，并形成ATP；在O構(gòu)象（open）ATP與酶的親和力很低，被釋放出去。3．質(zhì)子通過(guò)F0時(shí)，引起c亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)γ亞基旋轉(zhuǎn)，由于γ亞基的端部是高度不對(duì)稱的，它的旋轉(zhuǎn)引起β亞基3個(gè)催化位點(diǎn)構(gòu)象的周期性變化（L、T、O），不斷將ADP和Pi加合在一起，形成ATP。能量耦聯(lián)與ATP合酶的作用機(jī)制目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)對(duì)構(gòu)象耦聯(lián)假說(shuō)的證明：

1994年，Walker發(fā)表了牛心線粒體F1-ATP酶的晶體結(jié)構(gòu)日本的吉田（MassasukeYoshida）等人將α3β3γ固定在玻片上，在γ亞基的頂端連接熒光標(biāo)記的肌動(dòng)蛋白纖維，在含有ATP的溶液中溫育時(shí)，在顯微鏡下可觀察到γ亞基帶動(dòng)肌動(dòng)蛋白纖維旋轉(zhuǎn)。目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體與疾病線粒體是細(xì)胞內(nèi)最易損傷的一個(gè)敏感的細(xì)胞器，它可顯示細(xì)胞受損傷的程度。線粒體?。╩itochondrialdiseases，MD）：在病變細(xì)胞內(nèi)較早出現(xiàn)的線粒體極為明顯異常的病理變化。線粒體的膨大；mtDNA的損傷；線粒體是細(xì)胞內(nèi)自由基的源泉，是決定細(xì)胞衰老的生物鐘。目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體腦肌病是一組由于線粒體功能缺陷造成的以神經(jīng)肌肉系統(tǒng)病變?yōu)橹鞯亩嘞到y(tǒng)疾病。線粒體腦肌病(mitochondrialencephalomyopathies,ME)根據(jù)臨床表現(xiàn)，將線粒體腦肌病分為：伴有破碎紅纖維的肌陣攣癲癇（MERRF)、線粒體腦疾病合并乳酸血癥及卒中樣發(fā)作(MELAS)、Kearns-Sayer綜合征（KSS)、慢性進(jìn)行性眼外肌癱瘓（CEPO)、神經(jīng)源性肌軟弱、共濟(jì)失調(diào)并發(fā)色素性視網(wǎng)膜炎（NARP)和Leigh綜合征（LS)等幾種。目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體心肌病缺血性心臟病

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病擴(kuò)張性心肌病

肥厚性心肌病線粒體心肌病累及心臟和骨骼肌，病人常有嚴(yán)重的心力衰竭，常見(jiàn)臨床表現(xiàn)為勞動(dòng)性呼吸困難，心動(dòng)過(guò)速，全身肌無(wú)力伴全身嚴(yán)重水腫，心臟和肝腫大等癥狀。目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)第二節(jié)葉綠體與光合作用光合作用是地球上有機(jī)體生存和發(fā)展的根本源泉。綠色植物年產(chǎn)干物質(zhì)達(dá)1014公斤。目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.1葉綠體的形態(tài)、大小和數(shù)目狀如透鏡，長(zhǎng)徑5~10um，短徑2~4um，厚2~3um。葉綠體的形態(tài)、大小和數(shù)目差異很大，是不太穩(wěn)定的細(xì)胞器，葉綠體基因?yàn)楣庹T導(dǎo)基因。主要分布于葉肉細(xì)胞（50～200個(gè)/細(xì)胞），占細(xì)胞質(zhì)體積的40％～90％。葉綠體的總表面積比葉面積大得多。目前五十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.2葉綠體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成由3部分組成：外被（chloroplastenvelope）類囊體（thylakoid）基質(zhì)（stroma）含有3種不同的膜：外膜、內(nèi)膜、類囊體膜3種彼此分開(kāi)的腔：膜間隙、基質(zhì)和類囊體腔

目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)雙層膜組成，其間為10~20nm的膜間隙。外膜的滲透性大。內(nèi)膜對(duì)通過(guò)物質(zhì)的選擇性很強(qiáng)CO2、O2、Pi、H2O、等可以透過(guò)內(nèi)膜；ADP、ATP、NADP+、葡萄糖等及焦磷酸不能自由透過(guò)內(nèi)膜，需要特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)體才能通過(guò)內(nèi)膜。2.2.1葉綠體膜目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體基質(zhì)中，由單位膜封閉形成的扁平小囊?；ｎ惸殷w：類囊體片層垛疊而成；基質(zhì)類囊體：類囊體片層不垛疊，貫穿于基粒之間；2.2.2類囊體目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)類囊體膜一個(gè)葉綠體中的全部類囊體實(shí)際上是一個(gè)完整連續(xù)的封閉膜囊，這就使膜系統(tǒng)的膜囊與基質(zhì)相隔開(kāi)，有利于光合磷酸化過(guò)程中H＋梯度形成。類囊體垛疊成基粒，大大增加了膜片層的總面積，更有效地捕獲光能，加速光反應(yīng)。類囊體膜上鑲嵌了重要的成分：PSⅠ，PSⅡ，cytbf，cF0-F1-ATP酶。目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)內(nèi)膜與類囊體之間的空間?？栁难h(huán)場(chǎng)所；葉綠體DNA，RNA，核糖體等；一些顆粒成分：如淀粉粒、質(zhì)體小球和植物鐵蛋白等。2.2.3基質(zhì)目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)Chloroplast目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.3葉綠體的主要功能——光合作用光合作用：葉綠體吸收光能，利用水和CO2合成糖類等有機(jī)化合物，同時(shí)釋放氧的過(guò)程。

目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體的功能原初反應(yīng)

電子傳遞與光合磷酸化碳同化目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光反應(yīng)光能→不穩(wěn)定的化學(xué)能需要光能，所吸收的光能被用來(lái)生成ATP，水分子裂解產(chǎn)生O2和H，H則被用來(lái)還原NADP，形成NADPH。類囊體膜上進(jìn)行。原初反應(yīng)；電子傳遞和光合磷酸化；目前六十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)暗反應(yīng)碳同化不穩(wěn)定的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能不需要光能，利用光反應(yīng)生成的ATP和NADPH使CO2還原，合成碳水化合物。在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)原初反應(yīng)：葉綠素分子從被光激發(fā)至引起第一個(gè)光化學(xué)反應(yīng)為止的過(guò)程。包括光能的吸收、傳遞、與轉(zhuǎn)換。反應(yīng)過(guò)程：光能捕光色素分子反應(yīng)中心光能的吸收與傳遞光能化學(xué)能2.3.1.原初反應(yīng)目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（一）光合色素和電子傳遞鏈組分類囊體中含兩類色素：葉綠素和橙黃色的類胡蘿卜素，通常葉綠素和類胡蘿卜素的比例約為3:1，chla與chlb也約為3:l，全部葉綠素和幾乎所有的類胡蘿卜素都包埋在類囊體膜中，與蛋白質(zhì)以非共價(jià)鍵結(jié)合，一條肽鏈上可以結(jié)合若干色素分子，各色素分子間的距離和取向固定，有利于能量傳遞。目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)色素分子天線色素：（捕光色素分子）只能吸收聚集光能和傳遞激發(fā)能給反應(yīng)中心的作用，無(wú)光化學(xué)活性。包括全部葉綠素b、大部分葉綠素a、胡蘿卜素和葉黃素。反應(yīng)中心色素：既是光能的捕捉器，又是光能的轉(zhuǎn)換器，可將光能轉(zhuǎn)換為電能。特殊狀態(tài)的葉綠素aP680（PSⅡ）P700（PSⅠ）目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)2．集光復(fù)合體（lightharvestingcomplex）由大約200個(gè)葉綠素分子和一些肽鏈構(gòu)成（圖7-22）。大部分色素分子起捕獲光能的作用，并將光能以誘導(dǎo)共振方式傳遞到反應(yīng)中心色素。因此這些色素被稱為天線色素。葉綠體中全部葉綠素b和大部分葉綠素a都是天線色素。另外類胡蘿卜素和葉黃素分子也起捕獲光能的作用，叫做輔助色素。目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光子共振機(jī)制捕光色素中心色素ChlChl*eAA-DD+

天線系統(tǒng)光子反應(yīng)中心葉綠素分子激發(fā)態(tài)色素分子目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光合作用單位光合作用單位由捕光色素和反應(yīng)中心構(gòu)成，是進(jìn)行光合作用的最小結(jié)構(gòu)單位。反應(yīng)中心組成

目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)Electrontransportinthethylakoidmembrane基質(zhì)類囊體腔基質(zhì)類囊體腔目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)2.3.2電子傳遞和光合磷酸化

①電子傳遞光合鏈由光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ協(xié)同（接力）完成。PSⅡPSⅠH2O－－→cytbf復(fù)合物－－→NADP＋最終將電子傳遞給NADP＋，生成NADPH。伴隨著電子傳遞，把類囊體膜外的H＋不斷地轉(zhuǎn)運(yùn)到類囊體腔中，使膜內(nèi)外兩側(cè)形成H＋濃度差。目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光系統(tǒng)Ⅱ（葉綠素-蛋白復(fù)合物）

捕光色素:反應(yīng)中心：反應(yīng)中心色素（Chl）P680原初反應(yīng)受體(acceptor):去鎂葉綠素原初反應(yīng)供體(doner):水葉綠素-蛋白復(fù)合體：Mn、Z、D1光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)過(guò)程捕光色素分子光能P680光能P680*H2OPQ核心復(fù)合物捕光復(fù)合物目前七十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)水的光解原初反應(yīng)中最初的電子供體是H2O；失去電子的葉綠素a在酶的催化下，從H2O分子中獲得1個(gè)電子，其中的O以分子氧釋放，2個(gè)H以H＋形式進(jìn)入類囊體腔（通過(guò)電子傳遞）。在類囊體腔一側(cè)分解水分子。目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)4．細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體(cytb6/fcomplex)以二聚體形成存在，每個(gè)單體含有四個(gè)不同的亞基。細(xì)胞色素b6（b563）、細(xì)胞色素f、鐵硫蛋白、以及亞基Ⅳ（被認(rèn)為是質(zhì)體醌的結(jié)合蛋白）。傳遞電子過(guò)程向類囊體腔釋放兩個(gè)H+。目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光系統(tǒng)Ⅰ（葉綠素-蛋白復(fù)合物）捕光色素:反應(yīng)中心：反應(yīng)中心色素（Chl）P700原初反應(yīng)受體(acceptor):特殊的葉綠素a，A0

原初反應(yīng)供體(doner):質(zhì)體藍(lán)素（PC）多個(gè)還原中心：Fe-S中心、鐵氧還蛋白（Fd）核心復(fù)合物捕光復(fù)合物光系統(tǒng)Ⅰ反應(yīng)過(guò)程捕光色素分子光能P700光能P700*PCA0?目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光合磷酸化定義：由光照所引起的電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)而生成ATP的過(guò)程。光合作用將CO2同化為有機(jī)物質(zhì)，是通過(guò)光合磷酸化產(chǎn)生的ATP和NADPH的換能作用實(shí)現(xiàn)的。機(jī)制：在類囊體膜兩側(cè)形成的質(zhì)子電動(dòng)勢(shì)差，推動(dòng)H＋回流，途徑是膜中的CF0到膜外的CF1，從而發(fā)生磷酸化作用。目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)非循環(huán)光合磷酸化

目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)循環(huán)式光合磷酸化：光系統(tǒng)Ⅰ接受遠(yuǎn)紅光后，產(chǎn)生的電子經(jīng)過(guò)A0、A1、Fe-S和Fd，又傳給Cytbf復(fù)合物和PC而回流到PSⅠ的過(guò)程。電子循環(huán)流動(dòng)，產(chǎn)生質(zhì)子梯度，驅(qū)動(dòng)ATP的形成。目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

光合磷酸化機(jī)制一對(duì)電子從P680經(jīng)P700傳至NADP+，在類囊體腔中增加4個(gè)H+。2個(gè)來(lái)源于H2O光解，2個(gè)由PQ從基質(zhì)轉(zhuǎn)移而來(lái)，在基質(zhì)中一個(gè)H+又被用于還原NADP+，所以類囊體腔內(nèi)有較高的H+（pH≈5，基質(zhì)pH≈8），形成質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)。H+經(jīng)ATP合酶，滲入基質(zhì)、推動(dòng)ADP和Pi結(jié)合形成ATP。ATP合酶，即CF1-F0偶聯(lián)因子，結(jié)構(gòu)類似于線粒體ATP合酶。目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)類囊體膜上的成分基質(zhì)類囊體腔目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光合磷酸化與氧化磷酸化的異同項(xiàng)目相同點(diǎn)不同點(diǎn)光合磷酸化氧化磷酸化進(jìn)行部位均在膜上進(jìn)行類襄體膜線粒體內(nèi)膜ATP形成均經(jīng)ATP合成酶形成類囊體腔基質(zhì)電子傳遞均有一系列電子傳遞體在光合鏈上在呼吸鏈上能量狀況均有能量轉(zhuǎn)換來(lái)自光能的激發(fā)，貯藏能量來(lái)自底物的分解，釋放能量H2O的關(guān)系均與H2O有關(guān)H2O的光解H2O的生成質(zhì)子泵均有質(zhì)子泵產(chǎn)生PQ穿梭將H+泵到膜內(nèi)UQ穿梭將H+泵到膜外目前八十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光合碳同化活躍的化學(xué)能（ATP，NADPH）→穩(wěn)定的化學(xué)能（儲(chǔ)存于糖中）卡爾文循環(huán)（C3途徑）是唯一的可合成碳水化合物的根本途徑。但C3途徑要求〔CO2〕＞5×10-5ml/L，否則反應(yīng)停止；在CO2濃度較低情況下固定CO2的問(wèn)題C4途徑景天科酸代謝目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

在C3途中，由于反應(yīng)的最初產(chǎn)物3-磷酸甘油酸含三碳化合物,因此,又稱三碳循環(huán),這是卡爾文(Calvin)等在50年代用14C示蹤法研究出來(lái)的,故稱卡爾文循環(huán)。

CO2的羧化CO2被還原之前,首先被固定形成羧基,以RuBP作為CO2接受體,在RuBP羧化酶的作用下使RuBP與CO2反應(yīng)形成兩分子的3-磷酸甘油酸(PGA)。RuBP核酮糖-1、5-二磷酸C3途徑

還原階段3-磷酸甘油酸首先在磷酸甘油激酶的催化下被ATP磷酸化形成1.3二磷酸甘油酸,然后在甘油醛磷酸脫氫酶的催化下被NADPH還原成3-磷酸甘油醛。目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)Calvincycle目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

RuBP的再生

利用已形成的3-磷酸甘油醛經(jīng)一系列的相互轉(zhuǎn)變最終再生成5-磷酸核酮糖。然后在磷酸核酮糖激酶的作用下,發(fā)生磷酸化作用生成RuBP,再消耗一個(gè)ATP。綜上所述,三碳循環(huán)是靠光反應(yīng)形成的ATP機(jī)NADPH作能源,推動(dòng)CO2的固定、還原,每循環(huán)一次只能固定一個(gè)CO2,循環(huán)6次,才能把6個(gè)CO2分子同化成一個(gè)己糖分子。實(shí)際上，通過(guò)卡爾文循環(huán)，將CO2轉(zhuǎn)變成葡萄糖通常需要消耗18分子的ATP和12分子的NADPH。目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量變化光反應(yīng)暗反應(yīng)基粒類囊體上基質(zhì)中光、色素、酶多種酶水的光解CO2的固定、還原光能活躍化學(xué)能產(chǎn)物O2

ATP

NADPH糖類穩(wěn)定的化學(xué)能(CH2O)nH2OADP

NADPADP+PiATPNADPNADPH目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（2）C4途徑固定CO2的最初產(chǎn)物是草酰乙酸。特點(diǎn)：在葉脈周圍有一圈含葉綠素的維管束鞘細(xì)胞，其外面環(huán)列著葉肉細(xì)胞對(duì)CO2的固定由兩類細(xì)胞配合完成。利用的效率特別高，即使CO2濃度低，也可以固定CO2。C4植物，如玉米、甘蔗、高粱等。目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)磷酸烯醇式丙酮酸PEP草酰乙酸OAA脫羧階段(從葉肉細(xì)胞轉(zhuǎn)移到維管束鞘細(xì)胞，然后脫去CO2，參加卡爾文循環(huán))再生階段C4途徑目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（3）景天科酸代謝（CAM）干旱地區(qū)，CAM植物；夜間吸收CO2，生成草酰乙酸→蘋果酸；白天草酰乙酸從蘋果酸中氧化脫羧釋放出來(lái)，參與卡爾文循環(huán)。目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)景天科酸代謝途徑（CAM）磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)+CO2草酰乙酸(OAA)蘋果酸（積累于液泡中）CO2丙酮酸夜間氣孔開(kāi)放白天氣孔關(guān)閉磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)酸多糖少酸少糖多目前九十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)第三節(jié)線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器線粒體和葉綠體的相似點(diǎn)：線粒體和葉綠體都是雙層膜細(xì)胞器功能都是轉(zhuǎn)換能量

線粒體：把儲(chǔ)藏在有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能，轉(zhuǎn)化成直接能源ATP。

葉綠體：把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能ATP、還原力NADPH，同時(shí)把這些不穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能，儲(chǔ)藏在有機(jī)物中。都是半自主細(xì)胞器：線粒體和葉綠體都具有環(huán)狀DNA及自身轉(zhuǎn)錄RNA與翻譯蛋白質(zhì)的體系，既具有核外基因及其表達(dá)體系。但組成線粒體和葉綠體蛋白絕大多數(shù)是由核基因編碼。目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體的半自主性的證據(jù)⑴線粒體中不僅存在DNA，而且有蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)（mRNA、tRNA、rRNA、氨基酸活化酶）⑵僅少數(shù)線粒體蛋白質(zhì)由mtDNA編碼合成，大多數(shù)有核DNA編碼合成運(yùn)到線粒體⑶線粒體的生物合成涉及兩個(gè)獨(dú)立的遺傳系統(tǒng)用一些特異抑制劑證明了兩個(gè)獨(dú)立的遺傳系統(tǒng)放線菌酮——影響細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成，并不影響線粒體蛋白質(zhì)合成；氯霉素、四環(huán)素和紅霉素——只抑制線粒體蛋白質(zhì)合成，不影響細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成。目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體的半自主性的證據(jù)⑷出現(xiàn)母系遺傳與mtDNA有關(guān)，而與核無(wú)關(guān)。⑸細(xì)胞質(zhì)和線粒體之間蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)是單向的：細(xì)胞質(zhì)→線粒體⑹線粒體與細(xì)胞質(zhì)之間沒(méi)有DNA和RNA分子的交換。目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)一、線粒體和葉綠體的DNA均為環(huán)狀雙鏈DNA，與細(xì)菌相似。不同物種細(xì)胞中的mtDNA、ctDNA大小不一。例如：mtDNA：動(dòng)物細(xì)胞中周長(zhǎng)多為5um；酵母菌26um。ctDNA：人類最短;赤松藻最小，衣藻最大。

6個(gè)mtDNA/線粒體

12個(gè)ctDNA/葉綠體；核中DNA遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于mtDNA、ctDNA半保留自我復(fù)制方式，受核基因調(diào)控。如：DNA聚合酶由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成。mtDNA復(fù)制發(fā)生于S期及G2期

ctDNA復(fù)制發(fā)生于G1期線粒體和葉綠體的核糖體70S，與細(xì)菌相似。目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)1.封閉性雙鏈分子，外為H鏈，內(nèi)為L(zhǎng)鏈。5.不與組蛋白結(jié)合，裸露存在。3.雙鏈均有編碼能力，D-環(huán)為唯一的非編碼區(qū)。6.突變率高，且無(wú)DNA修復(fù)系統(tǒng)。2.結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)內(nèi)含子，部分區(qū)域有重疊現(xiàn)象。4.H鏈含有28個(gè)基因，L鏈含有9個(gè)基因mtDNA突變率比nDNA高10～20倍線粒體基因組目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)22個(gè)tRNA基因2個(gè)rRNA基因7個(gè)NADH脫氫酶亞單位的基因3個(gè)細(xì)胞色素c氧化酶亞單位基因2個(gè)ATP酶復(fù)合體成分基因1個(gè)細(xì)胞色素b基因16569bp編碼37個(gè)基因13個(gè)mRNA基因線粒體氧化磷酸有關(guān)的蛋白質(zhì)MitochondrialDNA目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（一）mtDNA的復(fù)制具半自主性

（二）線粒體基因組所用的遺傳密碼和通用密碼不同

密碼子核編碼的AA線粒體編碼的AAUGA終止色氨酸

AGA,AGG精氨酸終止

AUA異亮氨酸起始甲硫氨酸

AUU異亮氨酸起始甲硫氨酸t(yī)RNA兼用性較強(qiáng)，僅用22個(gè)tRNA就可識(shí)別多達(dá)48個(gè)密碼子。線粒體DNA的遺傳特征目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)（三）mtDNA為母系遺傳受精卵中的線粒體DNA幾乎全都來(lái)自于卵子，來(lái)源于精子的mtDNA對(duì)表型無(wú)明顯作用，這種雙親信息的不等量表現(xiàn)決定了線粒體遺傳病的傳遞方式不符合孟德?tīng)栠z傳，而是表現(xiàn)為母系遺傳（maternalinheritance）。目前一百頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

線粒體疾病典型系譜目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

卵細(xì)胞形成過(guò)程中線粒體數(shù)目從100000個(gè)銳減到少于100個(gè)的過(guò)程稱為遺傳瓶頸（geneticbottleneck）。這使得只有少數(shù)線粒體真正傳給后代，也是造成子代差異的原因。（四）mtDNA在細(xì)胞分裂復(fù)制分離過(guò)程中存在遺傳瓶頸目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)純質(zhì)(homoplasmy)：是指一個(gè)細(xì)胞或組織中所有的線粒體具有相同的基因組，都是野生型序列或者都是突變性序列。

異質(zhì)(heteroplasmy)：是指一個(gè)細(xì)胞或組織中所含的線粒體既具有野生型又具有突變性。閾值效應(yīng)：當(dāng)突變的mtDNA達(dá)到一定的比例時(shí)，才有受損的表型出現(xiàn)，這就是閾值效應(yīng)(thresholdeffect)。

（五）mtDNA的異質(zhì)性與閾值效應(yīng)

目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)任何兩個(gè)人的mtDNA，平均每1000個(gè)堿基對(duì)中就有4個(gè)不同。有害的突變會(huì)由于選擇而被消除，故突變的mtDNA基因雖很普遍，但線粒體遺傳病卻不常見(jiàn)。最近的研究顯示，在核基因組中有指導(dǎo)線粒體突變修復(fù)的基因存在，但其遺傳學(xué)意義還有待深入研究。

（六）mtDNA的突變率極高線粒體基因常見(jiàn)的突變類型堿基突變?nèi)笔?、插入突變mtDNA拷貝數(shù)目突變目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體DNA（ctDNA）葉綠體DNA含量較線粒體DNA大。目前一百零五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前一百零六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)合成生物合成分為兩個(gè)階段：第一階段：通過(guò)核基因及細(xì)胞質(zhì)的裝置系統(tǒng)，合成線粒體內(nèi)膜大部分蛋白和線粒體遺傳裝置的有關(guān)酶系→運(yùn)到線粒體內(nèi)第二階段：線粒體利用細(xì)胞質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)，DNA開(kāi)始轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)，以及控制細(xì)胞核DNA轉(zhuǎn)錄的阻遏物。目前一百零七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前一百零八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體蛋白質(zhì)合成體系線粒體有自身的蛋白質(zhì)合成體系，如：氨基酸活化酶、線粒體核糖體等。線粒體的蛋白質(zhì)合成與原核細(xì)胞相似，而與真核細(xì)胞不同：mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)進(jìn)行。蛋白質(zhì)合成的起始tRNA與原核細(xì)胞一樣，為N-甲酰甲硫氨酰tRNA,真核細(xì)胞起始的tRNA為甲硫氨酰tRNA.線粒體蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)對(duì)藥物的敏感性與細(xì)菌一致，而與細(xì)胞質(zhì)系統(tǒng)不一致。目前一百零九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前一百一十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體蛋白質(zhì)合成體系葉綠體蛋白質(zhì)來(lái)源①由ctDNA編碼，在葉綠體核糖體上合成；葉綠體rRNA、30種tRNA、PSⅠ2個(gè)亞基、PSⅡ8個(gè)亞基、ATP合成酶6個(gè)亞基，細(xì)胞色素b/f復(fù)合物3個(gè)亞基、葉綠體核糖體1/3r蛋白。②由核DNA編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成；③由核DNA編碼，在葉綠體核糖體上合成；目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)三、線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)送與組裝蛋白質(zhì)合成定位的特點(diǎn)：后轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)運(yùn)前的狀態(tài)：伸展的前體蛋白

N端的蛋白質(zhì)信號(hào)序列稱前導(dǎo)肽前體蛋白=成熟蛋白+前導(dǎo)肽前導(dǎo)肽的特點(diǎn)：1）多位于N端，約由20~80個(gè)氨基酸，富含精氨酸、帶羥基的氨基酸。2）形成一個(gè)兩性的α螺旋，帶正電荷的親水氨基酸和不帶電荷的疏水氨基酸分別位于α的兩側(cè)。3）對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)無(wú)特異性的要求。目前一百一十二頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)

轉(zhuǎn)運(yùn)后的狀態(tài):

信號(hào)序列在導(dǎo)肽酶的作用下，被切除。形成的成熟蛋白重折疊。

被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白所到達(dá)的特定部位：

外膜、內(nèi)膜、膜間隙、基質(zhì)。線粒體蛋白的運(yùn)送過(guò)程蛋白質(zhì)解折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)、重折疊。目前一百一十三頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)TOM復(fù)合體負(fù)責(zé)通過(guò)外膜，進(jìn)入膜間隙。受體部分功能：識(shí)別與結(jié)合導(dǎo)肽。TOM復(fù)合體的通道——GIP（generalimportpore），相當(dāng)于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的易位子。TIM復(fù)合體其中TIM23負(fù)責(zé)將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到基質(zhì)。也可將某些蛋白質(zhì)安插在內(nèi)膜；OXA復(fù)合體負(fù)責(zé)將線粒體自身合成的蛋白質(zhì)插到內(nèi)膜上；也可使經(jīng)由TOM／TIM復(fù)合體進(jìn)入基質(zhì)的蛋白質(zhì)插入內(nèi)膜。進(jìn)入不同部位的蛋白具有不同的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑目前一百一十四頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前一百一十五頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)3.3.1導(dǎo)肽導(dǎo)肽前體蛋白N端的蛋白質(zhì)信號(hào)序列，能牽引蛋白質(zhì)通過(guò)線粒體膜，轉(zhuǎn)運(yùn)到位后被水解切除。導(dǎo)肽的特點(diǎn)多位于N端，約由20個(gè)氨基酸，富含精氨酸、帶羥基的氨基酸。形成一個(gè)兩性的α螺旋，帶正電荷的親水氨基酸和不帶電荷的疏水氨基酸分別位于α的兩側(cè)。有識(shí)別線粒體的信息，但對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)無(wú)特異性的要求。目前一百一十六頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)分子伴侶Hsp使蛋白維持伸展?fàn)顟B(tài)。這是一個(gè)消耗ATP的過(guò)程。

解折疊重折疊轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程：Hsp60Hsp70mHsp70ATPADP+ATPSimon布朗棘輪模型

蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)孔道內(nèi)，多肽鏈做布朗運(yùn)動(dòng)搖擺不定，一旦前體蛋白進(jìn)入線粒體腔，立即有mHsp70結(jié)合上去，防止肽鏈退回細(xì)胞基質(zhì)中。隨著肽鏈的進(jìn)一步延伸，有更多的mHsp結(jié)合。線粒體蛋白的運(yùn)送過(guò)程：

蛋白質(zhì)解折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)、重折疊目前一百一十七頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)3.3.2分子伴侶的作用跨膜運(yùn)送的蛋白質(zhì)在解折疊和重折疊的過(guò)程中都需要分子伴侶的參與。分子伴侶具有解折疊酶的功能，能識(shí)別蛋白質(zhì)解折疊之后暴露出的疏水面并與之結(jié)合，防止相互作用產(chǎn)生凝聚或錯(cuò)誤折疊，同時(shí)還參與蛋白質(zhì)跨膜運(yùn)送后分子的重折疊以及裝配過(guò)程。分子伴侶的作用沒(méi)有專一性。分子伴侶中很多屬于熱休克蛋白。目前一百一十八頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)目前一百一十九頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)線粒體內(nèi)外膜的接觸點(diǎn)目前一百二十頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體與線粒體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的相同點(diǎn)1、蛋白質(zhì)合成定位的特點(diǎn)：后轉(zhuǎn)移方式2、通常前體蛋白N端具有蛋白質(zhì)信號(hào)序列（轉(zhuǎn)運(yùn)肽），完成轉(zhuǎn)運(yùn)后被信號(hào)肽酶切除3、每一種膜上有特定的轉(zhuǎn)位因子外膜的轉(zhuǎn)位因子被稱為TOC復(fù)合體內(nèi)膜的轉(zhuǎn)位因子被稱為TIC復(fù)合體。4、內(nèi)外膜具有接觸點(diǎn)（contactsite）；5、需要能量，同樣利用ATP和質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)。目前一百二十一頁(yè)\總數(shù)一百三十六頁(yè)\編于十七點(diǎn)葉綠體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的不同點(diǎn)定位于類囊體的蛋白——分步轉(zhuǎn)運(yùn)，分步水解前體蛋白第一個(gè)信號(hào)序列引導(dǎo)穿過(guò)葉綠體膜上的孔蛋白通道進(jìn)入基質(zhì)；前體蛋白第二個(gè)信號(hào)序列引導(dǎo)進(jìn)入類囊體。定位于基質(zhì)中的蛋白前體蛋白N端轉(zhuǎn)運(yùn)肽僅具有導(dǎo)向基質(zhì)的序列，在穿過(guò)葉綠體膜進(jìn)入基質(zhì)，由基質(zhì)中特異的蛋白水解酶切除轉(zhuǎn)運(yùn)肽，成為成熟蛋白質(zhì)。ct核糖體合成的蛋白