《线粒体与叶绿体》ppt课件

1、生物的能量来源：太阳光的辐射能。生物的能量来源：太阳光的辐射能。植物细胞的叶绿体和蓝藻的光和片层：光能转换为植物细胞的叶绿体和蓝藻的光和片层：光能转换为化学能，并储存在糖类，脂类和蛋白质中。化学能，并储存在糖类，脂类和蛋白质中。线粒体将生物大分子中的化学能转换为细胞可直接线粒体将生物大分子中的化学能转换为细胞可直接利用的能源，储存在利用的能源，储存在NTPNTP如如ATPATP，GTPGTP中。中。线粒体和叶绿体：封锁的双层膜构造，其内膜线粒体和叶绿体：封锁的双层膜构造，其内膜 反复反复折叠构成内膜特化构造系统折叠构成内膜特化构造系统是能量转换的场所。是能量转换的场所。线粒体和叶绿体是半自主性

2、细胞器，有本人的环状线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，有本人的环状DNADNA和转录、翻译体系，是真核细胞的第二遗传信和转录、翻译体系，是真核细胞的第二遗传信息系统。息系统。线粒体是细胞的动力工厂：人体细胞内95%的ATP在线粒体产生；线粒体经过氧化磷酸化进展能量转换；为细胞各种生命活动提供能量。 一动态细胞器：多形性，易变性，运一动态细胞器：多形性，易变性，运动性和顺应性。动性和顺应性。 线状线状mito)或粒状或粒状(chondrion); 大小，数量，分布因细胞类型或细胞代谢大小，数量，分布因细胞类型或细胞代谢形状而不同。形状而不同。数量数量-动物内脏细胞含线粒体多数动物内脏细胞含线粒体多

3、数千个：肝细胞的线粒体占细胞体积千个：肝细胞的线粒体占细胞体积的的20%；心肌细胞中线粒体占；心肌细胞中线粒体占50%；人类红细胞无线粒体。人类红细胞无线粒体。分布分布-在多数细胞中均匀分布；在肌在多数细胞中均匀分布；在肌细胞中，沿肌原纤维陈列；在分泌细细胞中，沿肌原纤维陈列；在分泌细胞中，聚集在分泌物合成区。胞中，聚集在分泌物合成区。三线粒体的构造与化学组成三线粒体的构造与化学组成 分为外膜、内膜、膜间隙和基质四部分。外膜(outer membrane：蛋白质和脂质各占50%。含孔蛋白(porin)，非选择性通道蛋白，通透性很高。外膜的标志酶为单胺氧化酶。内膜inner membrane：蛋

4、白质/脂质大于3:1。心磷脂有4个非极性尾含量高，通透性很低。向内折叠构成嵴cristae，上有线粒体颗粒，又称耦联因子1coupling factor 1),简称F1，是ATP合酶F-型质子泵的头部。内膜的标志酶为细胞色素氧化酶膜间隙膜间隙intermembrane space：是内外膜之：是内外膜之间的腔隙，宽约间的腔隙，宽约6-8nm。标志酶为腺苷酸激酶。标志酶为腺苷酸激酶。充溢无定形液体，含许多可溶性酶、底物及辅助充溢无定形液体，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。因子。 基质基质matrix：含多种酶系、线粒体：含多种酶系、线粒体DNA, RNA，核糖体。标志酶为苹果酸脱氢酶。，核糖体。

5、标志酶为苹果酸脱氢酶。部位酶的名称部 位酶 的 名 称外膜单胺氧化酶NADH-细胞色素c还原酶（对鱼藤酮不敏感）犬尿酸羟化酶酰基辅酶A合成酶膜间隙腺苷酸激酶二磷酸激酶核苷酸激酶内膜细胞色素b，c，c1，a，a3氧化酶ATP合成酶系琥珀酸脱氢酶-羟丁酸和-羟丙酸脱氢酶肉毒碱酰基转移酶丙酮酸氧化酶NADH脱氢酶（对鱼藤酮敏感）基质柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶延胡索酸酶、异柠檬酸脱氢酶顺乌头酸酶、谷氨酸脱氢酶脂肪酸氧化酶系、天冬氨酸转氨酶、蛋白质和核酸合成酶系、丙酮酸脱氢酶复合物线粒体主要酶的分布 人体细胞95%的ATP来源于线粒体。是物质彻底氧化分解的场所。还参与氧自在基的生成；细胞凋亡的调控；还参

6、与氧自在基的生成；细胞凋亡的调控；细胞中细胞中Ca2+的稳态调理等。的稳态调理等。蛋白质，糖类和脂肪酸最终分解为乙酰CoA，进入TCAtricarboxylic acid cycle) 循环,产生NADH或FADH2。NADH，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，复原态，复原型辅酶。N指烟酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸。NAD+是氧化态。FADH2，黄素腺嘌呤二核苷酸(复原型)。FAD+是氧化型。TCA是物质氧化的最终共同途径，氧化磷酸化是生物体获得能量的主要途径。NADH或FADH2中的电子经过呼吸链最终传送给氧，生成水。呼吸链，电子传送链：呼吸链，电子传送链：线粒体内膜上传送电子线粒体内膜上传送电子的一

7、组酶的复合体。由的一组酶的复合体。由一系列能可逆地接受或一系列能可逆地接受或释放电子或释放电子或H+的化学的化学物质电子载体组成，物质电子载体组成，在内膜上有序地陈列成在内膜上有序地陈列成传送链。传送链。呼吸链中有呼吸链中有5种电子载体种电子载体1、黄素蛋白：是含FMN或FAD的结合蛋白，可接受2个电子2个质子。主要黄素蛋白：NADH脱氢酶(FMN)；琥珀酸脱氢酶( FAD)。2、细胞色素：含血红素铁，经过Fe3+/ Fe2+变化传送电子，包括细胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有铜原子。3、泛醌/辅酶Q：脂溶性小分子醌类化合物，有3种方式，即：氧化型醌Q，自在基半醌QH+，复原型氢

8、醌QH2。4、铁硫蛋白：含非血红素铁的蛋白，经过Fe3+/Fe2+互变进展电子传送。5、铜原子：位于线粒体内膜的单个蛋白质分子内。经过Cu2+和Cu+两种形状的变换，传送单个电子电子载体除电子载体除UQ和和Cyt c 独立存在，多构成复合物，独立存在，多构成复合物，共四种。共四种。 1、复合物、复合物I：NADH脱氢酶。脱氢酶。 组成：组成：42条肽链，呈条肽链，呈L型，含一个型，含一个FMN和至少和至少6个个铁硫蛋白，以二聚体方式存在。铁硫蛋白，以二聚体方式存在。 作用：催化作用：催化NADH的的2个电子至辅酶个电子至辅酶Q，同时由基，同时由基质转移质转移4个质子至膜间隙，是一种质子泵。个质

9、子至膜间隙，是一种质子泵。 2、复合物、复合物II：琥珀酸脱氢酶：琥珀酸脱氢酶 组成：至少组成：至少4条肽链，含条肽链，含1个个FAD，2个铁硫个铁硫蛋白。蛋白。 作用：催化琥珀酸的低能电子至辅酶作用：催化琥珀酸的低能电子至辅酶Q，不，不转移质子。转移质子。 3、复合物、复合物III：细胞色素：细胞色素c复原酶。复原酶。 组成：含细胞色素组成：含细胞色素b566 、 b562、1个铁硫个铁硫蛋白和蛋白和1个细胞色素个细胞色素c1 。 作用：催化电子从辅酶作用：催化电子从辅酶Q传给细胞色素传给细胞色素c，每转移每转移1对电子转移对电子转移4个个H至膜间隙。至膜间隙。 4、复合物、复合物IV：细胞

10、色素：细胞色素c氧化酶氧化酶 组成：组成：13条肽链。条肽链。 作用：将从细胞色素作用：将从细胞色素c接受的电子传给氧，接受的电子传给氧，每转移一对电子，同时转移每转移一对电子，同时转移2个个H。呼吸链组分按氧化复原电位由低向高陈列，也是电子的传送方向。氧化复原电位值越低，提供电子的才干越强，越易成为复原剂而处于电子传送链的前面。电子传送的过程伴随着能量的释放。线粒体内膜上两条呼吸链：NADH呼吸链由复合物I，UQ，III，Cyt C, IV组成； FADH2呼吸链由复合物II， UQ， III， Cyt C, IV组成利用电子传送释放的能量，将H+由基质侧运输到膜间隙，构成线粒体内膜两侧的电

11、化学梯度。 ADP+Pi ATP,是酶促的磷酸化过程，分为底物程度是酶促的磷酸化过程，分为底物程度磷酸化和氧化磷酸化。磷酸化和氧化磷酸化。 ATP合酶合酶ATP synthase：F-型质子泵，分为球形的型质子泵，分为球形的F1头部和嵌入膜中的头部和嵌入膜中的F0基部。基部。 F1：33复合体，具有复合体，具有3个个ATP合成的催化位点每合成的催化位点每个个亚基亚基1个。个。 F0：ab2c12复合体，嵌入内膜，复合体，嵌入内膜，12个个c亚基组成一个环亚基组成一个环形构造，具有质子通道。形构造，具有质子通道。氧化磷酸化的耦联机制化学浸透假说：化学浸透假说： 电子传送链各组分在线粒体内膜中不对

12、称分电子传送链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传送时，所释放的能量将布，当高能电子沿其传送时，所释放的能量将H+H+从基质泵到膜间隙，构成从基质泵到膜间隙，构成H+H+电化学梯度。在这个电化学梯度。在这个梯度驱使下，梯度驱使下，H+H+穿过穿过ATPATP合成酶回到基质，同时合成酶回到基质，同时合成合成ATP,ATP,电化学梯度中蕴藏的能量储存到电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATPATP高高能磷酸键。能磷酸键。结合变构假说：结合变构假说：ATPATP经过旋转催化合成经过旋转催化合成 质子经过质子经过F0F0时，引起时，引起c c亚基构成的环旋转，带动亚基构成的环旋转，带动亚亚基旋转

13、，基旋转， 亚基依次与亚基依次与3 3个个亚基结合，引起亚基结合，引起亚基催化位点构象的周期性变化，不断将亚基催化位点构象的周期性变化，不断将ADPADP和和PiPi加合在一同，构成加合在一同，构成ATPATP。三、线粒体与疾病三、线粒体与疾病线粒体与人类的疾病、衰老和细胞凋亡有关线粒体病：克山病，因缺硒引起的地方性心肌病。线粒体出现膨胀，嵴稀少和不完好，各种酶的活性下降，影响电子传送和氧化磷酸化。衰老：随年龄的增长，细胞内线粒体数量减少而体积增大，损伤的mtDNA的积累越来越多。线粒体产生的氧自在基损伤DNA，而线粒体中无DNA损伤的修复系统。由mtDNA 编码的酶的构造改动，功能异常。3.

14、 细胞凋亡：凋亡信号引起线粒体释放细胞色素c, 参与凋亡信号的传导。第二节 叶绿体与光协作用 形状不稳定。高等植物中，多状如透镜或香蕉；藻类植物的叶绿体形状依细胞形状而定。 叶肉细胞含50200个，占细胞质的40%。 由叶绿体膜、类囊体和基质3部分组成。含3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜；3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。 双层膜组成，膜间为1020nm的间隙。 外膜的通透性大，内膜通透性低；ADP、ATP、 NADP+、葡萄糖和焦磷酸等需求特殊的转运体才干经过内膜。NADP+，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，是氧化型。NADPH是复原型 辅酶II 是由内膜开展而来的封锁的扁平囊。是由内膜

15、开展而来的封锁的扁平囊。 类囊体膜：流动性高，促进光和作用的酶类复合类囊体膜：流动性高，促进光和作用的酶类复合物在膜上的侧向挪动，有利于光和作用的进展。物在膜上的侧向挪动，有利于光和作用的进展。 基粒：圆饼状扁平小囊堆叠而成，含基粒：圆饼状扁平小囊堆叠而成，含4060个。个。 基质类囊体基质类囊体/基质片层：衔接基粒的没有堆叠的基质片层：衔接基粒的没有堆叠的类囊体。类囊体。 内膜与类囊体之间的空间，是光协作用固定CO2的场所，主要成分包括： 酶类：如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶。全酶有8个大亚基叶绿体基因编码和8个小亚基核基因编码。 叶绿体DNA、蛋白质合成体系。 一些颗粒成分：如淀粉粒、质体

16、小球和植物铁蛋白等。叶绿体与线粒体形状构造比较叶绿体内膜并不向内折叠成嵴；内膜不含电子传送链；除了膜间隙、基质外，还有类囊体；捕光系统、电子传送链和ATP合成酶都位于类囊体膜上。光协作用分为光反响和固碳反响；光反响需求光，涉及水的光解和光合磷酸化；固碳反响碳同化反响不需求光，在光反响产物的驱动下进展。光反响在类囊体膜上由光引起的光化学反响，经过叶绿素等光合色素分子吸收、传送光能，并将光能转换为电能生成高能电子，进而将电能转换为活泼化学能， 构成ATP和NADPH并放出 O2 的过程。包括原初反响、电子传送和光合磷酸化。1. 原初反响primary reaction)：从光和色素分子被光激发至引

17、起第一个光化学反响为止的过程，包括光能的吸收、传送与转换。光和色素：能吸收特定波长的光，分为叶绿素，类胡萝卜素和藻胆素。光反响-原初反响光合单位：大约光合单位：大约300个叶绿素分子组成个叶绿素分子组成一个功能单位，是进展光协作用的最小一个功能单位，是进展光协作用的最小构造单位。构造单位。在光合单位中只需一对特殊的叶绿素分在光合单位中只需一对特殊的叶绿素分子能将光能转变为化学能，及反响中心子能将光能转变为化学能，及反响中心色素，而其他的光合色素称为天线色素色素，而其他的光合色素称为天线色素或捕光色素分子。或捕光色素分子。光化学反响：反响中心光化学反响：反响中心色素吸收光能所引起的色素吸收光能所

18、引起的氧化复原反响。产生原氧化复原反响。产生原初电子。初电子。光反响-电子传送和光合磷酸化 电子传送：原初反响产生的电子在被称为光合电子传送链的一系列电子载体上传送。 最初电子体D,donor)是H2O，最终电子受体(A, acceptor)是NADP+。 2. 光合磷酸化：与电子传送相耦联而生成ATP的过程。此ATP用于CO2的同化，从而将能量储存在有机物中。 机制：在电子传送过程中，质子泵将H+从基质泵到类囊体腔，与水裂解产生的H+一同建立类囊体两侧的质子梯度。质子顺电化学梯度跨膜运输，释放能量，催化ADP磷酸化，生成ATP。光反响基质基质类囊体腔类囊体腔光系统光系统 II， 细胞色素细胞色素b6f, 光系统光系统 I利用光反响产生的ATP 和NADPH，使CO2复原为糖类等有机物，即将活泼的化学能最后转换为稳定的化学能，积存于有机物中。卡尔文循环Calvin cycleC3途径:最重要最根本，独一能合成糖类的途径。发生在一切植物中。C4途径：固碳的最初产物是草酰乙酸四炭化合物。某些热带或亚热带来源的植物。景天酸代谢途径：发生在景天科植物。第三节第三节 线粒体和叶绿体是半自主性细胞器线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 本身含有遗传表达系统(