线粒体和叶绿体课件

第六章线粒体和叶绿体第一节线粒体与氧化磷酸化第二节叶绿体与光合作用第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源第六章线粒体和叶绿体第一节线粒体与氧化磷酸化1第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的基本形态及动态特征二、线粒体的超微结构三、氧化磷酸化四、线粒体与疾病第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的基本形态及动态特征2洋葱表皮细胞内线粒体在1min时间内相继发生融合与分裂的偶联图（图6-1）频繁的融合与分裂可能帮助线粒体共享遗传信息（二）线粒体融合与分裂洋葱表皮细胞内线粒体在1min时间内相继发生融合与分裂的偶联3跨膜GTPase的模式结构（图6-2）（三）线粒体融合与分裂的分子及细胞生物学基础跨膜GTPase的模式结构（图6-2）（三）线粒体融合与分裂4发动蛋白纤维组装及分解驱动线粒体分裂的模式图（图6-4B）发动蛋白纤维组装及分解驱动线粒体分裂的模式图（图6-4B）5人淋巴细胞线粒体（A）、拟南芥幼叶线粒体（B）的超微结构及线粒体超微结构的模式图（C）（图6-6）人淋巴细胞线粒体（A）、拟南芥幼叶线粒体（B）的超微结构及线6亚线粒体小泡形成（A）及ATP合酶的分子结构模型（B）（图6-7）亚线粒体小泡形成（A）及ATP合酶的分子结构模型（B）（图67ATP合酶的“结合变构”模型（图6-8）L:松弛构象T:紧密构象O:开放构象ATP合酶的“结合变构”模型（图6-8）L:松弛构象T8线粒体产能（ATP）的原理示意图（图6-9）线粒体产能（ATP）的原理示意图（图6-9）9线粒体内膜电子传递复合物的排列及电子和质子传递示意图（图6-10）线粒体内膜电子传递复合物的排列及电子和质子传递示意图（图6-10第二节叶绿体与光合作用一、叶绿体的基本形态及动态特征二、叶绿体的超微结构三、光合作用第二节叶绿体与光合作用一、叶绿体的基本形态及动态特征11光学显微镜及荧光显微镜下观察到的叶绿体（图6-11）光学显微镜及荧光显微镜下观察到的叶绿体（图6-11）12光照强度对叶绿体分布及位置影响的示意图（图6-12）WT：野生型Chup1：一种叶绿体定位异常的突变体光照强度对叶绿体分布及位置影响的示意图（图6-12）WT：野13叶绿体分化及分化异常的表现（图6-14）叶绿体分化及分化异常的表现（图6-14）14高等植物叶绿体分裂相关蛋白的定位（图6-16B）ARC：叶绿体积聚与复制蛋白PDV：质体分裂蛋白Z环：在叶绿体分裂的早期，FtsZ蛋白先于叶绿体膜的缢陷汇集于叶绿体的内膜下，组装成一个FtsZ环。高等植物叶绿体分裂相关蛋白的定位（图6-16B）ARC：叶绿15电子显微镜下观察到的叶绿体（图6-17）A：拟南芥幼叶中的叶绿体B：水稻幼芒中的叶绿体S：淀粉粒电子显微镜下观察到的叶绿体（图6-17）A：拟南芥幼叶中的叶16光合作用原初反应的能量吸收、传递与转换图解（图6-18）光合作用原初反应的能量吸收、传递与转换图解（图6-18）17叶绿体中的光系统及电子传递途径（图6-19）叶绿体中的光系统及电子传递途径（图6-19）18PSⅡ结构示意图（图6-20）PSⅡ结构示意图（图6-20）19PSⅠ结构示意图（图6-21）PSⅠ结构示意图（图6-21）20叶绿体类囊体膜中进行的电子传递和H+跨膜转移（图6-22）叶绿体类囊体膜中进行的电子传递和H+跨膜转移（图6-22）21卡尔文循环的3个阶段示意图（图6-23）卡尔文循环的3个阶段示意图（图6-23）22第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源一、线粒体和叶绿体的半自主性二、线粒体和叶绿体的起源第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源一、线粒体和叶绿体23拟南芥RNA编辑障碍导致的白化苗（图6-24B）拟南芥RNA编辑障碍导致的白化苗（图6-24B）24不同真核生物线粒体基因组（DNA）大小及其表达产物（表6-1）不同真核生物线粒体基因组（DNA）大小及其表达产物（表6-125本章概要（一）线粒体和叶绿体是真核细胞内两种重要的能量转换细胞器，线粒体广泛存在于各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于植物细胞中。线粒体和叶绿体都是高度动态的细胞器。除了细胞内的分布接受动态的调控以外，线粒体通过频繁的融合和分裂实现遗传信息的互补；而叶绿体则通过基质小管达到个体之间的互相联系。线粒体和叶绿体都具有封闭的两层单位膜结构。外膜通透性高；内膜通透性低且向内折叠，构成多酶体系的空间分布框架。线粒体和叶绿体的基质中包含一些酶、DNA、RNA和核糖体等生命活动的基本物质。线粒体是细胞中糖类、蛋白质、脂质等物质最终彻底氧化代谢的场所，通过三羧酸循环和经氧化磷酸化合成ATP。线粒体承担的能量转换实质上就是把H+跨膜电位差和质子浓度梯度（pH差）形成的质子驱动力转换为ATP分子中的高能磷酸键。催化ATP生成的ATP合酶由F1头部和F0基部构成。F1头部含有催化位点，F0基部形成一个质子通道。ATP生成的结合变构假说认为质子有控制地通过ATP合酶的F0部分，引起F0c亚基环并带动与其相连的γ亚基的旋转。γ亚基的旋转引发F1催化位点的构象改变，从而驱动ATP的生成。本章概要（一）线粒体和叶绿体是真核细胞内两种重要的能量转换细26本章概要（二）叶绿体的主要功能是进行光合作用。光合作用由类囊体膜上进行的“光反应”和叶绿体基质中进行的“固碳反应”两部分组成。光反应的产物是ATP和NADPH；固碳反应则利用光反应产生的ATP和NADPH中的化学能使CO2还原合成糖。光合作用的电子传递是在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中进行。这两个光系统互相配合，利用吸收的光能把1对电子从H2O传递给NADP＋。按照电子传递的方式光合磷酸化可分为非循环和循环两种类型。高等植物碳同化有卡尔文循环、C4途径和景天酸代谢3条途径。其中卡尔文循环是碳同化最重要和最基本的途径。化学渗透假说认为：电子在传递过程中所释放的能量转换成了跨膜的质子浓度势能，驱动氧化磷酸化和光合磷酸化反应合成ATP。线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。它们的基质中存在DNA和蛋白质合成的必要酶类。但线粒体和叶绿体自身合成的蛋白质十分有限。绝大多数功能蛋白质依赖细胞核编码并在细胞质核糖体上合成，最后转移至线粒体和叶绿体。线粒体和叶绿体被普遍认为起源于内共生的呼吸细菌和蓝细菌。本章概要（二）叶绿体的主要功能是进行光合作用。光合作用由类囊27第六章线粒体和叶绿体第一节线粒体与氧化磷酸化第二节叶绿体与光合作用第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源第六章线粒体和叶绿体第一节线粒体与氧化磷酸化28第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的基本形态及动态特征二、线粒体的超微结构三、氧化磷酸化四、线粒体与疾病第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的基本形态及动态特征29洋葱表皮细胞内线粒体在1min时间内相继发生融合与分裂的偶联图（图6-1）频繁的融合与分裂可能帮助线粒体共享遗传信息（二）线粒体融合与分裂洋葱表皮细胞内线粒体在1min时间内相继发生融合与分裂的偶联30跨膜GTPase的模式结构（图6-2）（三）线粒体融合与分裂的分子及细胞生物学基础跨膜GTPase的模式结构（图6-2）（三）线粒体融合与分裂31发动蛋白纤维组装及分解驱动线粒体分裂的模式图（图6-4B）发动蛋白纤维组装及分解驱动线粒体分裂的模式图（图6-4B）32人淋巴细胞线粒体（A）、拟南芥幼叶线粒体（B）的超微结构及线粒体超微结构的模式图（C）（图6-6）人淋巴细胞线粒体（A）、拟南芥幼叶线粒体（B）的超微结构及线33亚线粒体小泡形成（A）及ATP合酶的分子结构模型（B）（图6-7）亚线粒体小泡形成（A）及ATP合酶的分子结构模型（B）（图634ATP合酶的“结合变构”模型（图6-8）L:松弛构象T:紧密构象O:开放构象ATP合酶的“结合变构”模型（图6-8）L:松弛构象T35线粒体产能（ATP）的原理示意图（图6-9）线粒体产能（ATP）的原理示意图（图6-9）36线粒体内膜电子传递复合物的排列及电子和质子传递示意图（图6-10）线粒体内膜电子传递复合物的排列及电子和质子传递示意图（图6-37第二节叶绿体与光合作用一、叶绿体的基本形态及动态特征二、叶绿体的超微结构三、光合作用第二节叶绿体与光合作用一、叶绿体的基本形态及动态特征38光学显微镜及荧光显微镜下观察到的叶绿体（图6-11）光学显微镜及荧光显微镜下观察到的叶绿体（图6-11）39光照强度对叶绿体分布及位置影响的示意图（图6-12）WT：野生型Chup1：一种叶绿体定位异常的突变体光照强度对叶绿体分布及位置影响的示意图（图6-12）WT：野40叶绿体分化及分化异常的表现（图6-14）叶绿体分化及分化异常的表现（图6-14）41高等植物叶绿体分裂相关蛋白的定位（图6-16B）ARC：叶绿体积聚与复制蛋白PDV：质体分裂蛋白Z环：在叶绿体分裂的早期，FtsZ蛋白先于叶绿体膜的缢陷汇集于叶绿体的内膜下，组装成一个FtsZ环。高等植物叶绿体分裂相关蛋白的定位（图6-16B）ARC：叶绿42电子显微镜下观察到的叶绿体（图6-17）A：拟南芥幼叶中的叶绿体B：水稻幼芒中的叶绿体S：淀粉粒电子显微镜下观察到的叶绿体（图6-17）A：拟南芥幼叶中的叶43光合作用原初反应的能量吸收、传递与转换图解（图6-18）光合作用原初反应的能量吸收、传递与转换图解（图6-18）44叶绿体中的光系统及电子传递途径（图6-19）叶绿体中的光系统及电子传递途径（图6-19）45PSⅡ结构示意图（图6-20）PSⅡ结构示意图（图6-20）46PSⅠ结构示意图（图6-21）PSⅠ结构示意图（图6-21）47叶绿体类囊体膜中进行的电子传递和H+跨膜转移（图6-22）叶绿体类囊体膜中进行的电子传递和H+跨膜转移（图6-22）48卡尔文循环的3个阶段示意图（图6-23）卡尔文循环的3个阶段示意图（图6-23）49第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源一、线粒体和叶绿体的半自主性二、线粒体和叶绿体的起源第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源一、线粒体和叶绿体50拟南芥RNA编辑障碍导致的白化苗（图6-24B）拟南芥RNA编辑障碍导致的白化苗（图6-24B）51不同真核生物线粒体基因组（DNA）大小及其表达产物（表6-1）不同真核生物线粒体基因组（DNA）大小及其表达产物（表6-152本章概要（一）线粒体和叶绿体是真核细胞内两种重要的能量转换细胞器，线粒体广泛存在于各类真核细胞中，而叶绿体仅存在于植物细胞中。线粒体和叶绿体都是高度动态的细胞器。除了细胞内的分布接受动态的调控以外，线粒体通过频繁的融合和分裂实现遗传信息的互补；而叶绿体则通过基质小管达到个体之间的互相联系。线粒体和叶绿体都具有封闭的两层单位膜结构。外膜通透性高；内膜通透性低且向内折叠，构成多酶体系的空间分布框架。线粒体和叶绿体的基质中包含一些酶、DNA、RNA和核糖体等生命活动的基本物质。线粒体是细胞中糖类、蛋白质、脂质等物质最终彻底氧化代谢的场所，通过三羧酸循环和经氧化磷酸化合成ATP。线粒体承担的能量转换实质上就是把H+跨膜电位差和质子浓度梯度（pH差）形成的质子驱动力转换为ATP分子中的高能磷酸键。催化ATP生成的ATP合酶由F1头部和F0基部构成。F1头部含有催化位点，F0基部形成一个质子通道。ATP生成的结合变构假说认为质子有控制地通过ATP合酶的F0部分，引起F0c亚基环并带动与其相连的γ亚基的旋转。γ亚基的旋转引发F1催化位点的构象改变，从而驱动ATP的生成。本章概要（一）线粒体和叶绿体是真核细胞内两种重要的能量转换细53本章概要（二）叶绿体的主要功能是进行光合作用。光合作用由类囊体膜上进行的“光反应”和叶绿体基质中进行的“固碳反应”两部分组成。光反应的产物是ATP和NADPH；固碳反应则利用光反应产生的ATP和NADPH中的化学能使CO2还原合成糖。光合作用的电子传递是在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中进行。这两个光系统互相配合，利用吸收的光能把1对电子从H2O传递给NADP＋。按照电子传递的方式光合磷酸化可分为非循环和循环两种类型。