2023年细胞生物学线粒体与叶绿体知识点整理

一、线粒体与氧化磷酸化形态结构外膜:标志酶:单胺氧化酶是线粒体最外面一层平滑的单位膜结构；通透性高;５0％蛋白,50％脂类;内膜:标志酶:细胞色素氧化酶是位于外膜内侧的一层单位膜结构;缺少胆固醇,富含心磷脂——决定了内膜的不透性(限制所有分子和离子的自由通过)；蛋白质/脂类:３:1;氧化磷酸化的关键场合膜间隙:标志酶：腺苷酸激酶其功能是催化ATP大分子末端磷酸基团转移到ＡMＰ,生成ADＰ嵴:内膜内折形成,增长面积;需能大的细胞线粒体嵴数多片状(板状):高等动物细胞中，垂直于线粒体长轴管状：原生动物和植物中基粒（ＡTP合成酶)：位于线粒体内膜的嵴上的规则排列的颗粒基质:标志酶：苹果酸脱氢酶为内膜和嵴包围的空间，富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的ｐH和渗透压；三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化进行场合具有大量蛋白质和酶，DＮA，ＲNA，核糖体，Ｃa2+功能氧化磷酸化通过基质中的三羧酸循环，进行糖类、脂肪和氨基酸的最终氧化氧化磷酸化通过内膜上的电子传递链，形成跨内膜的质子梯度通过内膜上的ATP合成酶，合成ATPATP合成酶的结合变化和旋转催化机制（书P90)*Delta*epsilon头部Ｆ1（α3*Delta*epsilon亲水性α、β亚基具有ＡTP结合位点，β亚基具有催化ATP合成的活性γε结合为转子,旋转以调节β亚基的3种构象状态δ与a、b亚基结合为定子基部F0（a1ｂ2ｃ10-12疏水性C亚基1２聚体形成一个环状结构定子在一侧将α3β3与F0连接起来(4)细胞中Cａ2+浓度的调节>>氧化磷酸化的具体过程细胞内的储能大分子糖类、脂肪经酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸，氨基酸可被分解为丙酮酸，脂肪酸或氨基酸进入线粒体后进一步分解为乙酰CoA；乙酰CoA通过基质中的TCA循环，产生具有高能电子的NＡＤH和FADH2;这两种分子中的高能电子通过电子传递链，在过程中形成跨内膜的质子梯度；质子梯度驱动ＡＴP合成酶将AＤP磷酸化成AＴP,势能转变为化学能。2H+4H+4H+（cytb-FeS-cytc1）（FMN→FeS）>>电子传递链2H+4H+4H+（cytb-FeS-cytc1）（FMN→FeS）NADＨ链：复合物Ⅰ（NADＨ脱氢酶）ＵＱ（泛醌）→复合物Ⅲ(细胞色素（FAD→FeS）（FAD→FeS）（CuA-Cyta-Cyta3-CuB）还原酶）→Ｃytc(细胞色素c)→复合物Ⅳ（细胞色素C氧化酶）→O2→H２O（CuA-Cyta-Cyta3-CuB）＞>ＡTP合成酶的结合变化和旋转催化机制F1上3个β亚基的构象总是不同的，与核苷酸结合也不同,有紧密结合态(T态)、松散结合态(L态)和空置状态（O态)；每一个β亚基要通过3次构象改变才催化合成1个ATＰ分子;F0上H+的转运积累到足够的扭力距时，推动γ亚基在α3β３形成的圆筒中反时针转动120度,使β亚基释放1个ATP分子;每进入2个Ｈ＋可驱动合成1个ATP分子;叶绿体与光合作用形态结构外膜,内膜类囊体:基粒类囊体：许多类囊体象圆盘同样叠在一起，称为叶绿体基粒,组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体。基质类囊体:贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊体称为基质类囊体。光合作用膜(类囊体膜）：小颗粒:具有光系统Ⅰ(PSⅠ）的活性大颗粒：具有光系统Ⅱ(PSⅡ）的活性ATＰ合成酶：CF0有4个亚基CF1为α3β３γδε>>光系统:进行光吸取的功能单位称为光系统,是由叶绿素、类胡萝卜素、脂和蛋白质组成的复合物。每一个光系统具有两个重要成分∶捕光复合物(lighｔ-harvestinｇcｏmpｌeｘ)和光反映中心复合物（reactｉon－centercomplｅｘ)。基质：叶绿体内膜与类囊体之间的液态胶体物质;有ＤＮA，RNA，核糖体,淀粉粒和酶2.功能----－-光合作用光反映原初反映指从天线色素分子被光激发，到引起第一个光化学反映为止的过程，涉及光能的吸取、传递与光化学反映(光能→电能)＞>光合色素天线/捕光色素——吸取光能并将之有效地传递到反映中心色素;反映中心色素——将光能转化为化学能＞>光化学反映：由光引起的反映中心色素分子与原初电子受体间的氧化还原反映。电子传递和光合磷酸化光合磷酸化:光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATＰ的过程。(光能→化学能）非循环光合磷酸化：Z型传递途径——电子从H2Ｏ经PSII、PQ、Cｙtｂ6ｆ、PC、ＰSI、Ｆd最终传递给ＮAＤＰ+，生成ATＰ，同时尚有NADＰH的产生和O2的释放。循环光合磷酸化:由PSI单独完毕,电子经ＰＳI、Fd、Cyｔb６f、PＣ传回PSI。只生成质子梯度驱动ＡTＰ合成。无NAＤPＨ与Ｏ2生成。>＞光合磷酸化的作用机制:在类囊体膜中，两个光系统发生原初反映，类囊体腔中的水分子发生裂解,释放出氧分子、质子和电子,引起电子从水传递到ＮＡDP+的电子流;通过电子传递链，类囊体膜两侧形成质子梯度；驱动ATP合酶生成ＡＴＰ;新合成的ＡTP与PS１形成的ＮＡDPH被释放入基质,用于叶绿体基质中的碳同化反映。暗反映：碳同化将活跃的化学能转换为糖分子中高稳定性化学能的过程卡尔文循环（基本途径，可合成糖类）羧化阶段;还原阶段；RuＢＰ再生阶段；6次循环固定６个ＣO２。形成一个己糖。每一次循环固定1个CO2，需要3个ATP和2个NＡDPH。C4途径景天酸代谢＞>光反映在类囊体膜上进行,通过叶绿素等色素分子吸取、传递光能，将光能转化为化学能，形成AＴＰ和ＮADPH的过程，在此过程中水分子被光解放出氧。光合作用暗反映(光合碳同化)运用光反映产生的ATP和NADPＨ的化学能,使CO２还原，合成糖，是在叶绿体基质中进行的。三．ﻩ线粒体和叶绿体是半自主性细胞器1． 线粒体和叶绿体的ＤNA双链环状２.ﻩ线粒体和叶绿体的蛋白质合成7０S核糖体、RNA(ｍRNA、tRNA、rＲNA)氨基酸活化酶线粒体和叶绿体核糖体为７0s，在基质中能进行蛋白质的合成；线粒体和叶绿体的大多数蛋白质是靠细胞核基因编码，在细胞质核糖体中合成，如核糖体蛋白质，DＮＡ聚合酶,RNA聚合酶和蛋白质合成因子等；线粒体和叶绿体中合成的蛋白为自己所用,不运出线粒体或叶绿体外。3.ﻩ线粒体和叶绿体的蛋白质转运①信号肽（N－末端20~80个氨基酸)②通过内外膜的接触点(易位子,Tim/Tom）输入③需能量ATP和分子伴娘（Hsp)具有解折叠酶（unfoｌｄａse)的功能。辨认蛋白质解折叠之后暴露出的疏水面,并与之结合，防止互相作用产生凝聚或错误折叠。参与蛋白质跨膜运送后分子的重折叠以及装配过程④不同的导肽信号可使蛋白质运送到线粒体的不同部位，如基质中,内膜上和膜间隙许多运入的蛋白质和叶绿体自身合成的蛋白质共同组装成复合物共转移和后转移共转移——肽链边合成边转移至内质网腔或定位在ER膜上,经转运膜泡运至高尔基体加工包装再分选至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外;后转移——蛋白质在细胞质基质中合成以后，再转移到线粒体、叶绿体、过氧物酶体和细胞核等细胞器中,或成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白及骨架蛋白。>>为什么说线粒体和叶绿体是半自主性的细胞器？线粒体和叶绿体的生长和增殖受细胞核基因组及自身的基因组两套遗传信息系统控制，其ＲNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息;②线粒体和叶绿体携带遗传物质DNＡ,以原核细胞的编码方式转录合成一些自身需要的ＲNA与蛋白质③线粒体和叶绿体核糖体为70s,在基质中能进行蛋白质的合成,但线粒体和叶绿体的大多数蛋白质是靠细胞核基因编码,在细胞质核糖体中合成,如核糖体蛋白质,DNA聚合酶，RＮA聚合酶和蛋白质合成因子等;④线粒体和叶绿体中合成的蛋白为自己所用,不运出线粒体或叶绿体外⑤线粒体与叶绿体的DNA均以半保存方式进行复制，都受细胞核的控制，复制所需的DNA聚合酶、解旋酶等均由核基因组编码;四. 线粒体和叶绿体的增殖与起源1． 增殖线粒体出芽增殖分裂增殖（隔阂分离和收缩分离）叶绿体重要靠幼龄叶绿体的分裂,成熟叶绿体通常不再分裂。叶绿体的分裂一般不需要光，但光对叶绿体的发育是重要的。在个体发育中，叶绿体是由前（原）质体分化而来的。2．ﻩ起源(1） 内共生假说内共生假说线粒体起源于原始真核细胞内共生的细菌叶