细胞生物学第六章线粒体

第七章线粒体

(mitochondria)第一节线粒体的形态结构（掌握）第二节线粒体的化学组成（了解）第三节线粒体的功能（掌握）第四节线粒体的半自主性（掌握）第五节线粒体的生物发生（了解）第六节线粒体与医学（了解）（1）1894年，德国生物学家Altman首先在动物细胞中发现，描述为生物芽体（bioblast）。（2）1897年，Benda将它命名为线粒体(mitochondrion)（3）20世纪50年代，通过电镜发现普遍存在于真核细胞（除哺乳动物成熟红细胞）,是有机体进行生物氧化和能量转换的主要场所，细胞生命活动所需能量的95%是由线粒体提供的，因此被称为细胞的“供能中心”、“动力工厂”和“能量转换器”。概述形态：线状、粒状、杆状、哑铃形、星形、分支形、环形。大小:直径0.5~1.0μm，长度2~3μm；骨胳肌细胞直径2~3μm，长度8~10μm，称为巨大线粒体(giantmitochondria)数目：如肝细胞1000-2000，肾细胞400，精子细胞25个；分布：多集中于细胞生理功能旺盛和需能高的部位。如精子中紧紧包绕着鞭毛；包围在粗面内质网表面；伴随着微管进行分布的。第一节线粒体的形态结构一、光镜下线粒体的形态结构（了解）二、电镜下线粒体的形态结构（掌握）由两层单位膜围成的封闭的囊状结构，主要由外膜、内膜、膜间隙和基粒组成

。（一）外膜(outermembrane)是包围在线粒体外表面的一层单位膜，厚6nm，与内质网膜组成相似。含多套转运蛋白。这些转运蛋白形成大的跨越脂质双层的通道（筒状体），使外膜出现许多筛网状孔洞(1-3nm)，可以通过分子量10kDa以下的分子，包括一些小分子蛋白质和多肽。（二）内膜(innermembrane)约5-6nm，内膜将线粒体的内部空间分成两部分：内腔(innerspace)或称基质腔：内膜直接包围外腔(outerspace)或称膜间腔：内膜与外膜之间通透性差，仅允许小的不带电荷的分子（H2O、CO2、尿素、甘油等）进入。其它膜内外物质交换需要特殊的运输蛋白选择性地进行膜内外之间的转移。（1）嵴(cristae)

内膜上有大量向内腔突起的折叠。

嵴间腔(intercristaespace)：嵴与嵴之间的间隙;

嵴内腔(intracristaespace)：嵴内的空隙。（三）嵴与基粒

嵴有两种类型：板层状（占多数）：胰腺细胞和肾小管上皮细胞管状：分泌固醇类激素的细胞，如肾上腺皮质细胞LamellarcristaeTubularcristaeModelsofmitochondrialmembranestructures（2）基碍粒(e物le点me央nt南ar州y吼pa返rt安ic担le车):又称AT巡寿P酶复邻合体在内躬膜和填嵴膜虽的基舅质面击上有提许多带柄氏的小阔颗粒圆。氧化俩磷酸己化关折键装腿置头部:球形妙，含孙有可戴溶性AT胃P酶/偶联催因子F1。功阴能是教合成AT洗P。另描有AT涌P酶复棵合体荷抑制种多肽禁，调衫节酶痒活性献。柄部:对寡致霉素渗敏感校的蛋岁白（OS燥CP），每调控受质子计通道基片:嵌入研内膜桃，疏水鼠蛋白走（HP）/偶联吸因子F0，质晃子通未道。（四喝）内夸腔及吃基质内腔袄（基照质腔仍）是内沿膜和瓦嵴所枪包围未成的它腔隙杂，其蚂内含汪物为基质助（ma尼tr毁ix乒）。基质霸是比腊较致宅密的舟胶状帅物质脚。脂类蛋白超质：酶晕系核酸：环悦状DN萄A分子关、mR竿NA季、t槽RN织A核糖深体基质波颗粒：调雕节线罪粒体当内的筋离子撇环境(三侍羧酸箭循环化、脂栏肪酸递氧化栗、氨叹基酸池分解婶)基质洁颗粒：30~5淹0nm的电场子致砌密颗膝粒，目含Ca2+、M传g2+等二蹦价阳筝离子核和磷武等无士机物长，多果见于已转运仆大量搭水和债无机丝式离子箱的细营胞中户，如捷肠上稻皮细脖胞、红肾小临管上猜皮细妇胞、短成骨佳细胞稿等。当组肠织钙捐化时灿，基雾质颗解粒显劲著增捎大，蛋造成车线粒粘体破给裂。母在成艳骨细溪胞和网软骨榴细胞齿线粒镜体中建含有库细胞因总钙盘量的90干%以上崭，线走粒体雪破裂矿导致鱼钙释名放形拔成钙匙化中获心。一、赴水二、菊蛋白转质是线吩粒体产的主发要组蛛分，铲其含恶量占狗线粒舒体干皮重的65肾%~尝70笨%。可溶东性蛋想白，疲基质从中的设酶和竟膜外童周蛋嘱白不溶亲性蛋巩白，踢膜结机构蛋摄白或扫膜镶笑嵌酶复蛋白巧。三、旦酶（悟掌握辩）外膜：合切成脂带类的唱酶类炉。特征南酶为单胺论氧化鸟酶。内膜：执袜行呼享吸链睡氧化弊反应辩的酶槐系和AT脑P合成序酶系罢。特征曾酶为细胞累色素c氧化煎酶。基质：高恢浓度幸的多熊种混屑合物兽，特征摆酶为苹果泊酸脱落氧酶。第二油节施线社粒体神的化悼学组愚成四、奇脂类脂类刘含量蒸占线巨粒体稀干重柱的2森5%谜~3孩0%钞。以磷脂为主菊，其子中以磷脂名酰胆闪碱（陡卵磷速脂）和磷脂昆酰乙趁醇胺缴（脑沃磷脂倾）为主夹，还惕含有归一定糖量的昨心磷狠脂（渡内膜蔽）和旋较少杏的胆冒固醇虫（外键膜）窃。五、蚀其它如辅航酶Q、黄素享单核霞苷酸屿（FM春N）慎、黄素薄腺嘌严呤二蒸核苷锹酸（FA单D）以及贵烟酰撑胺腺仆嘌呤吩二核计苷酸熟（NA块D+循）等。齐这些追物质旨均参充与电雹子传肉递的肝氧化逮还原壳过程艺，它忙们与租内膜雾密切贩关联漏。主要粥功能：是底对各种验能源吃物质顷的氧盈化和能量般转换，为银细胞拍氧化项作用况提供熊场所秧。物质遭氧化：细庄胞内询氨基冻酸、晨脂肪播酸、猪单糖湖等供备能物衣质在铃一系悼列酶坟的作县用下损，消哈耗O2，产生CO2和水练，放纤出能漫量的孕过程滋称为细胞杜氧化雅作用，此凑过程咬中细森胞要闲摄取O2排出CO2，故又缸称为细胞太呼吸饱（ce汇ll端ul丧ar姿r回es喉pi尝ra昼ti晶on要）作用。能量怎转换：物士质的软化学秧能往高革能磷惑酸键梢（AT驼P）酶第三姻节镜线漏粒体婶的功绍能动物围细胞80斩%的AT牙P来源政于线谋粒体酿。细胞渣有氧脖呼吸路可分真为四舱个主赏要步歇骤：①糖酵妇解家细胞限质②乙酰忽辅酶A的形碍成留基毯质③三羧佣酸循键环魂内膜冠线颈粒体④电子裙传递顿偶联条氧化包磷酸冒化串内膜线粒融体是细胞座氧化的主晌要基匪地，产生AT止P的主洲要场挂所。砖细起胞生弟命活凑动所轰需的宰能量盏由9词5%窜来自钢线粒缩慧体。Mi协to钳ch缺on竭dr灯ia趟l卸fu立nc忆ti补on以葡致萄糖亭为例痒来说缎明1.无氧视酵解纪（细挎胞质情中）l分子个葡萄敲糖2分子摄丙酮廊酸+2分件子AT幼P2.乙酰递辅酶A的形洲成丙酮先酸+周辅酶A乙酰领辅酶A+品CO降23.三羧赠酸循糠环4、篇电子常传递委偶联止氧化释磷酸古化：就是肤将三牺羧酸捉循环运脱下堪的氢献原子识，通床过内周膜上烤一系科列呼发吸链打酶系础的逐制级传报递，防最后拥与氧耽结合蒜成水暖。电汽子传拘递过杂程中白释放渡的能矩量被着用于AD架P磷酸年化形障成AT塌P，将生们物氧念化释躬放的险能量看转移事到AT屑P的高伍能磷搬酸键样中。呼吸帝链（re宿sp商ir码at散or槽y宁ch锯ai已n）传递粗电子撇，故开又称留为电子巴传递蠢链（el聪ec岩tr掘on显t比ra莫ns育po亡rt猴c拥ha虫in阳），它是薪一组孙酶复爹合体陕，由散许多给递氢妹体和聚传电速子体耗按照订一定做排列今顺序负组成穷的传巨递体取系，枯分布另并嵌爬在线吃粒体诞的内冰膜上秒，包类括辅感酶Ⅰ程（NA璃D）渗、黄酶押（FA之D、骨FM白N）少、辅酶Q和细膊胞色途素b、霸c1、c截、a锡、a3。电子缓传递掩与AT阴P的合结成是路如何吉偶联腰的问殖题：化学期渗透塑假说当高杀能电捆子沿拖呼吸减链从秋一个地复合价物传乐递至霉另一前个复注合物样时，秀释放览的能砌量，吧使质烧子（H+）通涝过质子脸泵从线接粒体括内膜植的基姨质侧排泵至调膜间枪腔。因为唤线粒米体内在膜对H+不能能自由黑通透斯，因席此在毕内膜挠两侧熔形成电化得学质仆子梯常度，膜摧内侧昆（－咽），玻膜外算侧（+），僚在电纲化学窗质子我梯度凳中蕴藏接了能惭量。泵出银的H+有顺运浓度进差返何回基顷质的逗趋向识，当脏它们她通过AT养P合成扶酶的兵质子银通道抱进入属基质馆时，AT渔P合成怖酶利乞用电范化学授质子边梯度墨的能俱量催法化AD拢P与Pi合成AT平P，使匆释放步的能览量以高能拥磷酸如键的记形式渣储存嘴于AT印P中AD暗P+狠Pi+能量锹→AT运PCh酿em全io做sm叼ot胞icTh禽eo露ry第四宅节下线粒蚀体的恒半自错主性19仆63毙年，浅纳斯娃（Na娘ss醒）等在弃鸡胚响肝细趋胞线拦粒体叉中发串现有挨环状DN厦A分子寒，称线粒柿体DN屿A（您mt稀DN恩A）。进一卫步研尸究发爹现，姥线粒袭体有旅自己啊的遗运传系效统和责蛋白暑质合劲成体型系。促但它现只编短码少问量线发粒体痕蛋白光质，擦大多忆数蛋撇白质凉还是些由核DN箱A编码戒，线然粒体攻基因向的复恒制与洪表达值所需芝的许泄多酶陪，也稠是由尖核DN话A所提女供的银。所脸以，线粒娇体具德有半承自主扭性(se防mi截au再to粒no塔mo宴us风o昂rg纷an牛el池le批）。线粒位体是界动物盗细胞础质中霜唯一消含有汁核外专遗传滚物质渐的细舍胞器悲。一、妹线粒魂体DN拢A和（mt科DN竿A）一般娃呈环炮状，虑不与吊组蛋弄白结完合，误是裸精露的位。一沫个线全粒体祸中可域有1掀个或萍几个DN什A分子彩。人mt忆DN庙A基因府组的毫结构掏:碱基顺组成西：人为饺16守57英1个资碱基钻对，右双链佛环状原分子闻。DN炼A的结另构：由两季条链等组成一条忘是重讯链（H链）钥，分甜子量吴大，G多一条冻是轻练链（L链）就，分掠子量慨小，C多mt兽DN宫A的复劫制：mt轰DN耗A具有柿自我货复制码的能秆力，拐而且贯也是福半保失留复劝制，mt码DN消A复制剃在间呜期进范行，壁甚至初整个郑细胞天周期雄都可忽复制杠。编码自的基枯因：两条浆链共亦编码往37懂个基类因，吊编码奥22匹种tR初NA授，2种rR善NA侵，1何3种蛋糖白质尸。线地粒体偏基因遗所编掠码的幅蛋白叠质都纵参与事线粒香体的怖组成棒或与即线粒供体的谷功能椒有关同。二、仙线粒趴体的延蛋白熄质合注成系擦统线粒愤体内你进行沸蛋白葬质生超物合绿成所图必须谁的各君种RN才A（任rR葬NA另、t蓬RN肆A、雅mR贤NA俱）都是喜线粒霸体所研特有绕的。喉在转钥录过破程中被所需糕的RN略A聚合惜酶是杆由核DN楼A编码销并在袜细胞均质中蹦合成粉的。核糖岂体的祖蛋白耳质是避由核DN钓A所编打码的抓，在菠细胞涛质游查离核役糖体拳上合搅成后俊再转额运到喘线粒宽体内洞装配送成线寻粒体锐核糖掩体的排。①线斜粒体RN叛A聚合辜酶可蕉被菲但啶溴熊红（E.乓B.初）等原柜核细赤胞RN踢A聚合钢酶抑蛙制剂定所抑趟制，半但真津核细嘉胞RN斤A聚合兵酶抑阿制剂捡如α-鹅膏姜覃碱席，对顶它却证没有雹抑制挠作用视。②蛋青白质具合成胡过程申中对溜药物盘的敏展感性抢不同堡：如率放线黎菌酮搞可抑竞制细塌胞质特核糖趴体蛋傲白质稠合成框，但闪不能圣抑制先线粒本体核屠糖体绕蛋白圣质合孤成；清而氯星霉素度和红械霉素授可抑就制线镇粒体巾蛋白滴质合衬成，鸣但对奖细胞肚质蛋年白质目合成凳却无诞影响缘瑞；③mR志NA的转留录和殖翻译抚两个除过程伶几乎倘在同既一时困间和轧地点昌进行暑；④线速粒体睬蛋白腿质合元成的膀起始tR浑NA为N-甲酰柿甲硫简氨酰tR狸NA托，与原喷核细生胞一害样，滨而在鸣真核课细胞公中，很起始tR逮NA为甲坊硫氨迫酰tR怒NA首。线粒邪体蛋董白质荐的合息成与浓真核什细胞缺不同伯：蛋白循质合终成抑突制剂蜡结合指位点二者谈是相克互协拆作的中关系剩：线宜粒体炸需要首的百松余种霜蛋白纺质都摸是由餐细胞插核DN价A编码蔽。虽肝然线睡粒体rR策NA是从mt拐DN回A转录板而来蛮的，诉但是筝组成惑线粒虚体核甩糖体祥的蛋黎白质然也是杜由核齿基因股编码天。线粒兽体有扭自己蚊的DN顺A和蛋幕白质验合成闸体系决。遗求传系脆统能禾独立悼地进衣行蛋忠白质首合成开，但糊线粒穿体基拐因组妙的复勤制、斯转录下与翻刃译受汁核遗妄传系值统的必指导味和控倍制，缩慧所以狮线粒吃体的振遗传堂系统减是半披自主般性的倒。三、堵线粒赤体遗银传系替统与矿细胞腐遗传漂系统的的相盛互关盗系第五挤节凑线暴粒体拘的生呀物发嗽生线粒所体的前起源—内共大生学录说：线粒抄体起通源于硬需养突细菌保（寄紫生于阶古老职厌氧捉真核方细胞黄）。扑在长弄期的愿进化息中，进遗传剂信息辰逐步细转移她到细田胞核舱上，害这样淡留在易线粒架体上辫的遗煮传信饥息就穿大大茧减少虎，mt晓DN踪蝶A和蛋绣白质兆合成随系统缸是长驾期进云化的滚痕迹壶。线粒翁体的败增殖女方式A：间壁求分离B：收缩祝分离C：出芽阅分离线粒璃体的宗增殖摔—以苦分裂花的方纺式：线粒绑体结洞构和恼功能予很复愉杂，贞细胞脱内、隶外环矛境因临素的始改变碍可以弄引起侄它的煤数量越、分哭布、滤结构还、功伯能以习及代袋谢反滴应等栏的异棋常，丝式进而经影响乔细胞反乃至绪机体惰的生未命活相动甚容至导祥致疾葡病。一、钳线粒溪体病由于mt页DN袖A异常立而导威致呼偷吸链饥电子恳传递兼或氧朵化磷稼酸化学功能朱缺陷炸等引跟起的裹疾病钱称线鸟粒体稀基因胖病，疯简称滥线粒域体病号。已发业现的趴有10档0多种劣线粒被体病拼。例叔如线册粒体礼心肌交病、线粒杂体肌喇病、线粒缸体脑额肌病词等。舰这类肿病的灭共同杰特点殿都是mt尿DN桌A异常胜，导秤致肌猎细胞圣内线辜粒体笑缺少概某些听酶，代引起翁线粒母体基彻质的陕转运各、氧绘化磷飞酸化枣障碍塌，使山肌细孤胞功径能改饱变，始发生童疾病渴。第五原节县线铁粒体拣与医鞋学人心霉肌细需胞的规线粒增体线粒秃体肿参胀线粒呀体空塌泡化尾（心瓜肌缺趣氧）线粒经体增剧生显努著（一息）异仿质性怪：细胞龙中mt息DN念A存在摘突变弦型与端野生洽型两岛种类倚型，心即异处质性断。只抓有当托突变贺的mt贸DN忌A逐渐脊积累枯，其锐比例须达到纯一定杏程度醋才能京引起从疾病逗。（二悼）特厉异性翅：主要酬侵犯米代谢搂旺盛处、需化能高般的组聋织，鸦如神孤经细毁胞、刊肌肉巩等。（三稀）家别族性援：人类mt相DN疗A为母恶性遗籍传，影不遵触循孟龟德尔衔定律腊，其惠发病姜具有弯家族老性。线粒吊体病独有以戏下共针同特奋性：典型欣的Le妖be折r遗传套性视张神经毒病（LH少ON谎）就是mt前DN建A的多奏处点涉突变朱所引筹起的舰视神牵经病纸变，仰患者齿出现杀视力龄减退州、两昼眼中素央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