第六章+++线粒体和叶绿体.ppt
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1、第六章 线粒体和叶绿体,线粒体和叶绿体是细胞内的两种进行能量转换的细胞器。,第一节 线粒体与氧化磷酸化,线粒体的形态结构、化学组成 线粒体的功能氧化磷酸化,线粒体的形态结构,线粒体的形态结构,The size and number of mitochondria reflect the energy requirements of the cell.,Figure 7-3 Mitochondrial plasticity. Rapid changes of shape are observed when a mitochondrion is visualized in a living cel
2、l.,线粒体的形态结构,多形性:以线状、颗粒状最常见,也可呈环状、哑铃状、枝状或其他形状。 大小可变:因细胞种类和生理状况的不同而不同。一般情况下直径为0.51um,长1.53.0um 数量和分布不同:不同细胞中,数目不等;在细胞内的分布可以是不均匀的。 可塑性和适应性:线粒体可在细胞中运动、变形和分裂增殖。,线粒体的形态结构,具有多形性、易变性、运动性和适应性等特点。,线粒体的超微结构,由内膜、外膜、膜间隙及基质4部分组成。,具有双膜双腔结构的细胞器,线粒体的超微结构,线粒体外膜的结构及组成特点,1. 平整光滑,厚约6nm,有孔蛋白,通透性较高。 2.外膜主要脂类是卵磷脂,脂类:蛋白=1:1
3、 3.标志酶:单胺氧化酶,线粒体内膜的结构及组成特点,高度不通透性,向内折叠形成嵴。,含有与能量转换相关的蛋白。,内膜和嵴的基质面有许多基粒。,含有大量的心磷脂,与内膜的疏水性有关,保证对离子的高度不通透,脂类:蛋白=0.3:1,标志酶:细胞色素氧化酶,板层状嵴,内膜上的酶蛋白,执行氧化反应的电子传递链 ATP合酶(头部为基粒) 线粒体内膜转运蛋白,基 粒,结合在线粒体内膜和嵴上的排列规则的带柄的球状小体,为ATP合酶的头部。头部又称F1,为球形,具有ATP合酶的活性。 ATP合酶基部又称F0,嵌入线粒体内膜。,膜 间 隙,内膜和外膜之间的间隙,充满无定形的液体,含许多可溶性酶、底物及辅助因子
4、。 膜间隙的成分很多,几乎接近胞质溶胶. 标志酶:腺苷酸激酶,基 质,内膜包围的空间,含三羧酸循环酶系、脂肪酸氧化、氨基酸降解的酶系,线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA、RNA、核糖体。 标志酶是苹果酸脱氢酶。,如何测定线粒体各部分的结构组成?,线粒体的功能,线粒体是糖类、氨基酸、脂肪最终氧化释能的场所,最终氧化的共同途径是三羧酸循环和呼吸链的氧化磷酸化.,氧化磷酸化的分子基础,氧化磷酸化过程实际上是能量转换过程,即有机分子中储藏的能量高能电子质子动力势ATP,三羧酸循环:,线粒体基质中的酶,有机物氧化脱氢,,氢含有高能电子,,储存有机物氧化释放的能量。,氧化:,传递有机物脱下的氢中的高能电
5、子,,释放能量,形成H+跨Mit内膜的浓度梯度,磷酸化:,线粒体内膜上呼吸链,利用H+跨膜的浓度梯度合成ATP,线粒体内膜上的基粒,线粒体内膜的电子传递链,是传递电子的酶体系,由一系列的递氢体和递电子体按一定的顺序排列所组成的连续反应体系,它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水,同时有ATP生成。,呼吸链的组成,呼吸链电子传递体:,黄素蛋白,铁硫蛋白,泛醌,铜原子,细胞色素,呼吸链的组成,线粒体内膜上的四种复合物:,复合物,复合物,复合物,复合物,NADH-Q 还原酶,细胞色素 氧化酶,O2,琥珀酸-Q还原酶,两条典型的呼吸链,NADH呼吸链: 复合物I CoQ 复合物III Cytc 复合物
6、IV O2 FADH2呼吸链 复合物II CoQ 复合物III Cytc 复合物IV O2,氧化与磷酸化偶联部位,电子传递链将NADH和FADH2上的电子传递给氧的过程中释放自由能,供给ATP的合成。其中释放大量自由能的部位有3处,即复合物、 ,这3个部位就是ATP合成的部位,称为偶联部位。,1961年由英国生物化学家Peter Michell最先提出。 认为电子传递释放的自由能和ATP的合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。即电子传递释放的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入膜间隙,从而形成跨线粒体内膜的H+离子的电化学梯度梯度,这个跨膜的电化学电势驱动ATP的合成。,氧化磷酸化偶联
7、机制化学渗透假说,ATP的合成机制,氧化磷酸化偶联的分子基础:ATP合酶 ATP合酶的三维结构、结合变构假说、旋转催化假说,ATP合酶的三维结构,分子结构: 分为球形的F1(头部)和嵌入膜中的F0(基部)。,第一步,随着酶的构象变化,在催化区上结合的ADP和Pi由松散结合变为紧密结合;,第二步,紧密结合的ADP和Pi被转化成ATP;,第三步,就是ATP的释放。,结合变构假说、旋转催化假说,ATP合酶,ATP合酶是已发现的自然界最小的分子马达。 ATP合酶既可以催化ATP的合成,也可以催化其水解。,The ATP synthase is a reversible coupling device,
8、分子马达,具有能量转换功能的生物大分子。有线性分子马达和旋转式分子马达。 ATP合成酶是一种旋转式分子马达,可以将质子势能转变为化学能,或将化学能转变为质子势能。 线性分子马达包括肌球蛋白、胞质动力蛋白、驱动蛋白等,可将化学能转变为物质运动的机械能。,第二节 叶绿体与光合作用,叶绿体的形态结构与组成 叶绿体的功能光合作用,叶绿体的形态结构,叶绿体大多呈香蕉形、球形、椭圆形。 由叶绿体被膜、类囊体和基质三部分组成。,进行能量吸收和转换的组分(光系统)、电子传递链、光合磷酸化偶联的结构ATP合成酶都位于类囊体膜上。,叶绿体的功能光合作用,光合作用是能量及物质的转化过程。首先要吸收光能并将光能转化成
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