《線粒體與葉綠體》ppt課件

1、生物的能量來源：太陽光的輻射能。生物的能量來源：太陽光的輻射能。植物細(xì)胞的葉綠體和藍(lán)藻的光和片層：光能轉(zhuǎn)換為植物細(xì)胞的葉綠體和藍(lán)藻的光和片層：光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，并儲存在糖類，脂類和蛋白質(zhì)中。化學(xué)能，并儲存在糖類，脂類和蛋白質(zhì)中。線粒體將生物大分子中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為細(xì)胞可直接線粒體將生物大分子中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為細(xì)胞可直接利用的能源，儲存在利用的能源，儲存在NTPNTP如如ATPATP，GTPGTP中。中。線粒體和葉綠體：封鎖的雙層膜構(gòu)造，其內(nèi)膜線粒體和葉綠體：封鎖的雙層膜構(gòu)造，其內(nèi)膜 反復(fù)反復(fù)折疊構(gòu)成內(nèi)膜特化構(gòu)造系統(tǒng)折疊構(gòu)成內(nèi)膜特化構(gòu)造系統(tǒng)是能量轉(zhuǎn)換的場所。是能量轉(zhuǎn)換的場所。線粒體和葉綠體是半自主性

2、細(xì)胞器，有本人的環(huán)狀線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器，有本人的環(huán)狀DNADNA和轉(zhuǎn)錄、翻譯體系，是真核細(xì)胞的第二遺傳信和轉(zhuǎn)錄、翻譯體系，是真核細(xì)胞的第二遺傳信息系統(tǒng)。息系統(tǒng)。線粒體是細(xì)胞的動力工廠：人體細(xì)胞內(nèi)95%的ATP在線粒體產(chǎn)生；線粒體經(jīng)過氧化磷酸化進(jìn)展能量轉(zhuǎn)換；為細(xì)胞各種生命活動提供能量。 一動態(tài)細(xì)胞器：多形性，易變性，運一動態(tài)細(xì)胞器：多形性，易變性，運動性和順應(yīng)性。動性和順應(yīng)性。 線狀線狀mito)或粒狀或粒狀(chondrion); 大小，數(shù)量，分布因細(xì)胞類型或細(xì)胞代謝大小，數(shù)量，分布因細(xì)胞類型或細(xì)胞代謝形狀而不同。形狀而不同。數(shù)量數(shù)量-動物內(nèi)臟細(xì)胞含線粒體多數(shù)動物內(nèi)臟細(xì)胞含線粒體多

3、數(shù)千個：肝細(xì)胞的線粒體占細(xì)胞體積千個：肝細(xì)胞的線粒體占細(xì)胞體積的的20%；心肌細(xì)胞中線粒體占；心肌細(xì)胞中線粒體占50%；人類紅細(xì)胞無線粒體。人類紅細(xì)胞無線粒體。分布分布-在多數(shù)細(xì)胞中均勻分布；在肌在多數(shù)細(xì)胞中均勻分布；在肌細(xì)胞中，沿肌原纖維陳列；在分泌細(xì)細(xì)胞中，沿肌原纖維陳列；在分泌細(xì)胞中，聚集在分泌物合成區(qū)。胞中，聚集在分泌物合成區(qū)。三線粒體的構(gòu)造與化學(xué)組成三線粒體的構(gòu)造與化學(xué)組成 分為外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四部分。外膜(outer membrane：蛋白質(zhì)和脂質(zhì)各占50%。含孔蛋白(porin)，非選擇性通道蛋白，通透性很高。外膜的標(biāo)志酶為單胺氧化酶。內(nèi)膜inner membrane：蛋

4、白質(zhì)/脂質(zhì)大于3:1。心磷脂有4個非極性尾含量高，通透性很低。向內(nèi)折疊構(gòu)成嵴cristae，上有線粒體顆粒，又稱耦聯(lián)因子1coupling factor 1),簡稱F1，是ATP合酶F-型質(zhì)子泵的頭部。內(nèi)膜的標(biāo)志酶為細(xì)胞色素氧化酶膜間隙膜間隙intermembrane space：是內(nèi)外膜之：是內(nèi)外膜之間的腔隙，寬約間的腔隙，寬約6-8nm。標(biāo)志酶為腺苷酸激酶。標(biāo)志酶為腺苷酸激酶。充溢無定形液體，含許多可溶性酶、底物及輔助充溢無定形液體，含許多可溶性酶、底物及輔助因子。因子。 基質(zhì)基質(zhì)matrix：含多種酶系、線粒體：含多種酶系、線粒體DNA, RNA，核糖體。標(biāo)志酶為蘋果酸脫氫酶。，核糖體。

5、標(biāo)志酶為蘋果酸脫氫酶。部位酶的名稱部 位酶 的 名 稱外膜單胺氧化酶NADH-細(xì)胞色素c還原酶（對魚藤酮不敏感）犬尿酸羥化酶?；o酶A合成酶膜間隙腺苷酸激酶二磷酸激酶核苷酸激酶內(nèi)膜細(xì)胞色素b，c，c1，a，a3氧化酶ATP合成酶系琥珀酸脫氫酶-羥丁酸和-羥丙酸脫氫酶肉毒堿?；D(zhuǎn)移酶丙酮酸氧化酶NADH脫氫酶（對魚藤酮敏感）基質(zhì)檸檬酸合成酶、蘋果酸脫氫酶延胡索酸酶、異檸檬酸脫氫酶順烏頭酸酶、谷氨酸脫氫酶脂肪酸氧化酶系、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、蛋白質(zhì)和核酸合成酶系、丙酮酸脫氫酶復(fù)合物線粒體主要酶的分布 人體細(xì)胞95%的ATP來源于線粒體。是物質(zhì)徹底氧化分解的場所。還參與氧自在基的生成；細(xì)胞凋亡的調(diào)控；還參

6、與氧自在基的生成；細(xì)胞凋亡的調(diào)控；細(xì)胞中細(xì)胞中Ca2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)理等。的穩(wěn)態(tài)調(diào)理等。蛋白質(zhì)，糖類和脂肪酸最終分解為乙酰CoA，進(jìn)入TCAtricarboxylic acid cycle) 循環(huán),產(chǎn)生NADH或FADH2。NADH，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，復(fù)原態(tài)，復(fù)原型輔酶。N指煙酰胺，A指腺嘌呤，D是二核苷酸。NAD+是氧化態(tài)。FADH2，黃素腺嘌呤二核苷酸(復(fù)原型)。FAD+是氧化型。TCA是物質(zhì)氧化的最終共同途徑，氧化磷酸化是生物體獲得能量的主要途徑。NADH或FADH2中的電子經(jīng)過呼吸鏈最終傳送給氧，生成水。呼吸鏈，電子傳送鏈：呼吸鏈，電子傳送鏈：線粒體內(nèi)膜上傳送電子線粒體內(nèi)膜上傳送電子的一

7、組酶的復(fù)合體。由的一組酶的復(fù)合體。由一系列能可逆地接受或一系列能可逆地接受或釋放電子或釋放電子或H+的化學(xué)的化學(xué)物質(zhì)電子載體組成，物質(zhì)電子載體組成，在內(nèi)膜上有序地陳列成在內(nèi)膜上有序地陳列成傳送鏈。傳送鏈。呼吸鏈中有呼吸鏈中有5種電子載體種電子載體1、黃素蛋白：是含F(xiàn)MN或FAD的結(jié)合蛋白，可接受2個電子2個質(zhì)子。主要黃素蛋白：NADH脫氫酶(FMN)；琥珀酸脫氫酶( FAD)。2、細(xì)胞色素：含血紅素鐵，經(jīng)過Fe3+/ Fe2+變化傳送電子，包括細(xì)胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有銅原子。3、泛醌/輔酶Q：脂溶性小分子醌類化合物，有3種方式，即：氧化型醌Q，自在基半醌QH+，復(fù)原型氫

8、醌QH2。4、鐵硫蛋白：含非血紅素鐵的蛋白，經(jīng)過Fe3+/Fe2+互變進(jìn)展電子傳送。5、銅原子：位于線粒體內(nèi)膜的單個蛋白質(zhì)分子內(nèi)。經(jīng)過Cu2+和Cu+兩種形狀的變換，傳送單個電子電子載體除電子載體除UQ和和Cyt c 獨立存在，多構(gòu)成復(fù)合物，獨立存在，多構(gòu)成復(fù)合物，共四種。共四種。 1、復(fù)合物、復(fù)合物I：NADH脫氫酶。脫氫酶。 組成：組成：42條肽鏈，呈條肽鏈，呈L型，含一個型，含一個FMN和至少和至少6個個鐵硫蛋白，以二聚體方式存在。鐵硫蛋白，以二聚體方式存在。 作用：催化作用：催化NADH的的2個電子至輔酶個電子至輔酶Q，同時由基，同時由基質(zhì)轉(zhuǎn)移質(zhì)轉(zhuǎn)移4個質(zhì)子至膜間隙，是一種質(zhì)子泵。個質(zhì)

9、子至膜間隙，是一種質(zhì)子泵。 2、復(fù)合物、復(fù)合物II：琥珀酸脫氫酶：琥珀酸脫氫酶 組成：至少組成：至少4條肽鏈，含條肽鏈，含1個個FAD，2個鐵硫個鐵硫蛋白。蛋白。 作用：催化琥珀酸的低能電子至輔酶作用：催化琥珀酸的低能電子至輔酶Q，不，不轉(zhuǎn)移質(zhì)子。轉(zhuǎn)移質(zhì)子。 3、復(fù)合物、復(fù)合物III：細(xì)胞色素：細(xì)胞色素c復(fù)原酶。復(fù)原酶。 組成：含細(xì)胞色素組成：含細(xì)胞色素b566 、 b562、1個鐵硫個鐵硫蛋白和蛋白和1個細(xì)胞色素個細(xì)胞色素c1 。 作用：催化電子從輔酶作用：催化電子從輔酶Q傳給細(xì)胞色素傳給細(xì)胞色素c，每轉(zhuǎn)移每轉(zhuǎn)移1對電子轉(zhuǎn)移對電子轉(zhuǎn)移4個個H至膜間隙。至膜間隙。 4、復(fù)合物、復(fù)合物IV：細(xì)胞

10、色素：細(xì)胞色素c氧化酶氧化酶 組成：組成：13條肽鏈。條肽鏈。 作用：將從細(xì)胞色素作用：將從細(xì)胞色素c接受的電子傳給氧，接受的電子傳給氧，每轉(zhuǎn)移一對電子，同時轉(zhuǎn)移每轉(zhuǎn)移一對電子，同時轉(zhuǎn)移2個個H。呼吸鏈組分按氧化復(fù)原電位由低向高陳列，也是電子的傳送方向。氧化復(fù)原電位值越低，提供電子的才干越強(qiáng)，越易成為復(fù)原劑而處于電子傳送鏈的前面。電子傳送的過程伴隨著能量的釋放。線粒體內(nèi)膜上兩條呼吸鏈：NADH呼吸鏈由復(fù)合物I，UQ，III，Cyt C, IV組成； FADH2呼吸鏈由復(fù)合物II， UQ， III， Cyt C, IV組成利用電子傳送釋放的能量，將H+由基質(zhì)側(cè)運輸?shù)侥らg隙，構(gòu)成線粒體內(nèi)膜兩側(cè)的電

11、化學(xué)梯度。 ADP+Pi ATP,是酶促的磷酸化過程，分為底物程度是酶促的磷酸化過程，分為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-型質(zhì)子泵，分為球形的型質(zhì)子泵，分為球形的F1頭部和嵌入膜中的頭部和嵌入膜中的F0基部?；俊?F1：33復(fù)合體，具有復(fù)合體，具有3個個ATP合成的催化位點每合成的催化位點每個個亞基亞基1個。個。 F0：ab2c12復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜，復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜，12個個c亞基組成一個環(huán)亞基組成一個環(huán)形構(gòu)造，具有質(zhì)子通道。形構(gòu)造，具有質(zhì)子通道。氧化磷酸化的耦聯(lián)機(jī)制化學(xué)浸透假說：化學(xué)浸透假說： 電子傳送鏈各組分在線粒體內(nèi)膜中不對

12、稱分電子傳送鏈各組分在線粒體內(nèi)膜中不對稱分布，當(dāng)高能電子沿其傳送時，所釋放的能量將布，當(dāng)高能電子沿其傳送時，所釋放的能量將H+H+從基質(zhì)泵到膜間隙，構(gòu)成從基質(zhì)泵到膜間隙，構(gòu)成H+H+電化學(xué)梯度。在這個電化學(xué)梯度。在這個梯度驅(qū)使下，梯度驅(qū)使下，H+H+穿過穿過ATPATP合成酶回到基質(zhì)，同時合成酶回到基質(zhì)，同時合成合成ATP,ATP,電化學(xué)梯度中蘊(yùn)藏的能量儲存到電化學(xué)梯度中蘊(yùn)藏的能量儲存到ATPATP高高能磷酸鍵。能磷酸鍵。結(jié)合變構(gòu)假說：結(jié)合變構(gòu)假說：ATPATP經(jīng)過旋轉(zhuǎn)催化合成經(jīng)過旋轉(zhuǎn)催化合成 質(zhì)子經(jīng)過質(zhì)子經(jīng)過F0F0時，引起時，引起c c亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，帶動亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，帶動亞亞基旋轉(zhuǎn)

13、，基旋轉(zhuǎn)， 亞基依次與亞基依次與3 3個個亞基結(jié)合，引起亞基結(jié)合，引起亞基催化位點構(gòu)象的周期性變化，不斷將亞基催化位點構(gòu)象的周期性變化，不斷將ADPADP和和PiPi加合在一同，構(gòu)成加合在一同，構(gòu)成ATPATP。三、線粒體與疾病三、線粒體與疾病線粒體與人類的疾病、衰老和細(xì)胞凋亡有關(guān)線粒體病：克山病，因缺硒引起的地方性心肌病。線粒體出現(xiàn)膨脹，嵴稀少和不完好，各種酶的活性下降，影響電子傳送和氧化磷酸化。衰老：隨年齡的增長，細(xì)胞內(nèi)線粒體數(shù)量減少而體積增大，損傷的mtDNA的積累越來越多。線粒體產(chǎn)生的氧自在基損傷DNA，而線粒體中無DNA損傷的修復(fù)系統(tǒng)。由mtDNA 編碼的酶的構(gòu)造改動，功能異常。3.

14、 細(xì)胞凋亡：凋亡信號引起線粒體釋放細(xì)胞色素c, 參與凋亡信號的傳導(dǎo)。第二節(jié) 葉綠體與光協(xié)作用 形狀不穩(wěn)定。高等植物中，多狀如透鏡或香蕉；藻類植物的葉綠體形狀依細(xì)胞形狀而定。 葉肉細(xì)胞含50200個，占細(xì)胞質(zhì)的40%。 由葉綠體膜、類囊體和基質(zhì)3部分組成。含3種不同的膜：外膜、內(nèi)膜、類囊體膜；3種彼此分開的腔：膜間隙、基質(zhì)和類囊體腔。 雙層膜組成，膜間為1020nm的間隙。 外膜的通透性大，內(nèi)膜通透性低；ADP、ATP、 NADP+、葡萄糖和焦磷酸等需求特殊的轉(zhuǎn)運體才干經(jīng)過內(nèi)膜。NADP+，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，是氧化型。NADPH是復(fù)原型 輔酶II 是由內(nèi)膜開展而來的封鎖的扁平囊。是由內(nèi)膜

15、開展而來的封鎖的扁平囊。 類囊體膜：流動性高，促進(jìn)光和作用的酶類復(fù)合類囊體膜：流動性高，促進(jìn)光和作用的酶類復(fù)合物在膜上的側(cè)向挪動，有利于光和作用的進(jìn)展。物在膜上的側(cè)向挪動，有利于光和作用的進(jìn)展。 基粒：圓餅狀扁平小囊堆疊而成，含基粒：圓餅狀扁平小囊堆疊而成，含4060個。個。 基質(zhì)類囊體基質(zhì)類囊體/基質(zhì)片層：銜接基粒的沒有堆疊的基質(zhì)片層：銜接基粒的沒有堆疊的類囊體。類囊體。 內(nèi)膜與類囊體之間的空間，是光協(xié)作用固定CO2的場所，主要成分包括： 酶類：如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶。全酶有8個大亞基葉綠體基因編碼和8個小亞基核基因編碼。 葉綠體DNA、蛋白質(zhì)合成體系。 一些顆粒成分：如淀粉粒、質(zhì)體

16、小球和植物鐵蛋白等。葉綠體與線粒體形狀構(gòu)造比較葉綠體內(nèi)膜并不向內(nèi)折疊成嵴；內(nèi)膜不含電子傳送鏈；除了膜間隙、基質(zhì)外，還有類囊體；捕光系統(tǒng)、電子傳送鏈和ATP合成酶都位于類囊體膜上。光協(xié)作用分為光反響和固碳反響；光反響需求光，涉及水的光解和光合磷酸化；固碳反響碳同化反響不需求光，在光反響產(chǎn)物的驅(qū)動下進(jìn)展。光反響在類囊體膜上由光引起的光化學(xué)反響，經(jīng)過葉綠素等光合色素分子吸收、傳送光能，并將光能轉(zhuǎn)換為電能生成高能電子，進(jìn)而將電能轉(zhuǎn)換為活潑化學(xué)能， 構(gòu)成ATP和NADPH并放出 O2 的過程。包括原初反響、電子傳送和光合磷酸化。1. 原初反響primary reaction)：從光和色素分子被光激發(fā)至引

17、起第一個光化學(xué)反響為止的過程，包括光能的吸收、傳送與轉(zhuǎn)換。光和色素：能吸收特定波長的光，分為葉綠素，類胡蘿卜素和藻膽素。光反響-原初反響光合單位：大約光合單位：大約300個葉綠素分子組成個葉綠素分子組成一個功能單位，是進(jìn)展光協(xié)作用的最小一個功能單位，是進(jìn)展光協(xié)作用的最小構(gòu)造單位。構(gòu)造單位。在光合單位中只需一對特殊的葉綠素分在光合單位中只需一對特殊的葉綠素分子能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，及反響中心子能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，及反響中心色素，而其他的光合色素稱為天線色素色素，而其他的光合色素稱為天線色素或捕光色素分子。或捕光色素分子。光化學(xué)反響：反響中心光化學(xué)反響：反響中心色素吸收光能所引起的色素吸收光能所

18、引起的氧化復(fù)原反響。產(chǎn)生原氧化復(fù)原反響。產(chǎn)生原初電子。初電子。光反響-電子傳送和光合磷酸化 電子傳送：原初反響產(chǎn)生的電子在被稱為光合電子傳送鏈的一系列電子載體上傳送。 最初電子體D,donor)是H2O，最終電子受體(A, acceptor)是NADP+。 2. 光合磷酸化：與電子傳送相耦聯(lián)而生成ATP的過程。此ATP用于CO2的同化，從而將能量儲存在有機(jī)物中。 機(jī)制：在電子傳送過程中，質(zhì)子泵將H+從基質(zhì)泵到類囊體腔，與水裂解產(chǎn)生的H+一同建立類囊體兩側(cè)的質(zhì)子梯度。質(zhì)子順電化學(xué)梯度跨膜運輸，釋放能量，催化ADP磷酸化，生成ATP。光反響基質(zhì)基質(zhì)類囊體腔類囊體腔光系統(tǒng)光系統(tǒng) II， 細(xì)胞色素細(xì)胞色素b6f, 光系統(tǒng)光系統(tǒng) I利用光反響產(chǎn)生的ATP 和NADPH，使CO2復(fù)原為糖類等有機(jī)物，即將活潑的化學(xué)能最后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學(xué)能，積存于有機(jī)物中?？栁难h(huán)Calvin cycleC3途徑:最重要最根本，獨一能合成糖類的途徑。發(fā)生在一切植物中。C4途徑：固碳的最初產(chǎn)物是草酰乙酸四炭化合物。某些熱帶或亞熱帶來源的植物。景天酸代謝途徑：發(fā)生在景天科植物。第三節(jié)第三節(jié) 線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器 本身含有遺傳表達(dá)系統(tǒng)(