细胞生物ppt课件10线粒体.ppt
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1、细胞的一切生命活动无不需要有能量的供应,细胞中各种生理活动的直接能源为ATP。,据统计,一个人每天累计可产生相当于自身体重(75 kg)的ATP。,力拔山兮,气盖世! 中国山东烟台运动员唐功红在2004年第28届雅典奥运会上以305公斤总成绩夺得女子75公斤以上级金牌,打破世界记录,线粒体是细胞内的能量转换细胞器,广泛存在于各类真核细胞中,通过氧化磷酸化将质子浓度梯度转换为ATP,为细胞的各种生命活动提供能量。它含有自身的DNA,是细胞内的一种半自主性细胞器。,在真核细胞中产生ATP的细胞器主要是线粒体。,第十章 线粒体与氧化磷酸化,Chapter 10 Mitochondrion and O
2、xidative Phosphorylation,第一节 线粒体的形态、结构,第二节 线粒体的化学组成与酶的定位,第四节 线粒体的半自主性,第三节 线粒体的功能与氧化磷酸化,第五节 线粒体的发生,本章讲授提纲,第六节 细菌的氧化磷酸化作用,一、线粒体的形态、大小,第一节 线粒体的形态、大小与分布,1020m巨大线粒体(人成纤维细胞: 40m),线粒体形状:与细胞的营养状态有关,线粒体大小:细胞类型和生理状态 (渗透压, 温度, pH),一般0.51.0m28m 多与细菌近似!,几种线粒体的结构形态(A)高等动物细胞的常见线粒体;(B)蜗牛黏液腺细胞长蛇形线粒体;(C)酵母细胞的网状线粒体。,线
3、粒体在活细胞中的形态变化,在同种细胞中及相同生理状态下,线粒体形态和大小也不是固定不变的。,一般,动物细胞的线粒体含量要比植物细胞的多一些,二、线粒体的数量,线粒体的数量因细胞类型不同而有很大差别:,数百 数千个,1个,50万个(巨大变形虫),同一种细胞中的线粒体数量也因生理状态(如需能程度)不同而不同:,数千个(甲亢),细胞内的代谢和能量需求状态的不同也会使线粒体的局部集中分布,三、线粒体的分布,一般随机均匀分布,骨骼肌,细胞活跃合成蛋白质时,线粒体在RER处局部集中,线粒体向需能部位的集中(A)在心肌中,线粒体紧密排列在肌原纤维之间,上面为电镜图,下面为示意图。(B)在精子的轴丝部位,线粒
4、体呈环状紧绕在轴丝周围,下面图为精子中段线粒体环绕轴丝的分布,在代谢旺盛的需能部位比较集中,一般,线粒体常分布在细胞核的周围和质膜的下方,有些也会在细胞之中呈弥散性分布,培养哺乳动物细胞中线粒体的分布与微管的关系(a) 用线粒体的特异性活体染料rhodamine 123所显示出的线粒体分布图;(b) 用微管蛋白抗体对同一细胞进行免疫荧光染色所显示出的微管分布图。,线粒体在细胞质中的分布和迁移与微管有关!,(a),(b),线粒体的三维结构:外膜、膜间隙、内膜和基质,四、线粒体的超微结构,线粒体的电镜图(A)和三维结构模式图解(B),6nm; 比较光滑; 有孔蛋白(porin),1、线粒体外膜,阴
5、性菌由孔蛋白单体形成的圆筒状孔道,厚68nm;通透性很低(0.110.15kDa不带电荷的小分子)一些较大的分子则必须经由专一的运载系统才能穿膜!,2、线粒体内膜,内膜表面不光滑:,嵴(cristae) :扩大内膜面积,增加了内膜的代谢效率,嵴的数量与线粒体氧化活性的强弱程度有关!,(a)板层状: 多数高等动物细胞中,嵴呈板层状, 且多垂直于线粒体的长轴;,不同类型的细胞中, 嵴的形状与排列方式也不同:,(b)管状: 多数原生动物和大多数植物细胞中,嵴呈管状;,电镜照片,SP2/0-Ag14骨髓瘤细胞中同心圆状线粒体嵴的形态结构(自樊廷俊等, 1993),(c)同心圆状: 如在SP2/0-Ag
6、14骨髓瘤细胞中,嵴呈同心圆状;,模式图解,无定形液体,3、膜间隙,4、线粒体基质,蛋白质,有形成分,均 质 的胶状物质,丝状物质(环状DNA和RNA),致密颗粒状物质(含Ca2+、Mg2+或Zn2+等),三羧酸循环的有关酶类,脂肪酸氧化的有关酶类,丙酮酸氧化的有关酶类,核糖体,脂类,第二节 线粒体的化学组成与酶的定位,第一阶段: 大分子分解为简单亚基;第二阶段: 利用乙酰CoA, 产生有限的ATP和NADH;第三阶段: 乙酰CoA完全氧化为H2O和CO2,产生大量NADH和ATP。,有氧呼吸的三个阶段,第三阶段,第二阶段,第一阶段,能源物质的分解,三羧酸循环,电子传递与,氧化磷酸化,线粒体内
7、膜,线粒体基质,线粒体,线粒体在有氧呼吸过程中的主要活动,线粒体中各种酶的定位,由于线粒体各部位的功能不同, 因此所含的酶也不同:,内膜:,电子传递链和氧化磷酸化的酶,线粒体基质:,参与三羧酸循环、脂肪酸氧化和丙酮酸氧化的酶,线粒体中各种酶的定位,第三节 线粒体的功能与氧化磷酸化,动物细胞中80%以上的ATP在线粒体中合成!,一、电子传递和氧化磷酸化,整个电子传递链存在于内膜本身,氧化磷酸化作用则由ATP酶复合物来承担,电子传递,完整线粒体,亚线粒体小泡,超声波处理,尿素或胰蛋白酶处理,光滑小泡,重建,亚线粒体小泡的产生和重建实验图解,复合物: (NADH-Q-还原酶) (FMNFe-Sn);
8、复合物: (琥珀酸-Q-还原酶) (FADFe-S);复合物: (QH2-细胞色素c还原酶) (bFe-Sc1);复合物: (细胞色素氧化酶) (aa3-Cu2+ 1/2 O2 )。,Green等人将脂蛋白复合物分为4种:,(一)电子传递链(呼吸链),线粒体呼吸链的组成成分及其排列位置,O2,电子传递链的组分及其排列次序图解,线粒体内膜中电子传递链复合物的结构和分布图解,细胞色素氧化酶复合物,细胞色素bc1复合物,NADH脱氢酶复合物,既具有一定的流动性,又有一定的相对空间分布,电子传递体和递氢体,双重功能,线粒体加工肽酶(MPP),线粒体内膜中细胞色素氧化酶的结构图解,线粒体内膜中细胞色素氧
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