医学细胞生物学-第5章-线粒体.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,齐齐哈尔医学院生物遗传教研室,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,主要内容,线粒体的起源,1,线粒体的形态结构,2,3,线粒体的化学组成和酶的分布,4,线粒体的功能,线粒体的半自主性,5,6,线粒体的增殖,7,线粒体与疾病,教学要求,掌握线粒体的化学组成和超微结构,1,掌握线粒体基因组的基本结构、线粒体的半自主性,熟悉细胞氧化的基本过程、细胞能量转换的分子机制,.,了解线粒体的起源,4,3,2,熟悉线粒体与疾病,5,第一节 线粒体的起源,一、内共生假说,二、非内共生假说,脂膜内陷的结果,线 粒 体 的 超 微 结 构,外 膜,内 膜,膜间隙,（膜间腔、外室）,嵴,嵴间隙,（嵴间腔、内室）,基质,线 粒 体 的 超 微 结 构,（一）外膜,(,out membrane,),厚,67nm,，外膜含有多种运输蛋白（孔蛋白），围成筒状园柱体，中央有小孔，孔径：,2-3nm,，允许分子量为,5 000,以内的物质可以自由通过。,线 粒 体 的 超 微 结 构,（二）内膜（,inner membrane,）,线 粒 体 的 超 微 结 构,位于外膜内侧，由一层单位膜构成，厚,5nm,，其通透性很差，但有高度的选择通透性，借助载体蛋白控制内外物质的交换。,线 粒 体 的 超 微 结 构,(1),嵴：形态和排列方式差别很大,主要有两种类型：,板层状,小管状,扁层状线粒体,管状嵴线粒体,(2),基粒（,ATP,合酶）,内膜和嵴的基质面上许多带柄的小颗粒。与膜面垂直而规律排列。,基粒（,ATP,酶复合体）,4nm,长,4.5-6,nm,6-11.5nm,高,5-6nm,9nm,9nm,头部,柄部,基片,:,合成,ATP,:,调节质子通道,:,质子的通道,F,1,OSCP,F,0,F1,抑制蛋白,线 粒 体 的 超 微 结 构,F1,F0,柄部,合成,ATP,调节质子通道,质子的通道,ATP,合酶,外膜,内膜,膜间腔（外室）,嵴,嵴间腔（内室）,嵴内腔,线 粒 体 的 超 微 结 构,3.,膜间隙,(,intermembrane space,),内外膜之间的腔隙,宽约,6-8nm,，又称外室,多种可溶性酶,底物,辅助因子,4.,基质（,matrix,）,基质腔为内膜和嵴包围的空间，又称内室。充满了可溶性蛋白质和脂肪等成分。,基质中含有：,催化三羧酸循环，脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧,化的酶类。标志酶为苹果酸脱氢酶。,线粒体,DNA,（,mtDNA,），,及线粒体特有的核,糖体，,tRNAs,、,rRNA,、,DNA,聚合酶、氨基酸,活化酶等。,纤维丝和电子密度很大的致密颗粒状物质，内,含,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Zn,2+,等离子。,线 粒 体 的 超 微 结 构,可溶性蛋白：基质中的酶和膜的外周蛋白,不溶性蛋白：为膜的镶嵌蛋白、结构蛋白和部分,酶蛋白,第三节 线粒体的化学组成和酶的分布,1.,蛋白质：占线粒体干重的,65%-70%,，内膜含量,较多。线粒体的蛋白质可分为两类：,一、线粒体的化学组成,2.,脂 类：占线粒体干重的,25%-30%,，主要成分,为磷脂。,外膜：脂类占,52%,、蛋白质占,48%,，胆固醇和磷脂含,量比内膜高。,内膜：脂类占,24%,、蛋白质占,76%,，胆固醇含量极少，,心磷脂含量比任何膜都高。,3.,水、辅酶、维生素、金属离子等。,1.,蛋白质,二、线粒体的化学组成,二、线粒体中酶的分布,(,约,120,种酶、,最多,),部 位,酶 的 名 称,外 膜,单胺氧化酶、犬尿氨酸羟化酶、,NADH-,细胞色素,C,还原酶、,脂类代谢有关的酶（酰基辅酶,A,合成酶、脂肪酸激酶等）,膜 间 隙,腺苷酸激酶、核苷酸激酶、二磷酸激酶、亚硫酸氧化酶,特征酶：腺苷酸激酶,内 膜,细胞色素氧化酶、琥珀酸脱氢酶、,NADH,脱氢酶、肉碱酰基转移酶、,-,羟丁酸和,-,羟丙酸脱氢酶、丙酮酸氧化酶、,ATP,合成酶系、腺嘌呤核苷酸载体。,特征酶：细胞色素（,c,）氧化酶、琥珀酸脱氢酶,基 质,柠檬酸合成酶、乌头酸酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、延胡索酸酶、谷氨酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶复合体、天冬氨酸氨基转移酶、蛋白质和核酸合成酶系、脂肪酸氧化酶系,特征酶：苹果酸脱氢酶,特征酶：单胺氧化酶,线粒体是糖、脂肪、氨基酸等能源物质最终氧化,释放能量的场所。,生命活动中,95%,的能量来自线粒体,细胞的动力工厂。,二、细胞氧化：,概念：在酶的催化下，氧将细胞内各种供能物质,氧化而释放能量的过程。,由于细胞氧化过程中，要消耗,O,2,释放,CO,2,和,H,2,O,，,所以又称细胞呼吸。,第四节 线粒体的功能,一、线粒体的功能：,偶联磷酸化的关键装置,基粒（,ATP,酶复合体）,OSCP,调节质子通道,F1,合成,ATP,F0,质子的通道,一分子葡萄糖,彻底氧化生成,38,个,ATP,酵解：,2,个,线粒体：,36,个,三羧酸循环：,2,个,内膜呼吸氧化过程：,34,个,细胞氧化,外环含,G,较多，称,重链,(,H,链,),，内环含,C,较多，称,轻链,(,L,链,),。,双链,闭合,环状的,DNA,分子、裸露不与组蛋白结合，分散在线粒体基质中，长,5m,、分子量小，含,16569,个碱基对。,一、线粒体,DNA(,mtDNA,),第五节 线粒体的半自主性,人,mtDNA,含,37,个基因,2,种 编码,rRNA,基因,22,种 编码,tRNA,基因,13,种 编码 蛋白质基因,mtDNA,排列紧凑、高效利用、可自我复制，但其遗传密码与“通用”的遗传密码表也不完全相同。如,:UGA,色氨酸而不是终止密码。,一、线粒体,DNA(mtDNA),二、线粒体蛋白质合成,线粒体有自身的蛋白质合成体系,如：线粒体核糖体、氨基酸活化酶等,特点：,转录和翻译,同一时间、同一地点进行,。,蛋白质合成的,起始同原核细胞,。,蛋白质合成系统的,药物敏感性,与细菌一致与胞质不同。,线粒体合成的蛋白质,数量有限,。,合成蛋白质的,tRNA,、,rRNA,和核糖体,用于自身。,二、线粒体蛋白质合成,2.,线粒体的半自主性：,线粒体有自己的,DNA,和蛋白质合成系统,独立的遗,传系统，表明有一定的自主性。,mtDNA,分子量小、基因数量少、编码的蛋白质有限，,只占线粒体蛋白质的,10%,，而大多数线粒体蛋白质,(90%),由核基因编码的，并在细胞质中合成后转运到线粒体中去。,同时线粒体遗传系统受控于细胞核遗传系统，必须依靠核,内的遗传信息才能完成自我的复制。,因此，线粒体为半自主性细胞器。,二、线粒体蛋白质合成,第六节 线粒体的增殖,1.,间壁分裂,2.,收缩分裂,3.,出芽分裂,第七节 线粒体与疾病,由于遗传缺损引起线粒体代谢酶缺陷，致使,ATP,合成障碍、能量来源不足导致的疾病称为线粒体病（,mitochondrial diseases,MD,）,中毒、感染导致线粒体肿胀、破裂,癌变导致嵴数量减少、空泡化,线粒体是细胞病变或损伤的最敏感指标之一,