导图社区 医学细胞生物学 第六章 线粒体与细胞的能量转换
线粒体与细胞的能量转换，线粒体的形态，数量与细胞的类型和生理状态有关。线粒体的基本特征，细胞呼吸与能量转换。
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第六章 线粒体与细胞的能量转换
第一节 线粒体的基本特征
一、线粒体的形态、数量和结构
（一）线粒体的形态、数量与细胞的类型和生理状态有关
线状
粒状
杆状
（二）线粒体由双层单位膜套叠形成
1、外膜
1/2脂类
1/2蛋白质
多种转运蛋白
2、内膜
嵴
基质腔
膜间腔
嵴间腔
嵴内空间
基粒
3、转位接触点
是物质转运到线粒体
的临时性结构
4、基质
成分
可溶性蛋白和脂肪
酶
双链环状DNA
核糖体
功能
氧化代谢的场所
唯一含有DNA的细胞器
5、基粒
ATP合酶
或ATP合酶复合体
二、线粒体的化学组成
65％~70％蛋白质
可溶性
不可溶性
25％到30％脂类
DNA和完整的遗传系统
多种辅酶
维生素等
三、线粒体的遗传体系
（一）线粒体DNA构成了线粒体基因组
重连和轻链编码物各不相同
平均5~10个mtRNA
主要编码线粒体的
tRNA
rRNA
线粒体蛋白质
（二）重链和轻链各有一个启动子
启动子
重链启动子HSP
轻链启动子LSP
翻译特点
1、所有mtRNA编码的蛋白质实在线粒体内的核糖体上进行的
2、线粒体的核糖体的蛋白质是从胞内运输进来的
3、线粒体的遗传密码与核基因不完全相同
（三）线粒体DNA两条链有各自的复制起始点
需要RNA引物
轻链复制晚于重链
与核DNA复制不同步
复制贯穿于整个细胞周期
四、线粒体核编码蛋白的转运
背景
线粒体大多数基因产物均由核基因编码
（一）核编码蛋白向线粒体基质中转运
1、进入时需要信号序列
2、前体蛋白在线粒体外保持非折叠状态
3、分子运动产生的动力协助多肽链穿过线粒体膜
4、多肽链须在线粒体基质内重新折叠
（二）核编码蛋白向线粒体其他部位转运
五、线粒体的起源
内共生学说
非内共生学说
六、线粒体的分裂与融合
（一）通过分裂方式增殖
可能方式
出芽分裂
收缩分裂
间壁分裂
不均等分裂
（二）mtRNA不均等分配
mtRNA的类型
突变型
野生型
漂变
分裂旺盛的线粒体：只有野生型mtRNA的同质性细胞
分裂不旺盛的线粒体:只有突变型mtRNA的同质性细胞
（三）线粒体融合是蛋白介导的结果
线粒体融合的作用
膜电位迅速传递
线粒体内容物交换
使不同线粒体的基因组交换进行DNA互补
有效修复DNA突变
保证线粒体的正常功能
膜电位会影响线粒体融合
膜电位较高可进行下一次融合
膜电位较低会去极化并被自噬清除
七、线粒体的功能
1、营养物质氧化生产ATP
2、调节钙离子浓度
3、细胞死亡有关
第二节 细胞呼吸与能量转换
一、葡萄糖在细胞质中的糖酵解
1、葡萄糖生成丙酮酸和两分子ATP
2、丙酮酸进入线粒体基质腔中
3.丙酮酸进一步分解为乙酰CoA
二、线粒体基质中的三羧酸循环
1.乙酰辅酶A和草酰乙酸结合成柠檬酸
2、柠檬酸分解为
两分子ATP
草酰乙酸（进入循环）
[H]
三、氧化磷酸化耦联与ATP形成
（一）呼吸链核ATP合酶复合体
1、呼吸链是能可逆地接受核释放氢离子核电子的酶体系
1.前期生成的12对[H]分解为氢离子和电子
2.电子传递给氧气分子
3.氢离子被泵到膜间腔
2、ATP合酶复合体（基粒）
（1）头部（F1）
具有ATP酶活性
结合变构机制
利用氢离子电化学浓度梯度改变头部构象
从而释放ATP或结合ADP+Pi
（2）柄部
（3）基片（F0）
镶嵌在内膜中
氢离子流向基质腔的通道
（二）化学渗透假说
1、内膜基质面的电子传递链形成氢离子和电子
2、电子传递链同时起氢离子泵的作用，将氢离子转移到膜间腔
3、氢离子在膜间腔积累产生了质子浓度差
4、膜间腔中的质子顺浓度梯度经基片返回膜间腔，驱动头部ATP合酶生成ATP
（三）产物
32个ATP
糖酵解：2个
三羧酸循环：2个
氧化磷酸化：28个
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