医用细胞生物学第六章

医学生的福利来啦！我总结了医用细胞生物学第六章提纲及细节考点，下图包括了 线粒体的基本特征 、细胞呼吸与能量转换 、线粒体与疾病 、名词解释 等有关知识，十分的详细全面，快收藏学起来吧！后续还会更新更多的知识点哦！

第六章

• 线粒体的基本特征
  • 形态数量和结构
    • 一）线粒体中含有众多参与能量代谢的酶系
      • 成分
        • 蛋白质，65%~70%,多数分布于内膜和基质
        • 脂类，25%~30%,主要是磷脂、辅酶
        • 维生素、无机离子、DNA等（唯一含DNA的细胞器）(mitochondrion)
      • 线粒体蛋白质分类
        • 可溶性蛋白(基质中的酶和膜外周蛋白）
        • 不溶性蛋白(膜结构蛋白或膜镶嵌酶蛋白）
      • 酶
        • 线粒体是细胞中含酶最多的细胞器
        • 目前已确认有120余种酶系，分别位于不同部位。
        • 分类
          • 内膜标志酶：细胞色素氧化酶（氧化还原、质子泵）
          • 外膜标志酶：单胺氧化酶（催化单胺，如肾上腺素氧化脱氨生成醛）
          • 基质标志酶：苹果酸脱氢酶（TCA循环）
          • 膜间隙标志酶：腺苷酸激酶（催化ATP+AMP→2ADP)
          • 细色单胺苹腺激
    • 二）线粒体的形态数量与细胞类型和细胞的生理状态有关
      • 形态&数目
        • 光镜可见，线状、粒状或杆状等，直径0.5~1.0pm
          • img2线粒体结构
          • img3线粒体结构
        • 平均1000~2000个，最少1个，最多50万个，其总体积可占细胞体积的25%
      • 分布影响因素
        • 细胞类型
        • 生理状态
        • 代谢需求
      • 分布
        • 线粒体在很多细胞中呈弥散均匀分布状态，但一般较多聚集在生理功能旺盛、需要能量供应的区域
        • 如在肌细胞中，线粒体集中分布在肌原纤维之间；
        • 如在精子细胞中，线粒体围绕鞭毛中轴紧密排列，以利于精子运动尾部摆动时的能量供应
        • 有时，同一细胞在不同生理状况下，可发现线粒体变形移位现象。
        • 线粒体在细胞质中的分布与迁移往往与微管有关，故线粒体常排列成长链形，与微管分布相对应。
    • 三）线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性魔能膜囊结构
      • 1，外膜是线粒体外层单位膜
        • 形态
          • 是线粒体最外层所包绕的一层单位膜，厚约5~7nm,光滑平整
        • 组成
          • 外膜的脂质和蛋白质成分各占50%
        • 外膜蛋白
          • 含有整合蛋白孔蛋白（porin),它们以β片层结构形式形成直径2~3nm桶状通道，跨越脂质双层，可以通过相对分子质量在10KD以下的物质；ATP、NAD、CoA可自由通行。
      • 2，内膜的内表面附着许多颗粒
        • 形态
          • 比外膜稍薄，平均厚4.5nm,也是一层单位膜
        • 组成
          • 20%是脂类（心磷脂占20%),80%是蛋白质，蛋白质的含量明显高于其他膜成分
        • 通透性
          • 内膜通透性很小，分子量大于150D,就不能通过
        • 表面颗粒
          • 线粒体，称基粒(elementaryparticle)--ATP合酶复合体（催化ADP为ATP)
          • 基粒分为头部、柄部和基片三部分，是由多种蛋白质亚基组成的复合体
          • 基粒头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP,因此，基粒又称ATP合酶复合体
        • 相关结构
          • A、内腔/基质腔（matrixspace)
          • B、外腔/膜间隙（intermembranespace)
          • C、嵴(cristae)
          • D、嵴间腔（intercristalspace)
          • E、嵴内空间（intracristalspace)
      • 3，内外膜转位接触点形成核编码蛋白质进入线粒体的通道
        • 外膜上存在着一些内膜与外膜相互接触的地方， 称为转位接触（translocation contact site)
        • 是蛋白质等物质进出线粒体的通道
        • 转位子
          • 内膜转位子translocon of theinnermembrane ,Tim;
          • 外膜转位子translocon of theoutermembrane ,Tom
      • 4，基质为物质氧化代谢提供场所
        • 内腔充满了电子密度较低的可溶性蛋白质和脂肪等成分，称之为基质
        • 基质
          • 含大量的酶
            • 催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成等有关的酶都在基质中。
          • 含独特的双链环状DNA
            • 相对独立的遗传信息复制、转录系统
          • 含70S核糖体
            • 跟细菌的类似，直径约20nm,相对独立的翻译体系
          • 含基质颗粒或致密颗粒
            • 小的电子致密颗粒，内含Ca2+、Mg2+等离子，以结晶盐形式存在，大小多超过核糖体的直径，可能参与调节内环境
          • 酶D核粒
      • 5，基粒的化学本质是ATP合酶
        • img5基粒的结构
  • 遗传体系
    • 一）线粒体有自己的遗传系统和蛋白质翻译系统
      • mtDNA
        • 裸露的，不结合组蛋白；
        • 一个线粒体内平均为5~10个mtDNA分子
      • 蛋白质编码体系
        • 主要编码线粒体的tRNA、rRNA及一些线粒体蛋白质，如电子传递链酶复合体中的亚基
        • 其余蛋白仍由核编码，通过特定的方式运输
    • 二）线粒体基因组为一条双链环状的DNA分子
      • 概况
        • 人线粒体基因组（又称剑桥序列）共含16569个碱基对（bp)
        • 双链环状：一为重链（H),一为轻链（L)
        • 共编码了37个基因（13种蛋白，24种RNA)
          • 37基因13白
        • 重链编码2种rRNA,14种tRNA,12种蛋白
        • 轻链编码了ND6及8个tRNA
      • 13种基因对应的蛋白质
        • 3个为构成细胞色素c氧化酶（COX)复合体（复合体IV)催化活性中心的亚单位（COXI、COXII和COXIII);
        • 2个为ATP合酶复合体（复合体V)F0部分的2个亚基（A6和A8);
        • 7个为NADH-CoQ还原酶复合体（复合体I)的亚基（ND1、ND2、ND3、ND4L、ND4、ND5和ND6)
        • 1个编码的结构蛋白质为CoQH2-细胞色素c还原酶复合体（复合体III)中细胞色素b的亚基。
      • img6线粒体DNA
    • 三）重链和轻链各有一个启动子启动线粒体基因的转录
      • 启动子
        • 重链启动子（heavy-strandpromoter,HSP)
        • 轻链启动子（light-strandpromoter,LSP)
      • 特点
        • 转录形成多顺反子，线粒体mRNA不含内含子，很少有非翻译区；
        • mRNA5'端的起始密码的三个碱基为AUG(或AUA),UAA的终止密码位于mRNA的3端；
        • 翻译的起始氨基酸为甲酰甲硫氨酸，与原核生物类似；
        • 线粒体DNA基因在线粒体内的核糖体上进行翻译，线粒体编码的RNA、蛋白质不运出线粒体；
        • 线粒体核糖体蛋白质，在细胞质中合成，转入线粒体内；
        • 线粒体的所有tRNA都由mtDNA编码；线粒体的遗传密码也与核基因不完全相同
      • img8线粒体启动子
    • 四）线粒体DNA的复制是一个缓慢而复杂的过程
      • 复制起始点
        • 重链复制起始点（OH),位于环的顶部，tRNAPhe基因（557)和tRNAPro基因（16023)之间的控制区，它控制重链子链DNA的自我复制
        • 轻链复制起始点（OL),位于L环的“8点钟"位置，它控制轻链子链DNA的自我复制
      • 复制方向
        • img10DNA的复制
        • 重链一般向顺时针方向复制
        • 轻链随逆时针方向复制
        • 重顺轻逆
      • 影响因素
        • 线粒体DNA的复制不受细胞周期影响
  • 线粒体核编码蛋白质的合成
    • 核编码蛋白向线粒体基质中的转移
      • 1核编码蛋白，进入线粒体时，需要信号序列
        • 线粒体内含有1000~1500种蛋白质，98%以上是由细胞核DNA编码，需在合成后运入线粒体
        • 线粒体含有4个蛋白质输入的亚区域：线粒体外膜、线粒体内膜、膜间隙和基质
          • 内外都是戏精
        • 需要分子伴侣（molecular chaperon)蛋白质的协助
        • 绝大多数线粒体蛋白被输入到基质，少数输入到膜间腔以及插入到内膜和外膜上。
        • 输入到线粒体的蛋白质都在其N-端具有一段线粒体靶序列，称为基质导入序列（MTS),线粒体外膜和内膜上的受体能识别并结合各种不同的但相关的MTS。
      • 2，前体蛋白在线粒体外面，保持非折叠状态
        • 线粒体蛋白可溶性前体（soluble precursor of mitochondrial proteins)在核糖体内形成以后，依赖分子伴侣维持其非折叠状态。
        • 相关分子：
          • 新生多肽相关复合物（nascent-associatedcomplex,NAC)是少数前体蛋白的分子伴侣--提高转运的准确性。
          • 热休克蛋白70(constitutive heat shockprotein70,hsc70)是绝大多数前体蛋白的分子伴侣一一防止紧密折叠和聚集。
          • 前体蛋白的结合因子（presequence-bindingfactor,PBF),增加hsc70对线粒体蛋白的转运；
          • 线粒体输入刺激因子（mitochondrial importstimulatoryfactor,MSF),常单独发挥着ATP酶的作用，为聚集蛋白的解聚提供能量。
          • 热休前体先输入，新生多肽复合物。
        • 过程
          • 前体蛋白在MSF的协助下进入线粒体基质
          • 前体蛋白-MSF复合体与受体Tom37和Tom70相结合。
          • Tom37和Tom70把前体蛋白转移到第二套受体Tom20和Tom22,同时释放MSF。
          • 前体蛋白结合Tom20和Tom22与外膜上的通道蛋白Tom40(第三套受体）相偶联。
          • 后者与内膜的接触点共同组成一个直径为1.5~2.5nm的越膜通道（tim17受体系统，非折叠的前体蛋白通过这一通道转移到线粒体基质
      • 3，分子运动产生的动力，协助多肽链穿过线粒体膜
        • 前体蛋白一旦和受体结合后，就要和外膜及内膜上膜通道发生作用才可进入线粒体。在此过程中，一种也为分子伴侣的线粒体基质hsc70(mthsp70)可与进入线粒体腔的前导肽链交联，提示mthsp70参与了蛋白质的转运。
        • 布朗棘轮模型
          • 转移多肽在线粒体膜上的蛋白孔道内，做布朗运动摇摆不定，一旦自发进入线粒体腔，立即有线粒体内的mtHsp70结合上去，防止肽链退回细胞质中；随着肽链进一步伸入线粒体腔，更多mtHsp70结合。
          • mthsp70以高能构象结合前导肽链，然后松弛为一种低能构象，促使前导链进入，迫使后面的肽段解链进入转运轨道。
          • 布朗运动摇摆→自发进入后内部的mtHsp70结合上去→mtHsp70高能构象结合前导肽链→松弛后促使前导链进入牵引后续进入
      • 4，多肽链需要在线粒体基质其实那重新折叠才能形成有活性的蛋白质
        • 蛋白质跨膜转运至线粒体基质后，必须恢复其天然构象以行使功能。当蛋白跨过线粒体膜后，大多数定位于基质的蛋白的基质引导序列被基质作用蛋白酶（matrixprocessingprotease,MPP)所移除。
        • 在大多数情况下，输入多肽的最后折叠还需要另外一套基质分子伴侣如hsc60、hsc10的协助。
    • 核编码蛋白向线粒体其他部位运输
      • 向膜间隙、内膜和外膜转运的线粒体蛋白，除了都具有MTS外，一般还都具有第2类信号顺序。
      • 1蛋白质向线粒体膜间隙的转运
        • 膜间腔蛋白质均有膜间隙导入序列（ISTS)引导肽链进入膜间隙
        • 膜间隙蛋白质N端先进入基质，并被酶切去MTS序列，然后依照ISTS的不同，有两种转运方式：
          • ①整个肽链进入基质，结合mtHsp70折叠，并在ISTS引导下，通过内膜上通道，进入膜间腔；
          • ②ISTS起转移终止序列的作用，肽链C端不能转入内膜，并固定于内膜上，在膜间腔蛋白酶作用下，切除内膜上的ISTS部分，C端落于膜间腔（在此发挥作用）,蛋白留在膜间隙。
        • 膜间隙蛋白质不依赖ISTS的转运方式：
          • 以直接扩散的方式，从胞质中通过线粒体外膜上的类孔蛋白P70--类似原核生物孔蛋白，进入膜间隙。
      • 2蛋白质向线粒体外膜和内膜的转运外膜蛋白类孔蛋白P70研究较多，其MTS后有一段长的疏水序列，起着转移终止序列的作用，使之固定于外膜上
      • 内膜上的蛋白质转运机制尚不清楚
  • 线粒体的起源
    • 三种关于线粒体生物发生的观点
      • 重新合成起源于非线粒体的亚细胞结构
      • 起源于非线粒体的亚细胞结构
      • 以及通过原有线粒体的分裂形成
    • 线粒体的生物发生过程分两个阶段
      • 在第一阶段，线粒体的膜进行生长和复制，然后分裂增殖
      • 第二阶段包括线粒体本身的分化过程，建成能够行使氧化磷酸化功能的机构。
    • 分裂增殖和分化阶段接受细胞核和线粒体两个独立的遗传系统控制
  • 线粒体的分裂和融合
    • 一）线粒体是通过分裂方式实现中增殖的
      • 分裂增殖方式
        • 出芽分裂
        • 收缩分裂
        • 间壁分裂
    • 二）mtDNA随机的，不均等的被分配到新的线粒体中
      • mtDNA的异质性：同一个线粒体内天然的野生型和少量突变型共存。
      • 分裂时，mtDNA随机分配到新的线粒体中，导致mtDNA异质性变化，称复制分离
      • 在分裂旺盛的细胞中，野生型占优势，向同质性方向发展趋向野生型。
      • 而在分裂不旺盛的细胞中，突变型mtDNA具有复制优势，在胞质中积累越来越多，形成突变型的同质性细胞。
    • 三）线粒体融合也是由一系列相关蛋白介导的过程
  • 线粒体的功能
    • 许多证据显示线粒体是控制细胞死亡的中心环节之一
      • ①细胞死亡（包括凋亡和坏死）的共同特征是在细胞死亡前都有线粒体膜通透性改变；
      • ②线粒体通透性的改变是预测细胞死亡更有价值的指标；
      • ③Bcl-2家族中抑制凋亡的成员能与线粒体膜蛋白产生交叉反应，通过其抑制线粒体膜通透性而抑制细胞凋亡；
      • ④通过特异性药物抑制线粒体膜的通透性可阻止或延缓细胞死亡。
    • 线粒体的改变构成了细胞死亡的原因或表现
      • 线粒体在能量代谢和自由基代谢中占据十分重要的地位，线粒体产生大量超氧阴离子，并通过链式反应形成活性氧（ROS),当ROS水平较低时，可促进细胞增生；而当ROS水平较高时，使得线粒体内膜非特异性通透性孔道（MPTP)开放，不仅导致跨膜电位崩溃，也使cytoc外漏，再启动caspase的级联活化，最终由caspase-3启动凋亡。
      • ROS是生物有氧代谢过程中的一种副产品，包括氧离子、过氧化物和含氧自由基等。
      • Caspases是近年来发现的一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶，介导凋亡、坏死、炎症反应。
    • 线粒体控制着某些细胞死亡过程的中心环节
      • 三个时限（phase)
        • 线粒体前期，这是诱导细胞死亡的因子通过信号转导途径级联传递或损伤途径被激活的过程；
        • 线粒体期，在这一时期线粒体膜的通透性发生改变，这是线粒体控制细胞死亡的关键时期，不可逆转；
        • 线粒体后期，从线粒体释放的蛋白质，激活蛋白酶和核酸酶，后者进一步介导后续的死亡机制。
        • 因子转导级联或损伤激活→膜透性改变不可逆转→激活蛋白酶核酸酶
• 细胞呼吸与能量转换
  • 细胞呼吸是细胞氧化分解物质获取能量的过程
    • 细胞呼吸（cellularrespiration) 生物氧化（biologicaloxidation) 细胞氧化（cellularoxidation)
    • 在细胞内线粒体的参与下，利用O2,分解各种大分子，产生CO2,并将代谢释放的能量储存于ATP的过程，称细胞呼吸，或生物氧化、细胞氧化。
      • 线氧分产储
    • 细胞呼吸是细胞内提供生物能源的主要途径。本质同燃烧一样，终产物都是：CO2和H20,释放的能量也相等。
    • 特点
      • ①本质上是一系列由酶系所催化的氧化还原反应；
      • ②所产生的能量储存于ATP的高能磷酸键中；
      • ③反应分步进行，能量逐步释放；
      • ④反应条件：恒温（37℃）、恒压；
      • ⑤反应过程中需要H2O的参与。
  • ATP是细胞能量的转换分子
    • 细胞呼吸所产生的能量并不像燃烧所产生的热能那样散发出来，而是储存于细胞能量转换分子ATP中。
    • ATP是一种高能磷酸化合物，细胞呼吸时，释放的能量可通过ADP的磷酸化而及时储存于ATP的高能磷酸键中作为备用；反之，当细胞进行各种活动需要能量时，又可去磷酸化，断裂一个高能磷酸键以释放能量来满足机体需要。
    • 随着细胞内不断进行的能量释放和储存，ATP与ADP不停地进行着互变。因为ATP是细胞内能量转换的中间携带者，所以被形象地称为“能量货币”。ATP是细胞生命活动的直接供能者，也是细胞内能量获得、转换、储存和利用等环节的联系纽带。
    • “能量货币"ATP中所携带的能量来源于糖、氨基酸和脂肪酸等的氧化，这些物质的氧化是能量转换的前提。
    • ATP的形成大体分为三个步骤 （以葡萄糖氧化为例）
      • ①糖酵解（glycolysis)
      • ②三羧酸循环(tricarboxylic acidcycle, TCA)
      • ③氧化磷酸化（oxidative phosphorylation)
    • 蛋白质和脂肪的彻底氧化只在第一步中与糖有所区别。
  • 葡萄糖在细胞质中进行糖酵解底物水平磷酸化
    • 形成2分子NADH+H+,在糖酵解过程中一共生成4分子ATP,但由于要消耗2分子ATP,净生成2分子ATP
    • 如果从糖原开始糖酵解，不需要消耗1分子ATP,进行葡萄糖的磷酸化，则总反应净生成3分子ATP
    • 有氧时，丙酮酸和NADH+H+进入线粒体，进行有氧氧化。
      • NADH+H+进入线粒体的方式较为复杂，必须借助于线粒体内膜上的特异性穿梭系统。
      • 糖酵解产物丙酮酸，在供氧充足时，进入线粒体。
    • 无氧情况下，则还原为乳酸或乙醇，并提供少量能量。
      • 丙酮酸进入线粒体，推断是靠自身的脂溶性，简单扩散入线粒体。
      • 丙酮酸在线粒体丙酮酸脱氢酶作用下生成乙酰辅酶A。
  • 三羧酸循环在线粒体基质中实现
    • 循环中，柠檬酸经过一系列酶促的氧化脱氢和脱羧反应，其中的2个碳原子氧化形成CO2,从而削减了2个碳原子。在循环的末端，又重新生成草酰乙酸，而草酰乙酸又可和另1个乙酰CoA结合，生成柠檬酸，开始下一个循环，如此周而复始
    • NAD+比值高时均能降低TAC循环的速度。
    • 三羧酸循环是各种有机物进行最后氧化的过程，也是各类有机物相互转化的枢纽
    • 脂肪酸、氨基酸从胞质进入线粒体，转化为乙酰CoA或三羧酸循环的其他中间产物，并进行完全氧化、提供能量（完全氧化唯一途径）
    • 这些中间产物可用来合成氨基酸、吓琳、咳淀核苷酸等
    • 概要
  • 三，氧化磷酸酶耦联与ATP
    • 呼吸链和ATP酶复合体是氧化磷酸化的结构基础
      • 1，呼吸链是以系列能够可逆的接受和释放氢离子和电子的酶体系
        • 1分子的葡萄糖经无氧氧化、丙酮酸脱氢和TCA循环，共产生了6分子的CO2,和12对H,这些H必须进一步氧化成为水，整个有氧氧化过程才告结束。
        • 202成为02-,后者再与基质中的2个H+化合生成H2O,同时产生ATP。这一传递电子的酶体系是由一系列能够可逆地接受和释放H+和e的化学物质所组成，它们在内膜上有序地排列成相互关联的链状，称为呼吸链(respiratory chain)或电子传递呼吸链 (electron transport respiratory chain)。
        • 呼吸链的主要成分
          • I、Ⅱ、Ⅱ、IV四个脂类蛋白质复合体
          • 电子传递体：配类、细胞色素和铁硫蛋白三类化合物
          • 递氢体：辅酶I(NAD)、黄素辅酶（FAD、FMN)呼吸链的其他成分：
          • 泛醌CoQ是脂溶性的蛋白质，可在膜中自由穿梭
          • Cytc是膜周边蛋白，可在膜表面移动
          • 只传递电子的酶和辅酶称为电子传递体，它们可分为醌类、细胞色素和铁硫蛋白三类化合物；既传递电子又传递质子的酶和辅酶称为递氢体。
        • 概要
      • 2，ATP合酶复合体催化ATP的合成
        • （1）头部具有酶活性
          • 偶联因子F1，球形，由5种亚基组成：α3β3δγε
        • （2）柄部连接头部与基片
          • 包埋于内膜中，偶联因子F0,由3种亚基组成：ab2c12
        • （3）基片是质子流向F1穿模通道
          • 有一通道，允许质子（即H+)从膜间腔经F1头部进入基质。
        • 线粒体内膜（包括峰）上附有许多圆球形基粒。基粒由头部、柄部和基片3部分组成：头部呈球形，直径约8~9nm;柄部直径约4nm,长4.5~5nm;头部与柄部相连凸出在内膜表面，柄部则与嵌入内膜的基片相连。
        • 进一步研究表明，基粒是将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于使ADP磷酸化生成ATP的关键装置，是由多种多肽构成的复合体，其化学本质是ATP合酶复合体（ATP synthase complex),也称F0F1ATP合酶。
        • F0基片在ATP合成中的作用
          • ①F0基片的10-14个C亚基组成一个环状结构，驻留在内膜脂双层中
          • ②C亚基环状结构连接y亚基的柄部
          • ③质子的顺电化学梯度跨膜运输，驱动了C亚基环状结构的旋转.4F
        • 概要
    • 氧化过程伴随着磷酸化的耦联
      • 经糖酵解和三羧酸循环产生的NADH和FADH2是两种还原性的电子载体，它们所携带的电子经线粒体内膜上的呼吸链逐级定向传递给O2,本身则被氧化。
      • 电子传递过程中释放出的能量被ATP酶复合体用来催化ADP磷酸化而合成ATP,这就是氧化磷酸化作用。
      • 在正常情况下，氧化水平总是和磷酸化水平密切偶联的，没有磷酸化就不能进行电子传递。根据对相邻电子载体的氧化还原电位的测定表明，呼吸链中有3个主要的能量释放部位，即NADH→FMN，Cyt b→Cyt c之间，Cyt a→O2之间。这3个部位释放的能量依次为50800 J、41000 J和99500 J，每个部位裂解所释放的能量都足以使一分子ADP磷酸化生成一个分子的ATP。
      • 载氢体NADH和FADH2进入呼吸链的部位不同，所释放的自由能也有差异。1分子NADH+H+经过电子传递，释放的能量可以形成2.5分子ATP；而1分子FADH2所释放的能量则能够形成1
      • 概要
    • 电子传递时质子形成的电化学梯度
      • ①NADH或FADH2提供一对电子，经电子传递链，最后为O2所接受；
        • NADH
        • FADH2
      • ②电子传递链同时起H+泵的作用，在传递电子的过程中伴随着H+从线粒体基质到膜间隙的转移；
      • ③线粒体内膜对H+和OH具有不可透性，所以随着电子传递过程的进行，H+在膜间腔中积累，造成了内膜两侧的质子浓度差，从而保持了一定的势能差；
      • ④膜间腔中的H+有顺浓度返回基质的倾向，能借助势能通过ATP酶复合体F0上的质子通道渗透到线粒体基质中，所释放的自由能驱动ATP合酶合成ATP。
      • 电子传递→驱动H+转运→ATP酶复合体通过H+顺浓度梯度穿膜合成atp
    • 电化学梯度所包含的能量转化成ATP的化学能
      • 结合变构机制
        • ①质子运动所释放的能量不直接用于ADP磷酸化，主要用于改变活性位点与ATP产物的结合亲和力。
        • ②在任何时刻，ATP合酶上的3个β亚基以3种不同的构象存在。从而使它们对核苷酸有不同的亲和性。
        • ③ATP通过旋转催化而合成，在此过程中，通过F0“通道”的质子流引起c亚基环和附着与其上的γ亚基纵轴在α3β3的中央进行旋转，旋转是由F0质子通道所进行的质子跨膜运动来驱动的
      • 葡萄糖完全氧化所释放的能量主要通过两条途径形成ATP
        • ①底物水平磷酸化生成4分子ATP,其中在糖酵解和TCA循环中分别生成2分子ATP;
        • ②氧化磷酸化生成28个ATP分子。
        • 概要
• 线粒体与疾病
  • 疾病过程中线粒体变化
    • 线粒体对外界环境因素的变化很敏感，一些环境因素的影响可直接造成线粒体功能的异常。
    • 体积增加、缺脊（肝癌变）
    • 凝集、肿胀、融合（缺血性损伤、坏血病）
    • 基质颗粒增加、线粒体数目减少、脂肪积聚（某些病变）
    • 呼吸链阻断，功能受阻（中毒、衰老）
  • mtDNA突变与疾病？
    • 线粒体疾病
      • 以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的疾病。
    • 当突变线粒体DNA进行异常复制时，机体的免疫系统并不能对此予以识别和阻止，于是细胞为了将突变的线粒体迅速分散到子细胞中去，即以加快分裂的方式对抗这种状态，以减轻对细胞的损害，但持续的损害将最终导致疾病的发生
    • 已知有100多种线粒体疾病，可表现为单器官或多器官病变。
    • 线粒体异常导致的疾病：KSS综合症：眼肌麻痹、小脑、心脏异常；MELAS综合症：中风样发作、癫痛、痴呆；LEBER遗传性视神经病：视神经坏死；线粒体心肌病：心力衰竭、全身肌无力伴水肿等。
  • 线粒体融合和分裂异常相关的疾病？
  • 线粒体疾病的治疗
    • 补充疗法（补充呼吸链所需辅酶，如辅酶Q)
    • 选择疗法（用促进细胞排斥突变线粒体的药物，以增加正常线粒体比例，比如用氯霉素对抗ATP合酶）
    • 基因疗法（将正常线粒体基因转入患者体内，以替代mtDNA发挥作用）
    • 不选基
  • mtDNA用于人种起源研究
    • DNA(mtDNA)多态性分析的结果表明，尽管人种间在体型、肤色方面有很大的不同，而从不同人种所采集的样本分析，显示全人类的mtDNA的差异却非常之小。
• 名词解释
  • 基质导入顺序
  • 细胞呼吸
  • 生物氧化
  • 细胞氧化
  • 氧化磷酸化
  • 呼吸链
  • ATP合酶复合体
  • 线粒体疾病