导图社区 细胞生物学 线粒体与过氧化物酶体
细胞生物学 线粒体与过氧化物酶体知识总结,包括线粒体的发现与功能研究、线粒体的形态结构、线粒体的化学组成和各部分材料、线粒体蛋白的靶向转运、线粒体的功能--氧化磷酸化作用等等。
细胞内膜运输知识总结,包括膜的动态更新、内吞作用、细胞分泌,小泡的定向运输,停靠与融合机制等等。
这是一篇关于原核微生物的思维导图,包括细菌的形态结构,以及具有代表性的微生物,适用于考前复习,也可以综合其他资料使用。
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线粒体与过氧化物酶体
线粒体概述
线粒体的发现与功能研究
1850年,德国生物学家Kölliker首次系统地研究线粒体 1898年,命名为线粒体
线粒体的形态结构
线粒体由内、外两层彼此平行和高度特化的膜包围而成,内外膜都是典型的单位膜。线粒体外 膜(outer membrane,OMM)起界膜作用,线粒 体内膜(inner membrane,IMM)向内皱褶形成嵴(crista),嵴上有一些颗粒朝向线粒体基质,这些颗粒称为F1颗粒(F1particle),似把手状。线粒体的外膜和内膜将线粒体分成两个不同的区室:一个是膜间隙(intermembrane space,IMS),是两个膜之间的空隙;另一个是线粒体基质(matrix),它是由内膜包裹的空间
线粒体的化学组成和各部分材料
化学组成
蛋白质
蛋白质占线粒体干重的65%~70%。线粒体的蛋白质分为水溶性和脂溶性的,水溶性的蛋白质主要是基质的酶和膜的外周蛋白;脂溶性的蛋白质是膜整合蛋白,有很多具有酶活性。
脂类
线粒体的脂类只占干重的20%~30%。在线粒体的脂类中多数是磷脂,占总脂的3/4以上。其中,卵磷脂、脑磷脂占多数;还有一定数量的心磷脂,但胆固醇的含量较低
水分等等
各部分的特性和功能
外膜
外膜含有孔蛋白,当孔蛋白通道打开时最大可允许5000Da的分子通过,由于ATP、NAD、辅酶的分子质量都小于1000Da,所以这些分子都能自由通过外膜。由于外膜的通透性非常高,使得膜间隙中的环境几乎与胞质溶胶相似。
外膜含有一些特殊的酶类,如参与色氨酸降解,脂肪酸链延伸的酶,表明外膜不仅参与膜磷脂的合成,同时双即些将在线粒体基质管进行询能(monoamine oxidase),这种酶能够终止胺神经递质(如降肾上腺素和多巴胺)的作用。在早期的细胞学研究中,将单胺氧化酶视为线粒体外膜的标志酶。
内膜
内膜的蛋白质与脂的比例相当高,并且含有大量的心磷脂(cardiolipin),约占磷脂含量的20%。心磷脂与离子的不可渗透性有关。
线粒体内膜通常要向基质折褶形成嵴,嵴的形成使内膜的表面积大大增加。嵴有两种排列方式:一是层状(lamellar),二是管状(tubular)。在高等动物细胞中主要是层状的排列,多数垂直于线粒体长轴;在原生动物和植物中常见的是管状排列。线粒体嵴的数目、形态和排列等在不同种的细胞中差别很大。一般需要能量多的细胞,不仅线粒体多,而且线粒体嵴的数目也多。 线粒体内膜的嵴上有许多排列规则的颗粒,称为线粒体基粒,每个基粒间相距约10nm。
酶类:
①运输酶类,因为内膜不仅要进行各种代产物和中间产物的运输,还要运输磷酸、钙离子,以及核苷酸、谷氨酸、鸟氨酸等。②电子传递和ATP合成的酶类,这是线粒体内膜的主要成芬,参与电子传递和ATP的合成。③合成酶类
内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的主要部位,在电子传递和氧化磷酸化过程中,线粒体将氧化过程中释放出来的能量转变成ATP。
膜间隙
其中充满无定形的液体,含有可溶性的酶、底物和辅助因子。由于外膜通透性很强,而内膜的通透性又很低,所以膜间隙中的化学成分很系法品平接近胞质溶胶。膜间原中也有磷酸核苷激酶等
线粒体基质
内膜和嵴包围着的线粒体内部空间是线粒体基质。基质中的酶类最多,与三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸降解等有关的酶都存在于基质之中。其中有些酶系组成网状结构,与内膜内侧有一定的连接,这样有利于这些酶促反应所形成的NADH转移到内膜的电子传递链上。此外还含有DNA、tRNA、rRNA,以及线粒体基因表达的各种酶和核糖体。
线粒体蛋白的靶向转运
蛋白质分选与转运
蛋白质分选(protein sorting)是指将新合成的蛋白质从群体中“挑出来”,然后通过特殊的机制将其“送上岗”。蛋白质寻靶(protein targeting)是蛋白质通过其携带的信号找到“东家”。
蛋白质分选与转运途径
共翻译转运
边翻译边转运
翻译后转运
先合成后转运
靶向蛋白与信号序列
线粒体蛋白的转运
实验证明
线粒体靶向序列的一般特性
①蛋白质要解折叠
②需要受体
③从转运通道进入
④需要能量
⑤需要转运肽酶
⑥需要分子伴侣的帮助
线粒体蛋白质转运器
线粒体基质蛋白的转运
线粒体膜间隙蛋白的转运
线粒体的功能--氧化磷酸化作用
真核细胞中的氧化作用
三羧酸循环
乙酰CoA一旦形成,立即进入线粒体基质的 循环氧化途径,即三羧酸循环(tricarboxylic acidcycle,TCA cycle),又称Krebs循环、柠檬酸循环 每循环一次,仅用去1分子乙酰基中的二碳单位,最后生成2分子CO2、1分子GTP、4分子NADH(连同丙酮酸脱羧形成乙酰CoA时产生的1分子NADH在内)和1分子FADH2,总反应为: 乙酰CoA+2H2O+FAD+3NAD+GDP+Pi→ 2CO2+FADH2+3NADH+3H++GTP+HS-CoA
辅酶在能量传递中的作用
在葡萄糖氧化过程中使用了两种辅酶:NAD (nicotinamide adenine dinucleotide,烟酰胺腺嘌呤 二核苷酸)和FAD(flavin adenine dinucleotide,黄素腺嘌呤二核苷酸),它们的还原型分别是NADH和FADH
苹果酸-天冬氨酸穿梭
呼吸链与电子传递
电子载体
黄素蛋白
细胞色素
辅酶Q或泛醌
铁硫蛋白
呼吸链的组成与排列
复合物Ⅰ
复合物Ⅱ
复合物Ⅲ
复合物Ⅳ
氧化磷酸化:ATP形成机制
氧化磷酸化偶联位点
ATP合酶的结构和功能
线粒体合酶是由多种蛋白质组成的复合物,可分为两个主要的亚复合物(subcomplex),即F,和Fo。
化学渗透偶联假说
ATP合酶合成ATP的机制
过氧化物酶体
线粒体的遗传
起源
基因组
线粒体密码
线粒体基因突变与疾病
线粒体的融合与分裂
线粒体的遗传,融合,分裂
过氧化物酶体的发现及所含酶类
氧化酶
过氧化氢酶
过氧化物酶体的功能
使毒性物质失活
对氧浓度的调节作用
脂肪酸的氧化
含氮物质的代谢
过氧化物酶体在植物中的作用
过氧化物酶体的生物发生
标志酶:单胺氧化酶
标志酶:细胞色素氧化酶
标志酶:腺苷酸激酶
标志酶:苹果酸脱氢酶