细生 第八章线粒体

医学生大一细胞生物学第八章线粒体，主要内容有形态结构和组成成分、功能、半自主性、发生、与医学。

线粒体

• 形态结构和组成成分
  • 形态、数量及分布
    • 线粒体之间可以发生融合再分离
    • 常与含脂肪酸的脂滴结合，从脂滴中获取用于氧化还原的原料
    • 分布和迁移常沿微管进行，故常排成长链状
    • 分布
      • 分泌细胞合成蛋白质-内质网周围
      • 肾小管上皮细胞对物质主动交换功能旺盛-基地面可见大量于质膜内褶间的线粒体
      • 有丝分裂-纺锤丝周围
      • 肌细胞-肌原纤维
      • 精子细胞-围绕鞭毛中轴
  • 亚微结构
    • 概述
      • 由两层高度特化的单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构
    • 外膜
      • 整联蛋白/孔蛋白
        • β片层的桶状结构
        • 非静态，可可逆性关闭
        • 打开时，允许ATP、NAD、辅酶A在膜间隙和胞质溶胶之间自由通过
        • 标志酶-单胺氧化酶
        • 特殊酶可催化肾上腺素氧化、色氨酸降解、脂肪酸链延长
        • 参与膜磷脂的合成，对将在线粒体基质进行彻底氧化的物质先行初步分解
    • 内膜与内膜空间
      • 脂质/磷酸=2/8
      • 高度特化
        • 不含胆固醇
        • 富含双磷脂酰甘油（心磷脂）
          • 4个脂肪酸有助于形成内膜的通透性屏障
          • 与不可通透性有关
      • 细胞色素氧化酶
      • 高度不透性
        • 建立质子电化学梯度，驱动ATP合成
      • 部分蛋白质参与钙离子的吸收与释放
        • 与内质网一起调节细胞质基质钙离子的浓度
      • 空间
        • 内腔（基质腔）
        • 外腔（膜间隙）
          • 腺苷酸激酶
        • 嵴间腔
        • 嵴内腔
      • 嵴
        • 类型
          • 板层状
            • 高等动物细胞
            • 垂直于线粒体的长轴
          • 管状
            • 原生生物和大多数植物细胞
          • 同心圆状
            • SP2/0-Ag14骨髓瘤细胞的线粒体
        • 扩大了内膜的面积，增加了内膜的代谢效率
      • 基粒
        • 内膜内表面
        • 通过细柄可以内膜连接
        • 由许多蛋白质亚基组成
        • 头部与柄部相连凸出内膜表面，柄部与嵌入内膜的基部相连
        • 多肽构成
        • 本质-ATP合酶
        • 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
    • 内外膜转位接触点
      • 内外膜存在许多内外膜相互接触的位点
      • 蛋白质等大分子物质进入线粒体的通道-转位接触点
    • 基质
      • 内腔充满电子密度较低的均质胶状物
      • 内含多种可溶性蛋白、脂类、有形成分
      • 催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、丙酮酸氧化、蛋白质合成的场所
      • 有形成分-双链环装DNA、RNA、核糖体——构成线粒体相对独立的遗传信息复制、转录、翻译系统
      • 致密颗粒状物-钙离子、镁离子、锌离子
        • 控制细胞质钙离子浓度
      • 苹果酸脱氢酶
  • 化学组成
    • 蛋白质
      • 可溶性
        • 基质中的酶
        • 膜外周蛋白
      • 不溶性
        • 膜结构蛋白
        • 膜镶嵌蛋白
    • 细胞中含酶最多的细胞器
• 功能
  • 概述
    • 物质最终彻底氧化的场所
    • 绝大数细胞代谢过程中能量转化和输出的中心场所
    • 主要功能-进行三羧酸循环和氧化磷酸化合成ATP
    • 氧自由基生成，调节细胞氧化-还原电位，脂肪酸代谢，嘧啶生物合成，体内钙平衡，细胞信号转导
  • 氧化代谢
    • 生物氧化（细胞呼吸）
      • 细胞内提供生物能源的主要途径
      • 特点
        • 酶+氧化还原
        • 能量-ATP高能磷酸键
        • 分布
        • 恒温恒压
        • 需水
      • 过程（1分子葡萄糖彻底-38ATP）
        • 细胞质
          • 无氧酵解
            • 2ATP
        • 线粒体基质
          • 三羧酸循环
            • 2ATP
        • 线粒体内膜
          • 电子传递
          • 氧化磷酸化
          • 34ATP
    • 细胞能量转换分子ATP
      • 40%-ATP
    • 线粒体基质中的三羧酸循环（TCA循环）
      • 乙酰辅酶A
      • 三大营养物质生物氧化的最终通路
      • 作用-四次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP提供NADH+H离子和FADH2
      • 总反应方程式
  • 氧化磷酸化
    • 概述
      • ATP形成的主要方式
      • 底物氧化而产生的电子在呼吸链传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP
      • 呼吸链/电子传递链
        • H解离为氢离子和电力
        • 电子通过线粒体内膜上酶系初级传递
        • 使1/2氧气成为？
        • ？与基质中的两个氢离子化合生成水
    • 结构基础
      • 电子载体的类型
        • 定义：与释放的电子结合并将电子传递下去的化合物
        • 黄素蛋白
          • 多肽与FMN/FAD
          • 辅基：核黄素（维B2）的衍生物
            • 能接受和供给两个质子和两个电子
          • 线粒体中的
            • 电子传递链中的NADH脱氢酶
            • TCA循环中的琥珀酸脱氢酶
        • 细胞色素
          • 以血红素为辅基的催化电子传递的酶蛋白
          • 血红素辅基-卟啉环+铁离子
          • 分类（吸收光谱不同）
          • 各色素主要差别-铁卟啉辅基的侧链+其与蛋白质连接方式
        • 泛醌
        • 铁硫蛋白
        • 铜原子
      • 电子载体排列顺序
      • 电子转运复合体
      • ATP合成酶的结构与组成
    • 子主题
  • 细胞凋亡
    • 活性氧
• 半自主性
  • mtDNA
    • 16569个碱基对
    • 37个基因
      • 22个tRNA
      • 2个rRNA
      • 13种蛋白
    • 特点（相较于核基因）
      • 结构紧密，不对称
      • 密码子配对不严格
      • 遗传密码意义不同
  • 95%以上为核基因编码
• 发生
  • 增殖
  • 起源
• 与医学
  • 疾病过程中的变化
  • mtDNA引起的疾病
  • mtDNA-nDNA突变交互作用引起的疾病