文档介绍：第七章细胞的能量转换—线粒体和叶绿体
教学目的:掌握线粒体、叶绿体的超微结构及功能
教学重点:1线粒体、叶绿体的超微结构
2化学渗透学说
3线粒体、叶绿体的半自主性
教学难点:线粒体、叶绿体的超微结构及功能的关系
讲授与讨论
第一节线粒体与氧化磷酸化
一、线粒体形态、大小、数目和分布
二、线粒体的超微结构
本世纪50年代后,在电镜下观察研究线粒体的结构问题。是由双层单位膜套叠成的所谓“囊中之囊”,在空间结构上人为地划分为四大部分,即外膜、内膜、外室、内室。
(一)外膜(outer membrane)
指包围在线粒体最外面的一层膜,看上去平整光滑而具有弹性,膜厚约6nm。对各种小分子物质(分子量在10000 doldon以内,如电解质、水、蔗糖等)的通透性较高,有人认为外膜上具有小孔(ф2~3nm)。
(二)内膜(inner membrane)
也是一单位膜,约厚6~8nm。内膜不同于外膜。首先是在结构上,内膜不是平滑的,而是由许多向线粒体腔内的突起(褶叠或小管),被称为“线粒体嵴”(mitochondria cristae),是线粒体最富有标志性的结构,它的存在大大扩大了内膜的表面积,增加了内膜的代谢效率。
(三)外室(outer space)(膜间隙)
指内、外膜之间的窄小空隙,宽约6~8 nm,又称膜间隙(intermembrane space)。
(四)内室(mner space)
指由内膜包围的空间,其内充满蛋白质性质的物质,称线粒体基质(mitochondria matrix)。
三、线粒体的化学组成及定位(position)
(一)蛋白质外膜含量(60%)低于内膜含量(80%),主要为酶类(约120余种)。
外膜:单胺氧化酶(标记酶)、NADH—细胞色素C还原酶、脂肪酸辅酶A连接酶等等;
内膜:呼吸链酶系(细胞色素氧化酶为标记酶)、ATP合成酶、琥珀酸脱H酶等等;
外室:腺苷酸激酶(标记酶)、核苷二磷酸激酶;
内室:三羧酸循环酶系(其中苹果酸脱H酶是标记酶)、脂肪酸氧化酶、蛋白质合成酶系等等
(二)脂类外膜中含量(40%)高于内膜中的含量(20%)。其中内膜不含胆固醇,而含心磷脂较多。
(三)核酸基质中有DNA,称mt—DNA
四、线粒体的功能——生物氧化(biological oxidation)
亦称细胞呼吸(cellular respiration),指各类有机物质在细胞内进行氧化分解,最终产生CO2和 H2O,同时释放能量(ATP)的过程。包括TCA环、电子传递和氧化磷酸化三个步骤,分别是在线粒体的不同部位进行的。
(一) 生物氧化的分区和定位
(二)电子传递和氧化磷酸化的结构基础
虽然电子传递和氧化磷酸化偶连在一起,但它们又是通过不同的结构完成的。1968年,(图示)。
由此可见,电子传递是在线粒体内膜上,氧化磷酸化由基粒承担。
1 电子传递链(呼吸链)(electron transport chain, respiration chain)
呼吸链是由存在于线粒体内膜上的众多酶系和其它分子组成的电子传递链。
(1)复合物I NADH—Q还原酶,催化NADH的2个电子→辅酶Q
(2)复合物Ⅱ琥珀酸—Q还原