細(xì)胞生物學(xué)第六章課件

（一）核糖體的成分含40%的蛋白質(zhì)、60%的RNA，由兩個(gè)亞單體構(gòu)成。分為70S和80S兩種類型。由大小兩個(gè)亞基構(gòu)成，只在以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時(shí)才結(jié)合在一起，肽鏈合成終止后，大小亞單位又解離。核糖體并不是單獨(dú)工作的，而是由多個(gè)甚至幾十個(gè)串連在一條mRNA分子上，稱多聚核糖體（polyribosome）。第六章核糖體ribosome核糖體的組成60S結(jié)構(gòu)大亞基小亞基柄中心突嵴平臺(tái)頭部裂溝基部50S30SmRNA40SmRNAtRNA多肽中央管5，3，mRNAA部位P部位G因子T因子核糖體的四個(gè)活性部位(二)核糖體的結(jié)構(gòu)ProteinSynthesisAP（三）核糖體組裝rRNA基因是重復(fù)的多拷貝基因。人的一個(gè)細(xì)胞中約有200個(gè)拷貝，rDNA沒有組蛋白核心，是裸露的DNA節(jié)段，相鄰基因之間為非轉(zhuǎn)錄的間隔DNA。轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由基因頭端向末端移動(dòng)，轉(zhuǎn)錄好的rRNA分子從聚合酶處伸出，愈近末端愈長(zhǎng)，從左右兩側(cè)均可伸出，呈羽毛狀。rRNA首先出現(xiàn)在纖維部，而后轉(zhuǎn)向顆粒部。5SrRNA通常定位在常染色體，合成后被轉(zhuǎn)運(yùn)至核仁區(qū)參與大亞基的裝配。MITOCHONGDRIONANDCHLOROPAST第七章線粒體MITOCHONGDRIONANDCHLOROPAST第七章線粒體本章內(nèi)容提要一、結(jié)構(gòu)二、氧化磷酸化的分子基礎(chǔ)三、氧化磷酸化的作用機(jī)理四、線粒體的半自主性五、線粒體的增殖肝細(xì)胞約1300個(gè)線粒體，占細(xì)胞體積的20%，許多哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無線粒體。通常分布在細(xì)胞功能旺盛的區(qū)域。在腎細(xì)胞中靠近微血管，在精子中分布在鞭毛中區(qū)。線粒體可以向細(xì)胞功能旺盛的區(qū)域遷移，微管是其導(dǎo)軌、馬達(dá)蛋白提供動(dòng)力。

（二）數(shù)量分布第二節(jié)超微結(jié)構(gòu)一、分為外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四部分。（孔蛋白）4、基質(zhì)（matrix）為內(nèi)膜和嵴包圍的空間。含有：催化三羧酸循環(huán)，脂肪酸、丙酮酸和氨基酸氧化的酶類。標(biāo)志酶為蘋果酸脫氫酶。線粒體DNA（mtDNA），及線粒體特有的核糖體，tRNAs、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸活化酶等。纖維絲和電子密度很大的致密顆粒狀物質(zhì)，內(nèi)含Ca2+、Mg2+、Zn2+等離子。小鼠腎曲管上皮細(xì)胞冰凍蝕刻二、線粒體的化學(xué)組成（一）主要化學(xué)成分蛋白質(zhì)、脂類和水分子蛋白占干重的65-70%，脂類占25-30%。（二）酶的定位分布（三）電子載體NAD、黃素蛋白、細(xì)胞色素、鐵硫蛋白、輔酶Q等。1、NAD：即煙酰胺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide），連接三羧酸循環(huán)和呼吸鏈，將代謝過程中脫下來的氫交給黃素蛋白。2、黃素蛋白：含F(xiàn)MN或FAD的蛋白，可接受2個(gè)電子2個(gè)質(zhì)子。黃素相關(guān)的脫氫酶類主要有：①以FMN為輔基的NADH脫氫酶。②以FAD為輔基的琥珀酸脫氫酶。NAD＆NADP▲▲Flavinmononucleotide(FMN)&Flavinadeninedinucleotide4、鐵硫蛋白：在其分子結(jié)構(gòu)中每個(gè)鐵原子和4個(gè)硫原子結(jié)合，通過Fe2+、Fe3+互變進(jìn)行電子傳遞，有2Fe-2S和4Fe-4S兩種類型。5、輔酶Q：是脂溶性小分子量醌類化合物，通過氧化和還原傳遞電子。有3種氧化還原形式，即：氧化型醌Q，還原型氫醌（QH2）和介于兩者之者的自由基半醌（QH）。2、復(fù)合物II：琥珀酸脫氫酶組成：至少由4條肽鏈，含有一個(gè)FAD，2個(gè)鐵硫蛋白。作用：催化琥珀酸的低能量電子轉(zhuǎn)至輔酶Q，但不轉(zhuǎn)移質(zhì)子。琥珀酸→FAD→Fe-S→Q。琥珀酸+Q→延胡索酸+QH23、復(fù)合物III：細(xì)胞色素c還原酶。組成：至少11條不同肽鏈，以二聚體形式存在，每個(gè)單體包含兩個(gè)細(xì)胞色素b（b562、b566）、一個(gè)鐵硫蛋白和一個(gè)細(xì)胞色素c1。作用：催化電子從輔酶Q傳給細(xì)胞色素c，每轉(zhuǎn)移一對(duì)電子，同時(shí)將4個(gè)質(zhì)子由線粒體基質(zhì)泵至膜間隙。2還原態(tài)cytc1+QH2+2H+M→2氧化態(tài)cytc1+Q+4H+C復(fù)合物Ⅲ的電子傳遞比較復(fù)雜，和“Q循環(huán)”有關(guān)4、復(fù)合物IV：細(xì)胞色素c氧化酶組成：為二聚體，每個(gè)單體含至少13條肽鏈，分為三個(gè)亞單位。作用：將從細(xì)胞色素c接受的電子傳給氧，每轉(zhuǎn)移一對(duì)電子，在基質(zhì)側(cè)消耗2個(gè)質(zhì)子，同時(shí)轉(zhuǎn)移2個(gè)質(zhì)子至膜間隙。cytc→CuA→hemea→a3-CuB→O24還原態(tài)cytc+8H+M+O2→4氧化態(tài)cytc+4H+C+2H2O①由復(fù)合物I、III、IV組成，催化NADH的脫氫氧化。②由復(fù)合物II、III、IV組成，催化琥珀酸的脫氫氧化。對(duì)應(yīng)于每個(gè)復(fù)合物Ⅰ，大約需要3個(gè)復(fù)合物Ⅲ，7個(gè)復(fù)合物Ⅳ，任何兩個(gè)復(fù)合物之間沒有穩(wěn)定的連接結(jié)構(gòu)，而是由輔酶Q和細(xì)胞色素c這樣的可擴(kuò)散性分子連接。（四）兩條主要的呼吸鏈TransportofelectronsfromNADHTransportofelectronsfromFADH2兩條呼吸鏈魚藤酮、阿米妥抗霉素ACN—、CO呼吸鏈組分及ATP酶在線粒體內(nèi)膜上呈不對(duì)稱分布?？捎脕喚€粒體顆粒和冰凍蝕刻技術(shù)呼吸鏈組分的分布。用超聲波破碎線粒體，形成顆粒朝外的小膜泡，稱亞線粒體顆粒，具有正常的電子傳遞和磷酸化的功能。用細(xì)胞色素c的抗體能夠抑制完整線粒體的氧化磷酸化，但不能抑制亞線粒體顆粒的氧化磷酸化，為什么？ChemiosmoticTheory狀如蘑菇，屬F型質(zhì)子泵。分為球形的F1（頭部）和嵌入膜中的F0（基部）。F1由5種多肽組成α3β3γδε復(fù)合體，具有三個(gè)ATP合成的催化位點(diǎn)（每個(gè)β亞基具有一個(gè)）。F0由三種多肽組成ab2c12復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜，12個(gè)c亞基組成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)子通道。（五）ATP合酶（ATPsynthetase）ATP合酶1979年BoyerP提出構(gòu)象耦聯(lián)假說。其要點(diǎn)如下：1．ATP酶利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)，發(fā)生構(gòu)象改變，改變與底物的親和力，催化ADP與Pi形成ATP。2．F1具有三個(gè)催化位點(diǎn)，但在特定的時(shí)間，三個(gè)催化位點(diǎn)的構(gòu)象不同（L、T、O），與核苷酸的親和力不同。

3．質(zhì)子通過F0時(shí)，引起c亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)γ亞基旋轉(zhuǎn)，由于γ亞基的端部是高度不對(duì)稱的，它的旋轉(zhuǎn)引起β亞基3個(gè)催化位點(diǎn)構(gòu)象的周期性變化（L、T、O），不斷將ADP和Pi加合在一起，形成ATP。支持構(gòu)象耦聯(lián)假說的實(shí)驗(yàn)：ATPsynthaseasareversiblecouplingdevice第三節(jié)線粒體的功能一、線粒體的各部分功能（P89）二、線粒體的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制在有氧環(huán)境中，細(xì)胞消耗氧氣來分解葡萄糖并獲得能量，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳和水的過程（38ATP）。細(xì)胞呼吸的４個(gè)階段：即①糖酵解途徑：葡萄糖-丙酮酸、②丙酮酸—乙酰輔酶Ａ、③三羧酸循環(huán)、④電子傳遞與ATP的合成。（一）糖酵解途徑：丙酮酸生成（glycolyticpathway）：淀粉、葡萄糖或其它六碳糖在無氧條件下分解成丙酮酸的過程，通稱為糖酵解途徑。它是一種在不需要氧氣供應(yīng)的條件下，產(chǎn)生ATP的一種供能方式；糖酵解途徑過程由葡萄糖到所有的中間產(chǎn)物都是以磷酸化合物的形式來實(shí)現(xiàn)的。糖酵解發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的10步反應(yīng)，前5步為準(zhǔn)備階段，需要消耗2分子ATP來啟動(dòng)，后5步為產(chǎn)生ATP的貯能階段，共產(chǎn)出4分子ATP，還形成還原當(dāng)量NADH

。糖酵解途徑將六碳的葡萄糖分解成2個(gè)三碳的丙酮酸，凈產(chǎn)生2個(gè)ATP，生成2分子NADH。▲▲（二）乙酰輔酶Ａ的生成三羧酸循環(huán)發(fā)生在線粒體中，但丙酮酸需先轉(zhuǎn)變成乙酰輔酶A后才進(jìn)入三羧酸循環(huán)。輔酶Ａ丙酮酸乙酸乙酰輔酶ＡCO2輔酶ＡNAD+NADH三羧酸循環(huán)包括8個(gè)步驟；該過程中的關(guān)鍵化合物為檸檬酸；循環(huán)的最后產(chǎn)物是草酰乙酸。分解1分子丙酮酸形成3分子CO2（其中1個(gè)是來自于丙酮酸需轉(zhuǎn)變成乙酰輔酶A的過程，2個(gè)來自于三羧酸循環(huán)）、4個(gè)H+、4分子NADH和1分子FADH2及1分子ATP。NADH和FADH2再經(jīng)過一系列呼吸鏈的傳遞釋放能量。

(三）羧酸循環(huán)，Tricarboxylicacidcycle,TCA)▲Ｋrebs循環(huán)(1937,Hans.Krebs,1953諾貝爾獎(jiǎng))(三羧酸循環(huán)，Tricarboxylicacidcycle,TCA)電子傳遞鏈又稱呼吸鏈，主要成分是線粒體內(nèi)膜上的蛋白復(fù)合物，這些復(fù)合物進(jìn)行電子傳遞、H+的傳遞及氧的利用，產(chǎn)生H2O和ATP。(FMNFe-S)(FMNFe-S)(CytcCytbFe-S)(CytaCyta3222（四）電子傳遞偶聯(lián)氧化磷酸化

電子傳遞鏈就是通過一系列的氧化還原反應(yīng)，將高能電子從NADH或FADH2最終傳遞給分子氧，生成水。同時(shí)隨著電子能量水平的逐步下降，高能電子所釋放的化學(xué)能就通過氧化磷酸化途徑貯存到ATP分子中。氧化磷酸化：由于線粒體內(nèi)膜上發(fā)生的氧化作用與磷酸化作用密切偶聯(lián)，所以被稱為氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）。底物水平的磷酸化：在磷酸化過程中，相關(guān)的酶將底物分子上的磷酸基團(tuán)直接轉(zhuǎn)移到ADP分子上。1961年，英國(guó)科學(xué)家Mitchell提出了化學(xué)滲透學(xué)說，由此榮獲1978年的諾貝爾獎(jiǎng)。P91ATP的合成：是由一個(gè)酶的復(fù)合體系完成的，這個(gè)復(fù)合體系稱為ATP合成酶（ATPsynthase），由兩個(gè)主要的單元構(gòu)成，起質(zhì)子通道作用的單元稱為F0和催化ATP合成的單元F1。因此，ATP合成酶又被稱為F0F1-ATP酶（F0F1-ATPase）F1Fo糖酵解的酶是在細(xì)胞質(zhì)的可溶部分，細(xì)胞質(zhì)是糖酵解進(jìn)行的場(chǎng)所；三羧酸循環(huán)的酶大部分在線粒體基質(zhì)中，三羧酸循環(huán)發(fā)生在線粒體的基質(zhì)中；線粒體的內(nèi)膜上含有電子傳遞鏈及ATP酶復(fù)合體，電子傳遞過程發(fā)生在線粒體的內(nèi)膜上及ATP的合成發(fā)生在線粒體的基粒中。它們彼此非常嚴(yán)格有序的排列著，有條不紊地進(jìn)行連鎖反應(yīng)，這就是結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的表現(xiàn)。對(duì)于有氧呼吸來說，包括三個(gè)階段，即糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)以及電子傳遞與ATP的合成。細(xì)胞呼吸的功能定位第四節(jié)、線粒體的半自主性1963年M.&S.Nass發(fā)現(xiàn)線粒體DNA。線粒體類似于細(xì)菌的特征：①環(huán)形DNA；②70S核糖體；③RNA聚合酶被溴化乙錠抑制，不被放線菌素D所抑制；④tRNA和氨?；?tRNA合成酶不同于細(xì)胞質(zhì)中的；⑤蛋白質(zhì)合成的起始氨?；鵷RNA是N-甲酰甲硫氨酰tRNA；對(duì)細(xì)菌蛋白質(zhì)合成抑制劑氯霉素敏感對(duì)細(xì)胞質(zhì)蛋白合成抑制劑放線菌酮不敏感。mtDNA的遺傳密碼與通用的遺傳密碼的區(qū)別：UGA不是終止信號(hào)，而是色氨酸的密碼。多肽內(nèi)部的甲硫氨酸由AUG和AUA兩個(gè)密碼子編碼；起始甲硫氨酸由AUG,AUA,AUU和AUC四個(gè)密碼子編碼；AGA,AGG不是精氨酸的密碼子，而是終止密碼子，因而，在線粒體密碼系統(tǒng)中的4個(gè)終止密碼子（UAA，UAG，AGA，AGG）。第五節(jié)、線粒體的增殖線粒體來源于已有的線粒體的分裂。間壁分離：分裂時(shí)先由內(nèi)膜向中心皺褶，將線粒體分為兩個(gè)，常見于鼠肝和植物分生組織中。收縮后分離：通過中部縊縮分裂為兩個(gè)。出芽：見于酵母和蘚類植物，線粒體出現(xiàn)小芽，脫落后長(zhǎng)大，發(fā)育為線粒體。線粒體分裂狗心肌細(xì)胞線粒體新生鼠肝細(xì)胞線粒體213Peroxisomeofhepatocyte第六節(jié)、過氧化物酶體Rhodin1954發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。一、過氧化物酶體是含酶的膜性細(xì)胞器是一種具有異質(zhì)性的細(xì)胞器。直徑通常0.5um，呈圓形，橢圓形或啞呤形不等，由單層膜圍繞而成。煙草葉肉細(xì)胞的過氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的晶體狀核心）特征：1.尿酸氧化酶結(jié)晶；2.在界膜內(nèi)有一條高電子致密度條帶狀結(jié)構(gòu)（邊緣板）。二、過氧化物酶體主要含三種酶類1.氧化酶類：（已發(fā)現(xiàn)40多種氧化酶）是一至多種依賴黃素（flavin）的氧化酶，共性是將底物氧化后生成過氧化氫。RH2+O2→R+H2O22.過氧化氫酶（標(biāo)志酶）類：過氧化氫酶利用H2O2去氧化其它底物。2H