细胞生物学第七章线粒体与叶绿体知识点整理.docx

一、线粒体及氧化磷酸化1 形态构造外膜：标志酶：单胺氧化酶是线粒体最外面一层平滑的单位膜构造； 通透性高；50%蛋白，50%脂类；内膜：标志酶：细胞色素氧化酶是位于外膜内侧的一层单位膜构造；缺乏胆固醇，富含心磷脂决定了内膜的不透性限制所有分子和离子的自由通过；蛋白质/ 脂类：3:1； 氧化磷酸化的关键场所膜间隙：标志酶：腺苷酸激酶其功能是催化ATP大分子末端磷酸基团转移到AMP,生成ADP嵴：内膜内折形成，增加面积；需能大的细胞线粒体嵴数多片状板状：高等动物细胞中，垂直于线粒体长轴管状：原生动物和植物中基粒ATP合成酶：位于线粒体内膜的嵴上的规那么排列的颗粒基质：标志酶：苹果酸脱氢酶为内膜和嵴包围的空间，富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的pH和渗透压；三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化进展场所含有大量蛋白质和酶，DNA，RNA，核糖体，Ca2+2 功能氧化磷酸化(1) 通过基质中的三羧酸循环，进展糖类、脂肪和氨基酸的最终氧化(2) 通过内膜上的电子传递链，形成跨内膜的质子梯度(3) 通过内膜上的ATP合成酶，合成ATPATP合成酶的结合变化和旋转催化机制书P90*Delta *epsilon头部F1(33)亲水性、亚基具有ATP结合位点，亚基具有催化ATP合成的活性结合为转子，旋转以调节亚基的3种构象状态及a、b亚基结合为定子基部F0a1b2c10-12疏水性C亚基12 聚体形成一个环状构造定子在一侧将33及F0连接起来4细胞中Ca2+浓度的调节>>氧化磷酸化的具体过程 细胞内的储能大分子糖类、脂肪经酵解或分解形成丙酮酸和脂肪酸，氨基酸可被分解为丙酮酸，脂肪酸或氨基酸进入线粒体后进一步分解为乙酰CoA； 乙酰CoA通过基质中的TCA循环，产生含有高能电子的NADH和FADH2; 这两种分子中的高能电子通过电子传递链，在过程中形成跨内膜的质子梯度； 质子梯度驱动ATP合成酶将ADP磷酸化成ATP，势能转变为化学能。2H+4H+4H+cytb-FeS-cytc1FMNFeS>>电子传递链NADH链：复合物NADH脱氢酶 UQ泛醌复合物细胞色素FADFeSFADH2链：复合物琥珀酸脱氢酶CuA-Cyt a-Cyt a3-Cu B复原酶Cytc细胞色素c复合物细胞色素C氧化酶O2H2O>> ATP合成酶的结合变化和旋转催化机制F1上3个亚基的构象总是不同的，及核苷酸结合也不同, 有严密结合态T态、松散结合态(L态)和空置状态O态；每一个亚基要经过3次构象改变才催化合成1个ATP分子；F0上H+的转运积累到足够的扭力距时，推动亚基在33形成的圆筒中反时针转动120度，使亚基释放1个ATP分子；每进入2个H+可驱动合成1个ATP分子；一 叶绿体及光合作用1 形态构造外膜，内膜类囊体：基粒类囊体：许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为叶绿体基粒， 组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体。基质类囊体： 贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊体称为基质类囊体。光合作用膜类囊体膜：小颗粒：具有光系统(PS)的活性 大颗粒：具有光系统(PS)的活性 ATP合成酶： C F0有4个亚基 C F1为33>>光系统：进展光吸收的功能单位称为光系统, 是由叶绿素、类胡萝卜素、脂和蛋白质组成的复合物。每一个光系统含有两个主要成分捕光复合物(light-harvesting complex)和光反响中心复合物(reaction-center complex)。基质： 叶绿体内膜及类囊体之间的液态胶体物质；有DNA，RNA，核糖体，淀粉粒和酶2. 功能-光合作用光反响 原初反响 指从天线色素分子被光激发，到引起第一个光化学反响为止的过程，包括光能的吸收、传递及光化学反响 光能电能 >>光合色素 天线/捕光色素吸收光能并将之有效地传递到反响中心色素； 反响中心色素将光能转化为化学能>>光化学反响：由光引起的反响中心色素分子及原初电子受体间的氧化复原反响。 电子传递和光合磷酸化 光合磷酸化：光照引起的电子传递及磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。光能化学能 非循环光合磷酸化：Z型传递路径电子从H2O经PSII、PQ、Cytb6f、PC、PSI、Fd最终传递给NADP+，生成ATP，同时还有NADPH的产生和O2的释放。 循环光合磷酸化：由PSI单独完成，电子经PSI、Fd、Cytb6f、PC传回PSI。只生成质子梯度驱动ATP合成。无NADPH及O2生成。 >>光合磷酸化的作用机制： 在类囊体膜中，两个光系统发生原初反响，类囊体腔中的水分子发生裂解，释放出氧分子、质子和电子，引起电子从水传递到NADP+的电子流；通过电子传递链，类囊体膜两侧形成质子梯度；驱动ATP合酶生成ATP;新合成的ATP及PS1形成的NADPH被释放入基质，用于叶绿体基质中的碳同化反响。暗反响：碳同化 将活泼的化学能转换为糖分子中高稳定性化学能的过程卡尔文循环根本途径，可合成糖类 羧化阶段；复原阶段；RuBP再生阶段；6次循环固定6个CO2。形成一个己糖。每一次循环固定1个CO2 ，需要3个ATP和2个NADPH。C4途径景天酸代谢光反响 在类囊体膜上进展，通过叶绿素等色素分子吸收、传递光能，将光能转化为化学能，形成ATP和NADPH的过程，在此过程中水分子被光解放出氧。光合作用暗反响(光合碳同化) 利用光反响产生的ATP和NADPH的化学能，使CO2复原，合成糖，是在叶绿体基质中进展的。三线粒体和叶绿体是半自主性细胞器1线粒体和叶绿体的DNA双链环状2线粒体和叶绿体的蛋白质合成70S核糖体、RNAmRNA、tRNA、rRNA氨基酸活化酶线粒体和叶绿体核糖体为70s，在基质中能进展蛋白质的合成;线粒体和叶绿体的大多数蛋白质是靠细胞核基因编码，在细胞质核糖体中合成，如核糖体蛋白质，DNA聚合酶，RNA聚合酶和蛋白质合成因子等;线粒体和叶绿体中合成的蛋白为自己所用，不运出线粒体或叶绿体外。3线粒体和叶绿体的蛋白质转运信号肽N-末端2080个氨基酸通过内外膜的接触点易位子，Tim/Tom输入需能量ATP和分子伴娘Hsp 具有解折叠酶(unfoldase)的功能。识别蛋白质解折叠之后暴露出的疏水面，并及之结合，防止相互作用产生凝聚或错误折叠。参及蛋白质跨膜运输后分子的重折叠以及装配过程不同的导肽信号可使蛋白质运送到线粒体的不同部位，如基质中，内膜上和膜间隙 许多运入的蛋白质和叶绿体自身合成的蛋白质共同组装成复合物3 共转移和后转移共转移肽链边合成边转移至内质网腔或定位在ER膜上，经转运膜泡运至高尔基体加工包装再分选至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外；后转移蛋白质在细胞质基质中合成以后，再转移到线粒体、叶绿体、过氧物酶体和细胞核等细胞器中，或成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白及骨架蛋白。>>为什么说线粒体和叶绿体是半自主性的细胞器？ 线粒体和叶绿体的生长和增殖受细胞核基因组及自身的基因组两套遗传信息系统控制，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息；线粒体和叶绿体携带遗传物质DNA，以原核细胞的编码方式转录合成一些自身需要的RNA及蛋白质线粒体和叶绿体核糖体为70s，在基质中能进展蛋白质的合成，但线粒体和叶绿体的大多数蛋白质是靠细胞核基因编码，在细胞质核糖体中合成，如核糖体蛋白质，DNA聚合酶，RNA聚合酶和蛋白质合成因子等; 线粒体和叶绿体中合成的蛋白为自己所用，不运出线粒体或叶绿体外线粒体及叶绿体的DNA均以半保存方式进展复制，都受细胞核的控制，复制所需的DNA聚合酶、解旋酶等均由核基因组编码；四线粒体和叶绿体的增殖及起源1增殖 线粒体 出芽增殖分裂增殖隔膜别离和收缩别离叶绿体 主要靠幼龄叶绿体的分裂，成熟叶绿体通常不再分裂。叶绿体的分裂一般不需要光，但光对叶绿体的发育是重要的。在个体发育中，叶绿体是由前原质体分化而来的。2起源1内共生假说内共生假说 线粒体起源于原始真核细胞内共生的细菌 叶绿体起源于原始真核细胞内共生的蓝藻证据： 裸露的环状双链DNA 蛋白质合成从N-甲酰甲硫氨酸开场 核糖体较小，70S 蛋白质合成的抑制剂及原核细胞一样 线粒体内外膜的差异2分化假说分化假说证据： 细胞膜内陷和分化 基因组扩增及丧失整理by 火车蛋白块 能解释细胞核的起源第 4 页