线粒体 (2)精选PPT.ppt

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1、关于线粒体(2)第1页，讲稿共54张，创作于星期三第2页，讲稿共54张，创作于星期三本章教学内容本章教学内容一、线粒体的结构与功能一、线粒体的结构与功能 线粒体的形态结构线粒体的形态结构 线粒体的化学组成及酶的定位线粒体的化学组成及酶的定位 线粒体的功能线粒体的功能二、线粒体是半自主性细胞器二、线粒体是半自主性细胞器三、线粒体的增殖与起源三、线粒体的增殖与起源第3页，讲稿共54张，创作于星期三因细胞种类、同一细胞不同生理环境或功能状态而异。因细胞种类、同一细胞不同生理环境或功能状态而异。一、线粒体的形态结构一、线粒体的形态结构1、线粒体的形态、大小、数量与分布、线粒体的形态、大小、数量与分布形

2、态形态光镜下呈短线状或颗粒状。光镜下呈短线状或颗粒状。因细胞形态不同而异。因细胞形态不同而异。大小大小数量数量分布分布差异较大，一般短径为差异较大，一般短径为0.5-1.0um左右，长径为左右，长径为1.5-3.0um。最大可达最大可达10um，称为巨大线粒体。称为巨大线粒体。少则仅几十个，多则可达数千，甚至几十万个，生理活少则仅几十个，多则可达数千，甚至几十万个，生理活动旺盛细胞中数目多。动旺盛细胞中数目多。第一节第一节 线粒体的结构与功能线粒体的结构与功能第4页，讲稿共54张，创作于星期三第5页，讲稿共54张，创作于星期三第6页，讲稿共54张，创作于星期三2、线粒体的超微结构、线粒体的超微

3、结构 外膜外膜(outer membrane）：）：含孔蛋白含孔蛋白(porin)，通透性较高通透性较高。内膜内膜（inner membrane）：）：高度不通透性高度不通透性，向内折叠形成嵴（，向内折叠形成嵴（cristae）。）。含含能量能量转换相关的蛋白（基粒）转换相关的蛋白（基粒）。膜间隙（膜间隙（intermembrane space）：）：含许多可溶性酶、底物及辅助因子。含许多可溶性酶、底物及辅助因子。基质（基质（matrix）：）：含含三羧酸循环酶系三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系线粒体基因表达酶系等以及等以及线线粒体粒体DNA、RNA、核糖体。核糖体。第7页，讲稿共54张，创

4、作于星期三 基粒由头、柄、基片三部基粒由头、柄、基片三部分组成，头部为球状颗粒，分组成，头部为球状颗粒，直径约直径约9nm，通过柄部与基通过柄部与基片相连。其化学本质是可溶片相连。其化学本质是可溶性性ATP酶，简称酶，简称F1因子。因子。柄部为杆状，长度约柄部为杆状，长度约4-5nm，直径直径4nm，是一种可使是一种可使F1因子对寡霉素敏感的蛋白质，因子对寡霉素敏感的蛋白质，称之为寡霉素敏感授予蛋白称之为寡霉素敏感授予蛋白（OSCP）。基片是嵌入线粒体内膜的基片是嵌入线粒体内膜的疏水性蛋白，简称疏水性蛋白，简称HP或或F0因因子子.第8页，讲稿共54张，创作于星期三ATPATP合成酶复合体分子

5、结构合成酶复合体分子结构第9页，讲稿共54张，创作于星期三 F1因因子子是是ATP合合成成的的关关键键结结构构部部位位之之一一，由由9个个亚亚基基组组成成，每每一一个个亚亚基基与与亚亚基基上上均均有有一一核核苷苷酸酸结结合合位位点点；其其亚亚基基的的核核苷苷酸酸结结合合位位点点还还具具有有催催化化ATP合合成成或或水水解解的的活活性性。3个个亚亚基基与与3个个亚亚基基像像“橘橘瓣瓣”一一样样围围绕绕同同一一中中心心轴轴相相间间排排列列，形形成成一一个个高高8nm、宽宽10nm的的扁扁球球状状6聚聚体体结结构构。亚亚基基同同亚亚基基以以较较强强的的亲亲和和力力结结合合在在一一起起，插插入入“33

6、”6聚聚体体结结构构中中央央形形成成“轴轴”或或“转转子子”，不仅使，不仅使F1因子因子得得以以偶偶联联，而而且且可可通通过过旋旋转转，依依次次与与3个个亚亚基基作作用用，来来调调节节3个个亚亚基基上上催催化化位位点点的的构构象象变变化化。亚亚基基同同时时还还兼兼有有抑抑制制酶酶水水解解ATP和堵塞和堵塞H+通道，减少通道，减少H+泄漏作用泄漏作用。第10页，讲稿共54张，创作于星期三 镶嵌于内膜上的镶嵌于内膜上的F0因子因子疏水蛋白复合体包括疏水蛋白复合体包括a、b、c三种亚基三种亚基。来自细菌的。来自细菌的F0因子结构电镜资料显示，三因子结构电镜资料显示，三种亚基中，种亚基中，c亚基环列形

7、成亚基环列形成一个一个12聚体的环状结构；聚体的环状结构；a亚基和亚基和b亚基各以亚基各以2聚体的形聚体的形式排列在式排列在c亚基环状多聚体亚基环状多聚体外的一侧，与外的一侧，与F1因子的因子的亚亚基一起组成连接基一起组成连接F1和和F0的的“定子定子”。第11页，讲稿共54张，创作于星期三 F0因因子子构构成成内内膜膜上上的的跨跨膜膜质质子子通通道道，并并可可通通过过c亚亚基基多多聚聚体体中中的的一一个个能能够够与与寡寡霉霉素素结结合合的的亚亚基基，来来调调节节穿穿过过跨跨膜膜通通道道的的H+质质子子流流；同同时时，它它还还能能够够将将跨跨膜膜的的质质子子动动力力势势转转换换成成扭扭矩矩，以

8、驱动以驱动“转子转子”旋转。旋转。第12页，讲稿共54张，创作于星期三二、线粒体的化学组成及酶的定位二、线粒体的化学组成及酶的定位1、线粒体的一般化学组成、线粒体的一般化学组成 蛋白质蛋白质（占线粒体干重的（占线粒体干重的6570）。）。脂类脂类（线粒体干重的（线粒体干重的2530）：）：磷脂占磷脂占3/43/4以上；以上；外膜主要是卵磷脂；外膜主要是卵磷脂；内膜主要是心磷脂，内膜主要是心磷脂，高达高达20%20%。水、无机盐离子水、无机盐离子（如钙、镁、锶、锰（如钙、镁、锶、锰 等）等）线粒体脂类和蛋白质的比值：线粒体脂类和蛋白质的比值：0.3:1 0.3:1（内膜）；（内膜）；1:11:1

9、（外膜）（外膜）第13页，讲稿共54张，创作于星期三 辅酶辅酶Q（CoQ）、黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMN）、黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、烟酰胺腺嘌烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（呤二核苷酸（NAD）等。它们作为辅酶（或等。它们作为辅酶（或辅基）参与电子传递的氧化还原过程。辅基）参与电子传递的氧化还原过程。基质中含有催化基质中含有催化三羧酸循环三羧酸循环、脂肪酸脂肪酸-氧化氧化、氨基酸氧化氨基酸氧化、蛋白质合成等有关的上百种酶和蛋白质合成等有关的上百种酶和其他成分其他成分，如环状如环状DNA、RNA、核糖体核糖体及较及较大的致密颗粒，这些颗粒是含磷酸钙的沉积物，大的致密颗粒，这

10、些颗粒是含磷酸钙的沉积物，其作用是其作用是储存钙离子储存钙离子，也可结合镁离子。基质，也可结合镁离子。基质中还有许多可溶性代谢中间物。中还有许多可溶性代谢中间物。第14页，讲稿共54张，创作于星期三2、线粒体主要酶的分布、线粒体主要酶的分布第15页，讲稿共54张，创作于星期三 线粒体主要功能线粒体主要功能:氧化磷酸化，合成氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量。为细胞生命活动提供直接能量。三、线粒体的功能三、线粒体的功能第16页，讲稿共54张，创作于星期三第17页，讲稿共54张，创作于星期三电子传递链（呼吸链）的四种复合物（哺乳类）电子传递链（呼吸链）的四种复合物（哺乳类）1、氧、

11、氧化磷酸化的分子基础化磷酸化的分子基础 复合物复合物：NADH-CoQ还原酶复合物还原酶复合物组成：含组成：含42个蛋白亚基，至少个蛋白亚基，至少6个个Fe-S中心和中心和1个黄素蛋个黄素蛋白。既是电子传递体又是质子移位体。白。既是电子传递体又是质子移位体。作用：催化作用：催化NADH氧化，从中获得氧化，从中获得2个高能电子个高能电子辅酶辅酶Q；泵泵出出4H+。第18页，讲稿共54张，创作于星期三复合物复合物：琥珀酸脱氢酶复合物：琥珀酸脱氢酶复合物组成：组成：含含FAD辅基，辅基，2Fe-S中心。是电子传递体而非质中心。是电子传递体而非质子移位体。子移位体。作用：作用：催化催化2个低能电子个低

12、能电子FADFe-S辅酶辅酶Q（无无H+泵出泵出）。第19页，讲稿共54张，创作于星期三 复合物复合物：细胞色素：细胞色素bc1bc1复合物复合物组成：包括组成：包括1个个cyt b、1个个Fe-S蛋白蛋白、1个个cyt c1。既是。既是电子传递体又是质子移位体。电子传递体又是质子移位体。作用：催化电子从作用：催化电子从UQH2cyt c；泵出泵出4 H+（2个来自个来自UQ，2个来自基质。个来自基质。第20页，讲稿共54张，创作于星期三 复合物复合物：细胞色素：细胞色素C C氧化酶氧化酶组成：组成：二聚体，每一单体含二聚体，每一单体含13个亚基，含个亚基，含cyt a,a3,Cu,Fe。既是

13、电子传递体又是质子移位体。既是电子传递体又是质子移位体。作用：作用：催化电子从催化电子从cyt c分子分子O2 形成水，形成水，2 H+泵出，泵出，2 H+参与形成水。参与形成水。第21页，讲稿共54张，创作于星期三第22页，讲稿共54张，创作于星期三第23页，讲稿共54张，创作于星期三 四四种种类类型型电电子子载载体体：黄黄素素蛋蛋白白、细细胞胞色色素素（含含血血红红素素辅辅基基）、Fe-S中中心心和和辅辅酶酶Q。前前三三种种与与蛋蛋白白质质结结合合，辅辅酶酶Q为为脂脂溶溶性醌。性醌。电电子子传传递递起起始始于于NADH脱脱氢氢酶酶催催化化NADH氧氧化化，形形成成高高能能电子（能量转化），

14、终止于电子（能量转化），终止于O2形成水。形成水。电电子子传传递递方方向向按按氧氧化化还还原原电电势势递递增增的的方方向向传传递递(NAD+/NAD最低，最低，H2O/O2最高最高)。高高能能电电子子释释放放的的能能量量驱驱动动线线粒粒体体内内膜膜三三大大复复合合物物（H+-泵泵）将将H+从从基基质质侧侧泵泵到到膜膜间间隙隙，形形成成跨跨线线粒粒体体内内膜膜H+梯梯度度（能量转化）。（能量转化）。电子传递链各组分在膜上不对称分布。电子传递链各组分在膜上不对称分布。在电子传递过程中，有几点需要说明在电子传递过程中，有几点需要说明第24页，讲稿共54张，创作于星期三第25页，讲稿共54张，创作于星

15、期三u电子从电子从NADH或或FADH2经呼吸链传递给氧形成水时，经呼吸链传递给氧形成水时，同时伴随同时伴随ADP磷酸化形成磷酸化形成ATP，这一过程称为，这一过程称为氧化磷氧化磷酸化酸化。u呼吸链中有呼吸链中有3个部位是氧化还原释放能量与个部位是氧化还原释放能量与ADP磷酸化生磷酸化生成成ATP的偶联部位，也是呼吸链上可被特异性抑制剂阻的偶联部位，也是呼吸链上可被特异性抑制剂阻断的部位。断的部位。2、氧化磷酸化作用与电子传递的偶联、氧化磷酸化作用与电子传递的偶联鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：阻断电子由素：阻断电子由NADH向辅酶向辅酶Q的的传递传递电子传递抑制剂：电子传

16、递抑制剂：抗霉素抗霉素A：阻断电子从细胞色素阻断电子从细胞色素b传至细胞色素传至细胞色素c1氰化物、硫化物、氰化物、硫化物、CO：阻断电子由细胞色素阻断电子由细胞色素aa3传至氧传至氧第26页，讲稿共54张，创作于星期三uNADH呼吸链生成呼吸链生成ATP的的3个部位是：个部位是：NADH至至辅酶辅酶Q；细胞色素；细胞色素b至细胞色素至细胞色素c；细胞色素；细胞色素aa3至氧之间。至氧之间。3处各生成一分子处各生成一分子ATP，共，共3个个ATP分子分子。u电子经电子经FADH2呼吸链传递只生成呼吸链传递只生成2个个ATP 分子分子。第27页，讲稿共54张，创作于星期三3、氧化磷酸化的偶联机制

17、、氧化磷酸化的偶联机制化学渗透假说化学渗透假说化学渗透假说内容化学渗透假说内容(Mitchell,1961)：电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传递时，所释放的能量将当高能电子沿其传递时，所释放的能量将H+从基从基质泵到膜间隙，形成质泵到膜间隙，形成H+电化学梯度。在这个梯电化学梯度。在这个梯度驱使下，度驱使下，H+穿过穿过ATP合成酶回到基质，同时合成酶回到基质，同时合成合成ATP，电化学梯度中蕴藏的能量储存到，电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键中。高能磷酸键中。第28页，讲稿共54张，创作于星期三化学渗透假说有两个特

18、点：化学渗透假说有两个特点：A.强调线粒体膜结构的完整性强调线粒体膜结构的完整性如果膜不完整，如果膜不完整，H+便能自由通过膜，则无法在内膜两侧便能自由通过膜，则无法在内膜两侧形成质子动力势，那么氧化磷酸化就会解偶联。一些解偶形成质子动力势，那么氧化磷酸化就会解偶联。一些解偶联剂的作用就在于改变膜对联剂的作用就在于改变膜对H+的通透性，从而使电子传的通透性，从而使电子传递所释放的能量不能转换合成递所释放的能量不能转换合成ATP。B.定向化学反应定向化学反应ATP水解时，水解时，H+从线粒体内膜基质侧抽提到膜间隙，产从线粒体内膜基质侧抽提到膜间隙，产生电化学质子梯度。生电化学质子梯度。ATP合成

19、的反应也是定向的，在合成的反应也是定向的，在电化学质子梯度推动下，电化学质子梯度推动下，H+由膜间隙通过内膜上的由膜间隙通过内膜上的ATP合成酶进入基质，其能量促使合成酶进入基质，其能量促使ADP和和Pi合成合成ATP。第29页，讲稿共54张，创作于星期三Binding Change Mechanism（Boyer,1979）ATP合合成成酶酶复复合合体体在在结结构构上上象象一一部部极极为为精精密密的的分分子子“水水轮轮机机”装装置置。当当H+流流顺顺浓浓度度梯梯度度跨跨膜膜转转运运回回流流时时，驱驱动动“涡涡轮轮”（基基部部F0因因子子）和和与与之之相相连连接接的的“转转子子”（柄柄部部）转

20、转动动，继继而而引引起起结结合合于于“转转子子”另另一一端端的的“叶叶片片”（头头部部F1因因子子）发发生生一一定定的的构构象象变变化化，结结果果使使ADP与与Pi合成合成ATP分子，并被释放出来分子，并被释放出来。ATPATP合成酶作用的合成酶作用的“结合变化机制结合变化机制”假说假说4、ATP合成酶作用机制合成酶作用机制第30页，讲稿共54张，创作于星期三 F1因子的因子的3个个亚基在亚基在“转子转子”转动驱带下发生构转动驱带下发生构象变化。象变化。3个个亚基在同一亚基在同一时刻处于不同的构象状态；时刻处于不同的构象状态；每一个每一个亚基催化合成亚基催化合成1个个ATP时，均要顺序经历与时

21、，均要顺序经历与核苷酸结合的三种不同构核苷酸结合的三种不同构象状态：象状态：紧密结合态（紧密结合态（T态）、松散结合态（态）、松散结合态（L态）态）和空置态（和空置态（O态）。态）。在质子在质子流的推动下，流的推动下，33 6聚体相聚体相对于转子旋转对于转子旋转1200时，各时，各亚亚基随之发生一次构象变化基随之发生一次构象变化，使对使对ATP、ADP和和Pi的亲和力的亲和力产生变化；或结合，或发生产生变化；或结合，或发生解离。解离。第31页，讲稿共54张，创作于星期三三、三、第二节第二节 线粒体是半自主性细胞器线粒体是半自主性细胞器一、半自主性细胞器的概念一、半自主性细胞器的概念 自身含有遗

22、传表达系统（自主性）自身含有遗传表达系统（自主性），但编码的遗传信息十分有限，其，但编码的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功转录、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能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息（自主性有限）。信息（自主性有限）。第32页，讲稿共54张，创作于星期三1、mtDNA形状、数量、大小形状、数量、大小 双链环状（除绿藻双链环状（除绿藻mtDNA，草履虫草履虫mtDNA）。）。mtDNA大小在动物中变化不大，但在植物中变化较大小在动物中变化不大，但在植物中变化较大，高等植物中约为大，高等植物中约为120kb200kb。人人mtDNA

23、：16,569bp，37个基因个基因（编码（编码12S、16S rRNA；22种种tRNA；13种多肽种多肽：NADH脱氢酶脱氢酶7个亚基，个亚基，cyt b-c1复合物中复合物中1个个cyt b，细胞色素细胞色素C氧氧化酶化酶3个亚基，个亚基，ATP合成酶合成酶2个个Fo亚基）。亚基）。二、线粒体二、线粒体DNA（mtDNA）第33页，讲稿共54张，创作于星期三第34页，讲稿共54张，创作于星期三2、mtDNA复制方式复制方式 以半保留方式进行自我复制。以半保留方式进行自我复制。3、mtDNA复制与细胞周期复制与细胞周期 mtDNA复制的时间主要在细胞周期的复制的时间主要在细胞周期的S期及期

24、及G2期；期；DNA先复制，随后线粒先复制，随后线粒体分裂。体分裂。复制仍受核控制。复制仍受核控制。第35页，讲稿共54张，创作于星期三 线粒体合成蛋白质的线粒体合成蛋白质的种类十分有限种类十分有限。线粒体蛋白质合成体系线粒体蛋白质合成体系对核基因组具有对核基因组具有依赖性依赖性。不同来源的线粒体基因，其表达产物既不同来源的线粒体基因，其表达产物既有有共性，也存在差异共性，也存在差异。三、线粒体蛋白质合成三、线粒体蛋白质合成第36页，讲稿共54张，创作于星期三第37页，讲稿共54张，创作于星期三四、线粒体蛋白质的运送与组装四、线粒体蛋白质的运送与组装核基因编码的线粒体蛋白质需先在细胞质核基因编

25、码的线粒体蛋白质需先在细胞质中合成前体蛋白，前体蛋白由成熟形式的中合成前体蛋白，前体蛋白由成熟形式的蛋白和蛋白和N端的一段导肽序列共同组成，然后端的一段导肽序列共同组成，然后再转移到线粒体内，即再转移到线粒体内，即先合成后转移先合成后转移。rER合成的分泌蛋白质是合成的分泌蛋白质是边合成边转移边合成边转移，即即共转移共转移。1、核基因编码的蛋白质向线粒体跨膜运送与、核基因编码的蛋白质向线粒体跨膜运送与rER合成的分泌蛋白质不同：合成的分泌蛋白质不同：第38页，讲稿共54张，创作于星期三u约约20-80个个aa组成。组成。u富含带正电荷的富含带正电荷的碱性氨基酸，特别是碱性氨基酸，特别是Arg。

26、带正电荷的氨基酸残基有助于前导肽序列进带正电荷的氨基酸残基有助于前导肽序列进入带负电荷的基质中。入带负电荷的基质中。u含较多含较多羟基氨基酸羟基氨基酸如如Ser。u几乎几乎不含带负电荷的酸性氨基酸不含带负电荷的酸性氨基酸。u可形成可形成既具有亲水性又具有疏水性的螺旋既具有亲水性又具有疏水性的螺旋结构结构，这种结构有利于穿越线粒体的双层膜。，这种结构有利于穿越线粒体的双层膜。2、导肽的结构特征与作用、导肽的结构特征与作用第39页，讲稿共54张，创作于星期三 导肽内有识别线粒体的信息，而且导肽导肽内有识别线粒体的信息，而且导肽具有牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送的功具有牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送

27、的功能。能。导肽导肽火车头火车头蛋白质蛋白质车厢车厢仿生武器：生物导弹仿生武器：生物导弹导肽决定运送方向，对被运送的蛋白质无特导肽决定运送方向，对被运送的蛋白质无特异性。异性。第40页，讲稿共54张，创作于星期三 需分子伴侣，如需分子伴侣，如Hsp70。分子伴侣分子伴侣具解折叠酶活性具解折叠酶活性，并能，并能识别识别蛋白质解折叠后暴露的疏水面并与之蛋白质解折叠后暴露的疏水面并与之结合结合，防止相互作用产生凝集或错误，防止相互作用产生凝集或错误折叠，同时还折叠，同时还参与蛋白质跨膜运送分子参与蛋白质跨膜运送分子的重折叠以及装配的重折叠以及装配。分子伴侣无专一性。分子伴侣无专一性。3、线粒体蛋白质

28、的运送与组装、线粒体蛋白质的运送与组装（1）前体蛋白解折叠）前体蛋白解折叠第41页，讲稿共54张，创作于星期三 细胞中的某些蛋白质分子可以细胞中的某些蛋白质分子可以识别识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相肽的某些部位相结合结合，从而帮助这些多肽，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配转运、折叠或装配，这一类分子，这一类分子本身并不本身并不参与最终产物的形成参与最终产物的形成，因此称为分子，因此称为分子“伴伴侣侣”。分子分子“伴侣伴侣”（molecular chaperones）第42页，讲稿共54张，创作于星期三第43页，讲稿共54张，创作于星期

29、三 线粒体表面的线粒体表面的受体受体识别跨膜前体蛋白，识别跨膜前体蛋白，并在线粒体并在线粒体外膜蛋白外膜蛋白GIP参与下，前体蛋参与下，前体蛋白通过线粒体白通过线粒体内外膜的接触点内外膜的接触点进入到线进入到线粒体基质中。粒体基质中。（2）前体蛋白跨线粒体内外膜）前体蛋白跨线粒体内外膜 进入到线粒体基质中导肽被进入到线粒体基质中导肽被导肽水导肽水解酶解酶MPP（mitochondrial processing peptidase）和）和导肽水解酶激酶导肽水解酶激酶PEP（processing enhancing protein）水解。）水解。第44页，讲稿共54张，创作于星期三 需分子伴侣，如

30、线粒体基质需分子伴侣，如线粒体基质mHsp70、Hsp60（3）前体蛋白重折叠）前体蛋白重折叠 mHsp70拖拽肽链，拖拽肽链，mHsp70 须同时附须同时附着在肽链和线粒体膜上。着在肽链和线粒体膜上。蛋白水解酶酶切重折叠后的蛋白质除蛋白水解酶酶切重折叠后的蛋白质除N端导肽而成熟。端导肽而成熟。第45页，讲稿共54张，创作于星期三第46页，讲稿共54张，创作于星期三第47页，讲稿共54张，创作于星期三第三节第三节 线粒体的增殖与起源线粒体的增殖与起源一、线粒体的增殖一、线粒体的增殖由原来的线粒体分裂或出芽而来。由原来的线粒体分裂或出芽而来。第48页，讲稿共54张，创作于星期三 内共生学说内共生

31、学说（endosymbiosis hypothesis)非共生学说非共生学说二、二、线粒体的起源线粒体的起源第49页，讲稿共54张，创作于星期三1、内共生起源学说、内共生起源学说 线粒体的祖先线粒体的祖先原线粒体是一种原线粒体是一种革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌。（Margulis，1970）叶绿体的祖先是原核生物的叶绿体的祖先是原核生物的蓝细菌蓝细菌（Cyanobacteria），即蓝藻即蓝藻。（1）内共生起源学说的内共生起源学说的主要内容主要内容第50页，讲稿共54张，创作于星期三 基因组在大小、形态和结构方面基因组在大小、形态和结构方面与细菌相似与细菌相似。有自己有自己完整的蛋白质合成系统

32、完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质，能独立合成蛋白质，蛋白质蛋白质合成机制有很多类似细菌而不同于真核生物合成机制有很多类似细菌而不同于真核生物。两层被膜有不同的进化来源，两层被膜有不同的进化来源，外膜与细胞的内膜系统相似，外膜与细胞的内膜系统相似，内膜与细菌质膜相似内膜与细菌质膜相似。以分裂的方式进行繁殖，以分裂的方式进行繁殖，与细菌的繁殖方式相同与细菌的繁殖方式相同。能在异源细胞内长期生存能在异源细胞内长期生存，说明线粒体和叶绿体具有的自主，说明线粒体和叶绿体具有的自主性与共生性的特征。性与共生性的特征。线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌线粒体的祖先很可能来自反硝化副球

33、菌或紫色非硫光合细菌（2）内共生起源学说的内共生起源学说的主要论据主要论据第51页，讲稿共54张，创作于星期三（3）内共生起源学说的不足之处内共生起源学说的不足之处 从进化角度，如何解释在代谢上明显占优势的共生从进化角度，如何解释在代谢上明显占优势的共生体将大量的遗传信息转移到宿主细胞中？体将大量的遗传信息转移到宿主细胞中？不能解释细胞核是如何进化来的，即原核细胞如不能解释细胞核是如何进化来的，即原核细胞如何演化为真核细胞？何演化为真核细胞？线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子，而真线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子，而真细菌原核生物基因组中不存在内含子，如果同细菌原核生物基因组中不存在内含子，如果同意内共生起源学说的观点，那么线粒体和叶绿意内共生起源学说的观点，那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子从何发生？体基因组中的内含子从何发生？第52页，讲稿共54张，创作于星期三2、非共生起源学说、非共生起源学说（1）主要内容）主要内容真核细胞的前身是一个进化上比较高等的真核细胞的前身是一个进化上比较高等的好氧细菌。好氧细菌。（2）成功之处）成功之处解释了真核细胞核被膜的形成与演化的解释了真核细胞核被膜的形成与演化的渐进过程。渐进过程。第53页，讲稿共54张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第54页，讲稿共54张，创作于星期三