细胞生物学课件--精简版
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细胞生物学PPT
深，称为染色粒（chromosome）。
2.偶线期：同源染色体发生联会，形成二价体。
联会（synapsis）：同源染色体从靠近核膜的某一点开 始相互靠拢，在相同位置上的染色粒准确配对，这个过 程称为联会。
二价体（bivalent）：联会后，每对紧密相伴的同源染色 体，称二价体。
联会复合体（synaptonemal complex）：联会时，同源染色体之
3.粗线期：每个二价体含4个染色单体，称为四分体 （tetrad）。两条非姐妹染色单体之间存在交叉（chiasma）， 代表它们之间发生了DNA片段的交换（crossing-over）和重组， 产生新的等位基因的组合。交叉处的联会复合体中央区有一重 组节，是与交换有关的结构。
联会复合体的中央区有一些圆球形、椭球形或长约0.2μm的棒状， 称为重组节（recombination nodule）。重组节直径约90nm的蛋白 质集合体，重组节中含有大量与DNA重组有关的酶。
2．在减数分裂前期Ⅰ，同源染色体的非姐妹染色单体间出现 染色体片段的交换，染色体片段上控制遗传性状的基因也随之 进行了交换，同时，非同源染色体之间随机组合进入生殖细胞， 使得配子的染色体组成多种多样，这对于生物遗传性状的变异， 进化，适应性等都具有实际意义。
3．减数分裂为经典遗传学三大定律——分离律，自由组合律， 连锁互换律提供了细胞学基础和证据。 同源染色体的配对， 分离及非姐妹染色体之间的交换，非同源染色体之间的随机组 合，合理地解释了配子形成过程中基因的行为。
胞质分裂
开始于后期；
纺锤体微管趋于瓦解， 而赤道部分的微管增 多，形成中间体；
细胞中央细胞膜下肌 动蛋白和肌球蛋白聚 集形成收缩环，通过 微丝滑动，收缩环变 小，细胞膜凹陷，产 生分裂沟。分裂沟逐 渐加深，与中间体接 触，最后收缩环处细 胞膜融合，形成两个 子细胞。
2.偶线期：同源染色体发生联会，形成二价体。
联会（synapsis）：同源染色体从靠近核膜的某一点开 始相互靠拢，在相同位置上的染色粒准确配对，这个过 程称为联会。
二价体（bivalent）：联会后，每对紧密相伴的同源染色 体，称二价体。
联会复合体（synaptonemal complex）：联会时，同源染色体之
3.粗线期：每个二价体含4个染色单体，称为四分体 （tetrad）。两条非姐妹染色单体之间存在交叉（chiasma）， 代表它们之间发生了DNA片段的交换（crossing-over）和重组， 产生新的等位基因的组合。交叉处的联会复合体中央区有一重 组节，是与交换有关的结构。
联会复合体的中央区有一些圆球形、椭球形或长约0.2μm的棒状， 称为重组节（recombination nodule）。重组节直径约90nm的蛋白 质集合体，重组节中含有大量与DNA重组有关的酶。
2．在减数分裂前期Ⅰ，同源染色体的非姐妹染色单体间出现 染色体片段的交换，染色体片段上控制遗传性状的基因也随之 进行了交换，同时，非同源染色体之间随机组合进入生殖细胞， 使得配子的染色体组成多种多样，这对于生物遗传性状的变异， 进化，适应性等都具有实际意义。
3．减数分裂为经典遗传学三大定律——分离律，自由组合律， 连锁互换律提供了细胞学基础和证据。 同源染色体的配对， 分离及非姐妹染色体之间的交换，非同源染色体之间的随机组 合，合理地解释了配子形成过程中基因的行为。
胞质分裂
开始于后期；
纺锤体微管趋于瓦解， 而赤道部分的微管增 多，形成中间体；
细胞中央细胞膜下肌 动蛋白和肌球蛋白聚 集形成收缩环，通过 微丝滑动，收缩环变 小，细胞膜凹陷，产 生分裂沟。分裂沟逐 渐加深，与中间体接 触，最后收缩环处细 胞膜融合，形成两个 子细胞。
细胞生物学课件(共137张PPT)
DNA存在细胞核和线粒体内，携带和传递遗传信息， 决定细胞和个体的基因型（gene type)。
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内DNA 遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
(6)核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进 而通过核小体相位改变影响基因表达 。
核小体的性质及结构要点示意图（引自等）
在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到166bp的片段，但不稳定；进一步降解则得到146bp片段，
比较稳定。推测可能原因是失去H1后，DNA两端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。
Chromatin Packing
Chromatin Packing
Section 3 基因与基因组
• 基因：表达一种蛋白质或功能RNA的基 本单位。
• 基因组：是指某种生物所包含的全套基
因。
人类基因组的C值在3＊109 bp ； 病毒含 103~105bp；细菌含105~107bp；
基因与蛋白质
（１）铺展染色质的电镜观察
Isolated from interphase nucleus: 30nm thick Chromatin unpacked, show the nuclesome
(2)用非特异性微球菌核酸酶消化染色质,部分酶解片
段检测结果
（３）应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建 技术研究染色质结晶颗粒
五、分子及细胞生物学研究技术
基因组的维持
真核基因组的结构
染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
1
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内DNA 遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
(6)核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进 而通过核小体相位改变影响基因表达 。
核小体的性质及结构要点示意图（引自等）
在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到166bp的片段，但不稳定；进一步降解则得到146bp片段，
比较稳定。推测可能原因是失去H1后，DNA两端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。
Chromatin Packing
Chromatin Packing
Section 3 基因与基因组
• 基因：表达一种蛋白质或功能RNA的基 本单位。
• 基因组：是指某种生物所包含的全套基
因。
人类基因组的C值在3＊109 bp ； 病毒含 103~105bp；细菌含105~107bp；
基因与蛋白质
（１）铺展染色质的电镜观察
Isolated from interphase nucleus: 30nm thick Chromatin unpacked, show the nuclesome
(2)用非特异性微球菌核酸酶消化染色质,部分酶解片
段检测结果
（３）应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建 技术研究染色质结晶颗粒
五、分子及细胞生物学研究技术
基因组的维持
真核基因组的结构
染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
1
细胞生物学教学完整ppt课件
.
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、 DP和微粒体的关系（表8-1）
.
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻 译转运图解（图8-3）
共翻译转运（cotranslational translocation）：分泌 蛋白向rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的，这 种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译 转运。
多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨 膜蛋白。
跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多
的一端，或带正电荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质
一侧（外侧）。
.
线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信 号序列特称为导肽（leader peptide），其基本 的特征是蛋白质在细胞质基质中的游离核糖体 上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这 种翻译后再转运的方式为翻译后转运（posttranslational translocation）。这种转运方式 在蛋白质跨膜过程中不仅需要消耗ATP使多肽 去折叠，而且还需要跨膜后由分子伴侣帮助蛋 白质再正确折叠形成有功能的蛋白。
继信号假说提出与确证后，人们又发现一系列
蛋白质分选信号序列，统称信号序列（signal
sequence），而且有些信号序列还可形成三维
结构的信号斑（signal patch），指导蛋白的靶
向转运和定位。
.
指导蛋白质从细胞基质转运到细胞器的靶 向序列的主要特征（表8-2）
.
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞内蛋白质的分选 第二节 细胞内膜泡运输
.
第一节 细胞内蛋白质的分选
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基因编码，起始合 成均发生在游离核糖体上，然后或在细胞质基质中游离核糖 体上完成翻译过程，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合 成。之后蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体，参 与实现细胞的各种生命活动。这一过程称蛋白质分选 （protein sorting）或蛋白质寻靶（protein targeting）。 蛋白质分选主要依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合 成部位转运到其功能发挥部位的过程。
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、 DP和微粒体的关系（表8-1）
.
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻 译转运图解（图8-3）
共翻译转运（cotranslational translocation）：分泌 蛋白向rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的，这 种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译 转运。
多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨 膜蛋白。
跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多
的一端，或带正电荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质
一侧（外侧）。
.
线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信 号序列特称为导肽（leader peptide），其基本 的特征是蛋白质在细胞质基质中的游离核糖体 上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这 种翻译后再转运的方式为翻译后转运（posttranslational translocation）。这种转运方式 在蛋白质跨膜过程中不仅需要消耗ATP使多肽 去折叠，而且还需要跨膜后由分子伴侣帮助蛋 白质再正确折叠形成有功能的蛋白。
继信号假说提出与确证后，人们又发现一系列
蛋白质分选信号序列，统称信号序列（signal
sequence），而且有些信号序列还可形成三维
结构的信号斑（signal patch），指导蛋白的靶
向转运和定位。
.
指导蛋白质从细胞基质转运到细胞器的靶 向序列的主要特征（表8-2）
.
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞内蛋白质的分选 第二节 细胞内膜泡运输
.
第一节 细胞内蛋白质的分选
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基因编码，起始合 成均发生在游离核糖体上，然后或在细胞质基质中游离核糖 体上完成翻译过程，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合 成。之后蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体，参 与实现细胞的各种生命活动。这一过程称蛋白质分选 （protein sorting）或蛋白质寻靶（protein targeting）。 蛋白质分选主要依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合 成部位转运到其功能发挥部位的过程。
细胞生物学全套ppt课件
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目 录
• 细胞生物学概述 • 细胞膜与物质运输 • 细胞质与细胞器 • 细胞核与遗传信息 • 细胞增殖与细胞周期 • 细胞分化与发育 • 细胞凋亡与自噬
01
细胞生物学概述
细胞生物学的定义与发展
细胞生物学的定义
研究细胞结构、功能、生长、分裂、 分化、代谢、遗传与变异的科学。
有丝分裂与减数分裂的过程
有丝分裂的过程
包括前期、中期、后期和末期四个阶段，主要特点是DNA复制一次，细胞分裂一次，形成两个与母细胞相同的子 细胞。
减数分裂的过程
包括第一次减数分裂和第二次减数分裂两个阶段，主要特点是DNA复制一次，细胞连续分裂两次，形成四个与母 细胞不同的子细胞。减数分裂是生物体进行有性生殖的基础，对于维持物种的遗传多样性和适应性具有重要意义。
细胞增殖的意义
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和 遗传的基础，对于维持生物体的正常生 命活动具有重要意义。
细胞周期及其调控机制
细胞周期的定义
细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程， 包括分裂间期和分裂期两个阶段。
细胞周期的调控机制
细胞周期受到多种因素的调控，包括细胞周期蛋白、细胞周期 蛋白依赖性激酶、细胞周期检查点等，这些调控机制确保细胞 周期的正常进行。
3
细胞膜在信号转导中的作用 受体的定位与活化、信号分子的识别与传递、信 号通路的整合与调控
03
细胞质与细胞器
细胞质基质与细胞骨架
细胞质基质的组成与功能
细胞骨架与细胞运动
细胞质基质主要由水、无机盐、脂质、 糖类、氨基酸和核苷酸等组成，为细 胞内的各种生化反应提供场所和物质。
细胞骨架通过改变自身形态和结构， 驱动细胞进行定向运动，如阿米巴运 动、纤毛和鞭毛的运动等。
目 录
• 细胞生物学概述 • 细胞膜与物质运输 • 细胞质与细胞器 • 细胞核与遗传信息 • 细胞增殖与细胞周期 • 细胞分化与发育 • 细胞凋亡与自噬
01
细胞生物学概述
细胞生物学的定义与发展
细胞生物学的定义
研究细胞结构、功能、生长、分裂、 分化、代谢、遗传与变异的科学。
有丝分裂与减数分裂的过程
有丝分裂的过程
包括前期、中期、后期和末期四个阶段，主要特点是DNA复制一次，细胞分裂一次，形成两个与母细胞相同的子 细胞。
减数分裂的过程
包括第一次减数分裂和第二次减数分裂两个阶段，主要特点是DNA复制一次，细胞连续分裂两次，形成四个与母 细胞不同的子细胞。减数分裂是生物体进行有性生殖的基础，对于维持物种的遗传多样性和适应性具有重要意义。
细胞增殖的意义
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和 遗传的基础，对于维持生物体的正常生 命活动具有重要意义。
细胞周期及其调控机制
细胞周期的定义
细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程， 包括分裂间期和分裂期两个阶段。
细胞周期的调控机制
细胞周期受到多种因素的调控，包括细胞周期蛋白、细胞周期 蛋白依赖性激酶、细胞周期检查点等，这些调控机制确保细胞 周期的正常进行。
3
细胞膜在信号转导中的作用 受体的定位与活化、信号分子的识别与传递、信 号通路的整合与调控
03
细胞质与细胞器
细胞质基质与细胞骨架
细胞质基质的组成与功能
细胞骨架与细胞运动
细胞质基质主要由水、无机盐、脂质、 糖类、氨基酸和核苷酸等组成，为细 胞内的各种生化反应提供场所和物质。
细胞骨架通过改变自身形态和结构， 驱动细胞进行定向运动，如阿米巴运 动、纤毛和鞭毛的运动等。
细胞生物学第一章PPT课件
Ⅶ.生物系统学 10%
- 结构和功能； 主要类群中典型生物之间的演化和生态的关系
细胞生物学
Cell Biology
生物科学中细胞生物学的地位
细胞生物学 分子生物学 神经生物学
生态学
生命科学的四大基础学科
细胞基本知识概要
细胞的基本概念
非细胞形态的生命体 ——病毒及其与细胞的关系
原核细胞与真核细胞
Ⅱ.植物解剖和生理（重点是种子植物）
15% - 组织和器官的结构和功能
* 光合作用、蒸腾作用和气体交换 * 水分、矿物质和同化物的运输 * 生长和发育 * 生殖（包括蕨类和苔藓）
Ⅲ.动物解剖和生理 （重点是脊椎动物） 15%
- 组织和器官的结构和功能 * 消化和营养 * 呼吸作用 * 血液循环 * 排泄调节（神经的和激素的） * 生殖和发育 * 免疫 * 皮肤及其衍生物 * 运动器官
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
31
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
原核细胞与真核细胞的遗传结构装置 和基因表达的比较
植物细胞与动物细胞的比较
原核细胞与真核细胞基本特征的比较
特征
原核细胞
真核细胞
细胞膜
有（多功能性）
有
核膜
无
有
染色体
由一个环状 DNA 分子构成的单个染色 2 个染色体以上，染色体由线状 DNA 与蛋白质组成
- 结构和功能； 主要类群中典型生物之间的演化和生态的关系
细胞生物学
Cell Biology
生物科学中细胞生物学的地位
细胞生物学 分子生物学 神经生物学
生态学
生命科学的四大基础学科
细胞基本知识概要
细胞的基本概念
非细胞形态的生命体 ——病毒及其与细胞的关系
原核细胞与真核细胞
Ⅱ.植物解剖和生理（重点是种子植物）
15% - 组织和器官的结构和功能
* 光合作用、蒸腾作用和气体交换 * 水分、矿物质和同化物的运输 * 生长和发育 * 生殖（包括蕨类和苔藓）
Ⅲ.动物解剖和生理 （重点是脊椎动物） 15%
- 组织和器官的结构和功能 * 消化和营养 * 呼吸作用 * 血液循环 * 排泄调节（神经的和激素的） * 生殖和发育 * 免疫 * 皮肤及其衍生物 * 运动器官
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
31
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
原核细胞与真核细胞的遗传结构装置 和基因表达的比较
植物细胞与动物细胞的比较
原核细胞与真核细胞基本特征的比较
特征
原核细胞
真核细胞
细胞膜
有（多功能性）
有
核膜
无
有
染色体
由一个环状 DNA 分子构成的单个染色 2 个染色体以上，染色体由线状 DNA 与蛋白质组成
细胞生物学PPT课件
第二章 细胞的基本知识概要 知识要点
第一节细胞的基本知识
（1）掌握细胞的概念 （2）了解细胞的基本共性
第二节 细胞的类型
原核细胞 （1）了解最小、最简单的细胞—— （2）了解并掌握原核细胞的代表——细菌的特征 （3）了菌 第二节 细胞的类型
真核细胞 （1）理解和掌握真核细胞的基本结构体系 （2）掌握植物细胞与动物细胞的比较 （3）掌握原核细胞与真核细胞的比较 第三节 病毒--非细胞的生命体 （1）了解病毒的生活史
运（三种膜泡）
2020/10/13
7
第8章细胞通信与信号传递 （1）了解细胞通信与细胞识别 （2）理解和掌握通过细胞内受体介导的信号传递 （3）理解和掌握通过细胞表面受体介导的 G蛋白耦联型受体（cAMP信
号通路与磷脂酰肌醇信号通路）和受体酪氨酸激酶及RTK-Ras途径 （4）了解由细胞表面整连蛋白介导的信号传递 （5）理解细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
（3）理解高尔基体的分拣功能
7.4溶酶体与过氧化物酶体
（1）了解溶酶体与过氧化物酶体的结构特征与类型
（2）理解溶酶体与过氧化物酶体的功能
（3）理解和掌握溶酶体的发生
7.5细胞内蛋白质的分选
（1）理解和掌握蛋白质的分选途径和运转机制
（2）理解和掌握蛋白质的转运类型，包括门控转运（通过核孔选择性的
进入核或出核过程）；跨膜转运（转运到线粒体、叶绿体中）；和膜泡转
3.1 细胞形态结构的观察方法 （1）掌握和理解光学显微镜和电子显微镜结构特点与应用特性 （2）了解其他显微镜技术结构特点与应用特性 3.2 细胞组分的分析方法 （1）理解离心技术，酶细胞化学技术，免疫细胞化学技术，原位杂交，同位 素示踪，细胞分选技术 3.3 细胞工程与显微操作技术 （1）了解细胞培养类型和方法 （2）理解和掌握细胞融合，单克隆抗体技术
第一节细胞的基本知识
（1）掌握细胞的概念 （2）了解细胞的基本共性
第二节 细胞的类型
原核细胞 （1）了解最小、最简单的细胞—— （2）了解并掌握原核细胞的代表——细菌的特征 （3）了菌 第二节 细胞的类型
真核细胞 （1）理解和掌握真核细胞的基本结构体系 （2）掌握植物细胞与动物细胞的比较 （3）掌握原核细胞与真核细胞的比较 第三节 病毒--非细胞的生命体 （1）了解病毒的生活史
运（三种膜泡）
2020/10/13
7
第8章细胞通信与信号传递 （1）了解细胞通信与细胞识别 （2）理解和掌握通过细胞内受体介导的信号传递 （3）理解和掌握通过细胞表面受体介导的 G蛋白耦联型受体（cAMP信
号通路与磷脂酰肌醇信号通路）和受体酪氨酸激酶及RTK-Ras途径 （4）了解由细胞表面整连蛋白介导的信号传递 （5）理解细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
（3）理解高尔基体的分拣功能
7.4溶酶体与过氧化物酶体
（1）了解溶酶体与过氧化物酶体的结构特征与类型
（2）理解溶酶体与过氧化物酶体的功能
（3）理解和掌握溶酶体的发生
7.5细胞内蛋白质的分选
（1）理解和掌握蛋白质的分选途径和运转机制
（2）理解和掌握蛋白质的转运类型，包括门控转运（通过核孔选择性的
进入核或出核过程）；跨膜转运（转运到线粒体、叶绿体中）；和膜泡转
3.1 细胞形态结构的观察方法 （1）掌握和理解光学显微镜和电子显微镜结构特点与应用特性 （2）了解其他显微镜技术结构特点与应用特性 3.2 细胞组分的分析方法 （1）理解离心技术，酶细胞化学技术，免疫细胞化学技术，原位杂交，同位 素示踪，细胞分选技术 3.3 细胞工程与显微操作技术 （1）了解细胞培养类型和方法 （2）理解和掌握细胞融合，单克隆抗体技术
细胞生物学ppt课件
2019 10
2019
-
11
2、电子传递和光合磷酸化 1）电子传递
2019
-
12
1）光系统Ⅱ（PSⅡ） 吸收高峰为波 长680nm处，又称P680。包 括一个集光复合体 （light-hawesting comnplex Ⅱ，LHC Ⅱ）、 一个反应中心和一个含锰 原子的放氧的复合体 （oxygen evolving
complex）等。
光系统Ⅱ的核3
2）光系统Ⅰ（PSI） 能被波长
700nm的光激发，又称
P700。包含多条肽链， 位于基粒与基质接触区
和基质类囊体膜中。由
集光复合体Ⅰ和作用中 心构成。
光系统Ⅰ的核心复合物
2019
-
14
2019
-
15
2）光合磷酸化
由光照所引起的电子传递与磷酸化作 用相偶联而生成ATP的过程，称为光合磷酸化。按 照电子传递的方式可将光合磷酸化分为非循环式和 循环式两种类型。
第二节 叶绿体（chloroplast） 与光合作用
2019
-
1
一
叶绿体概述
2019
-
2
形态 :双凸透镜、平凸透镜或香蕉型. 在 藻类 中叶绿体形状多样，有网状、带 状、裂 片状和星形等等，而且体积巨大， 可达 100μm。 大小：一般直径为3—6微米，厚约 2—3微米。 数目：叶绿体在细胞中的数目也不 一定。 2019运动：叶绿体能在细胞中做一定的 3 运动，以适应光强的变化。
捕捉器，又是光能转换器 。 2）集光复合体（light harvesting complex） 由大约200-300个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕 获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。捕光色素及反 应中心构成了光合作用单位，它是进行光合作用的最小结构单位。反应中心由 一个中心色素分子Chl和一个原初电子供体D及一个原初电子受体A组成。
2019
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2、电子传递和光合磷酸化 1）电子传递
2019
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12
1）光系统Ⅱ（PSⅡ） 吸收高峰为波 长680nm处，又称P680。包 括一个集光复合体 （light-hawesting comnplex Ⅱ，LHC Ⅱ）、 一个反应中心和一个含锰 原子的放氧的复合体 （oxygen evolving
complex）等。
光系统Ⅱ的核3
2）光系统Ⅰ（PSI） 能被波长
700nm的光激发，又称
P700。包含多条肽链， 位于基粒与基质接触区
和基质类囊体膜中。由
集光复合体Ⅰ和作用中 心构成。
光系统Ⅰ的核心复合物
2019
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14
2019
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15
2）光合磷酸化
由光照所引起的电子传递与磷酸化作 用相偶联而生成ATP的过程，称为光合磷酸化。按 照电子传递的方式可将光合磷酸化分为非循环式和 循环式两种类型。
第二节 叶绿体（chloroplast） 与光合作用
2019
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1
一
叶绿体概述
2019
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2
形态 :双凸透镜、平凸透镜或香蕉型. 在 藻类 中叶绿体形状多样，有网状、带 状、裂 片状和星形等等，而且体积巨大， 可达 100μm。 大小：一般直径为3—6微米，厚约 2—3微米。 数目：叶绿体在细胞中的数目也不 一定。 2019运动：叶绿体能在细胞中做一定的 3 运动，以适应光强的变化。
捕捉器，又是光能转换器 。 2）集光复合体（light harvesting complex） 由大约200-300个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕 获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。捕光色素及反 应中心构成了光合作用单位，它是进行光合作用的最小结构单位。反应中心由 一个中心色素分子Chl和一个原初电子供体D及一个原初电子受体A组成。
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电子传递与光合磷酸化
� ①最初电子供体是H2 O，最终电子受体是NADP +。 � ②电子传递链中唯一的H +泵是Cyt b6/f 复合物。类囊体腔的质 子浓度比叶绿体基质高，产生该浓度梯度的原因：H2 O的光解、 Cyt b6/f 的H+泵、NADPH的形成。ATP、NADPH 在叶绿体基 质中形成。 � ③电子沿光合电子传递链传递时，分为非循环式光合磷酸化和 循环式光合磷酸化两条通路。循环式传递的高能电子在PS Ⅰ被 光能激发后经 Cyt b6/f 复合物回到PSⅠ。结果是不裂解H2 O、 不产生O2，不形成NADPH ，只产生H+跨膜梯度，合成ATP 。
a、b、α3、β3、δ 组成了 “定子” ， c、γ、ε则形成“ 转 子”
该模型认为F1中的γ亚基作为C亚基旋转中心中固定的转动杆， 旋 转时会引起αβ复合物构型的改变。 有三种不同的构型，对ATP和ADP具有不同的结合能力： ① O型几乎不与ATP、ADP和Pi 结合； ② L型同ADP和Pi 的结合较强； ③ T型与ADP和Pi 的结合很紧，并能自动形成ATP，并能与ATP牢 牢结合。 当γ亚基旋转并将αβ复合物转变成O型则会释放ATP。
基 质
电子传递链与电子传递
◆氧化磷酸化过程实际上是能量转换过程，即有机分子中储藏的 能量�高能电子�质子动力势�ATP； ◆氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能) 同时 进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行； -transport chain）的四种复合物，组成两 ◆电子传递链(electron (electron种呼吸链：NADH呼吸链, FADH 2呼吸链 ◆电子传递过程 及其 几个需要说明的问题 ◆ATP合酶（ATP synthase ）及其作用机制
三、氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation) phosphorylation)
●线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成 ATP， 为细胞生命活动直接提供能量；与细胞中氧自由 基的生成、细胞凋亡、细胞信号转导、细胞内多 种离子跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。 ●电子传递链与电子传递 ●氧化磷酸化的偶联机制 —化学渗透假说 (Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961)
电子传递链的四种复合物
-CoQ还原酶复合物 �复合物 I： NADH NADH�复合物 II：琥珀酸脱氢酶复合物 -细胞色素c还原酶复合物 �复合物 III：CoQ CoQ�复合物 IV：细胞色素c氧化酶 �四种复合物是有序排列的（图）
电子传递链的四种复合物 (哺乳类 )
- CoQ 还原酶复合物（既是电子 � 复合物Ⅰ： NADH NADH传递体又是质子移位体）
第六章 细胞的能量转换──线粒体和叶绿体
第一节 线粒体与氧化磷酸化
● 线粒体的形态结构 ● 线粒体的化学组成及酶的定位 ● 氧化磷酸化 ● 线粒体与疾病
一、线粒体的形态结构
●线粒体的形态、大小、数量与分布 ●线粒体的超微结构 )，通透性较高。 ◆外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin porin) ◆内膜（inner membrane ）：高度不通透性，向内折叠形成嵴 （cristae），含有与能量转换相关的蛋白。 ◆膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性酶、底物及 辅助因子。 ◆基质（ matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基因表达酶系 等以及线粒体DNA、RNA、核糖体。
� 克山病是一种心肌线粒体病，因缺硒引起，硒对线粒 体膜有稳定作用； � 人随着年龄增长，细胞中线粒体数量减少； � 线粒体释放的细胞色素c 能引起细胞凋亡； � 机体95％以上的氧自由基来自线粒体的呼吸链，正常 情况下可被线粒体中的Mn2+- SOD（超氧化物歧化酶） 清除；但衰老或疾病时，Mn 2+ -SOD活性降低，氧自 由基就会损伤 mtDNA，导致线粒体功能异常。
第二节 叶绿体与光合作用
●叶绿体的形态结构 ●叶绿体的功能—光合作用
一、叶绿体的形态结构
●叶绿体 (Chloroplast) 超微结构 ●叶绿体与线粒体形态结构比较 ●叶绿体内膜并不向内折叠成嵴；内膜不含电子传递 链；除了膜间隙、基质外，还有类囊体；捕光系统、 电子传递链和 ATP合酶都位于类囊体膜上。
-S中心和1个黄素蛋白。 � 组成：含42 个蛋白亚基，至少6个 Fe Fe� 作用：催化NADH氧化，从中获得2个高能电子→辅酶Q； 泵出2个H +。
� 复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体 而非质子移位体）
-S中心。 � 组成：至少4个亚基；含FAD辅基，2Fe 2Fe-S→辅酶Q (无H +泵出 )。 � 作用：催化2个低能电子→FAD →Fe Fe-
光 反 应
◆在类囊体膜上由光引起的光化学反应，通过叶绿素等光合色素 分子吸收、传递光能，水分子发生光解，并将光能转换为电 能（生成高能电子），进而通过电子传递与光合磷酸化将电 能转换为活跃化学能， 形成 ATP和NADPH 并放出 O2 的过程。 包括原初反应、电子传递和光合磷酸化。 ◆原初反应（primary reaction) 光能的吸收、传递与转换，形成高能电子 ◆电子传递与光合磷酸化 由光系统 I 和光系统 II 的协同作用完成
�Q 循环图
-138 3P 3P-
�电子传递图
� Timothy 等人提出了一个ATP 合酶中能量转化过程的
- 140 ▲3P 3P-
模型： � 由 a、b、α3、β3、δ组成了 “ 定子（stator） ” ，c、 γ、ε则形成“转子（rotor） ”。 � 当 H+ 穿过a 和 c之间的通道时产生了力矩，从而推动 了转 子与定子 间的相对转 动，这样在 F1 中合成了 ATP。
� 磷脂占3/4 以上，外膜主要是卵磷脂，内膜主要是心磷脂。
� 线 粒体脂类 和蛋白质的比 值： 0.3:1 （内膜）； 1:1（外膜）。
线粒体主要酶的分布
部 位 酶 的 名 称 部 位 单胺氧化酶 NAD H-细胞色素还原酶 外 膜 核苷三磷酸激酶 膜间隙 磷酸甘油酰基转移酶 细胞色素氧化酶 NADH 脱氢酶 琥珀酸脱氢酶 内 膜 细胞色素 c ATP 合酶 肉毒碱酰基转移酶 丙酮酸氧化酶 酶 的 名 称 腺苷酸激酶 核苷酸激酶 二磷酸激酶 单磷酸激酶 苹果酸脱氢酶 三羧酸循环酶系、 脂肪酸氧化酶系 谷氨酸脱氢酶 天冬氨酸转氨酶 蛋白质和核酸合成酶系 丙酮酸脱氢酶复合物 -130 ▲3P 3P-
� 复合物Ⅳ：细胞色素 c氧化酶（既是电子传递体又 是质子移位体）
� 组成：二聚体，每一单体含13个亚基。每个单体含Cyt a, Cyt a3, 2Cu。 � 作用：催化电子从Cyt c→分子O 2 形成水，2 个H+参与形成 水。
电子传递过程中几个需要说明的问题
◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、 Fe-S中心、辅酶Q 。前三种与蛋白质结合；辅酶 Q为脂溶性 醌，在电子传递过程中进行Q循环（图）。 ◆电子传递起始于 NADH脱氢酶，催化NADH氧化，形成高能 电子(能量转化)， 终止于O2 、形成水。 ◆电 子传 递方 向 ：按 氧化 还原 电势 递增 的方 向 ( 图 ) 传递 (NAD+/NADH最低，H 2O/O2 最高 )。 ◆高能电子释放的能量，驱动线粒体内膜上呼吸链的复合物(H +泵)将H +从基质侧泵到膜间隙，形成跨内膜的H+梯度(能量转 化)。 ◆电子传递链的各组分在膜上不对称分布。
氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说
◆ 化学渗透假说内容：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H +从基质泵 到膜间隙，形成 H+电化学梯度。在这个梯度驱使下，H+ 穿过 ATP合酶回到基质，同时合成ATP，电化学梯度中蕴藏的能量储 存到 ATP高能磷酸键。 ◆ 质子动力势 (proton motive force) ◆ 支持化学渗透假说的实验证据表明： �质子动力势是ATP合成的动力； �膜应具有完整性； �电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件。
内膜含有与能量转换相关的蛋白
-129 ▲ 3P 3P-
� 执行氧化反应的电子传递链 � ATP合酶 � 线粒体内膜转运蛋白
二、线粒体的化学组成及酶的定位
● 线粒体组分的分离方法 ● 线粒体的化学组成 ● 线粒体酶的定位
线粒体的化学组成
� 蛋白质（线粒体干重的 65 ～70％）； � 脂类（线粒体干重的25～ 30％）。
电子传递图
-132 ▲3P 3P-
-134 ▲ 3P 3P-
�Q循环图
-quinone， UQ ） 辅酶Q 的氧化态（醌 uni uni还 化氧 原 ＋H ＋ , ＋ e－H ＋,－ e醌循环图
－H ＋,－ e
中间自由基状态（半醌，UQH ） 还 化氧 原 ＋H ＋ , ＋ e-
辅酶Q 的还原态（氢醌、全醌， UQH2）
实验中对 F1 进行人工改造， 使之带上组氨酸（每个亚基一 个），由于组氨酸能够同覆盖 有金属还原剂（Ni）的玻片结 合，因此可使F1固定到这种玻 片上。 通过人工的方法将γ结合上一 条荧光标记的肌动蛋白纤维， 然后在供给ATP的情况下用荧 光显微镜观察γ亚基的转动。
-142 3P 3P-
四、线粒体与疾病
●光反应 ●暗反应 (碳固定 ) ●氧化磷酸化和光合磷酸化的比较
叶绿体
捕光（天线）色素和反应中心构成了光合作用单位，是光
6CO 2+6H2O
光
C6H12O 6+6O 2
合作用的最小结构单位。
光 系统对光能的获取与转换
� 72 � 74
暗反应 (碳固定)
� 利用光反应产生的ATP 和NADPH，使CO 2还原为糖类 等有机物，就是将活跃的化学能最后转换为稳定的化 学能，积存于有机物中。这一过程不直接需要光 (在叶 绿体基质中进行)。