最新细胞生物学第六章-线粒体和叶绿体课件PPT
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▪ 铁硫蛋白是 含铁的蛋白质， 也是细胞色素 类蛋白。在铁 硫蛋白分子的 中央结合的不 是血红素而是 铁和硫，称为 铁-硫中心。
两种类型的铁硫蛋白的结构 (a)2Fe-2S型铁硫蛋白; (b)4Fe-4S型铁硫蛋白
▪ 辅酶Q(coenzyme Q)： 辅酶Q是一种脂溶性的 分子，含有长长的疏 水链，由五碳类戊二 醇构成。
● 主、次呼吸链：①主呼吸链由复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ构成。 物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ构成。
②次呼吸链由复合
电子传递链的结构与功能
▪ 复合物I ：NADH 脱氢酶，NADH→FMN→Fe-S→Q, 传 递2e时伴随着4个H+被传递到膜间隙。
▪ 复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶，琥珀酸→FAD→Fe-S→Q ， 此过程不伴随H+的传递。
▪ 复合物Ⅲ：每传递一对电子同时传递4个H+到膜间隙。
▪ 复合物Ⅳ ：细胞色素c氧化酶。 cyt c→CuA→heme a→a3- CuB→O2 ，每传递2e，从mt基质中摄取4H+， 其中两个形成水的，另两个被跨膜转运到膜间隙。
复合物Ⅲ的电子传递比较复杂，和“Q循环”有关 （p138 图6-8）
二、线粒体的功能----氧化磷酸化作用
▪ 线粒体是真核生 物氧化代谢中心。 最终氧化的共同 途径是三羧酸循 环和呼吸链的氧 化磷酸化。
▪ （一）氧化作用 葡萄糖和脂肪酸 是真核细胞能量 的主要来源。
真核细胞中碳水化合物代谢俯瞰
■ 葡萄糖酵解生成丙酮酸
▪ 糖酵解(glycolysis)。
葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸的过程： 生成2分子ATP 和2分子NADH
■ 三羧酸循环
▪ 每循环一次生 成2分子CO2、 1分子GTP、4 分子NADH和1 分子FADH2， 释放5对电子。
▪ 1分子葡萄糖完 全彻底氧化能 生成多少分子 ATP？
（二）、 呼吸链与电子传递
▪ ■ 电子载体(electron carriers)
▪ 黄素蛋白、细胞色素、 铁硫蛋白和辅酶Q。
）cy。ta、a3、
▪ 在氧化还原过程中， 血红素基团的铁原 子可以传递单个电 子。血红素中的铁 通过Fe3+和 Fe2+ 两种状态的变化传 递电子。
图中所示是细胞色素c,血红素与多肽 的两个半胱氨酸共价结合,但在大多 数细胞色素分子中,血红素并不与多
肽共价结合。
▪ ● 铁硫蛋白 (Fe/Sprotein)
■ 线粒体中乙酰CoA的生成
▪ ● 丙酮酸生成乙酰CoA
▪ 细胞质中丙酮酸分子经过线粒体膜进入基 质。在基质中，丙酮酸被丙酮酸脱氢酶氧 化成乙酰辅酶A， 同时生成一分子NADH 和一分子CO2。
▪ ● 乙酰辅酶A是线粒体能量代谢的核心分 子，无论是糖还是脂肪酸作为能源，都要 在线粒体中被转变成乙酰辅酶A才能进入三 羧酸循环彻底氧化。
细胞生物学第六章-线 粒体和叶绿体
第一节、 线粒体与氧化磷酸化
▪ 线粒体是能够在光学显微镜进行 观察的显微结构。
▪ ● 1890年，德国生物学家 Altmann第一个发现线粒体。
▪ ● 1897年对线粒体进行命名。 ▪ ● 1900年，Leonor Michaelis用
染料Janus green对肝细胞进行 染色，发现细胞消耗氧之后，线 粒体的颜色逐渐消失了，从而提 示线粒体具有氧化还原反应的作 用。
▪ 线粒体外膜的功能：建立膜间隙；对那些 将在线粒体基质中进行彻底氧化的物质先 行初步分解。
● 内膜
▪ 内膜富含心磷脂，通透性差，一般不允许 离子和大多数带电的小分子通过。
▪ 线粒体内膜通常要向基质折褶形成嵴， 其 上有ATP合酶（F0-F1 复合体）。
▪ 内膜的酶类可以粗略地分为三类∶运输酶类、 合成酶类、电子传递和ATP合成酶类。
● 标志酶
▪ 通过细胞化学分析， 线粒体各部位有特征 性的酶， 称为标志酶。
▪ 外膜: 单胺氧化酶 ▪ 内膜: 细胞色素氧化酶 ▪ 膜间隙: 腺苷酸激酶 ▪ 基质: 苹果酸脱氢酶
● 外膜
▪ 单位膜结构。外膜含有孔蛋白, 通透性高, 膜间隙中的环境与胞质溶胶相似。外膜含 有一些特殊的酶类，如单胺氧化酶,这种酶 能够终止胺神经递质,如降肾上腺素和多巴 胺的作用。
（一）线粒 体的形态 和分布
▪ ● 大小:
▪ 线粒体的 形状多种 多样，
一般呈线 状(如右 图)，也 有粒状或 短线状。
一、 线粒体的形态结构
电子显微镜观察的蝙蝠胰腺细胞线粒体
■ 线粒体各部分的特性和功能 ▪ ● 蛋白分布:
● 功能
▪ 由于线粒体各部分结构的化学组成和性质的不同，它们的 功能各异。
（三）、 递氢体与电化学梯度的建立
▪ ● 递氢体 ▪ 能将氢质子跨膜传递到膜间隙的复合物称为递氢体,或
称递质子体。复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ既是电子载体,又是递 氢体; 复合物Ⅱ只是电子载体,而不是递氢体。
● 电化学梯度(electrochemical gradient) ▪ 质子跨膜转运使内膜两侧发生两个显著的变化∶ ▪ 线粒体膜间隙产生大量的正电荷，而线粒体基质产生
▪ ● 黄素蛋白 (flavoproteins) 黄素蛋 白是由一条多肽结合1 个辅基组成的酶类，每 个辅基能够接受和提供 两个质子和电子。
辅酶NAD+、NADP+、FAD和FMN在氧 化和还原状态下的结构
▪ ● 细胞色素
(cytochromes)
▪ 细胞色素是含有
血红素辅基的一类
蛋白质（ b、c、c1
▪ 辅酶Q的氧化还原： 辅酶Q 半醌 全醌。
辅酶Q的氧化和还原形式
■ 氧化还原电位与载体排列顺序
▪ ● 呼吸链电子载体 的排列顺序：
▪ 电子从一个载体传来自百度文库向另一个载体，直 至最终的受体被还 原为止，在该呼吸 链中的最终的受体 是O2，接收电子后 生成水。
电子传递链中几种电子载体及电子传递
■ 呼吸链的组成和排列
▪ 内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化 的主要部位。在电子传递和氧化磷酸化过 程中，线粒体将氧化过程中释放出来的能 量转变成ATP。
▪ ● 膜间隙 ：宽6～8 nm，膜间隙中的化学 成分很多，几乎接近胞质溶胶。膜间隙的 功能是建立和维持氢质子梯度。
▪ ● 线粒体基质 ：与三羧酸循环、脂肪酸氧 化、氨基酸降解等有关的酶都存在于基质 之中；此外还含有DNA、tRNAs、rRNA、 以及线粒体基因表达的各种酶和核糖体。
两种类型的铁硫蛋白的结构 (a)2Fe-2S型铁硫蛋白; (b)4Fe-4S型铁硫蛋白
▪ 辅酶Q(coenzyme Q)： 辅酶Q是一种脂溶性的 分子，含有长长的疏 水链，由五碳类戊二 醇构成。
● 主、次呼吸链：①主呼吸链由复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ构成。 物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ构成。
②次呼吸链由复合
电子传递链的结构与功能
▪ 复合物I ：NADH 脱氢酶，NADH→FMN→Fe-S→Q, 传 递2e时伴随着4个H+被传递到膜间隙。
▪ 复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶，琥珀酸→FAD→Fe-S→Q ， 此过程不伴随H+的传递。
▪ 复合物Ⅲ：每传递一对电子同时传递4个H+到膜间隙。
▪ 复合物Ⅳ ：细胞色素c氧化酶。 cyt c→CuA→heme a→a3- CuB→O2 ，每传递2e，从mt基质中摄取4H+， 其中两个形成水的，另两个被跨膜转运到膜间隙。
复合物Ⅲ的电子传递比较复杂，和“Q循环”有关 （p138 图6-8）
二、线粒体的功能----氧化磷酸化作用
▪ 线粒体是真核生 物氧化代谢中心。 最终氧化的共同 途径是三羧酸循 环和呼吸链的氧 化磷酸化。
▪ （一）氧化作用 葡萄糖和脂肪酸 是真核细胞能量 的主要来源。
真核细胞中碳水化合物代谢俯瞰
■ 葡萄糖酵解生成丙酮酸
▪ 糖酵解(glycolysis)。
葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸的过程： 生成2分子ATP 和2分子NADH
■ 三羧酸循环
▪ 每循环一次生 成2分子CO2、 1分子GTP、4 分子NADH和1 分子FADH2， 释放5对电子。
▪ 1分子葡萄糖完 全彻底氧化能 生成多少分子 ATP？
（二）、 呼吸链与电子传递
▪ ■ 电子载体(electron carriers)
▪ 黄素蛋白、细胞色素、 铁硫蛋白和辅酶Q。
）cy。ta、a3、
▪ 在氧化还原过程中， 血红素基团的铁原 子可以传递单个电 子。血红素中的铁 通过Fe3+和 Fe2+ 两种状态的变化传 递电子。
图中所示是细胞色素c,血红素与多肽 的两个半胱氨酸共价结合,但在大多 数细胞色素分子中,血红素并不与多
肽共价结合。
▪ ● 铁硫蛋白 (Fe/Sprotein)
■ 线粒体中乙酰CoA的生成
▪ ● 丙酮酸生成乙酰CoA
▪ 细胞质中丙酮酸分子经过线粒体膜进入基 质。在基质中，丙酮酸被丙酮酸脱氢酶氧 化成乙酰辅酶A， 同时生成一分子NADH 和一分子CO2。
▪ ● 乙酰辅酶A是线粒体能量代谢的核心分 子，无论是糖还是脂肪酸作为能源，都要 在线粒体中被转变成乙酰辅酶A才能进入三 羧酸循环彻底氧化。
细胞生物学第六章-线 粒体和叶绿体
第一节、 线粒体与氧化磷酸化
▪ 线粒体是能够在光学显微镜进行 观察的显微结构。
▪ ● 1890年，德国生物学家 Altmann第一个发现线粒体。
▪ ● 1897年对线粒体进行命名。 ▪ ● 1900年，Leonor Michaelis用
染料Janus green对肝细胞进行 染色，发现细胞消耗氧之后，线 粒体的颜色逐渐消失了，从而提 示线粒体具有氧化还原反应的作 用。
▪ 线粒体外膜的功能：建立膜间隙；对那些 将在线粒体基质中进行彻底氧化的物质先 行初步分解。
● 内膜
▪ 内膜富含心磷脂，通透性差，一般不允许 离子和大多数带电的小分子通过。
▪ 线粒体内膜通常要向基质折褶形成嵴， 其 上有ATP合酶（F0-F1 复合体）。
▪ 内膜的酶类可以粗略地分为三类∶运输酶类、 合成酶类、电子传递和ATP合成酶类。
● 标志酶
▪ 通过细胞化学分析， 线粒体各部位有特征 性的酶， 称为标志酶。
▪ 外膜: 单胺氧化酶 ▪ 内膜: 细胞色素氧化酶 ▪ 膜间隙: 腺苷酸激酶 ▪ 基质: 苹果酸脱氢酶
● 外膜
▪ 单位膜结构。外膜含有孔蛋白, 通透性高, 膜间隙中的环境与胞质溶胶相似。外膜含 有一些特殊的酶类，如单胺氧化酶,这种酶 能够终止胺神经递质,如降肾上腺素和多巴 胺的作用。
（一）线粒 体的形态 和分布
▪ ● 大小:
▪ 线粒体的 形状多种 多样，
一般呈线 状(如右 图)，也 有粒状或 短线状。
一、 线粒体的形态结构
电子显微镜观察的蝙蝠胰腺细胞线粒体
■ 线粒体各部分的特性和功能 ▪ ● 蛋白分布:
● 功能
▪ 由于线粒体各部分结构的化学组成和性质的不同，它们的 功能各异。
（三）、 递氢体与电化学梯度的建立
▪ ● 递氢体 ▪ 能将氢质子跨膜传递到膜间隙的复合物称为递氢体,或
称递质子体。复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ既是电子载体,又是递 氢体; 复合物Ⅱ只是电子载体,而不是递氢体。
● 电化学梯度(electrochemical gradient) ▪ 质子跨膜转运使内膜两侧发生两个显著的变化∶ ▪ 线粒体膜间隙产生大量的正电荷，而线粒体基质产生
▪ ● 黄素蛋白 (flavoproteins) 黄素蛋 白是由一条多肽结合1 个辅基组成的酶类，每 个辅基能够接受和提供 两个质子和电子。
辅酶NAD+、NADP+、FAD和FMN在氧 化和还原状态下的结构
▪ ● 细胞色素
(cytochromes)
▪ 细胞色素是含有
血红素辅基的一类
蛋白质（ b、c、c1
▪ 辅酶Q的氧化还原： 辅酶Q 半醌 全醌。
辅酶Q的氧化和还原形式
■ 氧化还原电位与载体排列顺序
▪ ● 呼吸链电子载体 的排列顺序：
▪ 电子从一个载体传来自百度文库向另一个载体，直 至最终的受体被还 原为止，在该呼吸 链中的最终的受体 是O2，接收电子后 生成水。
电子传递链中几种电子载体及电子传递
■ 呼吸链的组成和排列
▪ 内膜是线粒体进行电子传递和氧化磷酸化 的主要部位。在电子传递和氧化磷酸化过 程中，线粒体将氧化过程中释放出来的能 量转变成ATP。
▪ ● 膜间隙 ：宽6～8 nm，膜间隙中的化学 成分很多，几乎接近胞质溶胶。膜间隙的 功能是建立和维持氢质子梯度。
▪ ● 线粒体基质 ：与三羧酸循环、脂肪酸氧 化、氨基酸降解等有关的酶都存在于基质 之中；此外还含有DNA、tRNAs、rRNA、 以及线粒体基因表达的各种酶和核糖体。