第4章 线粒体与叶绿体的发生与组装.

第4章线粒体与叶绿体的发生与组装

4.1 线粒体与氧化磷酸化

形态多种多样，粒状、杆状、哑铃形、线状、分叉状等。

线粒体的结构：A，人淋巴细胞线粒体；B，拟南芥幼叶线粒体；C，线粒体超微结构模式图。

4.1.3 分布

多分布在细胞代谢旺盛的区域，可向这些区域迁移，微管是其导轨、马达蛋白提供动力。

线粒体沿肌原纤

维规则排列。

P277

线粒体沿心肌原

纤维规则排列及

围绕在精子尾巴

上。

线粒体与微管关系

线粒体是一个动态结构，再生

活的细胞中形态常发生变化。

4.1.5 线粒体的融合与分裂

线粒体频繁的融合与分裂现象，是线粒体形态调控的基本方式，也是

线粒体数目调控的基础。实际上把细胞中所有的线粒体联系成一个不

连续的动态整体，可能是线粒体间共享遗传信息的重要途径。

线粒体融合与分裂的偶联：洋葱表皮细胞线粒体在约1min内相继发生融合与分裂。可变色荧光蛋白（Kaide）标记不同线粒体，融合后颜色发生变化。

“模糊的葱头”与跨膜大分子GTPase（Fzo）的模式结构：（WT）野生型果蝇精细胞发育过程中线粒体融合形成的大体积球形线粒体。（fzo）突变体中聚集但不融合的小线粒体。（OM）线粒体外膜；（IMS）膜间隙；（IM）线粒体内膜。Bar = 2微米。

与Fzo具有高度同源性的基因家族广泛存在于酵母与哺乳动物的基因组内。

这些基因编码类似的GTPase，介导线粒体的融合。

线粒体融合基因突变导致的线粒体片段化：（a）Fzo1基因野生型（WT）和突变体（fzo1）酵母细胞中的线粒体。注意野生型细胞中的线粒体长条状，突变体中变为颗粒状。（b）Mfn1基因野生型（上排）和突变体（下排）小鼠细胞内的线粒体。注意野生型细胞中蓝色标出的细长线粒体在相对运动中接触并融合，而突变体细胞中的线粒体高度片段化，无规则运动和融合现象发生。Bar = 3微米（a），10微米（b）。

线粒体分裂必需基因（Dnm1、Drp1）的作用及产物定位：（a）Dnm1基因野生型（WT）和突变体（dnm1）酵母细胞中的线粒体。注意野生型细胞中的线粒体

长条状，突变体中变为网络状。（b）Drp1基因野生型（WT）和突变体（drp1）线虫细胞内的线粒体。注意野生型细胞中线粒体呈

规则的条形（黄色），而突变体

细胞中的线粒体发生彭大且由延

伸成细线的线粒体外膜（绿色）

相连，说明Drp1于线粒体分裂及

分裂后期的膜切断必不可少。（c）线虫细胞中Drp1的活细胞定位

（上排荧光照片。线粒体标记为

线粒体分裂装置（所有蛋白组装成的功能单位，外膜-Fis1-Mdv1-Dnm）红色，Drp1标记为绿色）及dynamin纤维组装及分解驱动线粒体分裂的模式图。注意线粒体分裂的位点上出现Drp1。Bar = 2微米（a），5微米（b），2微米（c 上），0.1微米（c下）。

电子显微镜下观察到的线粒体分裂装置：（a）研究线粒体和叶绿体分裂装置的经典实验材料，红藻细胞的荧光显微照片（DNA特异性探针DAPI染色）及细胞内线粒体与叶绿体分材料红藻细胞的荧光显微照片（DNA特异性探针DAPI染色）及细胞内线粒体与叶绿体分

The electron-transport

chain of the inner

mitochondrial

membrane.

Importing proteins into a mitochondrion. (a) Proposed steps taken by proteins imported posttranslationally into either the mitochondrial matrix or inner mitochondrial membrane. The polypeptide is targeted to a mitochondrion by a targeting sequence, which is located at the N-terminus in the matrix protein (step 1) and is located internally in most inner membrane proteins (step A). Cytosolic Hsp70 molecules unfold the polypeptides prior to their entry into the mitochondrion. The proteins are recognized by membrane receptors (red transmembrane proteins) and translocated through the OMM by way of pores in the TOM complex of the OMM (step 2 or B). Most integral proteins of the IMM are directed to the TIM22 complex of the IMM (step C), which steers them into the lipid bilayer of the IMM (step D). Mitochondrial matrix proteins are translocated through the TIM23 complex of the IMM (step 3). Once the protein enters the matrix, it is bound by a mitochondrial chaperone (step 4), which may either pull the polypeptide into the matrix or act like a Brownian ratchet to ensure that it diffuses into the matrix (these alternate chaperone mechanisms are discussed in the text). Once in the matrix, the unfolded protein assumes its native conformation (step 5a) with the help of Hsp60 chaperones (not shown). The presequence is removed enzymatically(step 5b). (b) A three-dimensional model of the mitochondrial protein-import machinery, showing the number, relative size, and topology of the various proteins involved in this activity. The TOM complex is a reddish color, the TIM23 complex is yellow-green, the TIM22 complex is green, and the cooperating chaperones are blue.

4.2叶绿体与光合作用

4.2 叶绿体与光合作用

叶绿体