线粒体的结构示意图 PPT
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线粒体PPT演示课件
17
mtDNA的复制、转录
复制——半保留 需要核基因编码的酶类、调控因子的参与 两个单向复制叉 两条链合成的方向相反,不同步 不受细胞周期的影响
转录——需要核基因编码的酶和转录因子的参与 重链和轻链各有一个启动子 成熟的mRNA无帽,有靴
18
线粒体蛋白质的来源
内源性:10%
线粒体完成电子传递和氧化磷酸化必需的
脂类 : 占25%-30% 主要是磷脂 含丰富的心磷脂、少量的胆固醇
DNA/RNA/核糖体 辅酶、维生素和无机离子
13
线粒体的遗传体系
除植物中的叶绿体外,真核细胞中唯一含
有核外遗传物质的细胞器
线粒体DNA(mtDNA)
裸露的,不与组蛋白结合 多拷贝 编码线粒体的tRNA,rRNA,部分线粒体蛋白
包括ATP合酶、转运蛋白、 电子传递链
inner membrane7
孔蛋白(porin)
8
线粒体内膜
是细胞质与线粒体基质之间主要的通透屏障 内表面有负责多种功能的蛋白
9
线粒体的内部空间
膜间腔(外腔)
充满无定形液体
含有多种可溶性酶、底物和辅助因子
基质腔(内腔)
酶:DNA聚合酶、氨基酸活化酶等
25
线粒体的起源与发生
增殖方式:分裂 出芽分裂 收缩分裂 间壁分裂
不是绝对均等的
分裂过程中mtDNA随机、不均等地分配到新的线粒体中
线粒体起源于共生的早期细菌
26
第二节 细胞呼吸与能量转换
细胞呼吸(生物氧化;细胞氧化) 细胞内特定的细胞器(线粒体)内,在氧的参与下,分解大分 子物质,产生CO2、释放能量并储存于ATP中的过程。
3
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mtDNA的复制、转录
复制——半保留 需要核基因编码的酶类、调控因子的参与 两个单向复制叉 两条链合成的方向相反,不同步 不受细胞周期的影响
转录——需要核基因编码的酶和转录因子的参与 重链和轻链各有一个启动子 成熟的mRNA无帽,有靴
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线粒体蛋白质的来源
内源性:10%
线粒体完成电子传递和氧化磷酸化必需的
脂类 : 占25%-30% 主要是磷脂 含丰富的心磷脂、少量的胆固醇
DNA/RNA/核糖体 辅酶、维生素和无机离子
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线粒体的遗传体系
除植物中的叶绿体外,真核细胞中唯一含
有核外遗传物质的细胞器
线粒体DNA(mtDNA)
裸露的,不与组蛋白结合 多拷贝 编码线粒体的tRNA,rRNA,部分线粒体蛋白
包括ATP合酶、转运蛋白、 电子传递链
inner membrane7
孔蛋白(porin)
8
线粒体内膜
是细胞质与线粒体基质之间主要的通透屏障 内表面有负责多种功能的蛋白
9
线粒体的内部空间
膜间腔(外腔)
充满无定形液体
含有多种可溶性酶、底物和辅助因子
基质腔(内腔)
酶:DNA聚合酶、氨基酸活化酶等
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线粒体的起源与发生
增殖方式:分裂 出芽分裂 收缩分裂 间壁分裂
不是绝对均等的
分裂过程中mtDNA随机、不均等地分配到新的线粒体中
线粒体起源于共生的早期细菌
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第二节 细胞呼吸与能量转换
细胞呼吸(生物氧化;细胞氧化) 细胞内特定的细胞器(线粒体)内,在氧的参与下,分解大分 子物质,产生CO2、释放能量并储存于ATP中的过程。
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第七章线粒体的结构与功能PPT课件
1894年 ——Altmann —— 光镜 —— 生命小体 (bioblast) 1897年 —— Benda —— 线粒体(mitochondria)
一.线粒体的形态、大小和分布 形态:光镜: 线状、粒状、短杆状;有的圆形、哑铃形、星形;还有分枝状、环状等
*
线粒体的形态
光学显微镜下线粒体的形态
返回目录
*
化学渗透学说示意图
*
细胞氧化:在酶的催化下,氧将细胞内各种供能物质氧化而释放能量的过程。由于细胞氧化过程中,要消耗O2释放CO2和H2O所以又称细胞呼吸。
*
细胞氧化的基本过程
1、酵 解: 在细胞质基质内进行,反应过程不需要氧——无氧酵解
2、乙酰辅酶A生成: 线粒体基质内进行
3、三羧酸循环: 在线粒体基质内进行
线粒体的形态多种多样, 一般呈线状,也有粒状或短线状。细胞的生理状况发生变化时线粒体的形态亦将随之而改变。
*
线粒体的数量
同一类型细胞中,线粒体的数目是相对稳定的。 在不同类型的细胞中线粒体的数目相差很大。 生理活动旺盛的细胞(心肌细胞)线粒体多。
数百 ~ 数千个
3 105万个(有些卵母细胞)
特征酶:苹果酸脱氢酶
氧化还原酶 37%*源自线粒体各部分蛋白及酶的分布
线粒体的化学组成
线粒体的化学组分主要是由蛋白质、脂类和水份等组成
红色标注各部分的标志酶
*
线粒体:提供细胞95%以上的能量--- 细胞内的动力工厂 糖酵解:提供细胞少量的能量
细胞内的供能物质:主要糖类
*
知识回顾:真核细胞中的氧化作用 糖的氧化: 葡萄糖→细胞→ 胞质中分解为丙酮酸(不需要氧,糖酵解) ◆糖氧化成丙酮酸 ◆丙酮酸脱羧生成乙酰CoA ◆乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化
一.线粒体的形态、大小和分布 形态:光镜: 线状、粒状、短杆状;有的圆形、哑铃形、星形;还有分枝状、环状等
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线粒体的形态
光学显微镜下线粒体的形态
返回目录
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化学渗透学说示意图
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细胞氧化:在酶的催化下,氧将细胞内各种供能物质氧化而释放能量的过程。由于细胞氧化过程中,要消耗O2释放CO2和H2O所以又称细胞呼吸。
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细胞氧化的基本过程
1、酵 解: 在细胞质基质内进行,反应过程不需要氧——无氧酵解
2、乙酰辅酶A生成: 线粒体基质内进行
3、三羧酸循环: 在线粒体基质内进行
线粒体的形态多种多样, 一般呈线状,也有粒状或短线状。细胞的生理状况发生变化时线粒体的形态亦将随之而改变。
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线粒体的数量
同一类型细胞中,线粒体的数目是相对稳定的。 在不同类型的细胞中线粒体的数目相差很大。 生理活动旺盛的细胞(心肌细胞)线粒体多。
数百 ~ 数千个
3 105万个(有些卵母细胞)
特征酶:苹果酸脱氢酶
氧化还原酶 37%*源自线粒体各部分蛋白及酶的分布
线粒体的化学组成
线粒体的化学组分主要是由蛋白质、脂类和水份等组成
红色标注各部分的标志酶
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线粒体:提供细胞95%以上的能量--- 细胞内的动力工厂 糖酵解:提供细胞少量的能量
细胞内的供能物质:主要糖类
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知识回顾:真核细胞中的氧化作用 糖的氧化: 葡萄糖→细胞→ 胞质中分解为丙酮酸(不需要氧,糖酵解) ◆糖氧化成丙酮酸 ◆丙酮酸脱羧生成乙酰CoA ◆乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化
细胞生物学第七章 线粒体ppt课件
■ 两套遗传体系的协同性
通过离体实验发现两套 遗传体系的遗传机制不 同。 如放线菌酮是细胞质蛋 白质合成抑制剂,但是 对细胞器蛋白质的翻译 却没有作用。另外,一 些抗生素,如氯霉素、 四环素、红霉素等能够 抑制线粒体蛋白质的合 成,但对细胞质蛋白质 合成没有多大影响。 通过对转录的抑制研究, 发现线粒体基因转录的 RNA聚合酶也是特异 的(图)。
线粒体蛋白转运
图 线粒体蛋白转运的部位
分子伴侣(molecular chaperon)
概念:一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质,它 们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装,而且在 组装完毕后与之分离,不构成这些蛋白质结构执行功能时的 组份。 种类:伴侣素家族(chaperonin, Cpn)、热休克蛋白 家族 ( Hsp family )、 核质素、T 受体结合蛋白 (TRAP) 等 特征:1、分子伴侣对靶蛋白没有高度专一性,同一分子伴 侣可以促进多种氨基酸序列完全不同的多肽链折叠成为空间 结构、性质和功能都不相关的蛋白质。 2、它的催化效率很低。行使功能需要水解ATP,以改 变其构象,释放底物,进行再循环。 3、它和肽链折叠的关系,是阻止错误折叠,而不是促 进正确折叠。 4. 多能性(胁迫保护防止交联聚沉,转运,调节转录 和复制,组装细胞骨架) 5. 进化保守性
细胞生物学第七 章 线粒体
第一节、 线粒体的生物学特征
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。
第六章线粒体和叶绿体(共80张PPT)
复合物IV:细胞色素c氧化酶
• 组成:为二聚体,每个单体含至少13条肽链,分为三个亚单位。
• 作用:将从细胞色素c接受的电子传给氧形成水,每转移一对电子,在基
质侧消耗2个质子,同时转移2个质子至膜间隙。(2 H+泵出, 2 H+ 参与 形成水)
• cyt c→CuA→heme a→a3- CuB→O2
Transport of electrons from NADH
Transport of electrons from FADH2
在电子传递过程中,有几点需要说明
• 四种类型电子载体:黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、铁硫蛋白、辅酶 Q。前三种与蛋白质结合,辅酶Q为脂溶性醌。
• 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。
• 4还原态cyt c + 8 H+M + O2→4氧化态cyt c + 4H+C + 2H2O
两条主要的呼吸链
• ①由复合物I、III、IV组成,催化NADH的脱氢氧化。
• ②由复合物II、III、IV组成,催化琥珀酸的脱氢氧化。
• 对应于每个复合物Ⅰ,大约需要3个复合物Ⅲ,7个复合物Ⅳ,任 何两个复合物之间没有稳定的连接结构,而是由辅酶Q和细胞色 素c这样的可扩散性分子连接。
(二) 线粒体的超微结构(两膜两室)
基质
膜间隙
外膜
嵴
内膜
A three-dimensional diagram of a mitochondrion cut longitudinally
•线粒体的超微结构
◆外膜(outer membrane):含孔蛋白(porin),通透性较高。外膜的 标志酶是单胺氧化酶。 ◆内膜(inner membrane):富含心磷脂,高度不通透性,向内折叠
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•
(2)说明无氧呼吸强度与O2含量之间的关系
__________________。
•
(3)实线和虚线相交于C点,对于B、C点,
以下叙述正确的有__________。
•
A.C点时,植物既进行无氧呼吸,又进行
有氧呼吸
•
B.C点时,植物只进行有氧呼吸,此时无
氧呼吸被完全抑制
•
C.B点时,植物无氧呼吸强度最弱
水稻的根系适于在水中生长,这是因为水稻 的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气 腔运送到根部各细胞,而且与旱生植物相比, 水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是,水 稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸,所以 稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不 足,水稻根的细胞就会进行酒精发酵,时 间长了,酒精就会对根细胞产生毒害作用 ,使根系变黑、腐烂。
较深的伤口里缺少氧气,破伤风芽 孢杆菌适合在这种环境中生存并大 量繁殖。所以,伤口较深或被锈钉 扎伤后,患者应及时请医生处理。
有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情 况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过 有氧呼吸可以获得较多的能量。相反, 百米冲刺等无氧运动,是人体细胞在缺 氧条件下进行的高速运动。 无氧运动中,肌细胞因氧不足,要靠乳 酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激 肌细胞周围的神经末梢,所以人会有肌 肉酸胀乏力的感觉。
变式训练2 一密闭容器中加入葡萄糖溶液和酵母菌,1h后测
得该容器中O2减少24mL,CO2增加48mL,则在1h内酒精发酵所消 耗的葡萄糖量是有氧呼吸的( )
A.13 C.2倍 答案:D
B.12 D.3倍
解析:酵母菌是兼性厌氧型生物。O2减少24mL,说明有氧呼 吸消耗氧气24mL,根据反应式可知有氧呼吸消耗葡萄糖4mL,生成
3、无氧呼吸:
196.65KJ/mol
(1)进行场所:细胞质基质 61.08KJ 2ATP
(2)过程: (3)总反应式:C6H12O6 (4)概念:
2C3H6O3 + 能量 2CO2 + C2H5OH +能量
是指细胞在无氧条件下,通过酶的催化 作用,把葡萄糖等有机物分解成为不彻底氧 化产物,同时释放出少量能量的过程。
有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系:
场所
有氧呼吸
细胞质基质、线粒体
无氧呼吸
细胞质基质
条件 不 同 产物 点
分解程度
释放能量
相 联系 同 点 实质
需O2、酶 H2O、CO2 CO2
彻底
不需O2、需酶 C2H5OH、
或 C3H6O3 不彻底
较多
较少
有氧呼吸和无氧呼吸第一个阶段是相同的 分解有机物,释放能量
醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足 和具有酒精底物的条件下,醋酸杆菌大 量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。
谷氨酸棒状杆菌是一种好氧细菌。在有氧条件下,谷氨酸棒状 杆菌能将葡萄糖和含氮物质(如尿素、硫酸铵、氨水)合成为 谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工,就成为谷氨酸钠──味精。
对于板结的土壤及时进行松土透气, 可以使根细胞进行充分的有氧呼吸, 从而有利于根系的生长和对无机盐 的吸收。此外,松土透气还有利于 土壤中好氧微生物的生长繁殖,这 能够促使这些微生物对土壤中有机 物的分解,从而有利于植物对无机盐的吸收。
C、H、O的来龙去脉:
C: C6H12O6 →丙酮酸→CO2
H:
C6H12O6
丙酮酸→[H] →H2O [H] →H2O
H2O →[H] →H2O
O:
O2 →H2O C6H12O6 →丙酮酸
H2O
CO2
有氧呼吸小结
①主要场所: 线粒体
②能量去向:
一部分以热能形式散失 (1709kJ/mol,约60%)
另一部分转移到ATP中 (1161kJ/mol,约40%)
③总反应式:
C6H12O6+6H2O+酶6O2
④有氧呼吸概念:
6CO2+ 12H2O 3+8能个量 ATP
细胞在_氧___的参与下,通过_多__种__酶__的催化作用,把
_葡__萄__糖__等有机物__彻__底__氧_化__分__解____,产生__C_O_2_和 _H__2_O_,释放_能__量___,生成_许__多__A__T_P_的过程。
针对训练
1. 图2表示绿色植物细胞内部分物质的转化过程,下列有关
A 叙述正确的是( )
A.图中①、②两物质依次是H2O和O2 B.图中(一)、(二)两阶段产生[H]的场所都是线粒 C. D.该过程只能在有光的条件下进行,无光时不能进行
苹果储藏久了为什么会有酒味呢?
无氧呼吸的场所在哪里呢? 反应是如何进行的呢?
二氧化碳24mL。CO2增加48mL,还有24mL是酒精发酵生成,酒精 发酵消耗葡萄糖12mL。
五、影响呼吸作用的因素及在农业上的应用
• 1、温度:主要是影响酶的活性 应用:蔬菜和水果储存应降温;大棚栽培植物有昼夜温差
• 2 氧气:直接影响呼吸速率和呼吸性质。氧 气的存在对无氧呼吸有抑制作用
应用:蔬菜和水果储存;氧浓度控制在呼吸作用最低点。 施肥后,中耕松土,提高肥效
3 二氧化碳:使呼吸酶活性下降; 在CO2浓度上升到1—10%以上时呼吸作用明显被抑制 应用:北方地窖,蔬菜保鲜,保鲜袋中自体保鲜
相当于有氧呼吸的__________倍。
(3)B、D (4)氧气含量逐
•
渐升高到5%时,无氧呼
吸逐渐被抑制,而有氧
呼吸仍十分微弱 (5)1.5
课堂检测
1.马铃薯块茎进行无氧呼吸只能释放少量能量, 其他能量( ) A.贮藏在葡萄糖中 B.存留于酒精中 C.存留于乳酸中 D.以热能形式散失
2.人在剧烈运动后,血浆中的 PH 会明显下 降,其原因是( ) A.血浆中乳酸过少 B.血浆中 CO2过多 C.血浆中乳酸过多 D.血浆中丙酮酸过多
针对训练
1.与有氧呼吸相比,无氧呼吸最主要的特点是( )
A.分解有机物
B.释放能量
C.需要酶催化
D.有机物分解不彻底
例2 将酵母菌研磨成匀浆,离心后得上清液(细胞质基质)和 沉淀物(含线粒体),把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别 放入甲、乙、丙三个试管中,各加入等量葡萄糖溶液,然后置于隔 绝空气的条件下。下列叙述正确的是( )
无氧呼吸是否有害?
酒精和乳酸在细胞中大量积 累对细胞有毒害作用,且释 放的能量太少,不足维持生 命活动的需求。大多数生物 不能长时间用无氧呼吸维持 生命!
无氧呼吸是否有利?
生物体或部分组织器官在缺氧 条件下,无氧呼吸作为有氧呼 吸的补充,是生物的适应性的 表现!
有氧呼吸是在无氧 呼吸的基础上发展而来 的,由于有氧呼吸比无 氧呼吸优越,有氧呼吸 逐渐成为绝大多数生物 的主要呼吸形式,但还 保留着无氧呼吸的能力。
•
D.B点时,植Βιβλιοθήκη 呼吸作用最弱•(4)AB段表示CO2释放量减少,其原因是
•
_C0._O4_m2_的o_(5l_。释)_当_此放_外时_量界。,为氧无0含.6氧m量呼o为l吸,4消%而~耗O25葡的%萄时吸糖,收的该量相器为对官值约((量12))的无无升氧 氧高呼呼而吸吸逐和强渐有度减氧随弱呼O2吸含
三、有氧呼吸 1、场所:主要在线粒体
线粒体的结构示意图
外膜 内膜
基质
嵴
2、有氧呼吸最常利用的物质 ----葡萄糖(C6H12O6)
细 胞 膜 线 粒 体
有氧呼吸的三个阶段
① 葡萄糖的初步分解 场所:细胞质基质 C6H12O6 酶 2CH3COCOOH +4 [H] +能量(少量)
(丙酮酸)
② 丙酮酸彻底分解 场所:线粒体基质
• 4 水:在一定范围内含水越多,呼吸作用越强 应用:种子储存应晒干,降低呼吸作用
•
如图表示某种植物的非绿色器官在不同氧
浓度下CO2的释放量和O2吸收量的变化,请据
图回答:(注:实线表示O2吸收量;虚线表示
CO2释放量)
•
(1)在外界氧浓度为10%以下时,该器官的
呼吸作用方式是__________。
A.甲试管中最终产物为CO2和H2O B.乙试管中不发生反应 C.丙试管中有大量的ATP产生 D.丙试管中无CO2产生
三、细胞呼吸原理的应用
选用“创可贴”等敷料包扎伤口,既为伤口敷上 了药物,又为伤口创造了疏松透气的环境、 避免厌氧病原菌的繁殖,从而有利于伤口的 痊愈。
酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜 的通气、温度和pH等条件下,进行有氧 呼吸并大量繁殖;在无氧条件下则进行 酒精发酵。
线粒体
基质
线粒体
内膜
丙酮酸,H2O CO2、[H] 少量 [H]、O2 H2O 大量
下列分别属于有氧呼吸的第几阶段:
①产生CO2的阶段( 二 ) ②产生H2O的阶段( 三 ) ③氧气参与的阶段( 三 ) ④产生ATP的阶段(一、二、三) ⑤产生ATP最多的阶段( 三 )
C6H12O6+6H2O+6*O2 酶 6CO2+ 12H2*O +能量
酶
2CH3COCOOH +6H2O (丙酮酸)
6CO2 +20 [H] +能量(少量)
③ [H]的氧化 24[H] + 6O2 酶
场所:线粒体内膜 12H2O +能量(大量)
对比
有氧呼吸三个阶段的比较
有氧呼吸 场 所 反应物 产 物 释能
细胞质 主要是 第一阶段 基质 葡萄糖
丙酮酸 [H]
少量
第二阶段 第三阶段