细胞质膜与跨膜运输

细胞生物学
线粒体通透性研究
• 大多数的盐、糖、核苷和辅酶能够快速地进 入线粒体，但是它们在线粒体内的最终浓度 通常要比溶液中的浓度低，说明线粒体中只 有部分区域能够接收外部环境中的溶质。
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细胞生物学
线粒体各组分的分离
• 由于线粒体外膜的通透 性比内膜高，利用这一 性质，分离线粒体内膜、 外膜及其他组分。
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线粒体与过氧化物酶体
熊涛
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细胞生物学
第七章 线粒体与过氧化物酶体
线粒体的形态结构
线粒体的结构与化学组成
导向信号与线粒体蛋白定位
线粒体的功能－－氧化磷酸化作用
线粒体的遗传、增殖和起源
过氧化物酶体
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细胞生物学
线粒体的形态结构
线粒体的发现与功能研究
表7-3 细胞质中合成的某些线粒体蛋白质
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细胞生物学
翻译后转运与蛋白质寻靶(protein targeting)
• 游离核糖体上合成的蛋 白质释放到胞质溶胶后 被运送到不同的部位， 即先合成，后运输。由 于在游离核糖体上合成 的蛋白质在合成释放之 后需要自己寻找目的地， 因此又称为蛋白质寻靶。 长江大学生命科学学院
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细胞生物学
线粒体转运肽（前导肽）的一般特性
• 需要受体 • 从接触点进入
• 蛋白质要解折叠
• 需要能量
• 需要转运肽酶
• 需要分子伴侣的帮助
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线粒体蛋白转运
• 线粒体有四个组成部分,其中有两层膜,所以由细胞 质核糖体合成的蛋白质转运到线粒体基质必须穿过 两层膜障碍。
• 分布：在多数细胞中，线粒体均匀分布在整个 细胞质中，但在某些细胞中，线粒体的分布是 不均一的。
• 存在方式：线粒体在细胞中并非都是单个存在 的，有时可形成由几个线粒体构成的网络结构， 有些线粒体具有分支,可以相互交错在一起。 长江大学生命科学学院
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线粒体的结构
线粒体的结构与化学组成
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特殊的主动运输系统，完成下列运输作用:
①糖酵解产生的NADH必须进入电子传递链参与有氧氧化； ②线粒体产生的代谢物质如草酰辅酶A和乙酰辅酶A必须运 输到细胞质中，它们分别是细胞质中葡萄糖和脂肪酸的 前体物质；
③线粒体产生的ATP必须进入到胞质溶胶，以便供给细胞
反应所需的能量，同时，ATP水解形成的ADP和Pi又要 被运入线粒体作为氧化磷酸化的底物。
信号序列
• 将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号 序列(signal sequence)，将组成该序列的肽称为信号肽 （signal peptide)。
在不需要特别区分时，可将它们统称为信号序列或 信号肽。 长江大学生命科学学院
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九 九 年 －诺 布贝 洛尔 贝医 尔学 奖 得 主
– 内膜上的脂类与蛋白质的比值低(0.3:1) – 外膜中的比值较高(接近1:1) 长江大学生命科学学院
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线粒体各部分的特性和功能
• 蛋白分布
– 线粒体由四个部分组成，在能量转换过程中分别起 不同的作用。各部分功能的差异主要是化学组成的 差异，特别是蛋白和酶分布的差异。
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线粒体(Mitochondria)
模式图
电镜下观察
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线粒体的形态和分布
• 大小与形状：直径一般在0.5-1.0m，形状多种 多样， 一般呈线状，也有粒状或短线状。 • 数量：在不同类型的细胞中线粒体的数目相差 很大， 但在同一类型的细胞中数目相对稳定。
破裂的内膜重新闭 合形成小泡，其表 面有F1颗粒。
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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、水
份等组成；
• 蛋白质:占线粒体干重的65～70%；
• 脂类:线粒体的脂类只占干重的20～30%；
• 线粒体内、外膜在化学组成上的主要区别是脂
类和蛋白质的比例不同。
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导向序列与信号序列
导向序列
• 将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号 (targeting signal)，或导向序列(targeting sequence)， 由于这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽 (transit peptide)，或导肽(leading peptide)。
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共翻译转运与蛋白质分选(protein sorting)
• 膜结合核糖体上合成的蛋 白质通过定位信号，一边 翻译，一边进入内质网， 由于这种转运定位是在蛋 白质翻译的同时进行的， 故称为共翻译转运。在膜 结合核糖体上合成的蛋白 质通过信号肽，经过连续 的膜系统转运分选才能到 达最终的目的地，这一过 程又称为蛋白质分选。
细胞生物学
• 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
• 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
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线粒体内膜的主动运输系统
线粒体对于大多数亲水物质的透性极低，所以它必须具备
• 1850年，德国生物学家Rudolph Kö lliker第一个发现 线粒体， 并推测∶这种颗粒是由半透性的膜包被的。
• 1898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。 • 又经过几十年的研究, 逐步证明了线粒体具有Krebs循 环、电子传递、氧化磷酸化的作用,从而证明了线粒 体是真核生物进行能量转换的主要部位。
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细胞生物学
•丙酮酸、脂肪酸、Pi等的运输
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细胞生物学
•线粒体对细胞内Ca2+的调节
•系统1是由膜动力势引起的Ca2+离子流向线粒体基质; •系统2是通过与Na+离子的交换将Ca2+离子输出到胞质溶胶
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细胞生物学
导向信号与线粒体蛋白定位
线粒体中的蛋白质绝大多数都是核基因编码， 在细胞质的游离核糖体上合成后运输到线粒体的。