单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,线粒体,Mitochondrion,线粒体的形态结构,线粒体是能够在光学显微镜进行观察的显微结构，它具有渗透性，在低渗溶液中会膨胀，而在高渗溶液中能够收缩。,线粒体的形态（光镜）,线粒体的数量,线粒体的数量因细胞类型不同而有很大差别：,数百 数千个,3,10,5,万个,(,有些卵母细胞),1,个,50,万个,(巨大变形虫),人肝细胞,5001000个,(正常),同一种细胞中的线粒体数量也因生理状态(如,需能程度,)不同而不同：,数千个,(甲亢),线粒体,形状：与细胞的,营养状态有关,线粒体,大小：,细胞类型,和,生理状态,(渗透压,温度,pH),一般,0.51.0,m,28,m,多与细菌近似！,1020,m,巨大线粒体,(人成纤维细胞:40,m),线粒体的超微结构,线粒体的三维结构：,外膜、膜间隙、内膜和基质,膜间隙,基质,细胞质溶质,外膜,膜间隙,内膜,基质,嵴,线粒体的三维结构图解,线粒体的超微结构,肝细胞线粒体的超微结构,线粒体超微结构的特点,1、,外膜,有孔蛋白，高透性,。,2、,内膜,高蛋白膜，低透性；,内陷成,嵴,，有基粒。,3、,膜间腔,多种酶、底物、辅助因子。,4、,基质,mtDNA、核糖体、tRNA、,多种酶系。,1、线粒体外膜,6nm,;,比较光滑;,有,孔蛋白,(porin),由孔蛋白单体形成的圆筒状孔道,孔蛋白单体,外膜,1nm,NH,2,COOH,(B),(A),*,基粒,ATP合成酶,（F,1,F,0,ATP酶）,，,含多个亚基。,头部,F,1,因子,。突出膜外合成ATP。,基部,F,0,因子,。嵌入膜内质子通道。,*,电子传递链,呼吸链（2种）,3.嵴,(cristae)：,扩大内膜面积，,增加了内膜的代谢效率,嵴的数量与线粒体氧化活性的强弱程度有关,！,需 能 多,需 能 少,4、膜间隙,无定形液体,可溶性酶类,底物,辅助因子,外膜,膜间隙,内膜,嵴,基质,内、外膜紧密接处,转位接触点,5、线粒体基质,均 质 的,胶状物质,蛋白质,三羧酸循环,的有关酶类,脂肪酸氧化,的有关酶类,丙酮酸氧化,的有关酶类,脂类,有形成分,丝状物质,(,环状DNA,和,RNA,),核糖体,致密颗粒状物质,(含,Ca,2+,、,Mg,2+,或,Zn,2+,等),（二）线粒体的化学组成,蛋白质,6570%,脂类,2530%,DNA,和,遗传系统,多种辅酶,维生素,无机离子,线粒体,蛋白质：,50%,脂 类,：,50%,外膜,内膜,蛋白质：80%,脂 类,：,20%,（三）线粒体的功能,细胞氧化,细胞内葡萄糖、AA、脂肪酸等供能物质在,一系列酶的作用下，消耗O,2,，产生CO,2,和H,2,O并释放能量,的过程，也称,细胞呼吸,。,细胞呼吸的特点,细胞呼吸：吸取O2，排出CO2，是细胞内提供生物能源的主要途径。,是一系列由酶系所催化的氧化还原反应。,所产生的能量储存在ATP的高能磷酸键中,去磷酸化,A-PPP A-PP+Pi+1.72kJ,磷酸化,反映过程分步进行，能量逐步释放,反映在恒温和恒压的条件下进行,糖酵解的地点与产物,2.线粒体中乙酰CoA的生成,丙酮酸生成乙酰CoA细胞质膜中由糖酵解生成的丙酮酸分子经过线粒体外膜的孔蛋白进入线粒体膜间隙，然后在运输蛋白的作用下穿过内膜进入线粒体基质。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。,3.,三羧酸循环,乙酰CoA一旦形成，立即进入线粒体基质的循环氧化途径，即TCA循环。TCA循环又称Krebs循环、柠檬酸循环。每循环一次生成两分子的CO2、一分子GTP、四分子的NADH(连同丙酮酸脱羧形成乙酰CoA时产生的一分子NADH在内)和一分子的FADH2，释放5对电子。,4.氧化磷酸化偶联机制：,化学渗透假说,基本思想：线粒体内膜上的呼吸链起质子泵的作用，利用高能电子传递过程中释放的能量将H+泵出内膜外，造成内膜内外的一个H+梯度（严格地讲是离子的电化学梯度），ATP合酶再利用这个电化学梯度来合成ATP。,这个学说要求：内膜对H+，OH-，及一般的离子不通透，内膜上应该有氧化磷酸化和三羧酸循环的底物的载体。,构成,呼吸链,的3个复合物具有,质子泵,功能，当H原子的,高能电子,在复合物间传递时，所释放能量可驱动质子泵转运H,+,到,膜间腔,，形成,H,+,梯度,。,另一方面，泵出的H,+,总是有顺浓度返回基质的倾向，当H,+,从基粒的,质子通道,回流时，释放的能量使,ADP+Pi ATP,。,化学渗透学说,解释电子传递如何偶联磷酸化,线粒体的半自主性图解,线粒体的生长与增殖所需要的大部分蛋白质是由核基因编码、在细胞质中合成的；仅有少部分,蛋白质是由其自身基因编码、在线粒体内合成的,1.线粒体DNA,（mtDNA）,mtDNA为,双链环状,。,不同物种大小不同。,人mtDNA：,双链环状，含16569 bp，共 37个基因（22种 tRNA基因、2种 rRNA基因、13种 mRNA基因,编码13种蛋白,）,mtDNA,能自我复制（半保留，基质中）,人的线粒体DNA,2.mt遗传系统,与n遗传系统的关系,（五）线粒体与疾病,疾病过程中的线粒体变化,线粒体常作为细胞病变或损伤时最敏感的指标之一，常为分子细胞病理学检查的重要依据,线粒体疾病（mitochondrial disorders）,：以线粒体结构和功能缺陷为主要疾病原因的疾病线粒体DNA是裸露的，易发生突变且很少能修复,线粒体遗传学的特点：,多质性：每个细胞中含有成百上千个mtDNA的拷贝，线粒体遗传学更偏向于群体方面的特性,异质性：mtDNA发生突变，造成在同一细胞或组织中两种或多种mtDNA群体的共存,阈值效应：mtDNA性状的表达是由特定组织中野生型与突变mtDNA的相对比例决定,不均等的有丝分裂分离：突变mtDNA分子在子代细胞的分配比例发生变化，表型也会发生相应改变,母系遗传：合子中几乎所有的mtDNA均来自卵子，并随机地分配到子代细胞,高突变率：mtDNA的突变率比nDNA高1020倍,线粒体疾病的分类：,生化分类：底物转运缺陷,底物利用缺陷,Krebs循环缺陷,电子传导缺陷,氧化磷酸化偶联缺陷,遗传分类：核DNA（nDNA）缺陷,mtDNA 缺陷,nDNA和mtDNA联合缺陷,主要的线粒体疾病,线粒体疾病主要影响神经、肌肉系统，故亦称线粒体脑肌病,mtDNA点突变引起的疾病,Leber遗传性视神经病,mtDNA缺失、重复导致的疾病,线粒体心肌病、帕金森病,mtDNA-nDNA突变交互作用引起的疾病,线粒体功能障碍,mtDNA与癌的发生,mtDNA整合到核基因组中,部分致病突变在人线粒体基因组中的定位,(a),外侧所示为人mtDNA的编码产物:编码,复合物,43个亚基中的7个(ND1,2,3,4,4L,5和6);编码,复合物,11个亚基中的细胞色素b);编码,复合物,13个亚基中的3个(COI,II,III);编码,ATPase复合物,16个亚基中的2个(6,8);编码,大小rRNA,(16S,12S rRNA);编码,22种tRNA,(白线区,其旁的英文字母代表同族氨基酸)。,(b),内侧示人mtDNA中的致病点突变,用,疾病的首字缩写,和,核苷酸的位置,来表示。(自,Wallace,1999,),Thank you so much,临床四大班五小班,