核糖體線粒體第1頁(yè)/共45頁(yè)2核糖體概述1897年，首次觀察到核糖體，當(dāng)時(shí)稱其為核外染色質(zhì)。1955年，Palade用電鏡觀察到大鼠腺細(xì)胞的核糖體，命名為

“Palade顆?！薄?958年，Roberts提出用“ribosome”來命名核糖體，ribosome是核糖核蛋白體的意思，中文簡(jiǎn)稱核糖體。Palade，1955.“Notethatinthematrixtherearenumeroussmallanddensegranules(g)whichappeartohaveparticularaffinityforthemembranelimitingthecavitiesoftheendoplasmicreticulum.”第2頁(yè)/共45頁(yè)3核糖體概述概念：核糖體是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器，其功能是按照mRNA的指令由tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)來的氨基酸，在其有限空間內(nèi)高效且精確地合成多肽鏈?！暗鞍踪|(zhì)合成機(jī)”基本類型：附著核糖體：附著于糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或外核膜表面。游離核糖體：游離于細(xì)胞質(zhì)中。70S的核糖體：原核細(xì)胞；線粒體、葉綠體內(nèi)的核糖體與70S核糖體類似。80S的核糖體：真核細(xì)胞胞質(zhì)。主要成分：r蛋白質(zhì)：40%，核糖體表面。rRNA：60%，核糖體內(nèi)部。第3頁(yè)/共45頁(yè)4核糖體形態(tài)結(jié)構(gòu)核糖體由大、小兩個(gè)亞基組成；大亞基：圓錐形；小亞基：弧形。蛋白質(zhì)合成時(shí)核糖體大、小亞基聚合；合成完成后分開，游離于胞質(zhì)中。第4頁(yè)/共45頁(yè)5核糖體形態(tài)結(jié)構(gòu)核糖體普遍分布于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞；線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)中含有核糖體。哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞中沒有核糖體；非細(xì)胞形態(tài)的病毒不含核糖體。第5頁(yè)/共45頁(yè)6核糖體形態(tài)結(jié)構(gòu)核糖體活性功能部位核糖體結(jié)合位點(diǎn)：位于小亞基，識(shí)別并結(jié)合mRNA。氨酰位：又稱A位點(diǎn)，位于大亞基，是新?lián)饺氲陌滨?tRNA與mRNA密碼子識(shí)別結(jié)合的位點(diǎn)。肽酰位：又稱P位點(diǎn)，位于小亞基，結(jié)合延伸中的肽酰-tRNA。出口位：又稱E位點(diǎn)，位于大亞基，是肽酰-tRNA移交肽鏈后，tRNA釋放的位點(diǎn)。中央管出口：位于大亞基，釋放多肽鏈。肽酰轉(zhuǎn)移酶的催化位點(diǎn)、起始因子、延伸因子、終止因子等的結(jié)合位點(diǎn)。第6頁(yè)/共45頁(yè)7蛋白質(zhì)合成過程1）起始因子-3(IF-3)介導(dǎo)30S小亞基與mRNA結(jié)合，形成IF3-30S亞基-mRNA復(fù)合物。2）IF-2介導(dǎo)fMet-tRNA與mRNA的AUG互補(bǔ)結(jié)合，形成”IF2-30S亞基-mRNA-fMet-tRNA”30S起始前復(fù)合物。3）在GTP與Mg2+參與下，50S亞基與30S起始前復(fù)合物結(jié)合，IF-2與IF-3脫落，形成”30S亞基-mRNA-50S亞基-fMet-tRNA”70S起始復(fù)合物。fMet-tRNA占據(jù)P位，A位空缺。（一）氨基酸活化（二）起始第7頁(yè)/共45頁(yè)8蛋白質(zhì)合成過程mRNA分子以5‘—3‘方向，從AUG開始每三個(gè)連續(xù)的核苷酸組成一個(gè)密碼子。每種氨基酸至少對(duì)應(yīng)一種密碼子，最多的可對(duì)應(yīng)六個(gè)密碼子。第8頁(yè)/共45頁(yè)9蛋白質(zhì)合成過程1）進(jìn)位：第二個(gè)氨酰-tRNA進(jìn)入A位。2）成肽：肽酰轉(zhuǎn)移酶催化A位氨酰-tRNA的氨基與P位肽酰-tRNA的羧基形成肽鍵。3）移位：核糖體沿5‘—3‘方向移動(dòng)一個(gè)密碼子，原來P位的tRNA移到E位，A位的肽酰-tRNA移到P位，A位空出。4）釋放：移到E位的tRNA釋出。核糖體循環(huán)：蛋白質(zhì)合成過程中肽鏈延伸階段的進(jìn)位、成肽、移位、釋放的全過程稱為核糖體循環(huán)，每經(jīng)過一次循環(huán)，肽鏈增加一個(gè)氨基酸。（三）肽鏈延伸第9頁(yè)/共45頁(yè)10蛋白質(zhì)合成過程1）mRNA的終止密碼（UAA\UAG\UGA）進(jìn)入A位，阻止氨酰-tRNA進(jìn)位。2）相關(guān)釋放因子（RF）識(shí)別結(jié)合A位終止密碼；P位的肽酰-tRNA經(jīng)酶解肽鏈與tRNA分離。3）肽鏈由中央管出口釋放，tRNA從P位脫落，大小亞基解聚并與mRNA分離。（四）終止第10頁(yè)/共45頁(yè)11多核糖體概念：細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成時(shí)，一個(gè)mRNA分子可結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條多肽鏈的合成；當(dāng)前一個(gè)核糖體結(jié)合mRNA啟動(dòng)多肽鏈合成并向mRNA3‘端移動(dòng)一定距離后，下一個(gè)核糖體就結(jié)合到mRNA起始位點(diǎn)。這種多個(gè)核糖體與同一mRNA結(jié)合的聚合體稱為多聚核糖體。意義：提供mRNA利用率，在一定時(shí)間內(nèi)合成更多的蛋白質(zhì)。第11頁(yè)/共45頁(yè)12線粒體概述結(jié)構(gòu)Electron-transportchainOxidativephosphorylation第12頁(yè)/共45頁(yè)13線粒體概述30億年前地球的假想環(huán)境厭氧菌早期地球大氣中主要含有氫氣、氨氣、水，缺乏氧氣生命形式主要為厭氧菌能量代謝方式為無氧代謝，如糖酵解、發(fā)酵作用等第13頁(yè)/共45頁(yè)14線粒體概述30億年前地球的假想環(huán)境厭氧菌新型的光合作用方式水氧氣大氣環(huán)境改變新型生命體出現(xiàn)藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻）2.4——2.7億年前,地球大氣中開始逐漸積累越來越多的氧氣。第14頁(yè)/共45頁(yè)15線粒體線粒體在氧化反應(yīng)帶來的自然選擇過程中出現(xiàn)氧氣對(duì)厭氧菌產(chǎn)生威脅自然選擇壓力生命體進(jìn)化出自我保護(hù)機(jī)制抵抗氧毒性，并能利用氧氣產(chǎn)生能量真核細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生能量的過程在特化的細(xì)胞器中進(jìn)行——線粒體線粒體概述第15頁(yè)/共45頁(yè)16形狀:線狀或顆粒狀體積:直徑為0.5~1.0μm，與細(xì)菌接近形態(tài)因細(xì)胞類型、生理狀態(tài)、發(fā)育階段而異數(shù)量:在不同類型細(xì)胞中差異很大，并隨細(xì)胞的能量需求而變化細(xì)胞內(nèi)定位:與微管相連特征:多形性、可塑性、移動(dòng)性、適應(yīng)性線粒體概述概念：線粒體是一種普遍存在于幾乎所有真核細(xì)胞中的細(xì)胞器；它能夠分解有機(jī)大分子底物，并將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可以直接利用的ATP；因此被比喻為細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”。第16頁(yè)/共45頁(yè)17貼壁生長(zhǎng)的成纖維細(xì)胞中，鏡下觀察線粒體為短線狀小體放大觀察可見線粒體能以bean-shaped形態(tài)存在，長(zhǎng)度約為1至4μm。

線粒體概述第17頁(yè)/共45頁(yè)18CardiacmuscleAmoeba

AdrenalcortexAstrocyteFishpseudobranchAdrenalsteroidsecretingcells多形性第18頁(yè)/共45頁(yè)19Dramaticchangesinshape可塑性在活細(xì)胞內(nèi)使用熒光標(biāo)記觀察到的線粒體形狀劇烈變化的現(xiàn)象第19頁(yè)/共45頁(yè)20移動(dòng)性和適應(yīng)性線粒體的融合與分裂一個(gè)線粒體可以與另外一個(gè)融合成新的線粒體，也可以一分為二的分裂。融合與分裂的動(dòng)態(tài)平衡是線粒體數(shù)量、形狀與接合度的重要影響因素。第20頁(yè)/共45頁(yè)21線粒體結(jié)構(gòu)線粒體外膜包裹整個(gè)線粒體線粒體的外部邊界線粒體內(nèi)膜線粒體的內(nèi)部邊界形成線粒體嵴膜間隙線粒體基質(zhì)第21頁(yè)/共45頁(yè)22線粒體嵴概念：線粒體內(nèi)膜內(nèi)陷突入基質(zhì)形成的內(nèi)折結(jié)構(gòu)成為線粒體嵴；嵴的存在大大增加了線粒體內(nèi)膜的表面積，提高了ATP合成的效率。第22頁(yè)/共45頁(yè)23Three

dimensionalreconstructionofamitochondrion深藍(lán)色:線粒體外膜淺藍(lán)色:線粒體內(nèi)膜的內(nèi)部邊界部分黃色:線粒體嵴線粒體結(jié)構(gòu)第23頁(yè)/共45頁(yè)24線粒體結(jié)構(gòu)外膜：含孔蛋白(porin)，通透性較高。內(nèi)膜：高度不通透性，向內(nèi)折疊形成嵴。含有與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的蛋白；膜的基質(zhì)面附著基質(zhì)顆粒(ATP合成酶顆粒)。膜間隙：含許多可溶性酶、底物及輔助因子。基質(zhì)：溶膠狀，含三羧酸循環(huán)酶系、線粒體基因表達(dá)酶系；雙鏈環(huán)狀的線粒體DNA，核糖體等。第24頁(yè)/共45頁(yè)25ATPsynthaseparticles線粒體結(jié)構(gòu)線粒體基粒：線粒體內(nèi)膜特別是嵴膜基質(zhì)面上帶柄的球狀顆粒稱為基粒?；Ｊ怯啥鄠€(gè)蛋白亞基組成的大分子蛋白，其化學(xué)本質(zhì)是ATP合酶，能將呼吸鏈電子傳遞過程中釋放的能量用于ADP磷酸化生成ATP。第25頁(yè)/共45頁(yè)26線粒體化學(xué)組成線粒體主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成可溶性蛋白：酶、周邊膜蛋白不溶性蛋白：整合膜蛋白、膜鑲嵌酶蛋白脂類以磷脂為主外膜與內(nèi)膜化學(xué)組成上的差異外膜蛋白與脂質(zhì)的比例約為1：1內(nèi)膜蛋白與脂質(zhì)的比例約為4：1膜間隙的化學(xué)組成與胞質(zhì)相似基質(zhì)的化學(xué)組成以參與能量代謝的酶類為特征第26頁(yè)/共45頁(yè)27線粒體外膜（高通透性）:含通道形成蛋白——孔蛋白Porin對(duì)相對(duì)分子量10000以下的物質(zhì)具有高通透性線粒體內(nèi)膜

(選擇透過性):

含有豐富蛋白質(zhì)，主要有以下三方面作用:電子傳遞鏈:執(zhí)行氧化反應(yīng);(2)ATP合酶:在線粒體基質(zhì)中產(chǎn)生ATP;(3)運(yùn)輸?shù)鞍?轉(zhuǎn)運(yùn)代謝產(chǎn)物

線粒體膜間隙:

含有多種可以利用ATP來磷酸化其它核苷酸的酶類線粒體基質(zhì):

能量代謝相關(guān)酶類;線粒體DNA；核糖體第27頁(yè)/共45頁(yè)28TestExplainthefollowingterms

MitochondrialcristaeMitochondrion

Fillintheblanks

Themitochondriacouldbesubdividedfromtheoutertotheinnerinto_____,_____,_____,_____.第28頁(yè)/共45頁(yè)29TestBestselection

Whichofthefollowingcellsdoesnotcontainmitochondria()

LivercellB.Redbloodcell

MusclecellSecretingcellShortanswers/briefessays

Pleasedescribethestructureofmitochondria

第29頁(yè)/共45頁(yè)30TestWrightorwrongIngeneral,animalcellshavemoremitochondriathanplantcells.()DNAmutationofmitochondriaismorecommoninoldmenthan()inyoungpeople.3.Keshandiseaseisdirectlycausedbymitochondriadysfunction,()anddeficiencyofseleniumisoneofit’sprimarypathogeny.第30頁(yè)/共45頁(yè)31細(xì)胞呼吸在氧分子的參與下，細(xì)胞分解各種大分子物質(zhì)，產(chǎn)生二氧化碳；同時(shí)將分解代謝所釋出的能量?jī)?chǔ)存于ATP中。這一過程稱為細(xì)胞呼吸，又成為生物氧化或細(xì)胞氧化。本質(zhì)上是線粒體中的一系列由酶催化進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)反應(yīng)在恒溫、恒壓條件下進(jìn)行所產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存于ATP的高能磷酸鍵中整個(gè)反應(yīng)分步進(jìn)行，能量逐步釋放反應(yīng)過程需要水分子參與第31頁(yè)/共45頁(yè)32細(xì)胞呼吸糖類、蛋白質(zhì)和脂肪消化水解產(chǎn)物，進(jìn)一步分解為共同產(chǎn)物乙酰CoA，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)中完成，是物質(zhì)氧化的最終共同途徑。線粒體成為絕大多數(shù)細(xì)胞代謝過程中最終的能量轉(zhuǎn)換和輸出中心。第32頁(yè)/共45頁(yè)33電子傳遞和氧化磷酸化線粒體基質(zhì)中大分子分解代謝產(chǎn)生攜帶高能電子的NADH和FADH2NADH和FADH2通過電子傳遞鏈將高能電子最終傳至氧分子電子傳遞過程中形成跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子電化學(xué)梯度差電化學(xué)梯度差儲(chǔ)存的的能量用來合成ATP氧化過程：電子傳遞鏈完成磷酸化過程：ATP合酶完成線粒體中的能量代謝第33頁(yè)/共45頁(yè)34電子傳遞和氧化磷酸化I：NADH-CoQ還原酶II：琥珀酸-CoQ還原酶III：CoQ-細(xì)胞色素c還原酶IV：細(xì)胞色素c氧化酶第34頁(yè)/共45頁(yè)35電子載體黃素蛋白（FMN，F(xiàn)AD）CoQ細(xì)胞色素類（含鐵血紅素）鐵硫中心（FeS）銅原子電子傳遞和氧化磷酸化第35頁(yè)/共45頁(yè)36氧化還原電位越高，氧化性（獲得電子的能力）越強(qiáng)電子傳遞鏈各組分氧化還原電位逐級(jí)升高電子自由能逐級(jí)降低電子逐級(jí)傳遞電子傳遞鏈的氧化還原電位電子傳遞和氧化磷酸化第36頁(yè)/共45頁(yè)37質(zhì)子電化學(xué)梯度差驅(qū)動(dòng)ATP合成電子傳遞和氧化磷酸化第37頁(yè)/共45頁(yè)38線粒體的半自主性半自主性細(xì)胞器：自身含有遺傳表達(dá)系統(tǒng)(自主性)；但編碼的遺傳信息十分有限，其RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯、自身構(gòu)建和功能發(fā)揮等必須依賴核基因組編碼的遺傳信息(