武汉大学：《细胞生物学 Cell Biology》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 细胞的能量转换（线粒体和叶绿体）

第七章 细飚的能量转换 一线粒体和叶绿体 ■线粒体和叶绿体的初步知识 ■线粒体与氧化磷酸化 叶绿体与光合作用 ■线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 ■线粒体和叶绿体的增殖与起源 小结

第七章 细胞的能量转换 —线粒体和叶绿体 ◼ 线粒体和叶绿体的初步知识 ◼ 线粒体与氧化磷酸化 ◼ 叶绿体与光合作用 ◼ 线粒体和叶绿体是半自主性细胞器 ◼ 线粒体和叶绿体的增殖与起源 ◼ 小结

有关线粒体和叶绿体的细胞学知识 线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞 器都是高效的产生ATP的紧密装置它们的形 态特征主要是封闭的双层单位膜结构,且内膜 经过折叠并演化为表面积极大扩增的内膜特化 结构系统内膜在能量转化功能中起着主要作 用大量扩增的内膜不仅为线粒体的氧化磷酸 化和叶绿体的光合磷酸化反应提供了结构框架, 它围成了一个包含能催化细胞其他生命化学反 应的多种酶的内腔(基质)

有关线粒体和叶绿体的细胞学知识 ◼ 线粒体和叶绿体是细胞内的两种产能细胞 器,都是高效的产生ATP的紧密装置.它们的形 态特征主要是封闭的双层单位膜结构,且内膜 经过折叠并演化为表面积极大扩增的内膜特化 结构系统.内膜在能量转化功能中起着主要作 用.大量扩增的内膜不仅为线粒体的氧化磷酸 化和叶绿体的光合磷酸化反应提供了结构框架, 它围成了一个包含能催化细胞其他生命化学反 应的多种酶的内腔(基质)

Mitochondria Outer Matrix Cristae Inne ane membrane membra

Mitochondria

Muscle Cell Mitochondrion(TEM x190, 920)

Muscle Cell Mitochondrion (TEM x190,920)

Chloroplast Stroma Thylakoid Granum (stack of thylakoids) Intermembrane space Inner membrane Outer membrane

Chloroplast

ATP的结构和有关知识 线粒体和叶绿体最初的 ATP 能源有所不同但却有相 似的基本结构而且以相 似的方式合成ATP ATP是细胞生命活动的 直接供能者也是细胞内 能量的获得转换储存 和利用等环节的联系纽 ATP的三维空间示意图 H

ATP的结构和有关知识 ◼ 线粒体和叶绿体最初的 能源有所不同,但却有相 似的基本结构,而且以相 似的方式合成ATP ◼ ATP是细胞生命活动的 直接供能者,也是细胞内 能量的获得,转换,储存 和利用等环节的联系纽 带. ◼ ATP的三维空间示意图

第一节线粒体与氧化磷酸化 线粒体的形态结构 1、线粒体的形态、大小、数量与分布 2、线粒体的超微结构 (1)外膜( outer membrane):含孔蛋白( porIn),通透 性较高。 (2)内膜( inner membrane):高度不通透性,向内折 叠形成嵴( cristae)。 含有与能量转换有关的蛋白 a、执行氧化反应的电子传递链 b、ATP合成酶 C、线粒体内膜转运蛋白 (3)膜间隙( intermembrane space):含许多可溶性 酶、底物及辅助因子 (4)基质(matrⅸ):含三羧酸循环酶系、线粒体基因 表达酶系等以及线粒体DNA,RNA,核糖体

第一节 线粒体与氧化磷酸化 1、线粒体的形态、大小、数量与分布 2、线粒体的超微结构 （1）外膜（outer membrane）：含孔蛋白(porin)，通透 性较高。 （2）内膜（inner membrane）：高度不通透性，向内折 叠形成嵴（cristae）。 含有与能量转换有关的蛋白 a、执行氧化反应的电子传递链 b、ATP合成酶 c、线粒体内膜转运蛋白 （3）膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性 酶、底物及辅助因子。 （4）基质（matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基因 表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。 一、线粒体的形态结构

线粒体的超微结构 线粒体是由两层单 位膜套叠而成的封 闭的囊状结构.由以 下4部分组成 外原 outer membrane) 内( inner membrane) 膜间 intermembrane space) 基质 matrix)

线粒体的超微结构 ◼ 线粒体是由两层单 位膜套叠而成的封 闭的囊状结构.由以 下4部分组成: ◼ 外膜(outer membrane) ◼ 内膜(inner membrane) ◼ 膜间隙(intermembrane space) ◼ 基质(matrix)

二、线粒体的化学组成及酶的定位 1、线粒体的化学组成: (1)蛋白质(线粒体干重的65~70%) (2)脂类(线粒体干重的25~30%): a、磷脂占3/4以上,外膜主要是卵磷脂, 内膜主要是心磷脂。 b、线粒体脂类和蛋白质的比值: 0.3:1(内膜);1:1(外膜) 2、线粒体酶的定位

二、线粒体的化学组成及酶的定位 1、线粒体的化学组成: （1）蛋白质(线粒体干重的65～70％) （2）脂类(线粒体干重的25～30％)： a、磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂， 内膜主要是心磷脂。 b、线粒体脂类和蛋白质的比值: 0.3:1（内膜）；1:1（外膜） 2、线粒体酶的定位

Concentrating the enzymes and reactants for a metabolic pathway in the mitochondrial matrix increases the frequency of collision between enzymes and their su bstrates, hence increasing he efticiency of catalysis Outside cell Plasma membrane Inside cell Grouping of Outer membrane Enzvmes membrane Matrix E Reactants in the Mitochondrion mitochondrion The arrangement of several The clustering of enzymes enzymes(E1, E2, E3)in into multienzyme complex a membrane can promote Iso promotes multiple sequential chemical reactions. chemical reactions

Grouping of Enzymes in the mitochondrion