第三节 线粒体的功能与氧化磷酸化
氧化磷酸化,动物细胞中80%以上的ATP在线粒体中合成!
储积钙离子
细胞凋亡的主开关
一、电子传递和氧化磷酸化
整个电子传递链存在于内膜本身,氧化磷酸化作用则由ATP酶复合物来承担。
(一)电子传递链(呼吸链)
Green等人将脂蛋白复合物分为4种:
复合物Ⅰ: (NADH-Q-还原酶) (FMN®[Fe-S]n);
复合物Ⅱ: (琥珀酸-Q-还原酶) (FAD®[Fe-S]);
复合物Ⅲ: (QH2-细胞色素c还原酶) (b®Fe-S®c1);
复合物Ⅳ: (细胞色素氧化酶) (aa3-Cu2+ ®1/2 O2 )。
既具有一定的流动性,又有一定的相对空间分布
双重功能:电子传递体和递氢体 线粒体加工肽酶(MPP)
加工线粒体的输入蛋白质
线粒体内膜中电子传递链各组分的排列顺序及其氧化还原势能
电子传递水平和磷酸化水平 相互密切偶联
不进行电子传递就不会有磷酸化!
没有磷酸化也不会进行电子传递!
化学渗透假说(chemiosmotic coupling hypothesis ) ——P.Mitchell, 1961
①电子传递链不对称分布,起着质子泵的作用;
②在电子传递过程中所释放的能量转化成了跨膜的pH梯度和电位梯度;
③由于内膜具有完整性,因此在将质子从内室泵至外室时,质子只能经由F1-F0 ATPase返回基质,该酶便可利用其能量合成了ATP。
荣获1978年诺贝尔化学奖 !
1对电子通过呼吸链中电子载体和氢载体的交替传递,将3对质子从基质抽提到膜间隙中,在经ATP合成酶返回基质时可合成3分子ATP
化学渗透学说的要点可综合如下:
1. NADH提供一对电子,经呼吸链,最后为O2所接受。
2. 呼吸链中的载氢体和电子传递体相间排列。每当电子由载氢体传向电子传递体时,氢即以H+的形式释放到膜间隙,1对电子在呼吸链中3次穿膜传递,向膜间隙排放3对H+。
3. 内膜对H+和OH-具有不可透性,故随电子传递的进行, H+便在膜间隙中积累,造成了内膜两侧的H+浓度差(势能差)。
4. 膜间隙中的H+有顺浓度差返回基质的倾向,H+只能通过F1-F0复合物进入基质,ATP酶即可利用H+势能合成ATP。
5. F1-F0复合物需要2个H+合成1分子ATP。
四、ATP的合成和穿膜机制
ATP的穿膜机制
由质子电化学梯度势能驱动、跨线粒体内膜的主动运输过程
储积钙离子:
最近在HeLa细胞中的研究表明,与线粒体紧密接触的糙面内质网对线粒体的Ca2+信号具有决定作用
线粒体与疾病
第三节 线粒体的功能与氧化磷酸化
氧化磷酸化,动物细胞中80%以上的ATP在线粒体中合成!
储积钙离子
细胞凋亡的主开关
一、电子传递和氧化磷酸化
整个电子传递链存在于内膜本身,氧化磷酸化作用则由ATP酶复合物来承担。
(一)电子传递链(呼吸链)
Green等人将脂蛋白复合物分为4种:
复合物Ⅰ: (NADH-Q-还原酶) (FMN®[Fe-S]n);
复合物Ⅱ: (琥珀酸-Q-还原酶) (FAD®[Fe-S]);
复合物Ⅲ: (QH2-细胞色素c还原酶) (b®Fe-S®c1);
复合物Ⅳ: (细胞色素氧化酶) (aa3-Cu2+ ®1/2 O2 )。
既具有一定的流动性,又有一定的相对空间分布
双重功能:电子传递体和递氢体 线粒体加工肽酶(MPP)
加工线粒体的输入蛋白质
线粒体内膜中电子传递链各组分的排列顺序及其氧化还原势能
电子传递水平和磷酸化水平 相互密切偶联
不进行电子传递就不会有磷酸化!
没有磷酸化也不会进行电子传递!
化学渗透假说(chemiosmotic coupling hypothesis ) ——P.Mitchell, 1961
①电子传递链不对称分布,起着质子泵的作用;
②在电子传递过程中所释放的能量转化成了跨膜的pH梯度和电位梯度;
③由于内膜具有完整性,因此在将质子从内室泵至外室时,质子只能经由F1-F0 ATPase返回基质,该酶便可利用其能量合成了ATP。
荣获1978年诺贝尔化学奖 !
1对电子通过呼吸链中电子载体和氢载体的交替传递,将3对质子从基质抽提到膜间隙中,在经ATP合成酶返回基质时可合成3分子ATP
化学渗透学说的要点可综合如下:
1. NADH提供一对电子,经呼吸链,最后为O2所接受。
2. 呼吸链中的载氢体和电子传递体相间排列。每当电子由载氢体传向电子传递体时,氢即以H+的形式释放到膜间隙,1对电子在呼吸链中3次穿膜传递,向膜间隙排放3对H+。
3. 内膜对H+和OH-具有不可透性,故随电子传递的进行, H+便在膜间隙中积累,造成了内膜两侧的H+浓度差(势能差)。
4. 膜间隙中的H+有顺浓度差返回基质的倾向,H+只能通过F1-F0复合物进入基质,ATP酶即可利用H+势能合成ATP。
5. F1-F0复合物需要2个H+合成1分子ATP。
四、ATP的合成和穿膜机制
ATP的穿膜机制
由质子电化学梯度势能驱动、跨线粒体内膜的主动运输过程
储积钙离子:
最近在HeLa细胞中的研究表明,与线粒体紧密接触的糙面内质网对线粒体的Ca2+信号具有决定作用
线粒体与疾病