溶酶体的结构和功能
溶酶体的结构和功能
溶酶体是由一个单位膜围成的球状体。主要化学成分为脂类和蛋白质。溶酶体内富含水解酶，由于这些酶的最适pH值为酸性，因而称为酸性水解酶。其中酸性磷酸酶为溶酶体的标志酶。
由于溶酶体外面有膜包着，使其中的消化酶被封闭起来，不致损害细胞的其他部分。否则膜一旦破裂，将导致细胞自溶而死亡。
溶酶体可分成两种类型：一是初级溶酶体，它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结构，因此它本质上是分泌泡的一种，其中含有种种水解酶。这些酶是在租面内质网的核糖体上合成并转运到高尔基囊的。初级溶酶体的各种酶还没有开始消化作用，处于潜伏状态。二是次级溶酶体，它是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物，是正在进行或已经进行消化作用的液泡。有时亦称消化泡。在次级溶酶体中把吞噬泡中的物质消化后剩余物质排出细胞外。吞噬泡有两种，异体吞噬泡和自体吞噬泡，前者吞噬的是外源物质，后者吞噬的是细胞本身的成分。
溶酶体第一方面的功能是参与细胞内的正常消化作用。大分子物质经内吞作用进入细胞后，通过溶酶体消化，分解为小分子物质扩散到细胞质中，对细胞起营养作用。第二个方面的作用是自体吞噬作用。溶酶体可以消化细胞内衰老的细胞器，其降解的产物重新被细胞利用。第三个作用是自溶作用。在一定条件下，溶酶体膜破裂，其内的水解酶释放到细胞质中，从而使整个细胞被酶水解、消化，甚至死亡，发生细胞自溶。细胞自溶在个体正常发生过程中有重要作用。如无尾两栖类尾巴的消失等。
线粒体DNA的结构和功能特征
第一节 线粒体DNA的结构和功能特征 一、mtDNA的结构特征 mtDNA是惟一存在于人类细胞质中的DNA分子，独立于细胞核染色体外的基因组，具有自我复制、转录和编码功能。人mtDNA由16 569bp组成，双链闭合环状，其中外环DNA单链由于含G较多，C较少，使整个外环DNA分子量较大，称为重链（heavy chain）或H链；而内环DNA单链则C含量高，G含量低，故分子量小，称为轻链（light chain）或L链。mtDNA的两条链都有编码功能，除与复制及转录有关的一小段D环区（displacement loop）无编码基因外，基因间无内含子序列；部分基因有重叠现象，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相重叠(图6-1)。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。mtDNA含有37个基因，其中两个rRNA基因 （16SrRNA,12SrRNA），22个tRNA基因，13个蛋白质基因（包括1个细胞色素b基因，2个ATP酶亚单位的基因。 图6-1 人线粒体基因图谱 Figure 6-1 Map of the human mitochondrial genome Box 6.1 The limited autonomy of the mitochondrial genome Encoded by Encoded by Mitochondrial nuclear
genome genome Components of oxidative phosphorylation system Ⅰ NADH dehydrogenase Ⅱ Succinate CoQ reductase Ⅲ Cytochrome b-c1 complex Ⅳ Cytochrome c oxidase complex Ⅴ ATP synthase complex Components of protein synthesis apparatus tRNA components rRNA components Ribosomal proteins Other mitochondrial proteins 13 subunits 7 subunits 0 subunits 1 subunits 3 subunits 2 subunits 24 22 tRNAs 2 rRNAs None None >80 subunits >41 subunits 4subunits 10 subunits 10 subunits 14 subunits ~80 None None ~80 All, e.g. mitochondrial enzymes and proteins 和7个呼吸链脱氢酶亚单位的基因）。位于D环区的HSP（heavy strand promoter）和LSP(light strand promoter)是线粒体基因组转录的两个主要启动子（图6-1）。 mtDNA是裸露的，不与组蛋白结合，存在于线粒体基质内或黏附于线粒体内膜。在一个线粒体内往往有一至数个mtDNA（图6－2）。mtDNA的自我复制也是以半保留复制方式进行。复制先从重链开始，形成一个约680个碱基的7sDNA，称D环。在对鼠细胞研究中发现，大多数的mtDNA均为D环的结构，只有一小部分mtDNA从D环开始合成完整的新生链。轻链的复制要晚于重链，等重链合成过OL之后才开始合成。研究发现mtDNA 的复制可以越过静止期或间期，甚至可以分布在细胞整个周期。mtDNA 的自我转录很似原核生物，即产生一个多顺反子，其中包括多个mRNA和散布于其中的tRNA，剪切位置往往发生在tRNA处，从而使不同的mRNA和tRNA被分离和释放。
线粒体的结构与功能.
线粒体的结构与功能 生命科学与食品工程系，050601030, 易永洁 摘要：线粒体是细胞质中重要的细胞器之一，普遍存在于真核细胞中。它是生物氧化和能量转换的主要场所，以氧化磷酸化(OXPHOS)方式将食物内蕴藏的能量转变为可被机体直接利用的ATP高能磷酸键。细胞生命活动所需能量的80％来源于线粒体，因此线粒体在细胞的生长代谢和人类的遗传中都有重要的作用。 关键词：线粒体；；结构；功能；遗传病；mtDNA 自1890年Altaman首次发现线粒体以来，生物学家就一直以极大的热情给予关注，到目前为止，其结构和功能方面的研究已经越来越深入明了。 1线粒体的结构 1.1外膜(out membrane) 含40%的脂类和60%的蛋白质，具有孔蛋白（porin）构成的亲水通道，允许分子量为5KD以下的分子通过，1KD以下的分子可自由通过。标志酶为单胺氧化酶。 1.2内膜（inner membrane） 含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高（达20%）、缺乏胆固醇，类似于细菌。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过，大分子和离子通过内膜时需要特殊的转运系统。如：丙酮酸和焦磷酸是利用H+梯度协同运输。 线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜，因此从能量转换角度来说，内膜起主要的作用。内膜的标志酶为细胞色素C氧化酶。 内膜向线粒体基质褶入形成嵴（cristae），嵴能显著扩大内膜表面积（达5~10倍），嵴有两种类型：①板层状、②管状，但多呈板层状。 1.3膜间隙(intermembrane space) 是内外膜之间的腔隙，延伸至嵴的轴心部，腔隙宽约6-8nm。由于外膜具有大量亲水孔道与细胞质相通，因此膜间隙的pH值与细胞质的相似。标志酶为腺苷酸激酶。 1.4基质（matrix） 为内膜和嵴包围的空间。除糖酵解在细胞质中进行外，其他的生物氧化过程都在线粒体中进行。催化三羧酸循环，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类均位于基质中，其标志酶为苹果酸脱氢酶。
线粒体结构与功能
线粒体 （mitochondria） 线粒体的研究历史 1890: R.Altman（亚特曼）在动物细胞中首次发现线粒体,命名为生命小体(bioblast)。 1897: Von Benda 命名为线粒体(Mitochondrion) 1900：L.Michaelis（米凯利斯) 用詹姆斯绿B对线粒体进行活体染色，发现线粒体存在大量的细胞色素氧 化酶系。 1913：Engelhardt（恩格尔哈特）证明细胞内ATP磷酸化与细胞内氧消耗相偶联。 1943-1950：Kennedy等证明糖最终氧化场所在线粒体。1952-1953：Palade（帕拉登）等用电镜观察线粒体的形 态结构。 1976：Hatefi等纯化呼吸链四个独立的复合体。
1961-1980：Mitchell（米切尔）氧化磷酸化的化学渗透 假说。 1963年：Nass首次发现线粒体存在DNA。 Contents 线粒体的形态结构 线粒体的化学组成及酶的定位 线粒体的功能 线粒体的半自主性 线粒体的生物发生（自学） 第一节线粒体的形态结构 一、光镜下线粒体形态、大小、数量及分布 （一）形态、大小 光镜下常见线粒体呈线状和颗粒状，也可呈环形、哑铃形、分枝状等，随细胞生理状况而变。 一般直径0.5～1.0μm，长1.5～3.0μm。不同细胞线粒体大小变动很大，大鼠肝细胞线粒体长5μm; 胰腺外分泌细胞线粒体长10～20μm，人成纤维细胞线粒体长40μm。 线粒体形态、大小因细胞种类和生理状况不同而异。 光镜下:线状、杆状、粒状 二）数量 依细胞类型而异，动物细胞一般数百到数千个。
利什曼原虫:一个巨大的线粒体； 海胆卵母细胞：30多万个。 随细胞生理功能及生理状态变化 需能细胞：线粒体数目多，如哺乳动物心肌、小 肠、肝等内脏细胞； 飞翔鸟类胸肌细胞：线粒体数目比不飞翔鸟多； 运动员肌细胞：线粒体数目比不常运动人的多。 （三）分布 分布: 不均，细胞代谢旺盛的需能部位比较集中。 肌细胞: 线粒体沿肌原纤维规则排列； 精子细胞: 线粒体集中在鞭毛中区； 分泌细胞：线粒体聚集在分泌物合成的区域； 肾细胞：线粒体靠近微血管，呈平行或栅状列。 线粒体的分布多集中在细胞的需能部位，有利 于细胞需能部位的能量供应。 二、线粒体的亚微结构 (一) 外膜Outer membrane 包围在线粒体外表面的一层单位膜，厚6-7nm，平整、光滑，封闭成囊。 外膜含运输蛋白（通道蛋白），形态上为排列 整齐的筒状小体，中央有孔，孔径1-3nm，允许分 子量1KD以内的物质自由通过，构成外膜的亲水通道。
线粒体教学设计
精品文档 线粒体、叶绿体的结构和功能 1.学生自学看书并思考讨论，然后进行交流。 2.学生交流后进行归纳。 问题1 :什么是线粒体？什么是叶绿体? 【活动步骤】 师生共同讨论复习归纳线粒体和叶绿体的形态、结构及功能的知识。 1、线粒体的概念、结构和功能 线粒体，有氧呼吸产生能量的主要场所。植物细胞的能量转换器是叶绿体和线粒体线粒体能将细胞中的一些有机物当燃料，使这些与氧结合，经过复杂的过程，转变为二氧化碳和水，同时将有机物中的化学能释放出来，供细胞利用由于线粒体的作用，生物组织内有机物能在氧的参与下转变成无机物，如二氧化碳和水，并为生物组织和细胞提供进行生命活动所需的能量或 ATPo线粒体主要由蛋白质和脂类组成，其中蛋白质占线粒体干重的一半以 上。此外还有少量的DNA RNA辅酶等。线粒体含有许多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的（标记酶）， 比如线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶，内膜为细胞色素氧化酶，膜间隙为腺苷酸激酶，线粒体基质的为苹果酸脱氢酶。在大多数情况下，线粒体呈圆形、近似圆形、棒状或线状。 2、显微镜下面的线粒体 在电子显微镜下，线粒体为内外两层单位膜构成的封闭的囊状结构。可分为四个部分：外膜为一个单位膜，膜中蛋白质与脂类含量几乎均等。物质通透性较高。内膜也是一个单位膜，膜蛋白质含量高，占整个膜的80%左右。内膜对物质有高度地选择通透性。部分内膜向线粒体腔内突出形成嵴。同时内膜内表面排列着一些颗粒状的结构， 称为基粒。基粒包括三个部分：头部（F1因子，为水溶性蛋白质，具有ATP酶活性）、腹部（F?0因子，由疏水性 蛋白质组成）、柄部（位于F1与F0之间）。 3、叶绿体的概念、结构和功能 叶绿体主要在绿色植物的叶肉细胞中扁平的椭球形或球形双层膜、基粒、基质绿色植物进行光合作用的场所 然后分析：线粒体和叶绿体都有外膜、内膜、基质等，但名称虽相同，其组成或结构有差别。它们在组成、结构和功能上相同之处主要表现在：①都是有少量DNA和RNA②都有双层膜结构；③都与细胞内的能量转换有关。 不同之处主要表现在：①叶绿体含有多种色素，线粒体则没有；②增大膜面积的方式不同：线粒体通过内膜折叠 成嵴而增大膜面积，叶绿体通过片层结构重叠成的基粒来增大膜面积；③线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，
核糖体的研究综述
核糖体的研究综述 安钰坤 摘要：核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，主要由RNA(rRNA）和蛋白质构成，其惟一功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链，核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。核糖体的研究对生物生存、繁殖、发育和遗传均是十分重要的。对核糖体的研究是近年来生命科学研究的热点,本文综述了核糖体的研究现状。 关键字：核糖体，蛋白质，亚基 1.核糖体的发现与功能 核糖体是由罗马尼亚籍细胞生物学家乔治·埃米尔·帕拉德(George Emil Palade)用电子显微镜于1955年在哺乳类与禽类动物细胞中首次发现的，他将这种新细胞器描述为密集的微粒或颗粒[1]。一年之后，A. J. Hodge等人在多种植物的体细胞中也发现了核糖体，可是当时人们仍无法将微粒体中的核糖体完全区分开来。后来，乔治·帕拉德以及阿尔伯特·克劳德和克里斯汀·德·迪夫因发现核糖体于1974年被授于诺贝尔生理学或医学奖。虽然核糖体作为一种细胞器在20世纪50年代初期已被发现，但对这种细胞器仍没有统一的命名。直到1958年，科学家理查德·B·罗伯茨才推荐人们使用“核糖体”一词。（图1为典型的细胞图解） Figure 1：典型的细胞图解，其中显示了几种主要细胞器及一些重要细胞结构：1.核仁2.细胞核3.核糖体4.囊泡 5.糙面内质网6.高尔基体7.细胞骨架8.光面内质网9.线粒体10.液 泡11.细胞质12.溶酶体13.中心粒 核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein particle），主要由RNA(rRNA）和蛋白质构成，其惟一功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链。因此核糖体是细胞不可缺少的基本结构，存在于所有细胞中。核糖体往往并不是单个独立地执行功能，而是由多个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽键的合成。这种具有特殊功能与形态的核糖体与mRNA的聚合
线粒体-1
线粒体 线粒体(mitochondrion)[1]是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为“power house”。其直径在0.5到10微米左右。 除了溶组织内阿米巴、篮氏贾第鞭毛虫以及几种微孢子虫外，大多数真核细胞或多或少都拥有线粒体，但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观等方面上都有所不同。 线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系，但其基因组大小有限，是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外，线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。 大小 线粒体是一些大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒，一般为0.5-1.0μm，长1-2μm，在光学显微镜下，需用特殊的染色，才能加以辨别。在动物细胞中，线粒体大小受细胞代谢水平限制。不同组织在不同条件下可能产生体积异常膨大的线粒体，称为“巨线粒体”（megamitochondria）：胰脏外分泌细胞中可长达10-20μm；神经元胞体中的线粒体尺寸差异很大，有的也可能长达10μm；人类成纤维细胞的线粒体则更长，可达40μm。有研究表明在低氧气分压的环境中，某些如烟草的植物的线粒体能可逆地变为巨线粒体，长度可达80μm，并形成网络。 形状 线粒体一般呈短棒状或圆球状，但因生物种类和生理状态而异，还可呈环状、线状、哑铃状、分杈状、扁盘状或其它形状。成型蛋白（shape-forming protein）介导线粒体以不同方式与周围的细胞骨架接触或在线粒体的两层膜间形成不同的连接可能是线粒体在不同细胞中呈现出不同形态的原因。 数量 不同生物的不同组织中线粒体数量的差异是巨大的。有许多细胞只拥有多达数千个的线粒体（如肝脏细胞中有1000-2000个线粒体），而一些细胞则只有一个线粒体（如酵母菌细胞的大型分支线粒体）。大多数哺乳动物的成熟红细胞不具有线粒体。一般来说，细胞中线粒体数量取决于该细胞的代谢水平，代谢活动越旺盛的细胞线粒体越多。 分布
细胞生物学核糖体的结构及功能
第十一章核糖体 一、核糖体的结构及功能 核糖体是体积较小的无膜包围的细胞器，在光镜下看不到。1958年才把这种含有大量RNA的能合成蛋白质的关键装置定名为核糖核蛋白体ribosome，简称为核糖体。 (一)核糖体的一般性质 1、存在与分布 核糖体存在一切生物的细胞中，包括真核细胞和原核细胞。这是有别于其它细胞器的特点。在真核细胞中，有些核糖体是游离分布在细胞质基质中，也有许多是附着在rER膜及核膜外表。此外，还有核糖体是分布在线粒体和叶绿体的基质中。在原核细胞内，大量核糖体游离在细胞质中，也有的附着在质膜内侧面。细菌的核糖体占总重量的25—30%。 2、形态和大小 一般直径为25—30nm，由大、小两亚单位构成，通常是以大亚单位附在内质网膜或核膜外表。当进行蛋白质合成时，小亚单位先接触mRNA才与大亚单位结合，而合成完毕后又自行解离分开。另外，多个核糖体还可由mRNA串联成多聚核糖体，每个多聚核糖体往往由5-6个核糖体串成，但也有多至50个以上的(例如肌细胞中合成肌球蛋白的多聚核糖体是由60—80个串联而成)。 3.数量和分类 细胞中的核糖体数量多少不一。一般来说，增殖速度快的细胞中偏多，分泌蛋白质的分泌细胞中也较多。例如分泌胆汁的肝细胞中为6×106个，大肠杆菌中为1500—15000个。在不同类型生物细胞之中，核糖体大小及组分都有一定差
异。一般可分为两大类：80S型和70S型。 大亚单位60S 真核生物核糖体80S 小亚单位40S 大亚单位50S 原核生物核糖体70S 小亚单位30S （“S”是沉降系数的衡量单位。大、小亚单位组成核糖体，并非由其两者的S值直接相加，这是因为S值变化其实是与颗粒的体积及形状相关的。） 叶绿体中的核糖体与原核生物的相似，而线粒体中的核糖体则较小且多变，例如哺乳动物的线粒体核糖体是55S，但一般仍将它们都划分到原核生物的70S型。 (二)核糖体的化学组成 主要组分是r蛋白和rRNA，极少或无脂类。70S型核糖体之中，r蛋白: rRNA约1 : 2 ；而在80S型核糖体之中，r蛋白: rRNA约1 : 1 。 核糖 体来源核糖体 大亚 单位 小亚 单位 rRNA r蛋白数量 大亚单位 小亚 单位 大亚 单位 小亚 单位 真核细 胞原核细胞线粒体80S 70S 55S 60S 50S 35S 40S 30S 25S 28S+5S+5.8S 23S+5S 21S+5S 18S 16S 12S 49 31 - 33 21 - 70S和80S型核糖体都含有5S rRNA，其结构大小十分接近，都由120或121个核苷酸组成。这表明古核生物、原核生物和真核生物在进化上的亲缘关系，它是残存在生物体
线粒体结构与功能
mitochondria) 1890: R.AItman 生命小体(bioblast) (Mitochondrion) 1897: Von Benda 1900 L.Michaelis ) 1913 Engelhardt ATP 1943-1950 Kennedy 1952-1953 Palade 1976：Hatefi 等纯化呼吸链四个独立的复1961-1980 Mitchell 1963年：Nass DNA Contents word
线粒体的形态结构线粒体的化学组成及酶的定位线粒体的功能 线粒体的半自主性线粒体的生物发生（自学） 第一节线粒体的形态结构一、光镜下线粒体形态、大小、数量及分布 （一）形态、大小 光镜下常见线粒体呈线状和颗粒状，也可呈环形、哑铃形、分枝状等，随细胞生理状况而变。 一般直径0.5?1.0阿，长1.5?3.0口。不同细胞线粒体大小变动很大，大鼠肝细胞线粒体长5眄胰腺外分泌细胞线粒体长10?20□，人成纤维细胞线粒体长40阿。 线粒体形态、大小因细胞种类和生理状况不同而异。 光镜下:线状、杆状、粒状 二）数量依细胞类型而异，动物细胞一般数百到数千个。 利什曼原虫:一个巨大的线粒体； 海胆卵母细胞：30多万个。 随细胞生理功能及生理状态变化 需能细胞：线粒体数目多，如哺乳动物心肌、小 肠、肝等内脏细胞； 编辑版word
()Outer membra ne 6-7 nm 1-3 nm 1KD ()inner membra ne 4.5 nm 76% （例如：H+、ATP、丙酮酸等）物质透过必须借助膜上 的载体或通透酶。 word
线粒体DNA的结构和功能特征
第一节线粒体DNA的结构和功能特征一、mtDNA的结构特征 mtDNA是惟一存在于人类细胞质中的DNA分子，独立于细胞核染色体外的基因组，具有自我复制、转录和编码功能。人mtDNA由16 569bp组成，双链闭合环状，其中外环DNA单链由于含G较多，C较少，使整个外环DNA分子量较大，称为重链（heavy chain）或H链；而内环DNA单链则C 含量高，G含量低，故分子量小，称为轻链（light chain）或L链。mtDNA的两条链都有编码功能，除与复制及转录有关的一小段D环区（displacement loop）无编码基因外，基因间无内含子序列；部分基因有重叠现象，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相重叠(图6-1)。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。mtDNA含有37个基因，其中两个rRNA基因（16SrRNA,12SrRNA），22个tRNA基因，13个蛋白质基因（包括1个细胞色素b基因，2个ATP酶亚单位的基因。 图6-1 人线粒体基因图谱 Figure 6-1 Map of the human mitochondrial genome Box 6.1 The limited autonomy of the mitochondrial genome Encoded byEncoded by nuclearMitochondrial genomegenome13 subunits Components of oxidative phosphorylation system >80 subunits7 subunits>41 subunitsNADH dehydrogenase Ⅰ．4subunits0 subunitsⅡSuccinate CoQ reductase 10 subunits1 subunitsCytochrome b-c1 complex Ⅲ 10 subunits3 subunitsⅣCytochrome c oxidase complex 14 subunits2 subunitsA TP synthase complex Ⅴ ~8024 Components of protein synthesis apparatus None22 tRNAs tRNA components None2 rRNAs rRNA components ~80Ribosomal proteins None All, e.g. mitochondrial Other mitochondrial proteins None and proteins enzymes
内质网与核糖体的结构与功能
3.2.2内质网与核糖体 真核细胞中的内膜系统(endomembrane system )与许多细胞器( organelle)相关联，它们或是直接连在起，或是通过形成小的囊泡(vesicle)而相关。即内膜的一个片段形成小“囊泡”，小囊泡再形成某种细胞器。虽然许多种细胞器是内膜系统的一部分,但这些膜却在结构上和功能上各有不同。而且膜的厚度分子组成和代谢功能也不是固定不变的，在膜存在的时间内这些都可能发生变化。内膜系统包括核被膜、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、质膜等(图3.8)。质膜虽然不应该算是细胞的内膜,但它与内质网和其他内膜却有着密切的联系。下面先讨论内质网和核糖体。 内质网(endoplasmic reticulum,ER)是由膜组成的网,在许多真核细胞中，内质网占全部膜的一半以上。内质网由膜形成的小管与少囊状的潴泡(cisterma)组成,内质网膜把这些潴泡与细胞溶胶分隔开。由于核被膜与内质网膜相连,所以两层核被膜之间的空隙与内质网潴泡之间的空隙是相连通的。 内质网有两个区域,它们互相连通，但结构上和功能上却不同。一个是处面内质网Xsmooth ER,sER)，个是糙面内质网X rough ER,rER)。粒面内质网的细胞质的一面上有核糖体,故电镜照片显得粗糙，光面内质网上无核糖体。 核糖体(ribosome)(图3.9)是由rRNA(核糖体RNA)和蛋白质组成的颗粒，是进行蛋白质合成的细胞器。每个核糖体均由大、小2个亚基组成。蛋白质合成速率高的细胞中，核糖体特别多。份如，人的胰腺细胞中就有几百万个核糖体。蛋白质合成活跃的细胞中核仁也特别大(核仁和核糖体都是没有膜包被的细胞器) 核糖体在细胞中有两种存在形式，一种是悬浮于细胞溶胶中，另一种是连在内质网膜或核被膜上。游离核糖体合成的蛋白质就在细胞溶胶中起作用,例如催化糖酵解的蛋白质(见第4章)就是如此。结合的核糖体所合成的蛋白质一般要运到指定的地点起作用,例如在某种细胞器(如溶酶体,见下文)中起作用，或是用于向细胞外输出即分泌到细胞外。特别负责蛋白质分泌的细胞,例如胰腺细胞或其他分泌消化酶的细胞,其中结合的核糖体比例就较高。结合态和游离态的核糖体在结构上是完全一样的，二者的作用可以相互转换。关于核糖体如何合成蛋白质,将在第21章中讨论。 光面内质网在各种不同的细胞中起着各种各样的作用,例如合成脂质、糖类的代谢、药物或毒物的解毒等。 光面内质网所合成的脂质包括脂肪遴脂和固醇类。动物细胞的光面内质网所合成的固醇类有脊椎动物的性激素和肾上腺所分泌的各种固醇类激素。这些邀素的合成作用活跃的细胞(例如睾丸或卵巢细胞)中，光面内质网就特别多。 肝细胞是其中的光面内质网在糖类代谢中起重要作用的例子。肝细胞以糖原的形式贮存糖类糖原的水解使得葡萄糖从肝细胞中输出，从而增加血液中的葡萄糖。不过，糖原水解的第一个产物是糖磷酸酯，这种形式的糖不能被运出肝细胞并进人血液。肝细胞的光面内质网膜中有一种酶，它能将糖磷酸酯中的磷酸根去掉，从而使葡萄糖能够进入血液。 光面内质网中的酶在肝细胞的解毒方面有特殊作用。解毒通常是使药物带上羟基增加其水资性;使之易于从体内排出。苯巴比妥和其他巴比妥类的镇静剂类药物就是在肝细胞内被光面内质网以这种方式被代谢的。(事实上,巴比妥类药物、酒精以及许多其他药物都会使光面内质网及其中起解毒作用的酶类增多。这又增加了对药物的耐受性，即需要更高的剂量才能达到特定的效果，比如镇静作用。而且，由于有些解毒的酶有比较广泛的作用，反应于一种药物的光面内质网的增生会增加对其他药物的耐受。比如，滥用巴比妥类会降低某些抗生素和其他药物的疗效。
线粒体的结构和功能
线粒体的结构和功能 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP提供的，因此有细胞的“动力工厂”之称。 线粒体主要由蛋白质和脂类组成，其中蛋白质占线粒体干重的一半以上。此外还有少量的DNA、RNA、辅酶等。线粒体含有许多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的（标记酶），比如线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶，内膜为细胞色素氧化酶，膜间隙为腺苷酸激酶，线粒体基质的为苹果酸脱氢酶。 在大多数情况下，线粒体呈圆形、近似圆形、棒状或线状。 在电子显微镜下，线粒体为内外两层单位膜构成的封闭的囊状结构。可分为四个部分：外膜为一个单位膜，膜中蛋白质与脂类含量几乎均等。物质通透性较高。 内膜也是一个单位膜，膜蛋白质含量高，占整个膜的80%左右。内膜对物质有高度地选择通透性。部分内膜向线粒体腔内突出形成嵴。同时内膜内表面排列着一些颗粒状的结构，称为基粒。基粒包括三个部分：头部（F1因子，为水溶性蛋白质，具有ATP酶活性）、腹部（F0因子，由疏水性蛋白质组成）、柄部（位于F1与F0之间）。 膜间隙为内外膜之间围成的胜除。其内充满无定形物，主要是可溶性酶、反应底物以及辅助因子等。 基质由内膜封闭形成的空间，其中含有脂类、蛋白质、核糖体、RNA及DNA。 研究表明，内外膜的通透性差别很大。外膜容许电解物质、水、蔗糖和大至10 000道尔顿的分子自由透入。外膜上可能有20?～30 ? 的小孔，便于小分子的通过。内膜与外膜相反，离子各分子的通过要有特殊的载体帮助才能实现。 在线粒体内膜上存在的电子传递键，能将代谢脱下的电子最终传给氧并生成水，同时释放能量，这种电子传送链又称呼吸键。它的各组分多以分子复合物形式存在于线粒体内膜中。在线粒体内膜中，各组分按严格的排列顺序和方向（氧还电位由低到高），参与电子传递。 糖、脂肪、氨基酸的中间代谢产物在线粒体基质中经三羧酸循环进行最终氧化分解。在氧化分解过程中，产生NADH和FADH2两种高还原性的电子载体。在有氧条件下，经线粒体内膜上呼吸键的电子传递作用，将O2还原为H2O；同时利用电子传递过程中释放的能量将ADP合成ATP。 关于ATP形成，即氧化磷酸化作用的机制，目前，最为公认的是化学渗透假说。它认为，电子在线粒体内膜上传递过程中，释放的能量将质子从线粒体基质转移至膜间隙，在内膜两侧形成质子梯度。利用这一质子梯度，在ATP酶复合体参与下，驱动ADP磷酸化，合成ATP。催化NADH氧化的呼吸链中，每传递两个电子，可产生3个ATP分子；而催化琥珀酸氧化的呼吸链中，每传送两个电子，只产生两个ATP分子。 线粒体中的DNA分子通常与线粒体内膜结合存在，呈环状，和细菌DNA相似。已经证明，在线粒体中有DNA聚合酶，并且离体的线粒体在一定条件下有合成新DNA的能力。线粒体DNA也是按半保留方式进行复制的，其复制时间与核DNA不同，而与线粒体的分裂增殖有关。一般是在核DNA进行复制后，在核分裂前（G2）期，线粒体DNA进行复制，随后线粒体分裂。 在细胞进化过程中，最早的线粒体是如何形成的？这就是线粒体的起源问题。目前，有两种不同的假说，即内共生假说和分化假说。内共生假说认为线粒体是来源于细菌，是被原始的前真核生物吞噬的细菌。这种细菌与前真核生物共生，在长期的共生过程中通过演化变成了线粒体。另一种假说，即分化假说则认为线粒体在进化过程中的发生是由于质膜的内陷，再经过分化后形成的。
2019届二轮复习 核糖体的结构和功能 作业(适用全国)
核糖体的结构和功能 一、单选题 1.科学家发现，体内细胞膜塑形蛋白会促进囊泡(“分子垃圾袋”)形成，将来自细胞区室表面旧的或受损 的蛋白质带到了内部“回收利用工厂”，在那里将废物降解，使“组件”获得重新利用。下列相关叙述正确的是（） A. 细胞膜塑形蛋白在合成过程中，场所由核糖体提供，动力可由叶绿体提供 B. “回收利用工厂”可能是溶酶体，“组件”可能是氨基酸或核苷酸 C. “分子垃圾袋”应主要由磷脂和蛋白质构成，它的形成说明膜具有流动性 D. 人体细胞内能形成囊泡的细胞器有内质网、髙尔基体和中心体等 2.下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是（） A. 核糖体是细胞内蛋白质的“装配机器” B. 绿色植物根尖细胞膜上有吸收镁离子的载体 C. 甲状腺细胞膜上有识别促甲状腺激素释放激素的受体 D. 核孔是细胞核和细胞质之间进行大分子物质交换的通道 3.关于人体细胞结构和功能的叙述，正确的是（） A. 核糖体是蛋白质合成和加工的主要场所 B. 细胞质中含RNA的结构是中心体和核糖体 C. 线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜 D. 高尔基体与有丝分裂过程中纺锤体形成有关 4.下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是 A. 溶酶体能合成和分泌多种酸性水解酶 B. 核糖体中的蛋白质是在核仁中合成的 C. 细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需结构 D. 磷脂和胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分 5.下图表示真核细胞的膜结构示意图,A、B、C 表示物质。据图分析,下列叙述正确的是（） ①A，B 可构成具识别功能的物质;物质C 构成乙的基本支架时,都是亲水基相对排列于内侧 ②细胞中所有的乙结构构成生物膜系统,除图中①~⑦外,主要还有核膜 ③B 物质位于图示的三个括号的中间( )位置,且它在乙结构中只存在于表面 ④乙结构中B 物质的合成可能需要该细胞的结构③参与 ⑤衰老细胞裂解死亡需依靠结构⑥所在的细胞结构 ⑥图示中②的内层结构比外层结构功能更复杂,主要原因为内层结构面积更大 ⑦乙结构具有免疫、识别功能,则⑦结构即指糖蛋白 A. ①③⑤ B. ①④⑤⑥ C. ②④⑥⑦ D. ②④⑤6.下列关于真核细胞结构和功能的叙述，正确的是（） A. 细胞核是遗传信息库，是基因转录和翻译的场所 B. 高尔基体是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间” C. 胃黏膜、核膜、肠系膜均属于生物膜 D. 溶酶体能吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌 二、探究题 7.2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以 表彰他们发现了泛素在细胞内对蛋白质降解的调节作用，揭开了蛋白质“死亡”的重要机理。 （1）生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，比如发生在消化道中的初步降解，此过程需要________参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、针对性很强的降解过程，消耗的能量直接来自于________。 （2）细胞内的蛋白质处于不断地降解与更新的过程中。泛素在其蛋白质降解过程中，起到“死亡标签” 的作用，即被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并迅速降解，降解过程发生在________（细胞器）中。 （3）泛素是一个由76个氨基酸组成的多肽链，只在细胞内起作用，可见与泛素的合成有关的细胞器是________，其合成方式称为________，控制这一过程基因中至少含有________个脱氧核苷酸（考虑终止密码子）。 （4）今有一化合物，其分子式为C55H70O19N10，已知将它水解后只得到四种氨基酸。问： 甘氨酸（C2H5NO2）丙氨酸（C5H7NO2）苯丙氨酸（C9H11NO2）谷氨酸（C5H9NO4） 该物质共含有羧基________个，进行水解时需________个水分子。 8.不同细胞分泌物的分泌方式有差异。分泌物形成后，如果随即被排出细胞，这种方式称为连续分泌； 如果先在分泌颗粒中贮存一段时间，待有相关“信号”刺激影响时再分泌到细胞外，称为不连续分泌。 如图表示几种分泌蛋白合成和分泌的途径，据图回答: (1)在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递过程中，起决定作用的生物膜是________。 (2)氨基酸脱水缩合形成肽链的场所是[]________，用3H标记的亮氨酸注射到胰腺细胞中进行追踪实验 研究，可以发现分泌蛋白是按照________(用序号和箭头填空)方向运输的，这体现了细胞内各种生物膜在功能上也是_______________________________。 9.某雌雄异株的二倍体植物花色有红花、橙花、白花三种植株。已知雌株与雄株由M、m基因控制，花 色受A、a与B、b基因的控制（A与B基因同时存在的植株开红花，二者都不存在时开白花），相关基因独立遗传且完全显性。为研究该植物的遗传，所进行的实验如下： 实验1：利用红花植株的花粉进行离体培养获得幼苗，对幼苗进行娃理，获得的正常植株全部开白花且雌株与雄株的比例约为1︰1。利用橙花植株的花粉重复上述实验，结果相同。
线粒体与细胞功能调节
?基础医学? [作者单位]南京军区南京总医院解放军肾脏病研究所 (南京,210002) 线粒体与细胞功能调节 郑敬民 综述 秦卫松 审校 关键词 线粒体 细胞周期调节 信号传导 长期以来,人们对线粒体功能的关注,主要集中 于线粒体在细胞代谢方面的作用。作为细胞的一个主要代谢场所,线粒体在细胞中的重要性是显而易见的:糖酵解产生的丙酮酸在这里彻底分解成二氧化碳和水;长链脂肪酸在这里进行β氧化,产生的乙酰辅酶A 也在这里最后彻底分解;此外,脂肪酸、胆固醇也在这里合成;尤为重要的是,也正是在这里,细胞完成氧化磷酸化,产生各种生命活动所必须的高能化合物———ATP 。因此,细胞的“动力工厂”就成为了线粒体的代名词。但近十多年的研究发现,线粒体的功能远不止这些。作为细胞的一个重要有机组成部分,线粒体还作为细胞功能的一个重要调节者,作为细胞内信号传导的一个重要平台,在细胞的生命活动中发挥重要作用。本文就这方面的研究作一介绍。线粒体的结构特点 在所有的细胞器中,线粒体的结构和功能非常特殊(图1)。它具有独特的双层膜结构,整个细胞器由两层生物膜(外膜和内膜)包裹着,内膜向内凹陷形成膜片层结构,称为嵴;内膜上分布有电子传递链(呼吸链),通过电子传递链,线粒体基质内产生的还原当量物被氧化,同时形成跨线粒体内膜的质子梯度,这种质子梯度是推动氧化磷酸化的动力。内、外膜之间是膜间隙,内膜内则是线粒体基质。线粒体基质是丙酮酸分解成乙酰辅酶A,进而进行三羧酸循环的场所,也是细胞利用乙酰辅酶A 合成脂肪酸和胆固醇的重要场所。在基质中还有原核型的核糖体(70S 的核糖体)和拷贝数不等的线粒体DNA 。因此,线粒体内还能进行蛋白质的合成和 DNA 的复制、转录等生命活动。此外,线粒体内、外 膜的组成成份也与质膜等其它生物膜不同,例如线粒体的内膜的膜脂成份中就含有较多的心磷脂和神经酰胺。正是线粒体组成结构上的特点构成了其特殊功能的物质基础。 图1 线粒体结构示意图 线粒体的形态变化和相关蛋白 在细胞中,线粒体不是一成不变的,其形态、结构、数量和位置都处于一种动态的变化之中。通过 这种变化,线粒体适应着细胞整体生命活动的需要。近年来,通过对线粒体形态变化的大量研究,人们对线粒体在细胞整体生命活动中的作用有了全新的认识。其中线粒体分裂(fissi on )和融合(fussi on )是线粒体形态变化的两个主要方面。据报道,至少有三种GTP 酶(GTPases )对线粒体的融合起着调节作用。它们分别是:M it ofusin 1(Mfn1)、M it ofusin 2(Mfn2)和Opa1。Opa1位于线粒体膜间隙,而Mfn1和Mfn2则是线粒体的外膜蛋白。它们都含有一个GTP 酶功能域(GTPase domain )和一个卷曲2卷曲功能域(coiled 2coil domain )。Mfn1和Mfn2卷曲2卷曲
线粒体DNA的结构和功能特征
第一节线粒体DNA的结构和功能特征 一、mtDNA的结构特征 mtDNA是惟一存在于人类细胞质中的DNA分子，独立于细胞核染色体外的基因组，具有自我复制、转录和编码功能。人mtDNA由16 569bp组成，双链闭合环状，其中外环DNA单链由于含G较多，C较少，使整个外环DNA分子量较大，称为重链（heavy chain）或H链；而内环DNA单链则C含量高，G含量低，故分子量小，称为轻链（light chain）或L链。mtDNA的两条链都有编码功能，除与复制及转录有关的一小段D环区（displacement loop）无编码基因外，基因间无内含子序列；部分基因有重叠现象，即前一个基因的最后一段碱基与下一个基因的第一段碱基相重叠(图6-1)。因此，mtDNA的任何突变都会累及到基因组中的一个重要功能区域。mtDNA含有37个基因，其中两个rRNA基因（16SrRNA,12SrRNA），22个tRNA基因，13个蛋白质基因（包括1个细胞色素b基因，2个ATP酶亚单位的基因。 图6-1 人线粒体基因图谱 Figure 6-1 Map of the human mitochondrial genome Box 6.1 The limited autonomy of the mitochondrial genome Encoded by Encoded by Mitochondrial nuclear genome genome Components of oxidative phosphorylation system ⅠNADH dehydrogenase ⅡSuccinate CoQ reductase ⅢCytochrome b-c1 complex ⅣCytochrome c oxidase complex 13 subunits 7 subunits 0 subunits 1 subunits 3 subunits >80 subunits >41 subunits 4subunits 10 subunits 10 subunits
核糖体的结构和功能研究
核糖体的结构和功能研究 [摘要] 2009年诺贝尔化学奖的获奖者在原子水平上构建起核糖体的晶体结构,揭示了核糖体合成蛋白质的关键机理:肽键生成机理和蛋白质翻译的高精确性。核糖体结构和功能研究对开发新抗生素具有重要的意义,是一项具有重要现实意义的研究。 [关键词] 诺贝尔化学奖核糖体结构功能抗生素 2009年10月7日,瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予美国科学家文卡特拉曼•拉马克里希南(Venkatraman Ramakrishnan)、托马斯•施泰茨(Thomas A. Steitz)和以色列科学家阿达•约纳特(Ada E. Yonath)3人,以表彰他们在“核糖体(Ribosome)的结构和功能研究”中所做出的贡献。 核糖体是最重要的细胞器之一,被喻为细胞的蛋白质合成工厂。三位科学家利用X射线结晶学技术绘制出3D模型来标识组成核糖体的无数个原子的空间位置。这项研究将遗传信息在生命体中的复制、转录和翻译三部曲中最后一步进行了解读——核糖体如何将生命体中信使RNA(mRNA)上的遗传信息转变为蛋白质。这是继1962年詹姆斯•沃森(James•Watson)、弗朗西斯•克里克(Francis•Crick)等人因“对DNA分子的双螺旋结构的研究”、2006年罗杰•科恩伯格(Roger Kornberg)因“在分子水平研究DNA的遗传信息怎么转录到mRNA”分别获得诺贝尔化学奖之后,再次在该研究领域赢得诺贝尔化学奖,这项研究使人们对生命活动的本质有完整的解读。 1 核糖体的结构和功能 核糖体呈椭圆颗粒状,大小约15～20 nm,是由蛋白质和RNA共同组成的非膜结构细胞器。真核生物和原核生物核糖体都由一大一小两个亚基组成;但是亚基的结构很复杂。以细菌生物为例,其核糖体的小亚基由20个不同蛋白质分子绕着一个大RNA分子构成,而大亚基由约33个不同的蛋白质分子围绕一大一小两个RNA分子组成。 核糖体的唯一功能是合成蛋白质。简单来说,核糖体就是在mRNA上逐渐移动,以此为模板从周围的20种氨基酸中挑选出合适的氨基酸,借助转运RNA(tRNA)实现氨基酸的转运,把它们粘接成氨基酸链(多肽链)。在这个过程中,mRNA与小亚基上相应位点结合,tRNA携带对应的氨基酸依次进入核糖体的3个tRNA结合位点:A位点、P位点、E位点,如图1所示。其中,A位点又称氨酰基位点,是tRNA和对应氨基酸结合生成的氨酰-tRNA与mRNA进行密码子\\反密码子配对的位点。P位点是肽酰基位点,与A位点紧邻,是不断增长的肽酰-tRNA 的结合位点。其中,蛋白质合成的关键步骤——肽酰转移发生在A、P位点上,即A位点上的氨基与延伸中的肽链缩合形成肽键,P位点上的tRNA变成空载状态,
线粒体的结构特点和能量的代谢方式
线粒体的结构特点和能量代谢的基本方式 线粒体是一种普遍存在于真核细胞中的细胞器，各种生命活动所需的能量大部分都是靠线粒体中合成的ATP提供的，因此有细胞的“动力工厂”之称。 线粒体主要由蛋白质和脂类组成，其中蛋白质占线粒体干重的一半以上。此外还有少量的DNA、RNA、辅酶等。线粒体含有许多种酶类，其中有的酶是线粒体某一结构特有的（标记酶），比如线粒体外膜的标记酶为单胺氧化酶，内膜为细胞色素氧化酶，膜间隙为腺苷酸激酶，线粒体基质的为苹果酸脱氢酶。 线粒体的直径一般在0.5～1.0 μm,在长度上变化很大, 一般为1.5～3μm,长的可达10μm ,人的成纤维细胞的线粒体则更长,可达40μm。不同组织在不同条件下有时会出现体积异常膨大的线粒体, 称为巨型线粒体。在多数细胞中,线粒体均匀分布在整个细胞质中,但在某些些细胞中,线粒体的分布是不均一的,有时线粒体聚集在细胞质的边缘。 在细胞质中,线粒体常常集中在代谢活跃的区域,因为这些区域需要较多的ATP,如肌细胞的肌纤维中有很多线粒体。另外, 在精细胞、鞭毛、纤毛和肾小管细胞的基部都是线粒体分布较多的地方。线粒体除了较多分布在需要ATP的区域外,也较为集中的分布在有较多氧化反应底物的区域,如脂肪滴,因为脂肪滴中有许多要被氧化的脂肪。 线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区隔。在肝细胞线粒体中各功能区隔蛋白质的含量依次为：基质67%，内膜21%，外8%膜，膜间隙4%。 1、外膜含40%的脂类和60%的蛋白质，具有孔蛋白构成的亲水通道，允许分子量为5KD以下的分子通过，1KD以下的分子可自由通过。标志酶为单胺氧化酶。它是包围在线粒体外面的一层单位膜结构。厚6nm, 平整光滑, 上面有较大的孔蛋白, 可允许相对分子质量在5kDa左右的分子通过。外膜上还有一些合成脂的酶以及将脂转变成可进一步在基质中代谢的酶。 2、内膜含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高（达20%）、缺乏胆固醇，类似于细菌。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过，大分子和离子通过内膜时需要特殊的转运系统。如：丙酮酸和焦磷酸是利用H+梯度协同运输。线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜，因此从能量转换角度来说，内膜起主要的作用。内膜的标志酶为细胞色素C氧化酶。它是位于外膜内层的一层单位膜结构, 厚约6nm。内膜对物质的通透性很低, 只有不带电的小分子物质才能通过。内膜向内折褶形成许多嵴, 大大增加了内膜的表面积。内膜含有三类功能性蛋白:①呼吸链中进行氧化反应的酶; ②ATP合成酶复合物; ③一些特殊的运输蛋白, 调节基质中代谢代谢物的输出和输入。 3、膜间隙是内外膜之间的腔隙，延伸至嵴的轴心部，腔隙宽约6-8nm。由于外膜具有大量亲水孔道与细胞质相通，因此膜间隙的pH值与细胞质的相似。标志酶为腺苷酸激酶。它是内膜和嵴包围着的线粒体内部空间, 含有很多蛋白质和脂类,催化三羧酸循环中脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类, 也都存在于基质中。此外, 还含有线粒体DNA、线粒体核糖体、tRNAs、rRNAs以及线粒体基因表达的各种酶。基质中的标志酶是苹果酸脱氢酶。 4、基质为内膜和嵴包围的空间。除糖酵解在细胞质中进行外，其他的生物氧化过程都在线粒体中进行。催化三羧酸循环，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类均位于基质中，其标志酶为苹果酸脱氢酶。基质具有一套完整的转录和翻译体系。包括线粒体DNA（mtDNA），70S型核糖体，tRNAs 、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸