线粒体与能量转换
线粒体与细胞的能量转换
诊断标志物
线粒体基因突变和功能障碍可作为某些疾 病的诊断标志物。例如，线粒体基因突变 可导致一些遗传性疾病的特异性表型，而 线粒体功能障碍可能与某些神经系统疾病 和心血管疾病的发生有关。
VS
治疗靶点
线粒体作为细胞能量代谢的关键细胞器， 可作为治疗某些疾病的重要靶点。例如， 针对线粒体功能障碍的治疗策略可能有助 于缓解神经系统疾病和心血管疾病的症状 。此外，通过调节线粒体功能也可能对治 疗糖尿病等代谢性疾病具有潜在价值。
代谢合作
线粒体与其他细胞器在代谢上密切合作，共同参与能量代谢、物质 合成和分解等过程，以实现细胞的正常功能。
线粒体与其他细胞器的能量交换
产能与耗能
线粒体是细胞内的主要产能细胞器，通过氧化磷酸化等过程产生ATP等能量分子。同时， 线粒体也是耗能细胞器之一，通过与内质网等细胞器的能量交换，维持细胞内能量的供需 平衡。
线粒体在生物医学领域的应用前景
01
诊断疾病
通过对线粒体基因组和表达谱的 研究，可以揭示许多疾病的发病 机制和病理过程。通过对患者线 粒体基因组的测序和分析，可以 诊断出一些遗传性疾病和罕见病 ，如线粒体肌病、脑肌病等。
03
02
药物筛选
治疗疾病
通过调节线粒体的功能和代谢，可 以治疗一些疾病，如糖尿病、心血 管疾病等。一些药物也可以靶向线 粒体进行治疗，如抗肿瘤药物、抗 炎药物等。
线粒体在细胞的生命活动中起着至关重要的作 用，其功能障碍可能导致多种疾病。
线粒体在人类健康和疾病中具有重要地位，对 于医学研究和治疗具有重要意义。
线粒体在进化、生态学和生物分类学中也具有 重要的生物学意义。
02
线粒体与能量的关系
线粒体的能量生成过程
线粒体与能量转换
FADH2 1
FAD
）
异柠檬酸
琥珀酸
CO2
CO2
-酮戊二 酸
NAD 1
NADH2
NADH2 2 NAD
•三羧酸循环的结果： 经过三羧酸循环，1个乙酰CoA分子生成2个CO2，
1分子GTP（相当于1分子的ATP）和4对H，脱下的氢 中有3对是以NAD+为载体来运输的，1对是以FAD为载 体来运输，总反应式：
• 在细胞内特定的细胞器 (主要是线粒体)内，在O2的参与 下，分解各种大分子物质，产生CO2，与此同时，分解代谢 所释放出的能量储存于ATP中。这一过程称为细胞呼吸，也 称为生物氧化 （biological oxidation）或细胞氧化（
cellular oxidation）。
细胞呼吸的特点: ①细胞呼吸的本质是在线粒体内进行的一系列酶
（二）电子传递过程中释放出的能量催化ADP 磷酸化而合成ATP
NADHO2: 2.5ATP/2e;
FADH2 O2 : 1.5 ATP/2e
三、氧化磷酸化耦联与ATP形成
(三)耦联机制——化学渗透假说
• ①NADH或FADH2提供一对电子，经传递链，最后 被O2所接受；
• ②电子传递链同时起质子泵的作用，在电子传递过程 中，H+从基质转移到膜间腔；
促氧化还原反应； ②产生的能量以高能磷酸键形式储存于ATP中； ③整个反应过程是分步进行的，能量也是逐步释
放的； ④反应是在恒温(37℃)、恒压条件下进行； ⑤反应过程需要H2O参与。
30
二、ATP是细胞能量的转换分子
细胞在利用能量物质（糖、脂肪、蛋白质）时先 要将它们氧化，把释放出来的能量变成活化的能 量形式——ATP，ATP是细胞活动直接能够利用 的能源。这一系列过程就称为细胞的能量转换。
线粒体的结构与能量转换解析
线粒体的结构与能量转换解析线粒体是细胞内的一种细胞器，其主要功能是进行能量转换和细胞呼吸。
线粒体具有复杂而精密的结构，包含着多个重要的组成部分，这些组成部分相互协作，完成能量转换的过程。
一、线粒体的结构线粒体由外膜、内膜、内膜上皱褶（即内膜嵴）、基质和线粒体DNA等组成。
外膜：线粒体的外部是由一层双层膜组成的外膜。
外膜具有选择性渗透性，可以控制物质的进出。
内膜：内膜是位于外膜内部的一层双层膜。
内膜的特点是具有很多折叠，形成称为内膜嵴的结构。
内膜嵴的存在增加了内膜的表面积，有利于能量合成过程中的化学反应。
基质：基质是线粒体内的液体，相当于线粒体的细胞质。
基质中富含线粒体DNA、线粒体核糖体以及各种蛋白质等。
线粒体DNA：线粒体DNA是线粒体内的遗传物质，与线粒体的功能密切相关。
线粒体DNA编码了很多关键的蛋白质，参与线粒体能量转换过程。
二、能量转换的过程线粒体是细胞内的能量中心，能够将有机物质（如葡萄糖）转化为细胞所需的能量（ATP），并释放出二氧化碳和水。
能量转换主要包括三个过程：糖解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
1. 糖解：糖解是将葡萄糖分解为两个分子的丙酮酸的过程。
在线粒体基质中，葡萄糖分子通过一系列的酶的作用，被分解成丙酮酸。
这个过程产生少量的ATP和NADH。
2. 三羧酸循环：三羧酸循环是糖解产生的丙酮酸在线粒体内被进一步氧化的过程。
在三羧酸循环中，丙酮酸逐步被氧化，释放出二氧化碳并产生大量的高能电子载体NADH和FADH2。
同时，通过一系列的反应，产生少量的ATP。
3. 氧化磷酸化：氧化磷酸化是能量转换的关键步骤，也是线粒体最主要的功能之一。
在内膜嵴上，NADH和FADH2释放出的高能电子通过呼吸链的作用，在内膜嵴上进行一系列的氧化和还原反应。
电子的流动伴随着质子的跨膜运输，形成氧化还原电位梯度。
质子梯度的差异可被ATP合酶利用，驱动ADP与磷酸根结合合成ATP的反应。
三、线粒体的重要意义线粒体在细胞运作过程中具有重要的意义：1. 能量来源：线粒体是细胞内的能量中心，通过能量转换过程产生的ATP为细胞提供能量，维持细胞的正常功能。
线粒体与细胞的能量转换
有机物氧化时需O2分解成无机物（CO2 H2O）
细胞呼吸(cellular respiration) ：细胞利用氧氧化有机 物成为无机物（CO2 H2O），同时释放能量的过程。与 动物中呼吸现象相似，也称为生物氧化(biological oxidation) 或细胞氧化(cellular oxidation)。 细胞获能与非细胞获能的区别： 本质上无区别
①发现：1894年，德· Altmann发现，基本形状为线状、粒状
的颗粒，变形为哑铃型、分枝型；1897年Benda命名为线粒体， 所有真核细胞都有线粒体。大小? ②数目：数百上千, 数目与功能相关，心肌、肝脏、骨骼肌含 量丰富，淋巴细胞中线粒体少至只有几个 脑部？
③位置：分泌腺细胞中线粒体围绕分泌泡，肌细胞中线粒体围
4CO2 +6NADH+6H+ 2+ 2FADH+2HSCoA+2ATP 1分子的葡萄糖经无氧氧化、 丙酮酸脱氢和TAC循环， 共产生了6分子的CO2和 12对高能H、 4分子ATP
6．三羧酸循环能量储存方式：
① 以高能磷酸键直接生成2ATP ②以高能氢原子（4对H）一般认为是高能电子，由 NAD+和FAD+携带
②转运过程：
蛋白质合成后→分子伴侣去折叠（HSP70、HSP60、HSP10； NAC)→导肽引导,ATP水解→内外膜转位接触点，ATP水解→穿 膜（电荷引力和分子绞力）→导肽切除,分子伴侣帮助折叠。
第三节 细胞呼吸与能量转换
一、引言 ：非细胞细胞获能量：
燃烧有机物
化学能变热能、光能等
本质是物质氧化反应，释放化学能
转运条件：
导肽(1eader sequence)。N端一段20~80个氨基酸序列，富含带正电 荷氨基酸和疏水氨基酸，形成一边正电荷一边是疏水的螺旋 结构。线粒体基质腔带负电多，电荷引力！ ②内外膜转位接触点：成孔膜蛋白形成通道 ③分子伴侣(molecular chaperone)：热休克蛋白(heat shock protein， HSP )类：HSP70、HSP60、HSP10；新生多肽相关复合物 (nascent associated complex，NAC), ATP。
第六章线粒体与细胞能量的转换
第一节 线粒体的基本特征
• 2.核编码蛋白向线粒体其他部位的转移 • 1)向膜间腔转运 • ISTS序列介导，前体全部或部分进入基质
后进入膜间腔 • 直接从胞浆通过外膜扩散进入
• 2)向线粒体外膜或内膜的转运
第一节 线粒体的基本特征
• 五、线粒体的起源与发生 • 1.通过分裂方式实现增殖
• 2.DNA随机不均等被重新分配
质等物质进出线粒体的通道 • 基质：含有独立的DNA遗传物质和整套转录
翻译系统，也是三羧酸循环、脂肪酸氧化、 氨基酸分解和蛋白质合成等反应场所。 • 基粒：ATP酶复合体。
第一节 线粒体的基本特征
• 二、线粒体的化学组成 • 主要成分为蛋白质，分为可溶性蛋白和不
溶性蛋白。 • 标志酶： • 内膜——细胞色素氧化酶 • 外膜——单胺氧化酶 • 基质——苹果酸脱氢酶 • 膜间腔——腺苷酸激酶
第六章 线粒体与细胞能量的转换
第一节 线粒体的基本特征
• 一、线粒体的形态、 数量与结构
• 1.形态、数量与细胞 的类型和生理状态相 关
• 2.由双层单位膜套叠 而成的封闭膜囊结构
第一节 线粒体的基本特征
• 外膜：光滑平整，通透性高。 • 内膜：稍薄，向内突出为嵴。蛋白质含量
高，通透性低。附着有基粒。 • 内外膜转移接触点：转位接触点，是蛋白
成的核糖体基因组不同
第一节 线粒体的基本特征
• 3.线粒体DNA的复制 • 1)重链和轻链各自有复制起始点，轻链的复制
晚于重链，二者合成方向相反（重链合成方向 为顺时针，轻链合成方向为逆时针）。
• 2)速度较慢
• 3)不受细胞周期的影响
细胞质中游离核糖体合成的蛋白质种类
• 3.线粒体可能起源于共生的早期细菌
医学细胞生物学（中山大学）第六章线粒体与细胞的能量转换
第六章线粒体与细胞的能量转换第一节线粒体的基本特征一、线粒体的形态、数量和结构（一）线粒体的形态、数量与细胞的类型和生理状态有关（细胞类型、生理状态、代谢需求）1.光镜下的线粒体成线状、粒状或杆状。
2.在低渗环境下，线粒体膨胀如泡状，在高渗环境下，线粒体又伸长为线状3.酸性时线粒体膨胀，碱性时线粒体为粒状（二）线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构1.外膜是线粒体外层单位膜在组成上，外模的1/2为脂类，1/2位蛋白质，外膜上镶嵌的蛋白质包括多种转运蛋白，允许通过分子量在10000以下的物质（通透性大）2.内膜的内表面附着许多颗粒①内膜直接包围的空间称内腔，含有基质，也称基质腔；内膜与外膜之间的空间称为外腔，或膜间腔。
②嵴的形成大大扩大了内膜的面积，提高了内膜的代谢效率③内膜的化学组成中20%是脂类（心磷脂占20%），80%是蛋白质④内膜的通透性很小，但内膜有高度的选择通透性⑤基粒分为头部、柄部、基片三部分，由多种蛋白质亚基组成。
机理头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP，因此，基粒又称ATP合成酶或ATP合酶复合体3.内外膜相互接近所形成的转为接触点是物质转运到线粒体的临时性结构线粒体的内外膜上存在着一些内膜与外模相互接触的地方，在这些地方膜间隙变狭窄，称为转位接触点4.基质是氧化代谢的场所线粒体中催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成等有关的酶都在基质中，参与物质的代谢5.基粒的化学本质是ATP合成酶二、线粒体的化学组成1.线粒体的主要成分是蛋白质，且多数分布于内膜和基质，分为两类：可溶性蛋白和不可溶性蛋白或膜镶嵌酶蛋白（线粒体是细胞中含酶最多的细胞器）2.线粒体内外膜的标志酶分别是细胞色素氧化酶和单胺氧化酶等；基质和膜间腔的标志酶分别为苹果酸脱氢酶和腺苷酸激酶三．线粒体的遗传体系（一）线粒体DNA构成了线粒体基因组1.线粒体基因组序列（也称剑桥序列）共16569个碱基对，为一条裸露的，不与组蛋白结合的双链环状的DNA分子。
线粒体的能量转换
线粒体的能量转换线粒体是细胞中的一个重要器官，它在细胞内负责能量的转换和供应。
线粒体通过氧化磷酸化过程将有机物质转化为细胞能量的主要形式——三磷酸腺苷（ATP）。
本文将详细介绍线粒体的结构和功能，以及能量转换的过程。
一、线粒体的结构线粒体是一个双层膜结构的细胞器，它由外膜、内膜、内膜间隙和基质组成。
外膜是线粒体的外层，具有较为松散的结构，内膜则是线粒体的内层，具有较为严密的结构。
内膜上有许多褶皱，称为线粒体内膜嵴，增加了内膜的表面积，有利于能量转换的进行。
内膜间隙是外膜和内膜之间的空间，基质则是线粒体内膜的内部空间。
二、线粒体的功能线粒体的主要功能是进行能量转换和供应。
它通过氧化磷酸化过程将有机物质转化为ATP，为细胞提供能量。
此外，线粒体还参与细胞的呼吸作用、钙离子的调节、细胞凋亡等重要生物学过程。
三、线粒体的能量转换过程线粒体的能量转换过程主要包括三个步骤：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
1. 糖酵解糖酵解是线粒体能量转换的起始步骤，它将葡萄糖分解为丙酮酸和乳酸。
这个过程在细胞质中进行，产生少量的ATP和NADH。
2. 三羧酸循环三羧酸循环是线粒体能量转换的第二步，它将丙酮酸氧化为二氧化碳和水，并释放出大量的能量。
这个过程发生在线粒体的基质中，产生少量的ATP、NADH和FADH2。
3. 氧化磷酸化氧化磷酸化是线粒体能量转换的最后一步，也是最重要的一步。
它将NADH和FADH2在线粒体内膜嵴上的电子传递链中释放出的电子转化为能量，并将其与ADP结合形成ATP。
这个过程需要氧气的参与，因此也被称为有氧呼吸。
氧化磷酸化是线粒体能量转换的主要方式，产生大量的ATP。
四、线粒体能量转换的意义线粒体能量转换对细胞的生存和功能发挥起着至关重要的作用。
细胞需要大量的能量来维持其正常的生理活动，如细胞分裂、蛋白质合成、细胞运动等。
线粒体通过能量转换过程提供了细胞所需的ATP，为这些生理活动提供了动力。
总结：线粒体是细胞中的一个重要器官，它通过氧化磷酸化过程将有机物质转化为ATP，为细胞提供能量。
细胞生物学线粒体与能量转换
另细胞生外物学线还粒体与有能量转D换 NA、各种辅酶、维生素及无机离子等 第22页
三、线粒体遗传体系
• 线粒体有一套相对独立DNA复制和蛋白质合成体系， 是一个半自主细胞器。
1.线粒体DNA（mtDNA）：双链闭环结构，独立复 制。
• 全长16,569bp，共有37个基因，包含2个rRNA （12S、16S），22个tRNA，13个与氧化磷酸化 相关多肽。
自养生物与异养生物
细胞生物学线粒体与能量转换
第1页
细胞呼吸产生能量
➢ 是一个氧化反应
有机化合物+O2→CO2+能量
➢ “燃料”：糖类、脂肪、蛋 白质
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量 （ATP+热量）
➢ 主要在线粒体中进行，温和 条件、酶参加调控
细胞生物学线粒体与能量转换
第2页
概述
内膜
电子传递
氧化磷酸化 代谢产物转运
基质
膜间腔
丙酮酸酯氧化
核苷酸磷酸化
TCA 循环 脂肪ß 氧化
DNA 复制, RNA 转录，蛋白质翻译
细胞生物学线粒体与能量转换
第21页
二、线粒体化学组成
1.蛋白质 • 占总含量2/3，主要分布于内膜和基质
氧化还原酶 37％
连接酶 10％
水解酶 9％
2.脂类
• 约占总含量1/3，大部分是磷脂
细胞生物学线粒体与能量转换
第6页
线粒体形态结构（荧光）
细胞生物学线粒体与能量转换
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线粒体
细胞生物学线粒体与能量转换
第8页
线粒体形态结构(电镜)
细胞生物学线粒体与能量转换
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首 页 退 出
1分子葡萄糖完全氧化共可生成32分子ATP
发生部位 产物 底物水平磷酸
化释放的能量
氧化磷酸化转化的能
量
糖酵解
乙酰coA形成
细胞质
线粒体基质
2丙酮酸
2乙酰CoA； 2CO2
2ATP
2NADH
2NADH 6NADH 25ATP
三羧酸循环
线粒体基质
4CO2
2ATP
2FADH2
3ATP
总和
6CO2
4ATP
28ATP
共 32ATP
32ATP
28AT P
53
线粒体能量转换的四个阶段：
糖酵解
（胞质中 ）
由丙酮酸形成乙酰辅酶A 三羧酸循环；
（线粒体基质） （线粒体基质）
电子传递和氧化磷酸化
（线粒体内膜上）
54
细胞呼吸能量转换过程
15
2.线粒体内膜
三、超微结构
内膜蛋白含量高，通透 性很小。 内膜将线粒体的内部空 间分成内腔（基质腔）和 外腔（膜间腔）。 内膜向内形成嵴，嵴增 大了线粒体内膜的表面积。
16
• Most cristae are arranged in shelves（板层状） • In steroid secreting cells, the cristae are tubular（管状）
首 页
退 出
ATP是通过底物水平磷酸化产生的。底物水平磷
酸化是指由高能底物水解放能，直接将高能磷酸 基从底物转移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP。
35
氧化磷酸化
在没有线粒体、不能进行有氧氧化的细胞（如
红细胞），糖酵解是一条重要的产能途径。 剧烈运动时肌肉细胞的能量供应就依靠糖酵
解，剧烈运动引起的肌肉酸痛，是由于缺氧状态 下糖酵解产生的丙酮酸还原为乳酸，堆积在肌组 织中所致。
NAD+（辅酶）:尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸
33
一、葡萄糖在细胞质中进行糖酵解
葡萄糖在细胞质中经糖酵解途径分解成丙酮酸 1.经糖酵解过程，通过底物水平磷酸化，净生成2 分子ATP。 2.脱去了2对氢，并由受氢体NAD+结合成2分子NADH和 H+，后者进入线粒体进行电子传递及氧化磷酸化反应。
Mitochondria and Energy Conversion
37
一、葡萄糖在细胞质中进行糖酵解
在线粒体基质中丙酮酸脱氢酶体系作用下，丙酮酸进 一步分解为乙酰CoA，NAD+作为受氢体被还原，具体
反应式为：
2CH3COCOOH + 2HSCoA + 2NAD+
→#43; 2H+
Mitochondria and Energy Conversion
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退 出
二、线粒体基质中进行三羧酸循环
在线粒体基质中，乙酰CoA与草酰乙酸结合成柠檬酸而进
入三羧酸循环（ tricarboxylic acid cycle， TAC），经过
一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解，草酰乙酸再生。 三羧酸循环是三大营养素的最终代谢通路。糖、脂肪、氨 基酸在体内进行生物氧化都将产生乙酰CoA，然后进入三 羧酸循环进入降解。
30
二、ATP是细胞能量的转换分子
细胞在利用能量物质（糖、脂肪、蛋白质）时先 要将它们氧化，把释放出来的能量变成活化的能 量形式——ATP，ATP是细胞活动直接能够利用 的能源。这一系列过程就称为细胞的能量转换。
去磷酸化
磷酸化
31
A-P~P~P
A-P~P+能量
第三节
细胞的能量转换
ATP中所携带的能量来源于糖、氨
内含有DNA，上面有编码蛋白质的基因。 但是线粒体中的蛋白质并不都是由自己的DNA 所编码，自己编码的只占少部分，多数的蛋白质还 是由核基因所编码。因此，线粒体是受其自身的基
因组和细胞核基因共同决定的，所以称为半自主性。
22
(一)线粒体有自己的遗传系统和蛋白质翻译系统
特点：双链环状，通常是裸露的，不与组蛋白结合。
安陵容怎么死的？
苦杏仁中毒机制
• 中医认为，苦杏仁味苦，性温，有小毒，具有止咳平喘、
润肺通便之功效，但大量服用会引起中毒。苦杏仁中含有
苦杏仁甙和苦杏仁酶，苦杏仁甙被水解后产生氰化氢。生 食苦杏仁或食入过量可引起氰化氢中毒，氰化氢中毒机理 是抑制呼吸链中细胞色素C氧化酶，使电子不能传递给氧 ，ATP无法生成，细胞的生命活动不能进行，人在3～6分
的细胞中并不相同。
11
12
三、线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构
13
外膜
内膜
膜间隙 （膜间腔、外室）
嵴 嵴间隙 （嵴间腔 、内室 ） 基质
三、超微结构
1.线粒体外膜 通透性强
膜上存在着多种转运蛋白，
它们形成孔径为1-3nm的水
相通道，允许分子量为10
000 以内的物质可以自由
通过。
脂
不溶性蛋白：一般是构成膜镶嵌酶蛋白、结构 蛋白。 类：占干重的25% -30%
DNA和完整的遗传系统
辅酶、维生素、无机离子等。
9
一、线粒体中含有众多参与能量代谢的酶系 线粒体酶的分布
线粒体含有众多酶系，目前已确认有120余种，是 细胞中含酶最多的细胞器。
有些酶可作为线粒体不同部位的标志酶，如：
内膜的标志酶是细胞色素氧化酶；
递链（electron transport respiratory chain）。
Mitochondria and Energy Conversion
首 页
退 出
NADH的产能过程
FADH2生能过程
2.ATP合酶复合体
ADP+Pi
头部:由α3β3δγε亚基组成，
ATP
是合成ATP的部位。
柄部：连接头部和基片。 基片：疏水蛋白。嵌于线粒 体内膜，是质子流经的通道 。
ATP合成
（二）电子传递过程中释放出的能量催化ADP
磷酸化而合成ATP
NADHO2: 2.5ATP/2e; FADH2 O2 : 1.5 ATP/2e
三、氧化磷酸化耦联与ATP形成
(三)耦联机制——化学渗透假说 • ①NADH或FADH2提供一对电子，经传递链，最后被O2所 接受； • ②电子传递链同时起质子泵的作用，在电子传递过程 中，H+从基质转移到膜间腔； • ③线粒体内膜对H+、OH-等具有离子不透过性，H+ 的 逆浓度运转形成质子浓度差，从而保持了一定的势能 差 • ④ 膜间腔中的H+有顺浓度梯度返回基质的倾向，能借 助势能通过ATP合酶复合体F0上的质子通道渗透到线粒 体基质中，所释放的自由能驱动F0F1ATP合酶合成ATP
外膜的标志酶是单胺氧化酶；
基质的标志酶是苹果酸脱氧酶；
膜间腔的标志酶是腺苷酸激酶。
10
二、线粒体的形态、数量即分布
形态：光镜：线状、粒状、短杆状等;
大小：一般直径：0.5—1.0µm; 数目：细胞种类而不同
分布：通常分布于细胞生理功能旺盛的区域和需要能量较多的部位。 总之：线粒体的形态、大小、数目和分布在不同形态和类型
钟内就会失去知觉，继而死亡。
目的与要求
1、掌握线粒体的超微结构；细胞氧化的基本过程。 2、熟悉线粒体的光学显微镜下形态大小和分布； 线粒体酶蛋白分布；线粒体的半自主性。 3、了解线粒体与疾病的关系。
4
想一想，你每天的活动需要多少能量？
你看一小时电视需要多少能量？ 你看书一小时需要多少能量？
你睡觉一小时需要多少能量？
氧化过程
物质氧化
高能电子
氧 energy 质子动力势
energy
ADP+Pi 磷酸化过程 ATP
小结
56
32ATP
28AT P
57
2016/4/25 第六章 线粒体与细胞的能量转换 7
有机物
ATP
线粒体
O2
ADP+Pi
H2 O CO2
直接驱动细胞 各种形式生命 活动
第一节 线粒体的基本特征
一、线粒体中含有众多参与能量代谢的酶系
蛋白质：占干重的65% -70%，内膜和基质含量较多 可溶性蛋白：基质中的酶和膜的外周蛋白；
线 粒 体 的 化 学 组 成
20
三、超微结构
4.线粒体基质
内腔充满了电子密度较低的可溶 性蛋白质和脂肪等成分，称之为
基质。催化三羧酸循环，脂肪酸
氧化、氨基酸分解等的酶类均位 于基质中。 含有线粒体DNA、核糖体。
21
四、线粒体相对独立的遗传体系
•什么是线粒体的半自主性？ 半自主性是指线粒体具有自己的遗传体系，能够
独立的合成自己所需要的蛋白质。这是由于线粒体
2016/4/25
第六章 线粒体与细胞的能量转换
5
地球上一切能量源于太阳能！
第六章 线粒体与细胞的能量转换
6
太阳提供了生命生存的能源
太阳能（光能） 光合作用 植物（化学能）自养生物（autotroph）
动物（化学能）异养生物(heterotroph）
能量转移并储存于动植物的有机物（蛋白质、脂
肪、糖类等）中。
三羧酸循环
（柠檬酸循环
FADH2 1
FAD 琥珀酸
）
CO2 CO2 -酮戊二 酸 NADH2 2 NAD
异柠檬酸 NAD 1
NADH2
•三羧酸循环的结果： 经过三羧酸循环，1个乙酰CoA分子生成2个CO2，
1分子GTP（相当于1分子的ATP）和4对H，脱下的氢
中有3对是以NAD+为载体来运输的，1对是以FAD为载 体来运输，总反应式： 2CH2COSCoA+6NAD++2FAD+2ADP+2Pi+6H2O→ 4CO2+6NADH+6H++2FADH2+2HSCoA+2ATP