第六章

線粒體與細胞的能量轉換制作團隊：DNA成員：巨豪、王遠帆陳楠楠、陳麗君、管小安生物的各種活動都需要能量能量的80-95%由線粒體提供動力工廠存在于除紅細胞以外的一切真核細胞中線粒體的起源內共生假說1970，Margulis，真核細胞祖先是種吞噬細胞；線粒體祖先是種革蘭氏陰性菌。前者吞后者細胞分化假說原始的原核細胞質膜內陷包被DNA，然后再分化形成獨立的細胞器。1850年R.Altaman首次發現，命名為bioblast。1898年vonBenda提出mitochondrion。

1900年L.Michaelis用JanusGreenB對線粒體進行染色，發現線粒體具有氧化作用。至20世紀50年代，在許多學者的努力下，證實三羧酸循環，氧化磷酸化和脂肪酸氧化等重要的能量代謝過程均發生在線粒體中。線粒體的發現

1976年Hatefi等純化了呼吸鏈四個獨立的復合體。

1961-1980提出了氧化磷酸化的化學偶聯學說。現在我們已經明確了線粒體是細胞能量轉換的中心，細胞代謝中所需能量中大約有95%為線粒體提供。線粒體數量：差別很大，如肝細胞中約有1000-2000個，而淋巴細胞中只有幾個.第一節線粒體的基本特征線粒體的形態、數量和結構線粒體的化學組成線粒體的遺傳體系核編碼的蛋白質向線粒體的轉運線粒體的起源與發生一、線粒體的形態、數量和結構形態：光鏡：線狀、粒狀、短桿狀；有的圓形、啞鈴形、星形；還有分枝狀、環狀等大小：一般直徑：0.5—1.0μm;長度：3μm。數目：正常細胞中：1000—2000個。分布：通常分布于細胞生理功能旺盛的區域和需要能量較多的部位。總之：線粒體的形態、大小、數目和分布在不同形態和類型細胞中可朔性較大。線粒體結構的一般特征：

光鏡結構：超微結構線粒體的超微結構模式平面圖線粒體是由雙層單位膜套疊而成的封閉性膜囊結構

電鏡下，線粒體是由雙層單位膜套疊而成的封閉性膜囊結構。兩層膜將線粒體內部空間與細胞質隔離，并使線粒體內部空間分隔成兩個膜空間，構成線粒體的支架。㈠外膜的特點：1.通透性強：膜上存在著多種轉動蛋白，它們形成孔徑為1-3nm的含水通道，這些蛋白稱為～2.孔蛋白：分子通道允許小于5KD的小分子通過3.膜中的蛋白質和脂類比例為1：1㈡線粒體內膜的特點：⒈高度特化的單位膜，膜上蛋白質占膜總重量的76%；⒉通透性小，是線粒體調節物質通過的主要的途徑。⒊內膜向內形成嵴，嵴的內表面上布滿了顆粒——基粒。除基粒外，還存在著許多蛋白復合體。4.無膽固醇，富含雙磷脂酰甘油，即心磷脂。嵴與上面的基粒⑵基粒基粒是線粒體中將ADP合成為ATP的重要部位，本質為ATP合酶，也稱為F0F1ATP酶基粒由頭部、柄部和基部三部分組成。頭部：基粒由α3、β3、γ、δ、ε組成蛋白質復合體。其中3個α亞基和3個β亞基組成球形的頭部，柄部：柄部由γ、δ、ε三個亞基組成，是頭部與內膜的連接部分。頭部和柄組成了基粒的F1偶聯因子，主要功能是合成ATP。基部：（三）膜間腔（外室）(intermembranespace/outchamber)：

內外膜之間包括嵴內腔含多種可溶性酶，含底物和輔助因子轉位接觸點：內外膜相互接觸部位，蛋白進出通道3轉位接觸點內外膜接觸點（四）基質腔（內室/嵴間腔）

(matrixspace/innerchamber)：內膜包圍的空間，三羧酸循環的重要場所

基質(matrix)：含多種酶，雙鏈環狀DNA、RNA,核糖體線粒體中的代謝功能定位外膜磷脂合成脂肪酸去飽和作用脂肪酸延長內膜電子傳遞氧化磷酸化代謝產物轉運膜間腔核苷酸磷酸化基質丙酮酸酯氧化TCA循環脂肪的?氧化DNA復制,RNA轉錄，蛋白質翻譯1.蛋白質占總含量的2/3，主要分布于內膜和基質

氧化還原酶連接酶水解酶37％10％9％2.脂類約占總含量的1/3，大部分是磷脂（90%）此外還有DNA、多種輔酶、維生素及無機離子等二、線粒體的化學組成七、線粒體的起源與發生尚有爭論（一）線粒體是通過分裂方式實現增殖的

對于現代真核細胞中的線粒體發生（biogenesis）機制，目前有三種關于線粒體生物發生的觀點，即重新合成、起源于非線粒體的亞細胞結構以及通過原有線粒體的分裂形成。

Attardi等認為，線粒體的生物發生過程分兩個階段。在第一階段，線粒體的膜進行生長和復制，然后分裂增殖；第二階段包括線粒體本身的分化過程，建成能夠行使氧化磷酸化功能的機構。線粒體的生長和分化階段分別接受細胞核和線粒體兩個獨立的遺傳系統控制。（二）線粒體的起源尚無定論線粒體可能起源于古老厭氧真核細胞共生的早期細菌。在之后的長期進化過程中，二者共生聯系更加密切，共生物的大部分遺傳信息轉移到細胞核上，這樣留在線粒體上的遺傳信息大大減少，即線粒體起源的內共生學說。許多證據支持這一假說：線粒體的遺傳系統與細菌相似，如DNA呈環狀、不與組蛋白結合；線粒體的蛋白質合成方式與細菌相似，如核糖體為70S，抑制蛋白質合成的機制等。但這一機制也有不足之處，所以有學者提出了非共生假說。線粒體起源的內共生學說第四節線粒體與疾病線粒體病的概念以線粒體結構和功能缺陷為主要疾病原因的疾病稱為線粒體病。一般情況下，線粒體病主要是由于基因的突變引起的。

每一個人類細胞中帶有數百個線粒體，每個線粒體中又含有若干個mtDNA分子。線粒體通過合成ATP而為細胞提供能量，調節細胞質的氧化-還原（redox）狀態，也是細胞內氧自由基產生的主要來源，后者則與細胞的許多生命活動有關。因此維持線粒體結構與功能的正常，對于細胞的生命活動至關重要。

在特定條件下線粒體與疾病的發生有著密切的關系，一方面是疾病狀態下線粒體作為細胞