【正文】 ATP合酶 （ ATP synthase） ATP synthase ? 1979年 Boyer P提出構(gòu)象耦聯(lián)假說。 質(zhì)子沿電化學(xué)梯度穿過內(nèi)膜上的 ATP酶復(fù)合物流回基質(zhì)，使 ATP酶的構(gòu)象發(fā)生改變，將 ADP和 Pi合成 ATP。其要點如下： 1． ATP酶利用質(zhì)子動力勢，產(chǎn)生構(gòu)象的改變，改變與底物的親和力，催化 ADP形成 ATP。分為球形的 F1（頭部）和嵌入膜中的 F0（基部），它可以利用質(zhì)子動力勢合成 ATP，也可以水解 ATP，轉(zhuǎn)運質(zhì)子。 ? 組成：至少 11條不同肽鏈，以二聚體形式存在，每個單體包含兩個細胞色素 b（ b566 、 b562）、一個鐵硫蛋白和一個細胞色素 c1 。輔酶 Q溶于內(nèi)膜、細胞色素 C位于線粒體內(nèi)膜的 C側(cè)，屬于膜的外周蛋白。 Flavin adenine dinucleotide ? 細胞色素：分子中含有血紅素鐵，以共價形式與蛋白結(jié)合，通 Fe3+、 Fe2+形式變化傳遞電子，呼吸鏈中有 5類，即：細胞色素 a、 a b、 c、 c1，其中 a、 a3含有銅原子。 ② 線粒體酶的定位 140余種， 37％氧化還原酶， 10％合成酶， 9％水解酶，標志酶 30余種，主要在內(nèi)膜和基質(zhì)中。由于外膜具有大量親水孔道與細胞質(zhì)相通 ， 因此膜間隙的 pH值與細胞質(zhì)的相似 。嵴上覆有基粒（ elementary particle），基粒由頭部（ F1偶聯(lián)因子）和基部（ F0偶聯(lián)因子）構(gòu)成。 Schematic view of mitochondrion ? 外膜 (out membrane) ? 含 40%的脂類和 60%的蛋白 ， 具有 porin構(gòu)成的親水通道 ， 允許分子量 5KD以下的分子通過 ， 1KD以下的分子可自由通過 。 （ 一 ） 形態(tài) ? 直徑 ~1μm， 長 ~細胞中可長達 10~20μm， 稱巨線粒體 。MITOCHONGDRION AND CHLOROPAST MITOCHONGDRION AND CHLOROPAST 第七章 細胞中的能量轉(zhuǎn)換 第一節(jié) 線粒體 ? 1890年 R. Altaman首次發(fā)現(xiàn) ， 命名為 bioblast。 ? 蛋白占干重的 6570%， 脂類占 2530%。 （三）功能區(qū)隔 ? 分為外膜 、 內(nèi)膜 、 膜間隙和基質(zhì)四部分 。內(nèi)膜向線粒體基質(zhì)褶入形成嵴（ cristae），嵴能顯著擴大內(nèi)膜表面積（達 5~10倍），嵴有兩種類型：①板層狀，②管狀。 是內(nèi)外膜之間的腔隙 ， 延伸至嵴的軸心部 ， 腔隙寬約 68nm。 二、線粒體化學(xué)組成及酶的定位 ① 化學(xué)組成 蛋白質(zhì)占 6570％，脂質(zhì) 2530％（磷脂）；與脂蛋白質(zhì)的比值，內(nèi)膜為 :1，外膜為 1:1；基質(zhì)中含有 DNA、 RNA、核糖體、致密顆粒和上百種酶。 ? NAD （ nicotinamide adenine dinucleotide）， ＆ NADP ? Flavin mononucleotide(FMN)amp。 利用脫氧膽酸（ deoxycholate）處理線粒體內(nèi)膜、分離出呼吸鏈的 4種復(fù)合物，即復(fù)合物 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 和 Ⅳ ，輔酶 Q和細胞色素 C不屬于任何一種復(fù)合物。 – 琥珀酸 +Q→ 延胡索酸 +QH2 ? 復(fù)合物 III： 細胞色素 c還原酶。 （三）兩條主要的呼吸鏈 （ 四 ） ATP合成酶的結(jié)構(gòu)和作用機理 ATP合成酶（ ATP synthetase），分子量 500KD，狀如蘑菇。 1979年代 Boyer P提出構(gòu)象耦聯(lián)假說，一些有力的實驗證據(jù)使這一學(xué)說得到廣泛的認可。 根據(jù) “ 化學(xué)滲透假說 ” ，當電子沿呼吸鏈傳遞時，所釋放的能量將質(zhì)子從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)（ M側(cè)）泵至膜間隙（胞質(zhì)側(cè)或 C側(cè)），由于線粒體內(nèi)膜對離子是高度不通透的，從而使膜間隙的質(zhì)子濃度高于基質(zhì)，在內(nèi)膜的兩側(cè)形成 pH梯度及電位梯度，兩者共同構(gòu)成電化學(xué)梯度，即質(zhì)子動力勢。 ? F0由三種多肽組成 ab2c12復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜， 12個 c亞基組成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)子通道。 ? 最近根據(jù) ATP合酶的結(jié)構(gòu)有一種新的提法。 oligomycin ? 2．磷酸化抑制劑 ? 與 F0結(jié)合結(jié)合，阻斷 H+通道。 五、線粒體的增殖 ? 線粒體來源于已有的線粒體的分裂 。 ? 由外被（ chloroplast envelope）、類囊體（ thylakoid）和基質(zhì)（ stroma） 3部分組成。 ? 是單層膜圍成的扁平小囊 ， 沿葉綠體的長軸平行排列 。 ? 膜的內(nèi)在蛋白主要有：細胞色素 b6／ f復(fù)合體 、 集光復(fù)合體 （ LHC） 、 質(zhì)體醌 （ PQ） 、 質(zhì)體藍素 （ PC） 、 鐵氧化還原蛋白 （ FD） 、 黃素蛋白 、 光系統(tǒng) I、 II復(fù)合物等 。首先光能轉(zhuǎn)化成電能，經(jīng)電子傳遞產(chǎn)生 ATP和 NADPH形式的不穩(wěn)定化學(xué)能，最終轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的化學(xué)能儲存在糖類化合物中。至少包括 12條多肽鏈。 5．細胞色素 b/f復(fù)合體 (cyt b/f plex) 可能以二聚體形成存在，每個單體含有四個不同的亞基。最后在鐵氧還蛋白 NADP還原酶的作用下，將電子傳給 NADP+，形成NADPH。CO2受體為 RuBP，最初產(chǎn)物為 3磷酸甘油酸 (PGA)。 ? 葉綠素分為 a、 b，比例約為 3:1。5．光系統(tǒng) Ⅰ （ PSI）： P700 ? 包含多條肽鏈，位于基粒與基質(zhì)接觸區(qū)和基質(zhì)類囊體膜中。 因此綠色植物細胞內(nèi)存在 3個遺傳系統(tǒng) 。 ? 利用標記氨基酸培養(yǎng)細胞，用氯霉素和放線菌酮分別抑制線粒體和細胞質(zhì)蛋白質(zhì)合成，發(fā)現(xiàn)人的線粒體 DNA編碼的多肽為細胞色素 c氧化酶的 3個亞基， F0的 2個亞基，NADH脫氫酶的 7個亞基和細胞色素 b等 13條多肽。 mitochondrial protein import machinery. Contact Sites of Mitochondria Protein Transport into Inner Membrane and Intermembrane Space Requires Two Signal Sequences ? 蛋白質(zhì)的輸入是一個 耗能過程 。 The general import machinery of the chloroplast envelope membranes Translocation of proteins into chloroplasts