線粒體各部分的化學組成和特性[細胞生物學]

字號:

線粒體的化學組成
    經(jīng)過對線粒體各結構組分的生化分析, 線粒體的化學組分主要是由蛋白質、脂類、水份等組成。
    ● 蛋白質 占線粒體干重的65~70%.線粒體的蛋白質分為可溶性和不溶性的??扇苄缘牡鞍踪|主要是基質的酶和膜的外周蛋白;不溶性的蛋白質構成膜的本體,其中一部分是鑲嵌蛋白, 也有一些是酶蛋白。
    ● 脂類 線粒體的脂類只占干重的20~30%.在線粒體的脂類中多數(shù)是磷脂, 占總脂的3/4以上。含豐富的心磷脂和較少的膽固醇是線粒體在組成上與細胞其他膜結構的明顯差別。
    線粒體內、外膜在化學組成上的主要區(qū)別是脂類和蛋白質的比例不同, 內膜上的脂類與蛋白質的比值低(0.3:1), 外膜中的比值較高(接近1:1)。
    ■ 線粒體各部分的特性和功能
    ● 蛋白分布:
    線粒體由四個部分組成,在能量轉換過程中分別起不同的作用。各部分功能的差異主要是化學組成的差異,特別是蛋白和酶分布的差異(表7-1)。
    表7-1 線粒體各部分蛋白的分布
    外膜 膜間隙 內膜 基質
    細胞色素b5 腺苷酸激酶 NADH脫氫酶 丙酮酸脫氫酶
    NADH-細胞色素還原酶 核苷 琥珀酸脫氫酶
    細胞色素氧化酶 脂肪酸β氧化酶
    Krebs循環(huán)酶系
    單胺氧化酶 二磷酸激酶 細胞色素C DNA聚合酶
    脂酰輔酶A合酶
    磷酸甘油?;D移酶
    核苷二磷酸激酶 單磷酸激酶 ATP合成酶
    (F0 F1 復合物)
    運輸?shù)鞍?RNA聚合酶
    核糖體
    轉移RNAs
    孔蛋白
    膜脂含量∶
    磷脂/蛋白=0.9
    心磷脂/磷脂=0.03 膜脂含量∶
    磷脂/蛋白=0.3
    心磷脂/磷脂=0.22
    醌
    ● 功能
    由于線粒體各部分結構的化學組成和性質的不同,它們的功能各異(表7-2)。
    表7-2 線粒體各部分的功能
    部位 功能
    外膜 磷脂的合成;脂肪酸鏈去飽和;脂肪酸鏈延伸
    內膜 電子傳遞,氧化磷酸化,代謝物質運輸
    膜間隙 核苷的磷酸化
    基質 丙酮酸氧化,TCA循環(huán),脂肪的β氧化,DNA復制,RNA合成,蛋白質合成
    ● 標志酶
    通過細胞化學分析, 線粒體各部位有特征性的酶, 稱為標志酶:
    外膜: 單胺氧化酶
    內膜: 細胞色素氧化酶
    膜間隙: 腺苷酸激酶
    基質: 蘋果酸脫氫酶
    ● 外膜 線粒體外膜是最外的一層全封閉的單位膜結構,是線粒體的界膜,厚6~7nm, 平整光滑。外膜含有孔蛋白,所以外膜的通透性非常高,使得膜間隙中的環(huán)境幾乎與胞質溶膠相似。外膜含有一些特殊的酶類,如單胺氧化酶(monoamine oxidase),這種酶能夠終止胺神經(jīng)遞質,如降腎上腺素和多巴胺的作用?! ?BR>    ● 內膜 位于外膜的內側包裹線粒體基質的一層單位膜結構, 厚5~6nm.內膜的通透性較低,一般不允許離子和大多數(shù)帶電的小分子通過。醫(yī)學教育網(wǎng)
    線粒體內膜通常要向基質折褶形成嵴(cristae), 其上有ATP合酶(ATP synthase),又叫F0 F1 ATP酶復合體, 是一個多組分的復合物。
    內膜的酶類可以粗略地分為三類∶運輸酶類、合成酶類、電子傳遞和ATP合成酶類。
    內膜是線粒體進行電子傳遞和氧化磷酸化的主要部位。在電子傳遞和氧化磷酸化過程中,線粒體將氧化過程中釋放出來的能量轉變成ATP。醫(yī)學教育網(wǎng)
    ● 膜間隙 線粒體內膜和外膜之間的間隙稱為膜間隙, 寬6~8 nm,由于外膜通透性很強,而內膜的通透性又很低,所以膜間隙中的化學成分很多,幾乎接近胞質溶膠。功能是建立和維持氫質子梯度。
    ● 線粒體基質 內膜和嵴包圍著的線粒體內部空間是線粒體基質,與三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化、氨基酸降解等有關的酶都存在于基質之中;此外還含有DNA、tRNAs、rRNA、以及線粒體基因表達的各種酶和核糖體。