基础医学细胞生物学线粒体.pptVIP

ATP合酶（ATP synthetase） ATP合酶，即基粒（elementary particle）状如蘑菇，属F型质子泵。 分为球形的F1（头部）和嵌入膜中的F0（基部）。 F1由5种多肽组成α3β3γδε复合体，具有三个ATP合成的催化位点（每个β亚基具有一个）。 F0由三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜，12个c亚基组成一个环形结构，具有质子通道。 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。 一、氧化磷酸化偶联机制 氧化磷酸化的偶联机制---化学渗透假说（ chemiosmotic coupling hypothesis己成为氧化磷酸化机制研究中最为流行的一种假说。该假说是1961年英国生物化学家Mitchell提出来的，他因此获得了1978年诺贝尔化学奖。 化学渗透假说的主要内容是： 呼吸链的各组分在线粒体内膜中的分布是不对称的，当高能电子在膜中沿呼吸链传递时，所释放的能量将H+ 从内膜基质侧泵至膜间隙，由于膜对H+ 是不通透的，从而使膜间隙的H+ 浓度高于基质，因而在内膜的两侧形成电化学质子梯度（electro-chemical proton gradient，△μH+），也称为质子动力势（proton motive force，△P）。在这个梯度驱动下，H+ 穿过内膜上的ATP合成酶流回到基质，其能量促使ADP和Pi合成ATP。 化学渗透假说有两个特点： 一是强调线粒体膜结构的完整性。如果膜不完整，H+ 便能自由通过膜，则无法在内膜两侧形成质子动力势，那么氧化磷酸化就会解偶联。一些解偶联剂的作用就在于改变膜对H+ 的通透性，从而使电子传递所释放的能量不能转换合成ATP。 二是定向的化学反应。在电化学质子梯度推动下，H+ 由膜间隙通过内膜上的ATP合成酶进入基质，其能量促使ADP和Pi合成ATP。 ATP 合酶 一、线粒体疾病的特征 高突变率 多质性:人体不同类型的细胞含线粒体数目不同，通常有成百上千个，而每个线粒体中有2～10个mtDNA分子，由于线粒体的大量中性突变，因此，绝大多数细胞中有多种mtDNA拷贝，其拷贝数存在器官组织的差异性。 母系遗传:母亲将mtDNA传递给她的儿子和女儿，但只有女儿能将其mtDNA传递给下一代。 阈值效应(threshold effect) ：当突变mtDNA增加时，线粒体中ATP产生减少，低于维持个组织器官正常功能所需要的最低值时，临床症状即会表现，且 ATP产生越少，病症涉及的器官越多，症状越为严重。最先受损的是中枢神经系，其后为肌肉、心脏、胰腺、肾和肝。 氨基糖甙诱发的耳聋 氨基糖甙诱发的耳聋（aminoglycoside antibiotics induced deafness, AAID） AAID是指使用链霉素等氨基糖甙类抗生素而引起的失聪。 mtDNA12sRNA基因1 555bpA→G的突变是氨基糖甙类抗生素所致耳聋的重要诱因之一。 该类耳聋属于母系遗传，与线粒体遗传方式相同。 线粒体脑肌病伴高乳酸血症及中风样发作 线粒体脑肌病伴高乳酸血症及中风样发作（mitochondrial encephalomyopathy with lactic academia and stroke-like episodes, MELAS） 通常40岁前发病，表现为阵发性呕吐、癫痫发作和中风样发作、血乳酸中毒、近心端四肢乏力等。 主要突变类型是mtDNA的3 243位点A→G的碱基置换。该突变改变了tRNALeu基因，并使得和rRNA基因下游紧密结合的转录终止子失活。 Kearns-Sayre 综合征（KSS） KSS和慢性进行性眼外肌瘫痪（chronic progressive external ophthalmoplegia, CPEO），两病是同一疾病的两种不同类型 CPEO是慢性进行性眼外肌瘫痪，以眼外肌麻痹，伴四肢乏力为主要症状 KSS除进行性的外眼肌麻痹外，还具有色素视网膜炎、心脏传导功能障碍、听力丧失、共济失调、痴呆等症状。 KSS和CPEO与mtDNA缺失有关。缺失部位多发生在重链和轻链两个复制起始点之间，缺失片段约2.0～7.0kb之间。由于涉及多个基因的缺失，患者可出现不同程度的线粒体蛋白质合成缺陷，影响4种呼吸链复合体。 帕金森病（Parkinson disease，PD） 帕金森病又称震颤性麻痹，是一种晚年发病的运动失调症，有震颤，动作迟缓等症状，少数有痴呆症状，患者脑组织，特别是黑质中存在mtDNA缺失。 帕金森病患者mtDNA中可以检测到4 977bp长的一段DNA缺失，缺失区域从ATPase8基因延续到ND5基因，