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长 沙 医 学 院 教 案

课程名称 细胞生物学 授课题目（章节或主题） 第六章 细胞的能量转换——线粒体和叶绿体 授课教师 黄秋霞 所属系（部） 基础医学系 授课时间 授课班级 教学课型 教学目的要求： 1．掌握 电子传递链的组成成分及其功能；电子载体；ATP形成机制--氧化磷酸化的概念；光合电子传递链，电子载体组成成员；光合磷酸化的概念；光合磷酸化的类型及其特点； 2．熟悉 ATP形成机制假说；光合作用ATP生成机制；光合碳同化过程；导肽的概念 3．了解 线粒体的形态和分布；线粒体的结构与化学组成；ATP合酶的结构；质子转移与质子驱动力的形成；线粒体相关疾病；叶绿体的结构和化学组成；形状、大小和数量分布；光系统I和光系统II的组成特点；光合作用ATP生成机制；线粒体和叶绿体是半自主性细胞器；线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装；导肽的特点；线粒体和叶绿体的增值与起源 重点与难点： 重点：重点掌握线粒体与氧化磷酸化，叶绿体与光合作用。 难点：氧化磷酸化机制，电子传递链、Q循环；光合作用的电子传递链组成和机制 教学方法（请打√选择）： 讲授法√ 讨论法□启发式√ 自学辅导法□ 练习法(习题或操作) 读书指导法√ ＰＢＬ（以问题为中心的教学法）□其他□ 教学手段（请打√选择）： 板书√ 实物□ 标本□ 挂图□ 模型□ 投影√ 幻灯□录像□ CAI（计算机辅助教学）√ 教学过程设计和教学内容： 此列为提示栏（包括重点、难点、教学方法、教学手段、更新教学内容、教书育人等） 时间分配 (分钟) 年 月 日 第 周 星期 第 节第 次课 授课时数 5 所属教研室 生物技术 职 称 助教 生物技术 专业（本科） 级 班 理论课 教材名称、作者、出版社及出版时间 细胞生物学、翟中和主编、高等教育出版社、2007.8 引入： ? 上节课主动运输的总结（钠钾泵为例）

主动运输需要能量，那么这些能量从哪里来呢？细胞中哪些结构与能 量的生成有关呢？ 引出线粒体与叶绿体 提问学生：你所知道的能量有关的细胞器是什么？ 第六章 细胞的能量转换——线粒体和叶绿体 第一节 线粒体与氧化磷酸化 一、线粒体的形态结构 ? 线粒体研究的发展史 了解形状、大小显微镜下观察——命名——提取——功能研究——线粒体医学 和数量分布情况（一）线粒体的形态与分布 与其生理意义 1、形态：大多数细胞中，最常见的是呈线状或颗粒状，比如在相差 显微镜下观察活的成纤维细胞时，既可看到线状的，又可看到颗粒状的 2、大小：随细胞类型不同而各异。一般直径0.5~1.0um，长2~3um， 有的线粒体较大，直径2~3um，长达7~10um，被称为“巨大线粒体”，常 见于一些骨髓肌细胞中 3、数目：与细胞的生理状态有关。心肌、肝脏细胞，飞翔鸟类的胸举例说明线粒体肌细胞中需能较多，线粒体的数目也就较多。在细胞中线粒体经常分布在数量特点 需能较多的区域，例如在蛋白质合成活跃的细胞中，它们被包围在糙面内 质网中 （二）线粒体的结构与化学组成 了解结构与化学1、外膜 组成 外膜是包围在线粒体最外面的一层膜，外膜的特点是：通透性较大， 含酶蛋白较少。 2、内膜 （1）通透性小，含酶Pr较多，大量的心磷脂造成了内膜的通透屏障， ＋使H、ATP丙酮酸不能透过内膜。（2）内膜内陷褶叠成脊，（3）内膜上有 许多基粒（带柄的小球——ATP合成酶） 3、膜间隙 间隙中含有许多可溶性酶和底物。 4、基质 基质是内膜所包围的空间，充满蛋白胶状物，包括有 ①TCA环、脂 肪酸、丙酮酸氧化酶类；②线粒体DNA；③线粒体核糖体；④RNA、DNA酶 等。 5、线粒体的化学组成 线粒体的主要化学成分包括： 1）蛋白质，蛋白质占65％ 2）脂类，脂类占35％。 5 10 5

二、线粒体的功能 （一）线粒体中的氧化代谢 1、三大营养物质最终代谢终途径——TCA循环 2、氧化磷酸化 （二）电子传递链与电子传递 1、概念：呼吸链――由氧化磷酸化蛋白复合物组成的电子传递链。Green等人发现呼吸链由4种（组分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）蛋白复合物及2种（CoQ、CytC）流动传递体组成。这些组分按照一定的顺序进行排列，电子按照该顺序进行传递，就形成了电子传递链。 2、电子载体 (1)黄素蛋白： 结构特点：含FMN或FAD的蛋白，。黄素相关的脱氢酶类有：以FMN为辅基的NADH脱氢酶。以FAD为辅基的琥珀酸脱氢酶。 电子传递特点：可接受2个电子2个质子 （2）细胞色素 结构特点：分子中含有血红素铁，以共价形式与蛋白结合， 电子传递特点：通Fe3+、Fe2+形式变化传递电子，呼吸链中有5类，即：细胞色素a、a3、b、c、c1，其中a、a3含有铜原子 （3）泛醌 是脂溶性小分子量醌类化合物，通过氧化和还原传递电子。有3种氧化还原形式，即：氧化型醌Q，还原型氢醌（QH2）和介于两者之者的自由基半醌（QH） （4）铁硫蛋白 在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合，通过Fe3+ 、 Fe2+互变进行电子传递，有2Fe-2S和4Fe-4S两种类型 （5）铜原子： 通过Cu2+和Cu+两种状态的变换，传递单个电子。 3、电子载体排列顺序： 电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子(能量转化)， 终止于O2形成水。 电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD+/NAD最低，H2O/O2最高。高能电子释放的能量驱动线粒体内膜三大复合物(H+-泵)将H+从基质泵到膜间隙， 形成跨线粒体内膜H+梯度(能量转化) 生物化学中重点内容，这里简单介绍。 图片和动画形式，掌握电子传递链的组成与电子传递情况 5 25 5 30 4、电子转运复合物： 利用脱氧胆酸（deoxycholate，一种离子型去污剂）线粒体内膜、分 离出呼吸链的4种复合物。辅酶Q和细胞色素C不属于任何一种复合物。辅酶Q溶于内膜、细胞色素C位于线粒体内膜的C侧，属于膜的外周蛋 白 复合体I：NADH脱氢酶。