⑴ 線粒體中的物質變化和能量變化是什麼
線粒體是細胞內的一種細胞器,是細胞內產生能量的重要場所。線粒體中的物質變化和能量變化是通過三個主要過程實現的:糖解、三羧酸循環和氧化磷酸化。
1. 糖解:糖類物質通過糖解途徑在細胞如慎豎質中被分解成為簡單的分子,例如葡萄糖分解為丙酮酸和磷酸,這些物質可以被運輸到線粒體內進行進一步代謝。
2. 三羧酸循環:線粒體內的三羧酸循環是將葡萄糖孝銀、脂肪酸、以及某些氨基酸等代謝產物轉化為能夠進一步用於合成ATP(三磷酸腺苷)的物質。在三羧酸循環中,乳酸和丙酮酸等代謝產物被轉換成較小的分子,如乙醯輔酶A(Acetyl-CoA)。
3. 氧化磷酸化:氧化磷酸化是指將代謝產物乙醯輔酶A和氧氣結合,產生水和能量。在這個過程中,線粒體內膜上的電子傳遞鏈逐漸釋放出能量,並將這些能量轉化為電化學質子梯度。這個梯度驅動ATP合成酶,將ADP轉化為ATP,以產生能量。
線粒體內的物質變化和能量變化是通過糖類、脂肪和氨基酸的代謝,將它們轉化為乙醯輔酶A,並在氧化磷酸化的過程中將其轉化為ATP。這個過程產生的能量,可以用於細胞內渣大的各種生化反應,以及支持細胞的功能和生存。
⑵ 什麼叫順電化學梯度
順電化學濃度梯度可以簡單分為順電子梯度和濃度梯度。順濃度梯度就是某種溶質會從高濃度往低濃度方向擴散;而順電梯度是指,比如帶正電荷的離子,會受膜內的負電場吸引而進入膜內。
經典例子是ABC超家族的CFTR跨膜蛋白,它負責把膜內的氯離子轉運到膜外(如果此蛋白發生異常就會得肺部囊性纖維腫)。事實上膜外氯離子濃度比膜內高,而此過程是協助擴散,所以CFTR蛋白是順著電濃度梯度轉運氯離子的(細胞膜電位外正內負)。
以上是我的回答,如有疑問,歡迎提出。
⑶ 化學滲透假說的主要內容
化學滲透假說的主要內容:電子傳遞鏈各組分在線粒體內膜中不對稱分布,當高能電子沿其傳遞時,所釋放的能量將H+從基質泵到膜間隙,形成H+電化學梯度.在這個梯度驅使下,H+穿過ATP合成酶回到基質,同時合成ATP,電化學梯度中所蘊藏的能量儲存到ATP的高能磷酸鍵.電子及質子通過呼吸鏈上電子載體和氫載體的衡啟交替傳遞,在線粒體內膜上形成3次迴路,導致3對H+抽提至膜間隙,生成3個ATP分子。
⑷ 氫離子作為電化學梯度和ATP的合成有什麼關系
在蘋果酸脫氫酶(malicdehydrogenase)作用下,蘋果酸仲醇基脫氫氧化成羰基,生成草醯乙酸(oxalocetate),NAD+是脫氫酶的輔酶,接受氫成為NADH·H+,經線粒體內遞氫體系傳遞,最終與氧結合生成水,在此過程中釋放出來的能量使adp和pi結合生成ATP,凡NADH+H+參與的遞氫體系,每2H氧化成一分子H?O,生成3分子ATP。
該過程為呼吸鏈的一種,由復合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ構成,從NADH來的電子依次經過這三個復合物,進行傳遞。
【氧化呼吸鏈由4種具有傳遞電子能力的復合體組成:
(1)復合體Ⅰ作用是將NADH+H+中的電子傳遞給泛醌
(2)復合體Ⅱ作用是將電子從琥珀酸傳遞到泛醌
(3)復合體Ⅲ作用是將電子從還原型泛醌傳遞給細胞色素c
(4)復合體Ⅳ將電子從細胞色素c傳遞給氧】
其ATP的生成都是在線粒體膜上的ATP合酶上生成,由於呼吸鏈產生了線粒體內外的電化學梯度,該酶就利用此梯度生產ATP。
【質子跨膜轉運使得膜間隙積累了大量的質子,建立了質子梯度。由於膜間隙質子梯度的建立,使內膜兩側發生兩個顯著的變化∶線粒體膜間隙產生大量的正電荷,而線粒體基質產生大量的負電荷,使內膜兩側形成電位差;第二是兩側氫離子濃度的不同因而產生pH梯度(ΔpH),這兩種梯度合稱為電化學梯度(electrochemical gradient)。】
⑸ 線粒體的功能
主要功能:
1,能量轉化
線粒體是真核生物進行氧化代謝的部位,是糖類、脂肪和氨基酸最終氧化釋放能量的場所。線粒體負責的最終氧化的共同途徑是三羧酸循環與氧化磷酸化,分別對應有氧呼吸的第二、三階段。
2,三羧酸循環
糖酵解中生成的每分子丙酮酸會被主動運輸轉運穿過線粒體膜。進入線粒體基質後,丙酮酸會被氧化,並與輔酶A結合生成CO2、還原型輔酶Ⅰ和乙醯輔酶A。
乙醯輔酶A是三羧酸循環(也稱為銷昌「檸檬酸循環」或「Krebs循環」)的初級底物。參與該循環的酶除位於線粒體內膜的琥珀酸脫氫酶外都游離於線粒體基質中。
在三羧酸循環中,每分子乙醯輔酶A被氧化的同時會產生起始電子傳遞鏈的還原型輔因子(包括3分子NADH和1分子FADH2)以及1分子三磷酸鳥苷梁帶(GTP)。
3,氧化磷酸化
NADH和FADH2等具有還原性的分子(在細胞質基質中的還原當量可從由逆向轉運蛋白構成的蘋果酸-天冬氨酸穿梭系統或通過磷酸甘油穿梭作用進入電子傳遞鏈)在電子傳遞鏈裡面經過幾步反應最終將氧氣還原並釋放能量,其中一部分能量用於生成ATP,其餘則作為熱能散失。
在線粒體內膜上的酶復合物(NADH-泛醌還原酶、泛醌-細胞色素c還原酶、細胞色素c氧化酶)利用過程中釋放的能量將質子逆濃度梯度泵入線粒體膜間隙。
雖然這一過程是高效的,但仍有少量電子會過早地還原氧氣,形成超氧化物等活性氧(ROS),這些物質能引起氧化應激反應使線粒體性能發生衰退。
當質子被泵入線粒體膜間隙後,線粒體內膜兩側便建立起了電化學梯度,質子就會有順濃度梯度擴散的趨勢。質子唯一的擴散通道是ATP合酶(呼吸鏈復合物V)。
當質子通過復合物從膜間隙回到線粒體基質時,電勢能被ATP合酶用於將ADP和磷酸合成ATP。這個過程被稱為「化學滲透」,是一種協助擴散。
彼得·米切爾就因為提出了這一假說而獲得了1978年諾貝爾獎。1997年諾貝爾獎獲得者保羅·博耶和約翰·瓦克闡明了ATP合酶的機制。
4,儲存鈣離子
線粒體可以儲存鈣離子,可以和內質網、細胞外基質等結構協同作用,從而控制細胞中的鈣離子濃度的動態平衡。線粒體迅速吸收鈣離子的能力使其成為細胞中鈣離子的緩沖區。
在線粒體內膜膜電位的驅動下,鈣離子可由存在於線粒體內膜中的單向運送體輸送進入線粒體基質;排出線粒體基質時則虧渣扒需要鈉-鈣交換蛋白的輔助或通過鈣誘導鈣釋放(calcium-inced-calcium-release,CICR)機制。
在鈣離子釋放時會引起伴隨著較大膜電位變化的「鈣波」(calcium wave),能激活某些第二信使系統蛋白,協調諸如突觸中神經遞質的釋放及內分泌細胞中激素的分泌。線粒體也參與細胞凋亡時的鈣離子信號轉導。
(5)線粒體電化學梯度是多少擴展閱讀:
線粒體(mitochondrion) 是一種存在於大多數細胞中的由兩層膜包被的細胞器,是細胞中製造能量的結構,是細胞進行有氧呼吸的主要場所,被稱為"power house"。其直徑在0.5到1.0微米左右。
除了溶組織內阿米巴、籃氏賈第鞭毛蟲以及幾種微孢子蟲外,大多數真核細胞或多或少都擁有線粒體,但它們各自擁有的線粒體在大小、數量及外觀等方面上都有所不同。
線粒體擁有自身的遺傳物質和遺傳體系,但其基因組大小有限,是一種半自主細胞器。除了為細胞供能外,線粒體還參與諸如細胞分化、細胞信息傳遞和細胞凋亡等過程,並擁有調控細胞生長和細胞周期的能力。
參考資料:網路---線粒體
⑹ 線粒體的氧化磷酸化和葉綠體的光合磷酸化有什麼共同點和不同點
氧化磷酸化:
在生物氧化過程中,代謝物脫下的氫經呼吸鏈氧化生成水時,所釋放出的能量用於adp磷酸化生成atp。氧化是放能反應,而adp生成atp是吸能反應,這兩個過程同時進行,即氧化時偶聯磷酸化的過程稱為氧化磷酸化。這種方式生成的atp約佔atp生成總數的80%,是維持生命活動所需能量的主要來源。
光合磷酸化
(photophosphorylation)植物葉綠體的類囊體膜或光合細菌的載色體在光下催化腺二磷(adp)與磷酸(pi)形成腺三磷(atp)的反應。有兩種類型:循環式光合磷酸化和非循環式光合磷酸化。前者是在光反應的循環式電子傳遞過程中同時發生磷酸化,產生atp。後者是在光反應的非循環式電子傳遞過程中同時發生磷酸化,產生atp。在非循環式電子傳遞途徑中,電子最終來自於水,最後傳到氧化型輔酶ⅱ(nadp+)。因此,在形成atp的同時,還釋放消漏猛了氧並形成還原型輔酶ⅱ(nadph)。
在光合作用的光反應中,除了將一部分光能轉移到nadph中暫時儲存外,還要利用另外一部分光能合成atp,將光合作用與adp的磷酸化偶聯起
來,這一過程稱為光合磷酸化。它同線粒體的氧化磷酸化的主要區別是∶氧化磷酸化是由高能化合物分子氧化驅動的,而光合磷酸化是由光子驅動的。
光合磷酸化的機理同線粒體進行的氧化磷酸化相似,同樣可用化學滲透學說來說明。在電子傳遞和atp合成之間,
起偶聯作用的是膜內外之間存在的質子電化學梯度。拿橋類囊體膜進行的光合電子傳遞與光合磷酸化需要四個搜鎮跨膜復合物參加∶光系統ⅱ、細胞色素b6/f復合物、光
系統ⅰ和atp合酶。有三個可動的分子(質子)∶質體醌、質體藍素和h+質子將這四個復合物在功能上連成一體:即完成電子傳遞、建立質子梯度、合成atp和nadph。
⑺ 線粒體結構
線粒體的基本結構:線粒體由外至內可劃分為線粒體外膜(OMM)、線粒體膜茄歲間隙、線粒體內膜(IMM)和線粒體基質四個功能區。
處於線粒體外側的膜彼此平行,都是典型的單位膜。其中,線粒體外膜較光滑,起細胞器界膜的作用;線粒體內膜則向內皺褶形成線粒體嵴,負擔更多的生化反應。這兩層膜將線粒體分出兩個區室,位於兩層線粒體膜之間的是線粒體膜間隙,被線粒體內膜包裹的是線粒體基質。
線粒體的功能:
線粒體是真核生物進行氧化或橡代謝的部位,是糖類、脂肪和氨基酸最終氧化釋放能量的場所。線粒體負責的最終氧化的共同途徑是三羧酸循環與氧化磷酸化,分別對應有氧呼吸的第二、三階段。
線粒體可以儲存鈣離子,可以和內質網、細胞外基質等結構協同作用,從而控制細胞中的鈣離子濃度的動態平衡。線粒體迅速吸收鈣離子的能力使其成為細胞中鈣離子的緩沖區。
當質子被泵入線粒體膜間隙後,線粒體內膜兩側便建立起了電化學梯度,質子就會有順濃度梯度擴散的趨勢。質子唯一的擴散通道是ATP合酶(呼吸鏈復合物V)。當質子通過復合物從膜間隙回到線粒體基質時,電勢能被ATP合酶用衫納旁於將ADP和磷酸合成ATP。
⑻ 4.線粒體蛋白質是如何轉運到線粒體內的
除了少數幾種蛋白質是由線粒體(葉綠體)自己合成外,大多數線粒體(葉綠體)蛋白由核基因控制、在胞質溶膠中合成,然後再進入線粒體(葉綠體).
線粒體和葉綠體蛋白在胞質溶膠中是以前體蛋白的形式存在的.前體蛋白在氨基端有一段20-80個氨基酸的信號序列(信號肽).
在線粒體和葉綠侍盯碰體外膜上有信號肽受體.帶有信號肽的前體蛋白先與信號肽受體結合,然後通過膜流動作用到達線粒體(老談和葉綠體)的內-外膜接觸點.信號肽在線粒體(和葉綠體)內—外膜的電化學梯度勢能的驅則凳動下跨過接觸點處的蛋白質轉移器,並藉助ATP水解提供的能量進一步進入線粒體(葉綠體)基質.
進入線粒體(葉綠體)基質後,信號肽被信號肽酶切下,前體蛋白折疊成成熟蛋白.
為何一個問題問兩次,還不夠清楚嗎?我是翻著書給你解答的,希望可以看懂!
⑼ 什麼叫順電化學梯度
電化學梯度(electrochemical gradient)
質子跨過內膜向膜間隙的轉運也是一個生電作用(electrogenesis),即電壓生成的過程。因為質子跨膜轉運使得膜間隙積累了大量的質子,建立了質子梯度。由於膜間隙質子梯度的建立, 使內膜兩側發生兩個顯著的變化∶線粒體膜間隙產生大量的正電荷,而線粒體基質產生大量的負電荷,使內膜兩側形成電位差;第二是兩側氫離子濃度的不同因而產生pH梯度(ΔpH),這兩種梯度合稱為電化學梯度(electrochemical gradient)。線粒體內膜兩側電化學梯度的建立,能夠形成質子運動力(proton-motive force,Δp),只要有合適的條件即可轉變成化學能儲存起來。