⑴ 线粒体中的物质变化和能量变化是什么
线粒体是细胞内的一种细胞器,是细胞内产生能量的重要场所。线粒体中的物质变化和能量变化是通过三个主要过程实现的:糖解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
1. 糖解:糖类物质通过糖解途径在细胞如慎竖质中被分解成为简单的分子,例如葡萄糖分解为丙酮酸和磷酸,这些物质可以被运输到线粒体内进行进一步代谢。
2. 三羧酸循环:线粒体内的三羧酸循环是将葡萄糖孝银、脂肪酸、以及某些氨基酸等代谢产物转化为能够进一步用于合成ATP(三磷酸腺苷)的物质。在三羧酸循环中,乳酸和丙酮酸等代谢产物被转换成较小的分子,如乙酰辅酶A(Acetyl-CoA)。
3. 氧化磷酸化:氧化磷酸化是指将代谢产物乙酰辅酶A和氧气结合,产生水和能量。在这个过程中,线粒体内膜上的电子传递链逐渐释放出能量,并将这些能量转化为电化学质子梯度。这个梯度驱动ATP合成酶,将ADP转化为ATP,以产生能量。
线粒体内的物质变化和能量变化是通过糖类、脂肪和氨基酸的代谢,将它们转化为乙酰辅酶A,并在氧化磷酸化的过程中将其转化为ATP。这个过程产生的能量,可以用于细胞内渣大的各种生化反应,以及支持细胞的功能和生存。
⑵ 什么叫顺电化学梯度
顺电化学浓度梯度可以简单分为顺电子梯度和浓度梯度。顺浓度梯度就是某种溶质会从高浓度往低浓度方向扩散;而顺电梯度是指,比如带正电荷的离子,会受膜内的负电场吸引而进入膜内。
经典例子是ABC超家族的CFTR跨膜蛋白,它负责把膜内的氯离子转运到膜外(如果此蛋白发生异常就会得肺部囊性纤维肿)。事实上膜外氯离子浓度比膜内高,而此过程是协助扩散,所以CFTR蛋白是顺着电浓度梯度转运氯离子的(细胞膜电位外正内负)。
以上是我的回答,如有疑问,欢迎提出。
⑶ 化学渗透假说的主要内容
化学渗透假说的主要内容:电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布,当高能电子沿其传递时,所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙,形成H+电化学梯度.在这个梯度驱使下,H+穿过ATP合成酶回到基质,同时合成ATP,电化学梯度中所蕴藏的能量储存到ATP的高能磷酸键.电子及质子通过呼吸链上电子载体和氢载体的衡启交替传递,在线粒体内膜上形成3次回路,导致3对H+抽提至膜间隙,生成3个ATP分子。
⑷ 氢离子作为电化学梯度和ATP的合成有什么关系
在苹果酸脱氢酶(malicdehydrogenase)作用下,苹果酸仲醇基脱氢氧化成羰基,生成草酰乙酸(oxalocetate),NAD+是脱氢酶的辅酶,接受氢成为NADH·H+,经线粒体内递氢体系传递,最终与氧结合生成水,在此过程中释放出来的能量使adp和pi结合生成ATP,凡NADH+H+参与的递氢体系,每2H氧化成一分子H?O,生成3分子ATP。
该过程为呼吸链的一种,由复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ构成,从NADH来的电子依次经过这三个复合物,进行传递。
【氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成:
(1)复合体Ⅰ作用是将NADH+H+中的电子传递给泛醌
(2)复合体Ⅱ作用是将电子从琥珀酸传递到泛醌
(3)复合体Ⅲ作用是将电子从还原型泛醌传递给细胞色素c
(4)复合体Ⅳ将电子从细胞色素c传递给氧】
其ATP的生成都是在线粒体膜上的ATP合酶上生成,由于呼吸链产生了线粒体内外的电化学梯度,该酶就利用此梯度生产ATP。
【质子跨膜转运使得膜间隙积累了大量的质子,建立了质子梯度。由于膜间隙质子梯度的建立,使内膜两侧发生两个显着的变化∶线粒体膜间隙产生大量的正电荷,而线粒体基质产生大量的负电荷,使内膜两侧形成电位差;第二是两侧氢离子浓度的不同因而产生pH梯度(ΔpH),这两种梯度合称为电化学梯度(electrochemical gradient)。】
⑸ 线粒体的功能
主要功能:
1,能量转化
线粒体是真核生物进行氧化代谢的部位,是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化,分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。
2,三羧酸循环
糖酵解中生成的每分子丙酮酸会被主动运输转运穿过线粒体膜。进入线粒体基质后,丙酮酸会被氧化,并与辅酶A结合生成CO2、还原型辅酶Ⅰ和乙酰辅酶A。
乙酰辅酶A是三羧酸循环(也称为销昌“柠檬酸循环”或“Krebs循环”)的初级底物。参与该循环的酶除位于线粒体内膜的琥珀酸脱氢酶外都游离于线粒体基质中。
在三羧酸循环中,每分子乙酰辅酶A被氧化的同时会产生起始电子传递链的还原型辅因子(包括3分子NADH和1分子FADH2)以及1分子三磷酸鸟苷梁带(GTP)。
3,氧化磷酸化
NADH和FADH2等具有还原性的分子(在细胞质基质中的还原当量可从由逆向转运蛋白构成的苹果酸-天冬氨酸穿梭系统或通过磷酸甘油穿梭作用进入电子传递链)在电子传递链里面经过几步反应最终将氧气还原并释放能量,其中一部分能量用于生成ATP,其余则作为热能散失。
在线粒体内膜上的酶复合物(NADH-泛醌还原酶、泛醌-细胞色素c还原酶、细胞色素c氧化酶)利用过程中释放的能量将质子逆浓度梯度泵入线粒体膜间隙。
虽然这一过程是高效的,但仍有少量电子会过早地还原氧气,形成超氧化物等活性氧(ROS),这些物质能引起氧化应激反应使线粒体性能发生衰退。
当质子被泵入线粒体膜间隙后,线粒体内膜两侧便建立起了电化学梯度,质子就会有顺浓度梯度扩散的趋势。质子唯一的扩散通道是ATP合酶(呼吸链复合物V)。
当质子通过复合物从膜间隙回到线粒体基质时,电势能被ATP合酶用于将ADP和磷酸合成ATP。这个过程被称为“化学渗透”,是一种协助扩散。
彼得·米切尔就因为提出了这一假说而获得了1978年诺贝尔奖。1997年诺贝尔奖获得者保罗·博耶和约翰·瓦克阐明了ATP合酶的机制。
4,储存钙离子
线粒体可以储存钙离子,可以和内质网、细胞外基质等结构协同作用,从而控制细胞中的钙离子浓度的动态平衡。线粒体迅速吸收钙离子的能力使其成为细胞中钙离子的缓冲区。
在线粒体内膜膜电位的驱动下,钙离子可由存在于线粒体内膜中的单向运送体输送进入线粒体基质;排出线粒体基质时则亏渣扒需要钠-钙交换蛋白的辅助或通过钙诱导钙释放(calcium-inced-calcium-release,CICR)机制。
在钙离子释放时会引起伴随着较大膜电位变化的“钙波”(calcium wave),能激活某些第二信使系统蛋白,协调诸如突触中神经递质的释放及内分泌细胞中激素的分泌。线粒体也参与细胞凋亡时的钙离子信号转导。
(5)线粒体电化学梯度是多少扩展阅读:
线粒体(mitochondrion) 是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器,是细胞中制造能量的结构,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,被称为"power house"。其直径在0.5到1.0微米左右。
除了溶组织内阿米巴、篮氏贾第鞭毛虫以及几种微孢子虫外,大多数真核细胞或多或少都拥有线粒体,但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观等方面上都有所不同。
线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系,但其基因组大小有限,是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。
参考资料:网络---线粒体
⑹ 线粒体的氧化磷酸化和叶绿体的光合磷酸化有什么共同点和不同点
氧化磷酸化:
在生物氧化过程中,代谢物脱下的氢经呼吸链氧化生成水时,所释放出的能量用于adp磷酸化生成atp。氧化是放能反应,而adp生成atp是吸能反应,这两个过程同时进行,即氧化时偶联磷酸化的过程称为氧化磷酸化。这种方式生成的atp约占atp生成总数的80%,是维持生命活动所需能量的主要来源。
光合磷酸化
(photophosphorylation)植物叶绿体的类囊体膜或光合细菌的载色体在光下催化腺二磷(adp)与磷酸(pi)形成腺三磷(atp)的反应。有两种类型:循环式光合磷酸化和非循环式光合磷酸化。前者是在光反应的循环式电子传递过程中同时发生磷酸化,产生atp。后者是在光反应的非循环式电子传递过程中同时发生磷酸化,产生atp。在非循环式电子传递途径中,电子最终来自于水,最后传到氧化型辅酶ⅱ(nadp+)。因此,在形成atp的同时,还释放消漏猛了氧并形成还原型辅酶ⅱ(nadph)。
在光合作用的光反应中,除了将一部分光能转移到nadph中暂时储存外,还要利用另外一部分光能合成atp,将光合作用与adp的磷酸化偶联起
来,这一过程称为光合磷酸化。它同线粒体的氧化磷酸化的主要区别是∶氧化磷酸化是由高能化合物分子氧化驱动的,而光合磷酸化是由光子驱动的。
光合磷酸化的机理同线粒体进行的氧化磷酸化相似,同样可用化学渗透学说来说明。在电子传递和atp合成之间,
起偶联作用的是膜内外之间存在的质子电化学梯度。拿桥类囊体膜进行的光合电子传递与光合磷酸化需要四个搜镇跨膜复合物参加∶光系统ⅱ、细胞色素b6/f复合物、光
系统ⅰ和atp合酶。有三个可动的分子(质子)∶质体醌、质体蓝素和h+质子将这四个复合物在功能上连成一体:即完成电子传递、建立质子梯度、合成atp和nadph。
⑺ 线粒体结构
线粒体的基本结构:线粒体由外至内可划分为线粒体外膜(OMM)、线粒体膜茄岁间隙、线粒体内膜(IMM)和线粒体基质四个功能区。
处于线粒体外侧的膜彼此平行,都是典型的单位膜。其中,线粒体外膜较光滑,起细胞器界膜的作用;线粒体内膜则向内皱褶形成线粒体嵴,负担更多的生化反应。这两层膜将线粒体分出两个区室,位于两层线粒体膜之间的是线粒体膜间隙,被线粒体内膜包裹的是线粒体基质。
线粒体的功能:
线粒体是真核生物进行氧化或橡代谢的部位,是糖类、脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。线粒体负责的最终氧化的共同途径是三羧酸循环与氧化磷酸化,分别对应有氧呼吸的第二、三阶段。
线粒体可以储存钙离子,可以和内质网、细胞外基质等结构协同作用,从而控制细胞中的钙离子浓度的动态平衡。线粒体迅速吸收钙离子的能力使其成为细胞中钙离子的缓冲区。
当质子被泵入线粒体膜间隙后,线粒体内膜两侧便建立起了电化学梯度,质子就会有顺浓度梯度扩散的趋势。质子唯一的扩散通道是ATP合酶(呼吸链复合物V)。当质子通过复合物从膜间隙回到线粒体基质时,电势能被ATP合酶用衫纳旁于将ADP和磷酸合成ATP。
⑻ 4.线粒体蛋白质是如何转运到线粒体内的
除了少数几种蛋白质是由线粒体(叶绿体)自己合成外,大多数线粒体(叶绿体)蛋白由核基因控制、在胞质溶胶中合成,然后再进入线粒体(叶绿体).
线粒体和叶绿体蛋白在胞质溶胶中是以前体蛋白的形式存在的.前体蛋白在氨基端有一段20-80个氨基酸的信号序列(信号肽).
在线粒体和叶绿侍盯碰体外膜上有信号肽受体.带有信号肽的前体蛋白先与信号肽受体结合,然后通过膜流动作用到达线粒体(老谈和叶绿体)的内-外膜接触点.信号肽在线粒体(和叶绿体)内—外膜的电化学梯度势能的驱则凳动下跨过接触点处的蛋白质转移器,并借助ATP水解提供的能量进一步进入线粒体(叶绿体)基质.
进入线粒体(叶绿体)基质后,信号肽被信号肽酶切下,前体蛋白折叠成成熟蛋白.
为何一个问题问两次,还不够清楚吗?我是翻着书给你解答的,希望可以看懂!
⑼ 什么叫顺电化学梯度
电化学梯度(electrochemical gradient)
质子跨过内膜向膜间隙的转运也是一个生电作用(electrogenesis),即电压生成的过程。因为质子跨膜转运使得膜间隙积累了大量的质子,建立了质子梯度。由于膜间隙质子梯度的建立, 使内膜两侧发生两个显着的变化∶线粒体膜间隙产生大量的正电荷,而线粒体基质产生大量的负电荷,使内膜两侧形成电位差;第二是两侧氢离子浓度的不同因而产生pH梯度(ΔpH),这两种梯度合称为电化学梯度(electrochemical gradient)。线粒体内膜两侧电化学梯度的建立,能够形成质子运动力(proton-motive force,Δp),只要有合适的条件即可转变成化学能储存起来。