27. 复合物Ⅳ(complex Ⅳ)
复合物Ⅳ又称细胞色素c氧化酶(cytochrome c
oxidase)。总相对分子质量为200kDa。复合物Ⅳ是以二聚体的形式存在，它的亚基Ⅰ和Ⅱ都含 有4个氧化还原中心(redox-active
centers)和两个a型细胞色素(含有1个a、1个a3)和两个Cu。主要功能是将电子从细胞色素c传递 给O2 分子, 生成H2O∶4cyt c2+ + O2 + 4H+ → 4cyt c3+ +
2H2O。每传递一对电子,要从线粒体基质中摄取4个质子,其中两个质子用于水的形成,另两个质 子被跨膜转运到膜间隙。
28. 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著的变化∶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。 29. 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著的变化∶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。 30. ATP合酶(ATP synthase)
ATP或称F0F1 复合物(F0F1 complexes), 该酶在分离状态下具有ATP水解酶的活性,在结合状态下 具有ATP合酶的活性,
属F型ATPase。除了线粒体中有ATP合酶外,植物叶绿体的类囊体和好氧细菌都有ATP合酶的同 源物,ATP合酶的分子组成和主要特点是: 头部:头部即F1,
细菌和线粒体ATP合酶的F1都是水溶性的蛋白,结构相似,由5种多肽(α、β、γ、δ和ε)组成 的九聚体(α3β3γδε)，α亚基和β亚基构成一种球形的排列,头部含有三个催化ATP合成的位 点,每个β亚基含有一个。
柄部∶由F1的γ亚基和ε亚基构成柄部,将头部与基部连接起来。γ亚基穿过头部作为头部旋 转的轴。构成基部的亚基b向外延伸成为柄部的构成部分。
基部∶基部称为F0,是由镶嵌在线粒体内膜的疏水性蛋白质所组成,由3种不同的亚基组成的十五 聚体(1a:2b:12c)。其中c亚基在膜中形成物质运动的环,b亚基穿过柄部将F1固定; a亚基是质子运输通道,允许质子跨膜运输。 31. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
在活细胞中伴随着呼吸链的氧化过程所发生的能量转换和ATP的形成, 称为氧化磷酸化。 32. 化学渗透假说(chemiosmotic coupling hypothesis)
英国生物化学家P.Mitchell 于1961年提出的解释释氧化磷酸化偶联机理的假说。该学说认为: 在 电子传递过程中,
伴随着质子从线粒体内膜的里层向外层转移, 形成跨膜的氢离子梯度,这种势能驱动了氧化磷酸 化反应(提供了动力),
合成了ATP。这一学说具有大量的实验证明，得到公认并获得了1978年诺贝尔奖。化学渗透学 说可以很好地说明线粒体内膜中电子传递、质子电化学梯度建立、ADP磷酸化的关系。 33. 内共生学说(endosymbiont hypothesis)
关于线粒体起源的一种学说。认为线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后,在长期的共 生过程中,通过演变,形成了线粒体。该学说认为:线粒体祖先原线粒体(一种可进行三羧酸循环和电 子传递的革兰氏阴性菌)被原始真核生物吞噬后与宿主间形成共生关系。在共生关系中,对共生体 和宿主都有好处：原线粒体可从宿主处获得更多的营养,而宿主可借用原线粒体具有的氧化分解功 能获得更多的能量。 文章来源：http://medtrans.tougao.com 34. 非内共生学说
又称细胞内分化学说。认为线粒体的发生是质膜内陷的结果。有几种模型,其中Uzzell的模型认 为：在进化的最初阶段,原核细胞基因组进行复制,并不伴有细胞分裂,而是在基因组附近的质膜内 陷形成双层膜,将分离的基因组包围在这些双层膜的结构中,从而形成结构可能相似的原始的细胞 核和线粒体、叶绿体等细胞器。后来在进化的过程中,增强分化,核膜失去了呼吸和光合作用,线粒 体成了细胞的呼吸器官,这一学说解释了核膜的演化渐进的过程。 35. 过氧化物酶体(peroxisome)
过氧化物酶体是由一层单位膜包裹的囊泡, 直径约为0.5～1.0μm,
通常比线粒体小。与溶酶体不同,过氧化物酶体不是来自内质网和高尔基体,因此它不属于内膜 系统的膜结合细胞器。过氧化物酶体普遍存在于真核生物的各类细胞中,但在肝细胞和肾细胞中数 量特别多。过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶,它的作用主要是将过氧化氢水解。H2O2是氧化 酶催化的氧化还原反应中产生的细胞毒性物质,氧化酶和过氧化氢酶都存在于过氧化物酶体中,从 而对细胞起保护作用。
过氧化物酶体在1954年被发现时, 由于不知道这种颗粒的功能，将它称为微体(microbody)。 36. 氧化酶(oxidase)
过氧化物酶体中的主要酶类, 氧化酶约占过氧化物酶体酶总量的一半,
包括：尿酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶和L-α-羟基酸氧化酶等。各种氧化酶 作用于不同的底物,其共同特征是氧化底物的同时,将氧还原成过氧化氢: RH2 + O2 → R + H2O2 37. 过氧化氢酶(catalase)
过氧化氢酶是过氧化物酶体的标志酶, 约占过氧化物酶体酶总量的40%。过氧化氢酶的作用是 使过氧化氢还原成水: 2H2O2 → O2 + 2H2O 内膜系统与膜运输
1. 膜结合细胞器(membrane-bound organelles)或膜结合区室(membrane-bound compartments) 指细胞质中所有具有膜结构的细胞器,包括细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、分泌泡、线 粒体、叶绿体和过氧化物酶体等。由于它们都是封闭的膜结构,内部都有一定的空间,所以又称为 膜结合区室。
2. 细胞质膜系统(cytoplasmic membrane system)
细胞质膜系统是指细胞内那些在生物发生上与质膜相关的细胞器,
显然不包括线粒体、叶绿体和过氧化物酶体,因为这几种细胞器的膜是逐步长大的,而不直接利 用质膜。
3. 内膜系统(endomembrane systems)
内膜系统是指内质网、高尔基体、溶酶体和液泡(包括内体和分泌泡)等四类膜结合细胞器, 因 为它们的膜是相互流动的, 处于动态平衡,
在功能上也是相互协同的。广义上的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细 胞核等细胞内所有膜结合的细胞器。 4. 核孔运输(transport through nuclear pore)
胞质溶胶中合成的蛋白质穿过细胞核内外膜形成的核孔进入细胞核。核孔运输又称为门运输， 核孔是如同一扇可开启的大门，而且是具有选择性的门，能够主动运输特殊的生物大分子。 5. 跨膜运输(across membrane transport)
胞质溶胶中合成的蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体则是通过一种跨膜机 制进行定位的，需要膜上运输蛋白(protein
translocators)的帮助。被运输的蛋白通常是未折叠的状态，细菌的质膜上也有类似的运输蛋 白。
6. 小泡运输(transport by vesicles)
蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等 则是由小泡介导的，这种小泡称为运输小泡(transport
vesicles)。内膜系统的蛋白定位,除了内质网本身之外,其它膜结合细胞器的蛋白定位都是通过形 成运输泡，将蛋白质从一个区室转运到另一个区室。小泡的形成是通过出芽的方式，到达目的地 时则是通过膜融合的方式使小泡成为另一个区室的一个部分，实现蛋白质的运输。在这个过程中 不仅运输了小泡内的蛋白质，同时也将膜脂和膜蛋白从一个区室运到了另一个区室。 7. 微粒体(microsomes)
微粒体是细胞被匀浆破碎时, 内膜系统的膜结构破裂后自己重新封闭起来的小囊泡(主要是内质 网和高尔基体), 这些小囊泡的直径大约100 nm左右, 是异质性的集合体, 将它们称为微粒体。 多数情况下,
微粒体是指在细胞匀浆和差速离心过程中获得的由破碎的内质网自我融合形成的近似球形的膜 囊泡状结构,它包含内质网膜和核糖体两种基本成分。在体外实验中,具有蛋白质合成、蛋白质糖 基化和脂类合成等内质网的基本功能。 8. 内质网(endoplasmic reticulum, ER)
内质网是由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统。由于它 靠近细胞质的内侧，故称为内质网。膜厚50～60Å,内腔是连通的。内质网通常占有细胞膜系 统的一半左右,
约占细胞体积的10%以上。内质网在细胞质中一般呈连续的网状形式存在, 但这种连续性和形 状不是固定不变的。在细胞生活中,
一个时期可能是一些连续的小管或小囊系统, 而在另一个时期有可能是不连续的。同时, 内质网 对细胞的生理变化相当敏感, 在不正常或服药的情况下,
如饥饿、缺氧、辐射、患肝炎、服用激素等, 均可使肝细胞的ER囊泡化。
根据内质网上是否附有核糖体,将内质网分为两类:粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER)和光面内质网(smooth endoplasmic reticulum,
SER)。由于内质网是一种封闭的囊状、泡状和管状结构，它就有两个面，内质网的外表面称为 胞质溶胶面(cytosolic space), 内表面称为潴泡面(cisternal space)。
光面内质网和粗面内质网在细胞中的分布是不同的, 有的细胞中只有RER, 如胰腺外分泌细胞; 有的细胞只有SER, 如平滑肌、横纹肌细胞;
有的细胞中既含有RER，又含有SER。据估计,大鼠肝细胞中内质网蛋白大约占总蛋白的20%,内 质网中脂占总脂的50%。
9. 粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER)
多呈大的扁平膜囊状, 在电镜下观察排列极为整齐。它是核糖体和内质网共同构成的复合机能 结构, 普遍存在于分泌蛋白质的细胞中,
越是分泌旺盛的细胞(如浆细胞)越多, 未分化和肿瘤细胞中较少。其主要功能是合成分泌性的 蛋白质、多种膜蛋白和酶蛋白。粗面内质网与细胞核的外层膜相连通。 10. 光面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)
核糖体附着的内质网称为光面内质网, 通常为小的膜管和小的膜囊状,
而非扁平膜囊状,广泛存在于各种类型的细胞中，包括合成胆固醇的内分泌腺细胞、肌细胞、 肾细胞等。光面内质网是脂类合成的重要场所,它往往作为出芽的位点, 将内质网上合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。
11. 肌质网(sarcoplasmic reticulum)
心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网,其功能是参与肌肉收缩活动。肌质网膜上的Ca2+ - ATP酶将细胞基质中的Ca2+ 泵入肌质网中储存起来,
使肌质网Ca2+ 的浓度比胞质溶胶高出几千倍。受到神经冲动刺激后, Ca2+ 释放出来,参与肌肉 收缩的调节。 12. 胞质溶胶(cytosol)
胞质溶胶属细胞质的可流动部分,并且是膜结合细胞器外的流动部分,它含有多种蛋白和酶以及 参与生化反应的因子。胞质溶胶是蛋白质合成的的重要场所, 同时还参与多种生化反应。 13. 翻转酶(flippase)
又称磷脂转位蛋白(phospholipid translocator),将磷脂从膜的一侧翻转到另一侧的酶,
是一个蛋白家族。翻转酶催化的磷脂移动也是有选择性的,如将磷脂酰胆碱翻转的翻转酶则不 能催化其他的磷脂翻转, 这样保证了膜中磷脂分布的不对称。 14. 磷脂交换蛋白(phospholipid exchang proteins, PEP)
PEP是一种水溶性的载体蛋白,可以在不同的膜结合细胞器之间转移磷脂。转移的过程是: PEP首 先与磷脂分子结合, 形成水溶性的复合物进入细胞质基质中,
通过自由扩散, 直至遇上其它的膜时, PEP将磷脂释放出来,并插在膜上,结果使磷脂从磷脂含量高 的膜上转移到缺少磷脂的膜上,
即从磷脂合成的部位内质网转向线粒体或过氧化物酶体上。 15. 细胞色素P-450 (cytochrome P-450)
细胞色素P-450是光面内质网上的一类含铁的膜整合蛋白,因在450nm波长处具有最高吸收值,因 此而得名。细胞色素P-450参与有毒物质以及类固醇和脂肪酸的羟基化。羟基化涉及四个基本反 应∶被氧化的物质同细胞色素P-450结合→细胞色素P-450中的铁原子被NADPH还原→氧同细胞色 素P-450结合→底物结合一个氧原子被氧化,另一个氧原子用于形成水。 16. 信号识别颗粒(signal recognition partical, SRP),
SRP是一种核糖核酸蛋白复合体,沉降系数为11S，含有分子量为72kDa、68kDa、54kDa、 19kDa、14kDa及9kDa的6条多肽和一个7S(长约300个核苷酸)的scRNA。
SRP上有三个功能部位: 翻译暂停结构域(P9/P14)、信号肽识别结合位点(P54)、SRP受体蛋白结 合位点(P68/P72)。因此,
SRP能够识别刚从游离核糖体上合成出来的信号肽，并与之结合，暂时中止新生肽的合成，同 时与内质网上的停靠蛋白结合,使核糖体附着到内质网膜上，并进行新生肽的转移。SRP对正在合 成的其它蛋白质无作用,这些游离核糖体也就不能附着到内质网膜上。 17. 停靠蛋白 (docking protein, DP)
即SRP在内质网膜上的受体蛋白,它能够与结合有信号序列的SRP牢牢地结合,使正在合成蛋白质
的核糖体停靠到内质网上来。停靠蛋白含有两个亚基，一个亚基暴露于细胞质的亲水部分，由 640个氨基酸组成；另一个亚基是嵌入膜内的疏水部分，由300个氨基酸所组成。SRP受体蛋白除 了同SRP结合将核糖体引导到内质网,
同时,它的α亚基与SRP一起催化GTP水解释放能量,帮助信号肽转位。 18. 起始转移信号(start-transfer signal)
蛋白质氨基末端的信号序列除了作为信号被SRP识别外,
还具有起始穿膜转移的作用。在蛋白质共翻译转运过程中,信号序列的N-端始终朝向内质网的 外侧,插入蛋白质转运通道后与通道内的信号序列结合位点(受体)结合,其后的肽序列是以袢环的形 式通过运输通道。不过N-端的起始转移序列是可切除的序列,它的旁边有信号肽酶的作用位点,以 N-端信号序列作为起始转移信号的一般都是分泌蛋白。 19. 内含信号序列(internal signal sequence) 内含信号序列又称内含信号肽(internal signal
peptides),它不位于N-末端,但具信号序列的作用,故称为内含信号序列。它可作为蛋白质共翻译 转移的信号被SRP识别,同时它也是起始转移信号,可插入蛋白质转运通道,并与通道中的受体结合, 引导其后的肽序列转运。内含信号序列是不可切除的信号序列,这是与N-末端信号序列的一个重 要区别。由于内含信号序列是不可切除的,又是疏水性的,所以它是膜蛋白的一部分,如果共翻译转 运蛋白质中只有一个内含信号序列,那么合成的蛋白就是单次跨膜蛋白。 20. 停止转移肽(stop-transfer peptide) 停止转移肽又称停止转运信号(halt transfer
signal),它是存在于新生肽中能够使肽链通过膜转移停止的一段信号序列,结果导致蛋白质锚定在 膜的双脂层,
停止转运信号以α螺旋的形式锚定在双脂层。因停止转移信号的作用而形成单次跨膜的蛋白, 那么该蛋白在结构上只有一个停止转移信号序列,没有内含转移信号,但在N-端有一个信号序列作 为转移起始信号。
21. 重链结合蛋白 (heavy-chain binding protein, Bip)
Bip是重链结合蛋白的简称,因为它能够同IgG抗体的重链结合而得名。Bip是一类分子伴侣,属于 Hsp70家族,在内质网中有两个作用。
第一，Bip同进入内质网的未折叠蛋白质的疏水氨基酸结合，防止多肽链不正确地折叠和聚
合。然后Bip同ATP结合并通过ATP的水解释放出结合的多肽。在多数情况下，释放出的多肽很快 折叠，或者同别的亚基共同组装成完整的蛋白质。正确折叠和装配的蛋白质不会同Bip再结合， 但是，如果蛋白质进行了不正确的折叠或错误的装配，Bip会马上同这种蛋白结合，使蛋白质处 于未折叠的状态，从而防止了错误的折叠。
Bip的第二个作用是防止新合成的蛋白质在转运过程中变性或断裂。也就是说蛋白质在转运到 内质网的过程中需要Bip的帮助。通过重组DNA技术,将酵母中编码Bip蛋白的基因突变成温度敏感 型后，当提高细胞培养温度时，Bip的功能就会停止，蛋白质向ER的转移也会丧失，推测由于Bip 的功能丧失，导致蛋白质在ER中的聚集，抑制了新生肽向ER的转移。 22. N-连接糖基化(N-linked glycosylation)
新合成蛋白进行糖基化修饰的一种方式。糖通过与蛋白质的天冬氨酸的自由NH2基连接，所以 将这种糖基化称为N-连接的糖基化。这一过程在在内质网中进行的。糖基化的第一步是将一个14 糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的天冬酰胺上，其氨基酸的特征序列是Asn-X-Ser/Thr(X代表 任何一种氨基酸),天冬酰胺作为受体。
核心寡聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖和葡萄糖组成。这种寡聚糖同ER膜中的磷酸多萜醇 (dolichol
phosphate)紧紧相连。被转移到新生肽上的寡聚糖在ER中会进一步加工，主要是切除三分子葡