生物学问题

线粒体(线粒体)

线粒体发现于1850,命名于1898。线粒体被两层膜覆盖,外膜光滑,内膜向内折叠形成嵴,两层膜之间有空腔,线粒体中心为基质。底物含有三羧酸循环所需的所有酶,内膜有呼吸链酶和ATP酶复合物。线粒体是细胞内氧化磷酸化和ATP生成的主要场所,被称为细胞的“动力工厂”。另外,线粒体有自己的DNA和遗传系统,但线粒体基因组中的基因数量有限,所以线粒体只是一个半自主的细胞器。

线粒体有各种形状,一般为线状、粒状或短线状。线粒体直径一般为0.5 ~ 1.0微米,长度变化较大,一般为1.5 ~ 3微米,长度可达10μm,而人成纤维细胞的线粒体更长,可达40 μ m,不同组织在不同条件下有时会出现异常增大的线粒体,称为巨线粒体。

在大多数细胞中,线粒体均匀分布在整个细胞质中,但在某些细胞中,线粒体分布不均匀,有时线粒体聚集在细胞质边缘。在细胞质中,线粒体往往集中在代谢活跃的区域,因为这些区域需要更多的ATP,比如肌细胞的肌纤维中就有很多线粒体。此外,精细胞、鞭毛、纤毛和肾小管细胞基部有许多线粒体。线粒体不仅分布在需要ATP的区域,也集中在氧化反应底物多的区域,如脂肪滴,因为脂肪滴中有很多脂肪要被氧化。

形态和分布

线粒体一般呈颗粒状或杆状,但根据生物物种和生理状态,也可以呈环状、哑铃状、线形、分支状或其他形状。主要化学成分为蛋白质和脂类,其中蛋白质占线粒体干重的65-70%,脂类占25-30%。一般直径为0.5~1μm,长度为1.5~3.0μm,在胰腺外分泌细胞中可长达10~20μm,称为巨型线粒体。数量通常是几百到几千,植物中线粒体的数量比较少是因为叶绿体;肝细胞中约有1300个线粒体,占细胞体积的20%。单细胞鞭毛虫只有1个,酵母细胞有一个大的线粒体分支,巨大变形达到50万个;许多哺乳动物的成熟红细胞中没有线粒体。通常与血管结合,分布在细胞功能旺盛的区域。如在肝细胞中均匀分布,在肾细胞中呈平行或网格状,在肠表皮细胞中呈双极分布,集中在顶部和底部,在精子中分布于鞭毛中部。线粒体可以迁移到细胞质中的功能区,微管是它的导轨,由马达蛋白提供动力。

超微结构

线粒体被内外膜包围,包括外膜、内膜、膜间隙和基质。肝细胞线粒体中蛋白质含量如下:基质67%,内膜21%,外膜8%,膜间隙4%。

1,外膜含有40%的脂质和60%的蛋白质,有一个由孔蛋白组成的亲水通道,允许分子量在5KD以下的分子通过,分子量在1KD以下的分子可以自由通过。标记酶是单胺氧化酶。它是由线粒体包围的单位膜结构。厚6nm,平整光滑,上面有大孔蛋白,可以让相对分子量约5kDa的分子通过。外膜上还有一些合成脂质的酶和将脂质转化为可在基质中进一步代谢的酶。

2.内膜含有100多种多肽,蛋白质与脂质的比例高于3:1。心磷脂含量高(高达20%),缺乏胆固醇,与细菌相似。渗透性很低,只允许不带电的小分子通过。大分子和离子通过内膜时需要一个特殊的转运系统。例如,丙酮酸和焦磷酸通过H+梯度运输。线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜,因此内膜在能量转换中起主要作用。内膜的标志酶是细胞色素c氧化酶。它是位于外膜内层的单元膜结构,厚度约6nm。内膜对物质的通透性很低,只有不带电的小分子物质才能通过。内膜向内折叠形成许多脊,大大增加了内膜的表面积。内膜含有三种功能蛋白:①在呼吸链中进行氧化反应的酶;②ATP合成酶复合体;③一些特殊的转运蛋白调节基质中代谢产物的输出和输入。

3.膜空间是内膜和外膜之间的空腔,延伸至嵴的轴心,空腔的宽度约为6-8nm。由于外膜有大量与细胞质相通的亲水孔,膜间隙的pH值与细胞质相近。标记酶是腺苷酸激酶。它是由内膜和嵴包围的线粒体内部空间,含有大量的蛋白质和脂质。在三羧酸循环中催化脂肪酸和丙酮酸氧化的酶也存在于基质中。此外,还含有线粒体DNA、线粒体核糖体、tRNAs、rRNAs以及线粒体基因表达的各种酶。基质中的标记酶是苹果酸脱氢酶。

4.基质是由内膜和嵴包围的空间。除了细胞质中的糖酵解,其他生物氧化过程都是在线粒体中进行的。催化三羧酸循环和脂肪酸、丙酮酸氧化的酶都位于基质中,它们的标志酶是苹果酸脱氢酶。Matrix有完整的转录和翻译系统。包括线粒体DNA(mtDNA)、70S核糖体、tRNAs、rRNA、DNA聚合酶、氨基酸激活酶等。基质中还含有纤维和电子密度高的致密颗粒物质,并含有Ca2+、Mg2+和Zn2+等离子体。线粒体内膜向基质折叠形成的结构称为嵴,嵴的形成大大增加了内膜的表面积。脊有两种排列方式:一种是片状,另一种是管状。在高等动物细胞中,主要呈片状排列,大部分垂直于线粒体的长轴。管状排列在原生动物和植物中很常见。在不同种类的细胞中,线粒体嵴的数量、形状和排列差异很大。一般来说,需要更多能量的细胞不仅线粒体多,而且线粒体嵴也多。线粒体内膜嵴上有许多规则排列的颗粒,称为线粒体颗粒,每个颗粒之间的距离约为10 nm。基本颗粒又称偶联因子1(简称F1),实际上是ATP合酶,又称f0f 1 ATP酶复合体,是一种多组分复合体。

——摘自<百度百科>

Janus green的染料溶液,最初翻译为Janus green B,是一种活细胞染料,专门对线粒体进行染色。线粒体中的细胞色素氧化酶将染料保持在蓝绿色的氧化状态(即有色状态),而染料在周围的细胞质中还原为无色状态。因此,活细胞中的线粒体可以是蓝绿色的,而细胞质则接近无色。线粒体在杰纳斯·格林染色液中能保持活性数小时,并可高倍染色。

配制质量分数为65438±0%的杰纳斯绿染料溶液;

将0.5克杰纳斯绿溶于50毫升生理盐水中,加热至30-40℃使其充分溶解。