细胞生物学前沿技术

2021年2月1日发(作者：sympathetic)

细

胞

生

物

学

课

程

论

文

题

目

线粒体通透性转换与细胞凋亡

的研究进展

班

别

学号

姓

名

成

绩

摘要

人们对细胞凋亡的认识逐渐深入，对细胞凋亡发生机理的了解越来越透彻，在

< p>
细胞凋亡的调控等方面都取得了显著的进展。

尤其是对线粒体在细胞凋亡过 程中重要作

用的发现，更是引人注目。线粒体首先感受到能量的变化从而影响核基因的表 达。本文

在综述了线粒体通透性转换与细胞凋亡的研究概况。

关键词

线粒体

通透性

细胞凋亡

能量变化

基因表达

1

前言

自

1850

< br>年发现线粒体、

1898

年命名、

1963

年发现线粒体

DNA(mtDNA)

后，人们

又在线粒体中发现了

RNA

、

DNA

聚合酶，

< p>
tRNA

、核糖体、氨基酸活化酶等进行

DNA< /p>

复制、

转录、蛋白质翻译的全套装备，表明线粒体具有独立的遗传 体系。虽然线粒体也能合成

蛋白质，但是合成能力有限。线粒体的

1000

多种蛋白质中，

mtDNA

基因编码的仅十余种。

线粒体的核糖体蛋白、氨酰

tRNA

合成酶、许多结构蛋白，都是核基因编码，在细胞质中

合成后，定向 转运到线粒体的，因此线粒体是一种

为半自主性细胞器。

真核细胞的线粒体是重要细胞器，

是动物细胞生成

< br>ATP

的主要场所。

线粒体基质的三羧酸循环酶系通过底 物脱氢氧化生成

NADH

，

NADH< /p>

通过线

粒体内膜呼吸链氧化。

与此同时，

导致跨膜质子移位形成跨膜质子梯度和／或跨膜电位。

线粒体内膜上的

ATP

合成酶利用跨膜质子梯 度能量合成

ATP

。合成的

ATP

通过线粒体内膜

ADP

／

< br>ATP

载体与细胞质中

ADP

交 换进入细胞质，参与细胞的各种需能过程。

2 PT

的生理学特征

正常生理情况下，

PT

允许相对分子质量〈

1500

的离子自由通过，通过氧化磷酸化来

驱动

A TP

合成酶，维持线粒体膜电位及细胞内外的离子平衡。但在凋亡信号刺激下，

PT

完全开放，直径约

3.0nm

，使相对分子质量〉

1500

的与可溶物质非选择性 地自由通过，

这样就破坏了内膜的完整性，引起两种结局：①离子平衡紊乱，如胞质内的 质子增多，

pH

下降，钙超载，氧化磷酸化解耦联，

< p>
ATP

水平迅速下降等一系列凋亡事件的发生。②

膜电位去极化，基质肿胀，使膜间蛋白如细胞色素

C

、凋亡诱导 和因子、核酸内切酶等

释放入胞质，

通过启动半胱天冬氨酸蛋白 酶依赖性或非依赖性的级联反应机制，

诱导细

胞凋亡或者坏死。 凋亡是一个

ATP

依赖的过程。

3

线粒体功能改变引起细胞凋亡的机制

3

．

1

线粒体释放细胞色素

C

< p>
细胞色素

C

是线粒体呼吸链的重要组成部分，它是 由

两个无活性的前体分子合成的：

前细胞色素

< br>C(

该蛋白质由细胞核基因编码，

然后被转运

< p>
至线粒体

)

和亚铁血红素

(

由线粒体合成

)

。

< br>由于细胞色素

c

具有亚铁血红素基团，

< br>它可以

在呼吸链复合酶

III(

细胞色素还原酶

)

和

IV(

< p>
细胞色素氧化酶

)

之间传递电子。

细胞色素

C

缺乏时，电子传递链被阻断，将导致两方面 的后果：

ATP

合成减少及不完全氧化造成的

< br>超氧阴离子

(ROS)

过度生成，而

ROS

是诱导凋亡的重要因素。