第17、18與21章 新陳代謝與生物氧化

1、第第17、18與與21章章新陳代謝與生物氧化新陳代謝與生物氧化目的要求：目的要求：第一節(jié)第一節(jié) 新陳代謝總論新陳代謝總論 概念：概念：生物與外界環(huán)境進(jìn)行生物與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)物質(zhì)與與能量交換能量交換的全過的全過程，是活細(xì)胞內(nèi)所有化學(xué)變化的總稱。程，是活細(xì)胞內(nèi)所有化學(xué)變化的總稱。 一方面：生物不斷地從周圍環(huán)境中攝取物質(zhì)，通過一方面：生物不斷地從周圍環(huán)境中攝取物質(zhì)，通過一系列生化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成自己的組成成分。一系列生化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成自己的組成成分。 另一方面：生物不斷地將原有的組成成分經(jīng)過一系另一方面：生物不斷地將原有的組成成分經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，分解為不能再利用的物質(zhì)排出體外，列的生化反應(yīng)，分解為

2、不能再利用的物質(zhì)排出體外，不斷地進(jìn)行自我更新。不斷地進(jìn)行自我更新。合成代謝合成代謝生物大分子分解為生物小分子生物大分子分解為生物小分子放能放能分解代謝分解代謝需能需能生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子能量代謝能量代謝物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝二、新陳代謝的特點(diǎn)二、新陳代謝的特點(diǎn)1、生物體內(nèi)的對(duì)大多數(shù)代謝反應(yīng)是在、生物體內(nèi)的對(duì)大多數(shù)代謝反應(yīng)是在溫和的溫和的條件條件下，由下，由酶所催化酶所催化進(jìn)行的；進(jìn)行的；2、生物體內(nèi)反應(yīng)與步驟雖然繁多，但相互配、生物體內(nèi)反應(yīng)與步驟雖然繁多，但相互配合，有條不紊，彼此協(xié)調(diào)，而有嚴(yán)格的合，有條不紊，彼此協(xié)調(diào)，而有嚴(yán)格的順序順序性性； 3、生物體對(duì)內(nèi)外環(huán)境條件有

3、、生物體對(duì)內(nèi)外環(huán)境條件有高度的適應(yīng)性高度的適應(yīng)性和和靈敏的靈敏的自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)。 三、代謝研究的方法三、代謝研究的方法 2 2、代謝途徑阻斷法、代謝途徑阻斷法（抗代謝物、酶抑制劑抗代謝物、酶抑制劑） 在離體條件下，使用抗代謝物（如磺胺類藥物）在離體條件下，使用抗代謝物（如磺胺類藥物）和酶抑制劑來阻斷、改變反應(yīng)，觀察這些反應(yīng)被抑和酶抑制劑來阻斷、改變反應(yīng)，觀察這些反應(yīng)被抑制或改變以后的結(jié)果，從而推斷代謝的情況。制或改變以后的結(jié)果，從而推斷代謝的情況。4 4、突變體研究法、突變體研究法5 5、其他研究方法、其他研究方法一、概述 有機(jī)物質(zhì)（糖、脂、蛋白質(zhì)等）在生物細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)（糖、脂、蛋白質(zhì)等）在

4、生物細(xì)胞內(nèi)的氧化分解，并最終生成水和內(nèi)的氧化分解，并最終生成水和CO2并釋放能量并釋放能量的過程的過程。2、生物氧化的概念、生物氧化的概念 線粒體氧化體系線粒體氧化體系發(fā)生部位：發(fā)生部位：線粒體線粒體主要功能：主要功能：提供能量提供能量 非線粒體氧化體系非線粒體氧化體系發(fā)生部位：發(fā)生部位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過氧化酶體（微粒體）等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過氧化酶體（微粒體）等 主要功能：主要功能：主要和主要和代謝物或藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān)代謝物或藥物、毒物的生物轉(zhuǎn)化有關(guān) ，而與能量生成無關(guān)，而與能量生成無關(guān)u生物氧化在細(xì)胞的線粒體內(nèi)及線粒體生物氧化在細(xì)胞的線粒體內(nèi)及線粒體外均可進(jìn)行：外均可進(jìn)行：第一階段大分子降解成基本

5、結(jié)構(gòu)單位大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位第二階段小分子化合物分解成共同的中間小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物產(chǎn)物（如（如丙酮酸、乙酰丙酮酸、乙酰CoA等）等）第三階段共同中間物進(jìn)入三羧酸循環(huán)，氧共同中間物進(jìn)入三羧酸循環(huán)，氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成成H2O，釋放出大量能量，其中釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化反應(yīng)儲(chǔ)存在一部分通過磷酸化反應(yīng)儲(chǔ)存在ATP中。中。氧化磷酸化生物氧化的一般過程生物氧化的一般過程3、生物氧化的特點(diǎn)、生物氧化的特點(diǎn)4、生物氧化中的氧化反應(yīng)類型1、直接進(jìn)行、直接進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移（失電子反應(yīng)失電子反應(yīng)） Fe2+ + Cu2+ Fe3+ + C

6、u+2、氫原子轉(zhuǎn)移氫原子轉(zhuǎn)移（脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng)） 因?yàn)橐驗(yàn)镠原子可分解為原子可分解為H+與與e，因此其本質(zhì)也是電子轉(zhuǎn)移。，因此其本質(zhì)也是電子轉(zhuǎn)移。 AH2 + B A + BH23、有機(jī)還原劑、有機(jī)還原劑直接加氧直接加氧（加氧反應(yīng)加氧反應(yīng)） 因加氧時(shí)，常伴有氧接受質(zhì)子和電子而被還原成水，其因加氧時(shí)，常伴有氧接受質(zhì)子和電子而被還原成水，其本質(zhì)也是電子轉(zhuǎn)移。本質(zhì)也是電子轉(zhuǎn)移。 RH + O2 + 2H+ + 2e ROH + H2O細(xì)胞如何在酶的催化下將有機(jī)物中的C轉(zhuǎn)變成CO2CO2如何形成如何形成？在酶的作用下細(xì)胞如何利用氧分子將有機(jī)物中的H氧化成H2OH2O如何形成如何形成？當(dāng)有機(jī)物被氧化成和

7、時(shí)，釋放的能量如何轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP能量如何產(chǎn)生能量如何產(chǎn)生？5、生物氧化的內(nèi)容基本方式：將有機(jī)物基本方式：將有機(jī)物轉(zhuǎn)變成含羧基轉(zhuǎn)變成含羧基的化合物的化合物進(jìn)進(jìn)行行脫羧基脫羧基反應(yīng)。反應(yīng)。- -脫羧脫羧 （羧基位置）（羧基位置）-脫羧脫羧分類分類: :單純脫羧單純脫羧 （不伴隨脫氫）（不伴隨脫氫）氧化脫羧氧化脫羧 （伴隨脫氫）（伴隨脫氫）二、生物氧化中二氧化碳的生成- -單純脫羧單純脫羧COOHC =OCH2COOH-單純脫羧單純脫羧COOHC =O + CO2 CH3 O CH3 C H + CO2 O CH3 C COOH- -氧化脫羧氧化脫羧-氧化脫羧氧化脫羧 O CH3CCOOH + CoA

8、SH + NAD+ O CH3C SCoA + NADH + H+ + CO2COOHC =O + CO2 +NADPH + H+ CH3COOHC =O + NADP+CH2COOH三、生物氧化中水的生成三、生物氧化中水的生成 代謝物分子中的氫經(jīng)代謝物分子中的氫經(jīng)脫氫酶脫氫酶激活而脫落，脫激活而脫落，脫下的氫經(jīng)一個(gè)或幾個(gè)中間下的氫經(jīng)一個(gè)或幾個(gè)中間傳遞體傳遞體及及氧化酶氧化酶的的傳遞，最終與傳遞，最終與氧分子氧分子結(jié)合成水。結(jié)合成水。糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等代謝物所含的氫在一般糖類、蛋白質(zhì)、脂肪等代謝物所含的氫在一般情況下是不活潑的，必須通過相應(yīng)的情況下是不活潑的，必須通過相應(yīng)的脫氫酶脫氫酶將將之

9、激活后才能脫落。之激活后才能脫落。進(jìn)入體內(nèi)的氧也必須經(jīng)過進(jìn)入體內(nèi)的氧也必須經(jīng)過氧化酶氧化酶激活后才能變激活后才能變?yōu)榛钚院芨叩难趸瘎?。但在一般情況下，激活為活性很高的氧化劑。但在一般情況下，激活的氧也不能直接氧化由脫氫酶激活而脫落的氫，的氧也不能直接氧化由脫氫酶激活而脫落的氫，兩者之間尚需傳遞才能結(jié)合成水。兩者之間尚需傳遞才能結(jié)合成水。生物體主要是以生物體主要是以脫氫酶、傳遞體及氧化酶脫氫酶、傳遞體及氧化酶組成組成的氧化體系促進(jìn)水的生成。的氧化體系促進(jìn)水的生成。原原 因：因：又叫又叫或電子傳或電子傳遞體系，遞體系，指代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落后指代謝物上的氫原子被脫氫酶激活脫落后，經(jīng)過一

10、系列的經(jīng)過一系列的傳遞體傳遞體，最后傳遞給被激活的氧原子，最后傳遞給被激活的氧原子而生成水的全部體系而生成水的全部體系。真核生物位于真核生物位于線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜上，原核生物則上，原核生物則位于位于細(xì)胞膜細(xì)胞膜上。上。四、電子傳遞鏈四、電子傳遞鏈( (呼吸鏈）呼吸鏈）呼吸鏈的傳遞體呼吸鏈的傳遞體 NAD+/ NADP+ 作為脫氫酶的輔酶，是連接作用物與呼吸鏈作為脫氫酶的輔酶，是連接作用物與呼吸鏈的重要環(huán)節(jié)，的重要環(huán)節(jié)， NAD+或或NADP+分子中煙酰胺分子中煙酰胺氮氮可可接受一個(gè)電子，其對(duì)側(cè)接受一個(gè)電子，其對(duì)側(cè)碳碳原子能進(jìn)行可逆的加氫原子能進(jìn)行可逆的加氫和脫氫反應(yīng)，故此類酶在呼吸鏈中屬于和

11、脫氫反應(yīng)，故此類酶在呼吸鏈中屬于遞氫體遞氫體。在加氫反應(yīng)時(shí)接收在加氫反應(yīng)時(shí)接收一個(gè)氫原子和一個(gè)電子一個(gè)氫原子和一個(gè)電子，另一另一個(gè)個(gè)H以質(zhì)子的形式留在介質(zhì)中以質(zhì)子的形式留在介質(zhì)中。（一）遞氫體（一）遞氫體 黃素蛋白黃素蛋白 黃素蛋白的輔基有兩種：黃素蛋白的輔基有兩種：FMN和和FAD， 其分子中的異咯嗪環(huán)可以進(jìn)行可逆的加氫和其分子中的異咯嗪環(huán)可以進(jìn)行可逆的加氫和脫氫反應(yīng)，故黃素蛋白在呼吸鏈中屬于脫氫反應(yīng)，故黃素蛋白在呼吸鏈中屬于遞氫遞氫體體，在加氫反應(yīng)時(shí)接收，在加氫反應(yīng)時(shí)接收2個(gè)氫原子個(gè)氫原子。FMN可以接受或給出可以接受或給出1個(gè)或個(gè)或2個(gè)電子，因?yàn)橛蟹€(wěn)定的個(gè)電子，因?yàn)橛蟹€(wěn)定的半醌半醌形式形

12、式輔酶輔酶Q（ubiquinone，CoQ）（泛醌）（泛醌） 電子傳遞鏈中電子傳遞鏈中唯一脂溶性唯一脂溶性的非蛋白電子載體，可以結(jié)的非蛋白電子載體，可以結(jié)合到膜上，也可以游離狀態(tài)存在，能在線粒體內(nèi)膜中自由合到膜上，也可以游離狀態(tài)存在，能在線粒體內(nèi)膜中自由擴(kuò)散，將呼吸鏈的傳遞過程聯(lián)系起來。擴(kuò)散，將呼吸鏈的傳遞過程聯(lián)系起來。 泛醌接受黃素蛋白和鐵硫蛋白復(fù)合物傳遞來的質(zhì)子和泛醌接受黃素蛋白和鐵硫蛋白復(fù)合物傳遞來的質(zhì)子和電子還原成還原型，又可脫去質(zhì)子和電子成氧化型，屬電子還原成還原型，又可脫去質(zhì)子和電子成氧化型，屬遞遞氫體。氫體。CoQ可以接受或給出可以接受或給出1個(gè)或個(gè)或2個(gè)電子，因?yàn)橛蟹€(wěn)定的個(gè)電子

13、，因?yàn)橛蟹€(wěn)定的半醌半醌形式形式鐵硫蛋白鐵硫蛋白（ironsulfur proteins) 由于其活性部位含有活潑的硫和鐵原子，所由于其活性部位含有活潑的硫和鐵原子，所以叫做以叫做鐵硫蛋白鐵硫蛋白。通常在線粒體內(nèi)膜上與。通常在線粒體內(nèi)膜上與黃素酶黃素酶或細(xì)胞色素或細(xì)胞色素結(jié)合成復(fù)合物（體）而存在。結(jié)合成復(fù)合物（體）而存在。 通過通過鐵鐵的化合價(jià)互變進(jìn)行電子傳遞。的化合價(jià)互變進(jìn)行電子傳遞。（二）遞電子體（二）遞電子體 細(xì)胞色素（細(xì)胞色素（cytochromes，Cyt）一類含血紅素輔基的一類含血紅素輔基的單電子傳遞蛋白單電子傳遞蛋白的總稱。的總稱。主要通過主要通過鐵鐵離子的化合價(jià)互變傳遞電子。離子

14、的化合價(jià)互變傳遞電子。Fe2+ Fe3+e一個(gè)細(xì)胞色素每次只傳遞一個(gè)電子一個(gè)細(xì)胞色素每次只傳遞一個(gè)電子 根據(jù)根據(jù)吸收光譜吸收光譜不同而分為不同而分為A、B、C三大三大類，各種細(xì)胞色素的主要差別在于類，各種細(xì)胞色素的主要差別在于輔基輔基鐵卟啉環(huán)的側(cè)鏈以及血紅素與蛋白質(zhì)連鐵卟啉環(huán)的側(cè)鏈以及血紅素與蛋白質(zhì)連接的方式接的方式不同。不同。 在線粒體內(nèi)，參與生物氧化的細(xì)胞色素有在線粒體內(nèi)，參與生物氧化的細(xì)胞色素有 a、a3 、b、c、c1等幾種，等幾種，電子傳遞順序電子傳遞順序?yàn)椋簽椋篊ytC是唯一能溶于水的細(xì)胞色素是唯一能溶于水的細(xì)胞色素 a與與a3組成一個(gè)復(fù)合體組成一個(gè)復(fù)合體aa3 ，在，在aa3分子

15、中除分子中除鐵鐵原子原子外，還有外，還有兩個(gè)銅原子兩個(gè)銅原子。Cyt aa3可直接以氧可直接以氧為電子受體，故又稱為電子受體，故又稱末端氧化酶末端氧化酶。 aa3的兩個(gè)銅離子也參與電子傳遞過程，依靠的兩個(gè)銅離子也參與電子傳遞過程，依靠其化合價(jià)的互變將電子從其化合價(jià)的互變將電子從a3傳給氧。傳給氧。 （三）電子載體復(fù)合體（三）電子載體復(fù)合體1、復(fù)合體、復(fù)合體: NADH-CoQ還原酶還原酶 又稱為又稱為NADHNADH脫氫酶復(fù)合物（脫氫酶復(fù)合物（NADH脫氫酶脫氫酶+泛醌還泛醌還原酶）原酶） 輔基：輔基：FMN、CoQ和至少和至少6個(gè)個(gè)Fe-S中心。中心。 作用原理：與作用原理：與NADHNAD

16、H結(jié)合并將結(jié)合并將NADH+HNADH+H+ +上的上的氫氫轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到該酶的第一個(gè)輔基該酶的第一個(gè)輔基FMNFMN上，使上，使NADHNADH氧化并使氧化并使FMNFMN還還原為原為FMNHFMNH2 2。FMNHFMNH2 2上的上的2 2個(gè)電子轉(zhuǎn)移到個(gè)電子轉(zhuǎn)移到NADH-QNADH-Q還還原酶的第二個(gè)輔基鐵硫蛋白（原酶的第二個(gè)輔基鐵硫蛋白（Fe-S)Fe-S)上，最后傳上，最后傳給輔酶給輔酶Q Q。同時(shí)將。同時(shí)將4 4個(gè)個(gè)H H+ +由線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒由線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體的內(nèi)外膜之間。體的內(nèi)外膜之間。復(fù)合體復(fù)合體是質(zhì)子泵；是質(zhì)子泵；FMN是遞氫體；是遞氫體；Fe-S是遞電子體。是

17、遞電子體。2、復(fù)合體復(fù)合體：琥珀酸：琥珀酸-CoQ還原酶還原酶 唯一嵌在唯一嵌在線粒體內(nèi)膜（線粒體內(nèi)膜（與內(nèi)膜結(jié)合與內(nèi)膜結(jié)合）的酶蛋白）的酶蛋白（琥珀酸脫氫酶與（琥珀酸脫氫酶與CoQ還原酶）還原酶） 輔基：輔基：FAD和和Fe-S中心、中心、CoQ以及以及Cytb。 作用原理：琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸脫氫氧化作用原理：琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸脫氫氧化為延胡索酸，脫下的氫將輔基為延胡索酸，脫下的氫將輔基FAD還原為還原為FADH2，后者將電子傳遞給后者將電子傳遞給Fe-S中心。最后電子由中心。最后電子由Fe-S中中心傳遞給心傳遞給CoQ還原酶的輔酶泛醌。還原酶的輔酶泛醌。電子從電子從FADH2傳遞給

18、傳遞給CoQ的過程中所釋放的自由能不足以驅(qū)動(dòng)的過程中所釋放的自由能不足以驅(qū)動(dòng)H+跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)3、復(fù)合體、復(fù)合體：泛醌：泛醌-細(xì)胞色素細(xì)胞色素c還原酶（細(xì)胞色素還還原酶（細(xì)胞色素還原酶原酶/Cytbc1復(fù)合體）復(fù)合體） 線粒體內(nèi)膜上的一種跨膜蛋白復(fù)合物。線粒體內(nèi)膜上的一種跨膜蛋白復(fù)合物。 組成：組成：包括細(xì)胞色素包括細(xì)胞色素b b和和c c1 1以及鐵硫蛋白（以及鐵硫蛋白（2Fe-2S2Fe-2S）。 功能：催化還原型功能：催化還原型QH2的氧化和的氧化和cyt.c的還原，將的還原，將電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素C。電子和質(zhì)子經(jīng)過電子和質(zhì)子經(jīng)過Q循環(huán)循環(huán)進(jìn)行傳遞進(jìn)行傳遞Q

19、循環(huán)：循環(huán)：雙電子攜帶體的泛醌雙電子攜帶體的泛醌(CoQ)和單電子攜帶體和單電子攜帶體(cytb562, cytb566, cytc1和和cytc)之間完成的一系之間完成的一系列電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。列電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。 在內(nèi)膜外側(cè)，還原型輔酶在內(nèi)膜外側(cè)，還原型輔酶Q將將1個(gè)電子交給個(gè)電子交給Fe-S Cytc1 Cytc，被氧化為半醌，并將被氧化為半醌，并將1個(gè)質(zhì)子釋放到個(gè)質(zhì)子釋放到膜間隙。半醌將電子交給膜間隙。半醌將電子交給Cytb566 Cytb562，釋放另外，釋放另外1個(gè)質(zhì)子到膜間個(gè)質(zhì)子到膜間隙。隙。 Cytb566得到的電子為循環(huán)電子：得到的電子為循環(huán)電子：半醌半醌 Cytb566 Cytb5

20、62 輔酶輔酶Q。 在內(nèi)膜內(nèi)側(cè)，輔酶在內(nèi)膜內(nèi)側(cè)，輔酶Q可被復(fù)合可被復(fù)合體體（復(fù)合體（復(fù)合體）或）或Cytb562還原為還原為氫醌。氫醌。1對(duì)電子由輔酶對(duì)電子由輔酶Q到復(fù)合物到復(fù)合物的電子傳遞過程中，共有的電子傳遞過程中，共有4個(gè)質(zhì)子被個(gè)質(zhì)子被轉(zhuǎn)移到膜間隙，其中轉(zhuǎn)移到膜間隙，其中2個(gè)質(zhì)子是輔酶個(gè)質(zhì)子是輔酶Q轉(zhuǎn)移的。轉(zhuǎn)移的。 4、 位于呼吸鏈末端的蛋白復(fù)合物，又稱末端氧化酶。位于呼吸鏈末端的蛋白復(fù)合物，又稱末端氧化酶。組成：主要包括組成：主要包括Cyta與與a3，以及，以及2個(gè)個(gè)Cu原子（原子（CuA、CuB）。）。Cyta與與CuA配合，配合，a3與與CuB配合。當(dāng)電子傳遞時(shí)，在細(xì)胞配合。當(dāng)電子

21、傳遞時(shí)，在細(xì)胞色素的色素的Fe間循環(huán)，同時(shí)在間循環(huán)，同時(shí)在Cu間循環(huán)，將電子從細(xì)胞色素間循環(huán)，將電子從細(xì)胞色素C傳遞給傳遞給O2。功能：催化功能：催化CytC的氧化與氧氣的還原，將電子從細(xì)胞色素的氧化與氧氣的還原，將電子從細(xì)胞色素C傳遞給傳遞給O2。細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素c細(xì)胞色素氧化酶O2NADH-Q還原酶FADH2琥珀酸-Q還原酶NADH輔酶QFMN、Fe-SFAD、Fe-S 細(xì)胞色素 b-562 細(xì)胞色素b-566 細(xì)胞色素c1血紅素a血紅素a3CuA和 CuB Fe-S底物底物底物底物（四）種類：（四）種類：在具有線粒體的生物中，根據(jù)在具有線粒體的生物中，根據(jù)初始?xì)涫荏w初始?xì)涫荏w不同，

22、分成不同，分成兩種典型的呼吸鏈兩種典型的呼吸鏈： NADH呼吸鏈呼吸鏈應(yīng)用最廣泛，糖類、蛋白應(yīng)用最廣泛，糖類、蛋白質(zhì)、脂肪三大物質(zhì)分解代謝中的脫氫氧化反質(zhì)、脂肪三大物質(zhì)分解代謝中的脫氫氧化反應(yīng)絕大多數(shù)是通過應(yīng)絕大多數(shù)是通過NADH呼吸鏈來完成的。呼吸鏈來完成的。 利用某種特異抑制劑切斷呼吸鏈中的電子流后，利用某種特異抑制劑切斷呼吸鏈中的電子流后，測(cè)定電子傳遞鏈中各組分的氧化還原狀態(tài)，以及在體測(cè)定電子傳遞鏈中各組分的氧化還原狀態(tài)，以及在體外將電子傳遞體重新組成呼吸鏈等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)呼吸鏈中外將電子傳遞體重新組成呼吸鏈等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)呼吸鏈中氫和電子的傳遞是有著嚴(yán)格的順序和方向的。這說明，氫和電子的傳遞是有著

23、嚴(yán)格的順序和方向的。這說明，傳遞體在呼吸鏈中的排列具有順序性。經(jīng)測(cè)定傳遞體傳遞體在呼吸鏈中的排列具有順序性。經(jīng)測(cè)定傳遞體排列的順序由排列的順序由標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的大小標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的大小決定。決定。（五）呼吸鏈中傳遞體的排列順序（五）呼吸鏈中傳遞體的排列順序 若干物質(zhì)的氧化還原電位若干物質(zhì)的氧化還原電位 呼吸鏈中傳遞體的排列和電子傳遞的方向呼吸鏈中傳遞體的排列和電子傳遞的方向 呼吸鏈中各復(fù)合體的排列順序呼吸鏈中各復(fù)合體的排列順序四、生物氧化過程中能量的轉(zhuǎn)移四、生物氧化過程中能量的轉(zhuǎn)移 （一）概述（一）概述 生物體內(nèi)的生物體內(nèi)的ATP是高能化合物，由是高能化合物，由ADP磷酸磷酸化生成。這種伴

24、隨著放能的氧化作用而進(jìn)行的磷酸化化生成。這種伴隨著放能的氧化作用而進(jìn)行的磷酸化即為即為“氧化磷酸化氧化磷酸化” 。 代謝物上的氧化（脫氫）作用與代謝物上的氧化（脫氫）作用與ATP的磷酸化的磷酸化作用相偶聯(lián)而生成作用相偶聯(lián)而生成ATP的過程叫做的過程叫做“氧化磷酸化氧化磷酸化” （oxidatire phosphorylation）。）。概概 念念通常所說的氧化磷酸化是指通常所說的氧化磷酸化是指電子傳遞體系磷酸化電子傳遞體系磷酸化。氧化磷酸化氧化磷酸化（根據(jù)生物氧化（根據(jù)生物氧化方式的不同）方式的不同）底物水平磷酸化底物水平磷酸化電子傳遞體系磷酸化電子傳遞體系磷酸化 1、底物水平磷酸化、底物水平

25、磷酸化 底物水平磷酸化是在被氧化的底物水平磷酸化是在被氧化的底物底物上發(fā)上發(fā)生生磷酸化作用磷酸化作用，即底物被氧化的過程中，形，即底物被氧化的過程中，形成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過成了某些高能磷酸化合物的中間產(chǎn)物，通過酶的作用可使酶的作用可使ADP生成生成ATP。ADPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶 (MgMg2+2+, K, K+ + ) )磷酸烯醇式磷酸烯醇式 丙酮酸丙酮酸O-HOOCCCH2P+OOHOH 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸COOHOHCH2C 特點(diǎn)特點(diǎn):是捕獲能量的一種方式，在發(fā)酵作用（是捕獲能量的一種方式，在發(fā)酵作用（無氧無氧呼吸呼吸）中是進(jìn)行生物氧化取得能量的唯一方）中

26、是進(jìn)行生物氧化取得能量的唯一方式。式。和氧的存在與否無關(guān)，在和氧的存在與否無關(guān)，在ATP 生成中沒有生成中沒有氧分子參與，也不經(jīng)過電傳遞鏈傳遞電子。氧分子參與，也不經(jīng)過電傳遞鏈傳遞電子。2、電子傳遞體系磷酸化、電子傳遞體系磷酸化 當(dāng)電子從當(dāng)電子從NADH或或FADH2經(jīng)過電子傳遞經(jīng)過電子傳遞體系傳遞給氧形成水時(shí)，同時(shí)伴隨有體系傳遞給氧形成水時(shí)，同時(shí)伴隨有ADP磷磷酸化為酸化為ATP，即，即電子傳遞體系磷酸化電子傳遞體系磷酸化。 電子傳遞體系磷酸化是生成電子傳遞體系磷酸化是生成ATP的主要方式的主要方式ADP ATP底物底物產(chǎn)物產(chǎn)物FAD FADH2NAD NADHH2O電子傳遞體系電子傳遞體系

27、磷酸化：磷酸化：能量能量需氧生物獲得需氧生物獲得ATP 的一種主要方式的一種主要方式, 是生物體是生物體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的主要環(huán)節(jié)內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的主要環(huán)節(jié), 需要氧的參與。需要氧的參與。真核生物氧化磷酸化過程在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行真核生物氧化磷酸化過程在線粒體內(nèi)膜進(jìn)行, 原核生物在細(xì)胞質(zhì)膜上進(jìn)行。原核生物在細(xì)胞質(zhì)膜上進(jìn)行。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 由于由于“氧化磷酸化氧化磷酸化”是氧化作用與是氧化作用與ATP的磷酸的磷酸化作用相偶聯(lián)而生成化作用相偶聯(lián)而生成ATP，所以氧的消耗與，所以氧的消耗與ATP的的生成有特殊定量關(guān)系，通常用生成有特殊定量關(guān)系，通常用“磷氧比（磷氧比（P/O）”來描述。來描述。 每消耗每消耗一摩爾氧一

28、摩爾氧所消耗所消耗無機(jī)磷酸無機(jī)磷酸的摩爾數(shù)。的摩爾數(shù)。根據(jù)所消耗的無機(jī)磷酸摩爾數(shù)，可間接測(cè)出根據(jù)所消耗的無機(jī)磷酸摩爾數(shù)，可間接測(cè)出ATPATP生成生成量。量。 即消耗即消耗1摩爾氧時(shí)，有多少摩爾無機(jī)磷酸與摩爾氧時(shí)，有多少摩爾無機(jī)磷酸與ADP作用生成作用生成ATP。P/O的概念的概念 線粒體的離體實(shí)驗(yàn)證明：線粒體的離體實(shí)驗(yàn)證明： 經(jīng)經(jīng)NADH呼吸鏈氧化生成水呼吸鏈氧化生成水經(jīng)經(jīng)FAD呼吸鏈氧化生成水呼吸鏈氧化生成水P/O為為2.5P/O為為1.53 3、氧化與磷酸化相偶聯(lián)的機(jī)制、氧化與磷酸化相偶聯(lián)的機(jī)制 氧化與磷酸化作用如何偶聯(lián)尚不夠清氧化與磷酸化作用如何偶聯(lián)尚不夠清楚，目前主要有三個(gè)學(xué)說：楚，

29、目前主要有三個(gè)學(xué)說： 化學(xué)耦聯(lián)學(xué)說化學(xué)耦聯(lián)學(xué)說 構(gòu)象耦聯(lián)學(xué)說構(gòu)象耦聯(lián)學(xué)說 化學(xué)滲透學(xué)說化學(xué)滲透學(xué)說（1 1）化學(xué)偶聯(lián)假說（）化學(xué)偶聯(lián)假說（19531953） 認(rèn)為電子傳遞過程產(chǎn)生一種活潑的認(rèn)為電子傳遞過程產(chǎn)生一種活潑的高能高能共價(jià)中間物共價(jià)中間物。它隨后的裂解驅(qū)動(dòng)氧化磷酸化。它隨后的裂解驅(qū)動(dòng)氧化磷酸化作用。作用。（2 2）構(gòu)象偶聯(lián)假說（）構(gòu)象偶聯(lián)假說（19641964） 認(rèn)為電子沿電子傳遞傳遞使線粒體內(nèi)膜認(rèn)為電子沿電子傳遞傳遞使線粒體內(nèi)膜蛋白質(zhì)組分發(fā)生了構(gòu)象變化蛋白質(zhì)組分發(fā)生了構(gòu)象變化，形成一種高能，形成一種高能形式。這種高能形式通過形式。這種高能形式通過ATPATP的合成而恢復(fù)其的合成而恢復(fù)

30、其原來的構(gòu)象。原來的構(gòu)象。（3 3）化學(xué)滲透學(xué)說（）化學(xué)滲透學(xué)說（19611961） 認(rèn)為電子傳遞釋放出的自由能和認(rèn)為電子傳遞釋放出的自由能和ATPATP合合成是與一種成是與一種跨線粒體的質(zhì)子梯度跨線粒體的質(zhì)子梯度相偶聯(lián)的。相偶聯(lián)的。 呼吸鏈存在于線粒體內(nèi)膜之上，當(dāng)氧化呼吸鏈存在于線粒體內(nèi)膜之上，當(dāng)氧化進(jìn)行時(shí)，呼吸鏈起進(jìn)行時(shí)，呼吸鏈起質(zhì)子泵作用質(zhì)子泵作用，質(zhì)子被泵出，質(zhì)子被泵出線粒體內(nèi)膜之外側(cè)，造成了線粒體內(nèi)膜之外側(cè)，造成了膜內(nèi)外兩側(cè)間跨膜內(nèi)外兩側(cè)間跨膜的化學(xué)電位差膜的化學(xué)電位差，后者被膜上，后者被膜上ATPATP合成酶所利合成酶所利用，使用，使ADPADP與與PiPi合成合成ATPATP。（

31、三）（三）化學(xué)滲透假說的要點(diǎn)化學(xué)滲透假說的要點(diǎn)a. a. 線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€(gè)線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€(gè)質(zhì)子泵；質(zhì)子泵；b. b. 在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時(shí)在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時(shí)釋放出來的能量，用于驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)側(cè)的釋放出來的能量，用于驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)側(cè)的H H+ +遷移到膜外側(cè)遷移到膜外側(cè)（膜對(duì)（膜對(duì)H H+ +是不通透的）。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就是不通透的）。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度 ( ( pH) pH) 和電位梯度（和電位梯度（）。）。c. c. 在膜內(nèi)外勢(shì)能差（在膜內(nèi)外勢(shì)能差（ pH pH 和和）的驅(qū)動(dòng)下

32、，膜外高能）的驅(qū)動(dòng)下，膜外高能質(zhì)子沿著一個(gè)特殊通道（質(zhì)子沿著一個(gè)特殊通道（ATPATP酶的組成部分），跨膜酶的組成部分），跨膜回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動(dòng)回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動(dòng)ADPADP和磷酸合成和磷酸合成ATPATP。質(zhì)子轉(zhuǎn)移的兩種假設(shè)機(jī)制（1）氧化還原回路機(jī)制）氧化還原回路機(jī)制 該機(jī)制由該機(jī)制由Mitchell提出。他認(rèn)為電子傳遞提出。他認(rèn)為電子傳遞鏈中有一些電子傳遞體既可以傳遞電子，也可鏈中有一些電子傳遞體既可以傳遞電子，也可以結(jié)合以結(jié)合H+，當(dāng)它們被還原時(shí)，在膜內(nèi)側(cè)結(jié)合，當(dāng)它們被還原時(shí)，在膜內(nèi)側(cè)結(jié)合H+，而被氧化時(shí)，在膜外側(cè)釋放，而被氧化時(shí)，

33、在膜外側(cè)釋放H+，這樣就，這樣就把把H+從膜內(nèi)運(yùn)到了膜外。從膜內(nèi)運(yùn)到了膜外。 氧還回路機(jī)制示意圖質(zhì)子轉(zhuǎn)移的兩種假設(shè)機(jī)制（2 2）質(zhì)子泵機(jī)制）質(zhì)子泵機(jī)制 這個(gè)機(jī)制的內(nèi)容是，電子傳遞導(dǎo)致復(fù)合這個(gè)機(jī)制的內(nèi)容是，電子傳遞導(dǎo)致復(fù)合體構(gòu)象的變化，氨基酸殘基在膜內(nèi)側(cè)結(jié)合體構(gòu)象的變化，氨基酸殘基在膜內(nèi)側(cè)結(jié)合H+，構(gòu)象變化后在膜外側(cè)釋放構(gòu)象變化后在膜外側(cè)釋放H+，從而把，從而把H+從膜從膜內(nèi)側(cè)運(yùn)到膜外。內(nèi)側(cè)運(yùn)到膜外。 合成ATP與跨膜質(zhì)子的數(shù)量關(guān)系 在生理?xiàng)l件下合成在生理?xiàng)l件下合成1個(gè)個(gè)ATP所需的自由能所需的自由能大約為大約為4050kJ/mol。至少需要兩個(gè)質(zhì)子跨膜。至少需要兩個(gè)質(zhì)子跨膜回流釋放的能量才夠合

34、成回流釋放的能量才夠合成1個(gè)個(gè)ATP。因?yàn)檗D(zhuǎn)移。因?yàn)檗D(zhuǎn)移出膜外的質(zhì)子有一部分漏回膜內(nèi)，測(cè)定的結(jié)果出膜外的質(zhì)子有一部分漏回膜內(nèi)，測(cè)定的結(jié)果表明，每合成表明，每合成1個(gè)個(gè)ATP需要泵出需要泵出23個(gè)質(zhì)子。個(gè)質(zhì)子。 電子傳遞與質(zhì)子泵出相偶聯(lián)Go = - -69.5kJ/molGo = -36.7kJ/molGo = -112kJ/mol線粒體跨內(nèi)膜的質(zhì)子梯度線粒體（mitochondria）外 膜（outer membrane）內(nèi) 膜(inner membrane)嵴（sterility）ATPATP生成的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)生成的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)ATP合酶合酶內(nèi)、外膜間隔內(nèi)、外膜間隔組成組成： Fo（疏水部分

35、）（疏水部分） + F1（親水（親水部分）部分）+ 寡霉素敏感蛋白寡霉素敏感蛋白(oscp) Fo ：是鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中：是鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中的的質(zhì)子通道質(zhì)子通道 F1 : ( 3 3) 催化生成催化生成ATPATP合成酶合成酶亦稱亦稱復(fù)合體復(fù)合體 利用線粒體內(nèi)膜上的利用線粒體內(nèi)膜上的ATP 合成酶的特點(diǎn)，合成酶的特點(diǎn)，H+ 通過通過ATP 酶的特殊途徑，返回到基質(zhì)，使質(zhì)子發(fā)酶的特殊途徑，返回到基質(zhì)，使質(zhì)子發(fā)生逆向回流。由于生逆向回流。由于H+ 濃度梯度所釋放的自由能，濃度梯度所釋放的自由能，偶聯(lián)偶聯(lián)ADP 與無機(jī)磷酸合成與無機(jī)磷酸合成ATP，質(zhì)子的電化學(xué)梯，質(zhì)子的電化學(xué)梯度也隨之消失。度也

36、隨之消失?；|(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè)膜間隙側(cè)膜間隙側(cè)細(xì)細(xì) 胞胞 質(zhì)質(zhì)膜間隙膜間隙基基 質(zhì)質(zhì)由于泵出質(zhì)子，使得基質(zhì)外側(cè)的質(zhì)子由于泵出質(zhì)子，使得基質(zhì)外側(cè)的質(zhì)子濃度高于內(nèi)側(cè)濃度高于內(nèi)側(cè)流動(dòng)的電子載體流動(dòng)的電子載體ATP ATP 合合 成成 酶酶膜結(jié)合蛋白膜結(jié)合蛋白 復(fù)合體復(fù)合體來自來自NADH NADH 的電子的電子來自來自FADHFADH2 2 的電子的電子電子傳遞電子傳遞 產(chǎn)生能量將質(zhì)子泵出產(chǎn)生能量將質(zhì)子泵出 形成跨膜濃度梯度形成跨膜濃度梯度ATPATP合成合成 利用質(zhì)子返回膜內(nèi)驅(qū)動(dòng)利用質(zhì)子返回膜內(nèi)驅(qū)動(dòng)ATPATP產(chǎn)生產(chǎn)生線線 粒粒 體體 外外 膜膜內(nèi)內(nèi) 膜膜物質(zhì)的氧化在多個(gè)位點(diǎn)物質(zhì)的氧化在多個(gè)位點(diǎn)（復(fù)合體（

37、復(fù)合體、和和 ）為跨膜質(zhì)子梯度的形成做貢獻(xiàn)，而該梯度只在一為跨膜質(zhì)子梯度的形成做貢獻(xiàn)，而該梯度只在一個(gè)部位即個(gè)部位即FoF1-ATP酶處消減酶處消減(合成合成ATP)。 因此，因此， Mitchell的理論認(rèn)為：電子傳遞釋放的理論認(rèn)為：電子傳遞釋放的自由能和的自由能和ATP合成是與一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)合成是與一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度相偶聯(lián)的。子梯度相偶聯(lián)的。 根據(jù)最新的研究，呼吸鏈電子傳遞過程中：根據(jù)最新的研究，呼吸鏈電子傳遞過程中： 1對(duì)電子通過復(fù)合體對(duì)電子通過復(fù)合體、 、 可導(dǎo)致可導(dǎo)致10個(gè)個(gè)（442）質(zhì)子從基質(zhì)泵出；質(zhì)子從基質(zhì)泵出； 來自復(fù)合體來自復(fù)合體中的中的 FADH2 的電子繞過

38、復(fù)合的電子繞過復(fù)合體體進(jìn)入電子傳遞鏈只能導(dǎo)致進(jìn)入電子傳遞鏈只能導(dǎo)致 6個(gè)（個(gè)（42）質(zhì)子質(zhì)子跨膜移動(dòng)。跨膜移動(dòng)。 每合成每合成 1 分子分子 ATP 大約需要大約需要 3 個(gè)質(zhì)子通過個(gè)質(zhì)子通過 FoF1-ATP 酶；同時(shí)，從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)合成酶；同時(shí)，從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)合成 ATP 所所需的需的 Pi 至線粒體要消耗至線粒體要消耗 1 個(gè)質(zhì)子。即個(gè)質(zhì)子。即: 每合成每合成 1 個(gè)個(gè) ATP 需消耗需消耗 4個(gè)質(zhì)子。個(gè)質(zhì)子。 因此，因此，1 對(duì)對(duì) H (即即2e) 經(jīng)經(jīng) NADH 呼吸鏈生成呼吸鏈生成2.5個(gè)個(gè)ATP，經(jīng)，經(jīng) FADH2 呼吸鏈生成呼吸鏈生成 1.5個(gè)個(gè)ATP。4H+4. 4. 影響氧化磷

39、酸化的因素影響氧化磷酸化的因素(1) ADP(1) ADP與與ATPATP的調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)作用(2) (2) 甲狀腺素的作用甲狀腺素的作用(3) (3) 氧化磷酸化抑制劑的作用氧化磷酸化抑制劑的作用 呼吸鏈抑制劑呼吸鏈抑制劑 解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑 磷酸化抑制劑磷酸化抑制劑(1) ADP(1) ADP與與ATPATP的調(diào)節(jié)作的調(diào)節(jié)作用用ADP/ATPADP/ATP： 抑制氧化磷酸化，抑制氧化磷酸化，ATPATP生成生成 ADP/ATPADP/ATP： 促進(jìn)氧化磷酸化，促進(jìn)氧化磷酸化，ATPATP生成生成H H2 2O + NADO + NAD+ +NADH + HNADH + H+ + + + O

40、O2 21 2ADP+PiATP氧化磷酸化氧化磷酸化(2) (2) 甲狀腺素的作用甲狀腺素的作用 甲狀腺素能誘導(dǎo)細(xì)胞膜上的甲狀腺素能誘導(dǎo)細(xì)胞膜上的Na+-K+-ATP酶生成，使酶生成，使ATP水解成水解成ADP和和Pi加快，使加快，使氧化磷酸化速度加快，耗氧量增加。氧化磷酸化速度加快，耗氧量增加。 解偶聯(lián)蛋白質(zhì)表達(dá)增加，抑制解偶聯(lián)蛋白質(zhì)表達(dá)增加，抑制ATP合成。合成。 （3） 氧化磷酸化的抑制劑氧化磷酸化的抑制劑 呼吸鏈抑制劑：呼吸鏈抑制劑： 阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞 解偶聯(lián)劑：解偶聯(lián)劑： 破壞內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)子電化學(xué)梯度，從而使破壞內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)子電化學(xué)梯度，從而使

41、氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離 磷酸化抑制劑：磷酸化抑制劑： 對(duì)電子傳遞及對(duì)電子傳遞及 ADP 磷酸化均有抑制作用磷酸化均有抑制作用 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑： 魚藤酮魚藤酮(rotenone)、粉蝶霉素、粉蝶霉素A(piericidin A)及異戊巴比妥及異戊巴比妥(amobarbital)等等阻斷傳遞電子到阻斷傳遞電子到泛醌泛醌 。 復(fù)合體復(fù)合體的抑制劑：萎銹靈的抑制劑：萎銹靈(carboxin)。 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑： 抗霉素抗霉素A(antimycin A)阻斷阻斷Cyt bH傳遞電子傳遞電子到泛醌到泛醌(QN) ；粘噻唑菌醇則作用；粘噻唑菌醇則作用QP位點(diǎn)

42、位點(diǎn)。 復(fù)合體復(fù)合體 抑制劑：抑制劑： CN、N3緊密結(jié)合氧化型緊密結(jié)合氧化型Cyt a3，阻斷電阻斷電子由子由Cyt a到到CuB- Cyt a3間傳遞間傳遞。CO與還原型與還原型Cyt a3結(jié)合，結(jié)合，阻斷電子傳遞給阻斷電子傳遞給O2。各呼吸鏈抑制劑的作用部位各呼吸鏈抑制劑的作用部位魚藤酮魚藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素A阿米妥阿米妥抗霉素抗霉素A AH H2 2S S CO CO CNCN作用：作用：阻斷電子傳遞阻斷電子傳遞NADHNADHFMNFMNCoQCoQb bc c1 1aaaa3 3c cO O2 2琥珀酸琥珀酸FADFAD 解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑: : 能夠使氧化過程與磷酸化過程脫節(jié)能夠使

43、氧化過程與磷酸化過程脫節(jié)的物的物 質(zhì)稱解偶聯(lián)劑，它對(duì)電子傳遞沒質(zhì)稱解偶聯(lián)劑，它對(duì)電子傳遞沒有抑制作用，但能抑制有抑制作用，但能抑制ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPATP的過程。的過程。 作用：作用：使使氧化過程與磷酸化過程脫節(jié)氧化過程與磷酸化過程脫節(jié) 舉例：舉例：2 2，4-4-二硝基苯酚，解偶聯(lián)蛋白二硝基苯酚，解偶聯(lián)蛋白 中性中性 解離解離 脂不溶脂不溶 不能過膜不能過膜 酸性酸性 不解離不解離 脂溶脂溶 容易過膜容易過膜 質(zhì)子載體質(zhì)子載體：將：將H+帶入膜內(nèi)，消除帶入膜內(nèi)，消除H+梯度梯度中性中性酸性酸性解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制Cyt cQ胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 解偶

44、聯(lián)解偶聯(lián) 蛋白蛋白熱能熱能 ADP+Pi ATP 呼吸鏈與磷酸化脫離，呼吸鏈與磷酸化脫離，能量全部轉(zhuǎn)化為熱能量全部轉(zhuǎn)化為熱非戰(zhàn)栗性產(chǎn)熱非戰(zhàn)栗性產(chǎn)熱 （棕色脂肪組織含大量線粒體，內(nèi)存在解偶聯(lián)蛋白）（棕色脂肪組織含大量線粒體，內(nèi)存在解偶聯(lián)蛋白）l熊冬眠熊冬眠,嬰兒及初生哺乳動(dòng)物嬰兒及初生哺乳動(dòng)物用于用于維持體溫。維持體溫。 磷酸化抑制劑磷酸化抑制劑 作用：作用：抑制磷酸化過程抑制磷酸化過程 舉例：舉例：寡霉素寡霉素1. 與與ATP合酶合酶F1、F0之間柄部之間柄部的寡霉素敏感蛋白（的寡霉素敏感蛋白（OSCP）結(jié)合，阻止質(zhì)子從結(jié)合，阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道質(zhì)子通道回流，從而抑制回流，從而抑制ATP生成

45、；生成；2. 質(zhì)子不能內(nèi)流導(dǎo)致線粒體內(nèi)質(zhì)子不能內(nèi)流導(dǎo)致線粒體內(nèi)膜兩側(cè)電化學(xué)梯度增高，影響膜兩側(cè)電化學(xué)梯度增高，影響質(zhì)子泵的功能，進(jìn)而抑制電子質(zhì)子泵的功能，進(jìn)而抑制電子傳遞。傳遞。寡霉素對(duì)線粒體氧消耗的抑制作用 離子載體抑制劑離子載體抑制劑（ionophores） 增加線粒體內(nèi)膜對(duì)增加線粒體內(nèi)膜對(duì)一價(jià)陽離子（一價(jià)陽離子（H+除外除外）的通透性，的通透性，消除跨膜電位梯度消除跨膜電位梯度。 轉(zhuǎn)運(yùn)陽離子的過程中轉(zhuǎn)運(yùn)陽離子的過程中消耗電子傳遞所釋放消耗電子傳遞所釋放的能量的能量 代表：纈氨霉素（代表：纈氨霉素（K+）、短桿菌肽（）、短桿菌肽（K+、Na+）蒼術(shù)苷（酸）：特異抑制蒼術(shù)苷（酸）：特異抑制A

46、TP/ADP載體載體（腺苷酸轉(zhuǎn)位酶）。（腺苷酸轉(zhuǎn)位酶）。不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響電子傳遞鏈及氧化電子傳遞鏈及氧化 磷酸化系統(tǒng)概貌磷酸化系統(tǒng)概貌H+: 跨膜質(zhì)跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度；子電化學(xué)梯度；H+m:內(nèi)膜基內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)質(zhì)側(cè)H+；H+c: 內(nèi)膜胞內(nèi)膜胞液側(cè)液側(cè)H+4、細(xì)胞質(zhì)中、細(xì)胞質(zhì)中NADH的氧化磷酸化的氧化磷酸化 線粒體是糖、脂肪、蛋白質(zhì)等能源物質(zhì)的最終線粒體是糖、脂肪、蛋白質(zhì)等能源物質(zhì)的最終氧化場所，這些物質(zhì)的徹底氧化分解是在線粒體內(nèi)氧化場所，這些物質(zhì)的徹底氧化分解是在線粒體內(nèi)通過呼吸鏈生成通過呼吸鏈生成ATP。 但糖、蛋白質(zhì)和脂肪的全部氧化過程并不

47、是都但糖、蛋白質(zhì)和脂肪的全部氧化過程并不是都在線粒體內(nèi)進(jìn)行（如糖酵解作用在細(xì)胞液中進(jìn)行），在線粒體內(nèi)進(jìn)行（如糖酵解作用在細(xì)胞液中進(jìn)行），且細(xì)胞質(zhì)中且細(xì)胞質(zhì)中NADH不能通過線粒體內(nèi)膜進(jìn)入線粒體不能通過線粒體內(nèi)膜進(jìn)入線粒體內(nèi)進(jìn)行氧化磷酸化，必須通過兩種內(nèi)進(jìn)行氧化磷酸化，必須通過兩種“穿梭穿梭”途徑途徑。 線粒體外的線粒體外的NADH可將其所帶之可將其所帶之H轉(zhuǎn)交轉(zhuǎn)交給某給某些些能透過線粒體內(nèi)膜的化合物能透過線粒體內(nèi)膜的化合物（如甘油（如甘油-3-磷酸，蘋果酸等），進(jìn)入線粒體內(nèi)后再進(jìn)行磷酸，蘋果酸等），進(jìn)入線粒體內(nèi)后再進(jìn)行氧化。氧化。原原 理理（1）甘油甘油-3-磷酸穿梭途徑磷酸穿梭途徑 細(xì)胞質(zhì)中

48、含有甘油細(xì)胞質(zhì)中含有甘油-3-磷酸脫氫酶，可以將二羥丙酮磷磷酸脫氫酶，可以將二羥丙酮磷酸還原為甘油酸還原為甘油-3-磷酸，后者可進(jìn)入線粒體內(nèi)；磷酸，后者可進(jìn)入線粒體內(nèi)； 線粒體內(nèi)甘油線粒體內(nèi)甘油-3-磷酸又在甘油磷酸又在甘油-3-磷酸脫氫酶作用下轉(zhuǎn)磷酸脫氫酶作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槎u丙酮磷酸，同時(shí)變?yōu)槎u丙酮磷酸，同時(shí)FAD還原為還原為FADH2 。于是，細(xì)胞質(zhì)。于是，細(xì)胞質(zhì)中的中的NADH便間接形成了線粒體內(nèi)的便間接形成了線粒體內(nèi)的FADH2 ， FADH2將電將電子傳遞給子傳遞給CoQ還原為還原為QH2 ，后者通過呼吸鏈產(chǎn)生，后者通過呼吸鏈產(chǎn)生ATP。 這一途徑主要存在于這一途徑主要存在于肌肉、神經(jīng)組織肌肉、神經(jīng)組織中，葡萄糖在這些中，葡萄糖在這些組織中徹底氧化所產(chǎn)生的組織中徹底氧化所產(chǎn)生的ATP比其他組織要比其他組織要少少2個(gè)個(gè)。（2）蘋果酸穿梭途徑（蘋果酸蘋果酸穿梭途徑（蘋果酸-天冬氨酸穿梭途徑）天冬氨酸穿梭途徑） 細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的NADH的電子在蘋果酸脫氫酶作用