生物化學(xué)第五章生物氧化第三節(jié)氧化磷酸化課件

第八章生物氧化

Biological

Oxidation

8.1生物氧化概述8.2電子傳遞鏈8.3氧化磷酸化代謝物的氧化（脫氫）作用與ADP的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)生成ATP的過程。部位：線粒體內(nèi)膜（真核）胞漿膜（原核細胞）數(shù)目、形狀因細胞而異

第三節(jié)氧化磷酸化是指電子從NADH或FADH2經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給分子氧生成水,并偶聯(lián)ADP和Pi生成ATP的過程。它是需氧生物合成ATP的主要途徑。2.氧化磷酸化偶聯(lián)部位即ATP生成的部位。P/O比值：是指物質(zhì)氧化時，每消耗1摩爾氧原子所消耗的無機磷的摩爾數(shù)，即生成ATP的摩爾數(shù)。

---物質(zhì)氧化時，每消耗1mol氧原子所消耗無機磷的mol數(shù)（或ADPmol數(shù)），或每消耗1mol氧所生成的ATP的mol數(shù).自由能變化(△G0′)：

大于30.5kJ即可生成1摩爾ATP。

69.5kJ/mol40.5kJ/mol102.3kJ/mol三個偶聯(lián)部位：①NADH與CoQ之間；②CoQ與Cytc之間；③Cytaa3與氧之間。3.氧化磷酸化的機制有關(guān)氧化磷酸化機理的幾種假說化學(xué)偶聯(lián)假說構(gòu)象偶聯(lián)假說化學(xué)滲透假說（1）化學(xué)偶聯(lián)假說（1953年）

chemicalcouplinghypothesis

認為電子傳遞反應(yīng)釋放的能量通過一系列連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)形成高能共價中間物，最后將其能量轉(zhuǎn)移到ADP中形成ATP。

（2）構(gòu)象偶聯(lián)假說（1964）

conformationalcouplinghypothesis

認為電子沿電子傳遞鏈傳遞使線粒體內(nèi)膜的蛋白質(zhì)組分發(fā)生了構(gòu)象變化，形成一種高能構(gòu)象，這種高能形式通過ATP的合成而恢復(fù)其原來的構(gòu)象。迄今未能分離出這種高能蛋白質(zhì)。但在電子傳遞過程中蛋白質(zhì)組分的構(gòu)象變化還是存在的。

(3)化學(xué)滲透假說：線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈是質(zhì)子泵電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時釋放出來的能量，用于驅(qū)動膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)（內(nèi)膜對H+是不通透的），在膜內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度和電位梯度在膜內(nèi)外勢能差的驅(qū)動下，膜外高能質(zhì)子沿著一個特殊通道（ATP合酶組成部分），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ADP和磷酸合成ATPQ循環(huán)線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說簡單示意圖4.ATP合成機制ATP合酶即復(fù)合體Ⅴ。位于線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)。ATP合成酶在線粒體中的位置ATP合酶F0：為疏水蛋白質(zhì)，是鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中的質(zhì)子通道。F1：為親水蛋白質(zhì)，由33亞基組成，催化生成ATP。OSCP：寡霉素敏感相關(guān)蛋白，位于F0與F1之間，使ATP合酶在寡霉素存在時不能生成ATP。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖ATP合酶的工作機制5.氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制呼吸鏈抑制劑:阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。解偶聯(lián)劑:使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白,如2，4-二硝基苯酚(DNP)氧化磷酸化抑制劑:對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點解偶聯(lián)蛋白作用機制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能

H+

H+ADP+Pi

ATP

Ｈ＋Ｈ＋Ｈ＋ADP+PiATP+H2O解偶聯(lián)蛋白Ｈ＋解偶聯(lián)作用機制熱Ｈ＋寡霉素(oligomycin)可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素6.通過線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運線粒體外膜孔蛋白，<10kDa的物質(zhì)通過線粒體內(nèi)膜不同的轉(zhuǎn)運體,對物質(zhì)有選擇性兩種機制:α-磷酸甘油穿梭(glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)胞質(zhì)中NADH的氧化(線粒體外NADH的氧化)NADH兩種氧化途徑的比較氧化途徑主要存在的組織主要承擔酶胞液中主要承擔酶的輔基線粒體內(nèi)主要承擔酶的輔基被完全氧化時經(jīng)過的呼吸鏈完全氧化時產(chǎn)生的ATP量-磷酸甘油穿梭骨骼肌、神經(jīng)細胞-磷酸甘油脫氫酶NAD+FAD琥珀酸氧化呼吸鏈1.5ATP蘋果酸穿梭肝、心肌組織蘋果酸脫氫酶NAD+NAD+NADH氧化呼吸鏈2.5ATP-磷酸甘油穿梭示意圖NADH+H+NAD+-磷酸甘油脫氫酶-磷酸甘油脫氫酶FADFADH2呼吸鏈蘋果酸-天冬氨酸穿梭3ATP(1)、脫氫酶和氧化酶受氫體輔酶或輔基產(chǎn)物舉例不需氧脫氫酶輔酶NADH脫氫酶需氧脫氫酶O2FMN(FAD)H2O2氨基酸氧化酶、

單胺氧化酶、黃嘌呤氧化酶氧化酶O2含CuH2O細胞色素c氧化酶、酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶7.其他氧化體系末端氧化酶：能將底物所脫下的電子最后傳給O2，并形成H2O或H2O2的酶類。種類：細胞色素氧化酶：主要的末端氧化酶，與O的親和力最高，4/5的耗氧量由此酶承擔酚氧化酶:組織受傷，將酚氧化成醌（紅褐色），抑制微生物活性抗壞血酸氧化酶乙醇酸氧化酶

(2)、過氧化酶體中的酶類

過氧化氫酶catalase催化反應(yīng):1分子H2O2

提供電子,

另1分子H2O2

接受電子

輔基:4個血紅素作用：分布廣,可消除需氧脫氫酶催化反應(yīng)產(chǎn)生的有毒的H2O2催化反應(yīng):催化H2O2直接氧化酚類/胺類化合物

輔基：血紅素谷胱甘肽過氧化物酶對機體起保護作用過氧化物酶（peroxidase）(3)、超氧化物歧化酶

（superoxidedimutase,SOD）呼吸鏈電子傳遞過程中產(chǎn)生超氧離子(O2-.)O2-.H2O2+.OH

損傷生物膜2O2-.+2H+H2O2+O2超氧化物歧化酶SOD輔基含Cu、Zn(胞液)或Mn(線粒體)。過氧化氫酶H2O+O21.呼吸鏈存在于（）A細胞膜B線粒體外膜C線粒體內(nèi)膜D微粒體E過氧化物酶體本章選擇題練習(xí)2.下列哪種物質(zhì)不是NADH氧化呼吸鏈的組分？A.FMNB.FADC.泛醌D.鐵硫蛋白E.細胞色素c3.ATP生成的主要方式是（）A肌酸磷酸化B氧化磷酸化C糖的磷酸化D底物水平磷酸化E高能化合物之間的轉(zhuǎn)化5.下例關(guān)于高能磷酸鍵的敘述，正確的是A所有高能鍵都是磷酸鍵B高能磷酸鍵只存在于ATPC高能磷酸鍵僅在呼吸鏈中偶聯(lián)D有ATP參與的反應(yīng)也可逆向進行E所有的生化轉(zhuǎn)變都需要ATP參與6.下列哪種酶以氧為受氫體催化底物氧化生成水？A丙酮酸脫氫酶B琥珀酸脫氫酶C黃嘌呤氧化酶D細胞色素c氧化酶ESOD7.關(guān)于線粒體內(nèi)膜外H+濃度敘述正確的是A濃度高于線粒體內(nèi)B濃度低于線粒體內(nèi)C可自由進入線粒體D進入線粒體需主動轉(zhuǎn)運E進入線粒體需載體轉(zhuǎn)運8.參與呼吸鏈電子傳遞的金屬離子是()A鐵離子B鈷離子C鎂離子D鋅離子E以上都不是9.呼吸鏈中,不具有質(zhì)子泵功能的是A復(fù)合體ⅠB復(fù)合體ⅡC復(fù)合體ⅢD復(fù)合體ⅣE以上都不是10.關(guān)于超氧化物歧化酶,哪項是不正確的()A可催化產(chǎn)生超氧離子B可消除超氧離子C可催化產(chǎn)生過氧化氫D含金屬離子輔基E存在于胞液和線粒體中11.Exceptiron,Cytaa3contain()ion.AZnBMgCCuDMnEK12.WhichonecanbeinhibitedbyCOinrespiratorychain?AFADBFMNCFe-SDCytaa3ECytc13.Whichoneisuncoupler?ACOBpiericidinACKCND2,4-dinitrophenolEH2S14.Therightelectrontansferationsequenceis()Ab→c→c1→aa3→O2Bc1→c→b→aa3→O2Cc→c1→b→aa3→O2Dc→b→c1→aa3→O2Eb→c1→c→aa3→O215.關(guān)于ATP合成酶，敘述正確的是A位于線粒體內(nèi)膜，又稱復(fù)合體ⅤB由F1和F0兩部分組成CF0是質(zhì)子通道D生成ATP的催化部位在F1的亞基上EF1呈疏水性，嵌在線粒體內(nèi)膜中16.關(guān)于輔酶Q,哪些敘述是正確的?A是一種水溶性化合物B其屬醌類化合物C可在線粒體內(nèi)膜中迅速擴散D不參與呼吸鏈復(fù)合體E是NADH呼吸鏈與琥珀酸呼吸鏈的交匯點17.關(guān)于細胞色素,敘述正確的是()A均以鐵卟啉為輔基B有色C均為電子傳遞體D均可被氰化物抑制E本質(zhì)是蛋白質(zhì)18.下列物質(zhì)屬于高能化合物的是（）A乙酰輔酶ABGTPC磷酸肌酸D磷酸二羥丙酮E磷酸烯醇式丙酮酸19.WhichmakeFe-Sasprosthet