生物氧化與氧化磷酸化

生物氧化與氧化磷酸化第1頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一單選題

1.不能參與電子傳遞的物質(zhì)是（

）

A.細(xì)胞色素CB.肉堿

C.CoQD.Fe—S蛋白

2.細(xì)胞色素體系傳遞電子的排列順序是（

）

A.b→c1→c→aa3B.c1→c→b→aa3

C.aa3→b→c1→cD.aa3→c→c1→b

3.NADH呼吸鏈的P/O比值為（

）

A.2B.3

C.4D.5第2頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一4.產(chǎn)生NADPH+H+的糖代謝途徑是（

）

A.糖的有氧氧化

B.糖的無氧氧化

C.三羧酸循環(huán)

D.磷酸戊糖途徑

5.呼吸鏈各成分排列在（

）。

A.細(xì)胞液中

B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中

C.細(xì)胞核中

D.線粒體內(nèi)膜上第3頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一在下列的氧化還原系統(tǒng)中，哪一種氧化還原電位較高?

A．胡素酸→琥珀酸B．CytbFe→CytbFe

C．CytaFe→CytaFeD．CytcFe→CytcFe判斷所有生物細(xì)胞中，線粒體外生成的ＮＡＤＨ都可通過呼吸鏈氧化。

第4頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一生物氧化中CO2的生成方式為（）。A、有機(jī)酸脫羧反應(yīng)B、碳和氧的縮合反應(yīng)C、有機(jī)物的羧化反應(yīng)D、有機(jī)物的加氧反應(yīng)電子傳遞鏈各組分的排列順序可根據(jù)需要進(jìn)行多種形式的排列。（）第5頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一學(xué)習(xí)指導(dǎo)

動物在其生長、發(fā)育、繁殖等生命活動中都需要消耗能量，這些能量主要是由糖、脂肪及蛋白質(zhì)等物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)氧化分解所釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化來的。

本章宗旨是以生物能量轉(zhuǎn)化為中心，簡明扼要地闡述能源物質(zhì)氧化分解的公共生化過程和能量轉(zhuǎn)化機(jī)制。本章要求：第6頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一（1）掌握能量代謝所涉及的一些基本概念。

（2）掌握電子傳遞鏈、氧化磷酸化與ATP的生成過程。并了解線粒體與生物氧化的關(guān)系（重點）。

（3）了解電子傳遞鏈的抑制作用。

（4）了解其它生物氧化體系。第7頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)生物氧化的特點

一、生物氧化的特點二、生物氧化過程中CO2的生成三、生物氧化過程中H2O的生成四、有機(jī)物在體內(nèi)氧化釋能的三個階段

糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解生成CO2和H2O并釋放出能量的過程稱為生物氧化（biologicaloxidation），其實質(zhì)是需氧細(xì)胞在呼吸代謝過程中所進(jìn)行的一系列氧化還原反應(yīng)過程。第8頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一1．體外氧化即燃燒，常常是個無控制的、劇烈的放能過程；而生物氧化過程中的能量是通過有控制的酶系統(tǒng)從分子中逐步釋放出來的。而且釋放出來的大部分能量都被保存起來。2.生物氧化過程中能量逐步釋放，其中一部分由一些高能化合物（如ATP）截獲，再供給機(jī)體所需。在此過程中既不會因氧化過程中能量驟然釋放而傷害機(jī)體，又能使釋放的能量盡可能得到有效的利用。生物氧化釋放的能量，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。生物氧化的特點

第9頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一3．體外氧化過程中，有機(jī)碳直接與氧結(jié)合生成CO2，而生物氧化過程中，有機(jī)化合物被生物體的酶系統(tǒng)通過脫羧和脫氫過程逐步氧化分解，由脫羧過程產(chǎn)生CO2。4.反應(yīng)條件溫和（水溶液，近中性和常溫）。水是許多生物氧化反應(yīng)的氧供體。通過加水脫氫作用直接參與了氧化反應(yīng)。

第10頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一CO2的生成

方式：糖、脂、蛋白質(zhì)等有機(jī)物轉(zhuǎn)變成含羧基的中間化合物，然后在酶催化下脫羧而生成CO2。

類型：α-脫羧和β-脫羧氧化脫羧和單純脫羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOHO丙酮酸脫氫酶系NAD+NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脫羧酶CH2-NH2R第11頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一H2O的生成

代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應(yīng)的氫載體（NAD+、FAD、FMN等）所接受，再通過一系列遞氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H2O

。CH3CH2OHCH3CHONAD+

NADH+H+乙醇脫氫酶例：1\2O2NAD+電子傳遞鏈

H2O2eO=2H+第12頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi

小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等）

共同中間產(chǎn)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成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位

生物氧化的三個階段第13頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一一、呼吸鏈

二、呼吸鏈的組成

三、呼吸鏈的分類

四、電子傳遞鏈的排列順序

五、兩條電子傳遞鏈的能量變化第二節(jié)兩條主要的呼吸鏈

第14頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一

呼吸鏈?zhǔn)侵概帕性诰€粒體內(nèi)膜上的一個有多種脫氫酶以及氫和電子傳遞體組成的氧化還原系統(tǒng)。在生物氧化過程中，底物脫下的氫（可以表示為H++e）通過一系列遞氫體和電子傳遞體的順次傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，并釋放能量。在這個過程消耗了氧，所以稱之為呼吸鏈或電子傳遞鏈。（respiratorychain或electrontransferchain）。一、呼吸鏈第15頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一二、電子傳遞鏈的組成四種酶復(fù)合體：復(fù)合體Ⅰ：NADH-CoQ還原酶復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸-CoQ還原酶復(fù)合體Ⅲ：

CoQ-細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素C氧化酶兩個獨立成分：輔酶Q(CoQ)和細(xì)胞色素C(Cytc)。第16頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一

呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合物酶名稱亞基輔基ⅠNADH-Q還原酶39FMN，F(xiàn)eSⅡ琥珀酸-Q還原酶4FAD，F(xiàn)eS，鐵卟啉ⅢQ-細(xì)胞色素c還原酶10鐵卟啉，F(xiàn)eSⅣ細(xì)胞色素c氧化酶13鐵卟啉，Cu2+第17頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一三、呼吸鏈的分類NADH呼吸鏈或長呼吸鏈：由復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ以及兩種獨立成份組合組成以NADH為首的傳遞鏈。琥珀酸脫氫酶（也稱FAD呼吸鏈）或短呼吸鏈：由復(fù)合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ以及兩種獨立成份組合組成以琥珀酸脫氫酶為首的傳遞鏈。第18頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一NADH呼吸鏈第19頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一NADH呼吸鏈NADH-CoQ還原酶輔酶Q(CoQ)CoQ-細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素C(Cytc)細(xì)胞色素C氧化酶第20頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一簡寫為NADHQ還原酶,即復(fù)合物I。功能：催化NADH的氧化脫氫以及Q的還原。所以它既是一種脫氫酶，也是一種還原酶。NADHQ還原酶最少含有16個多肽亞基。

輔基：FMN、Fe-S蛋白

1.FMN

FMN在呼吸鏈中作為NADH脫氫酶的輔基，脫下來的電子和質(zhì)子，形成還原型FMNH2。還原型FMNH2可以進(jìn)一步將電子轉(zhuǎn)移給Q。

NADH-CoQ還原酶第21頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一2.鐵硫中心(簡寫為Fe-S)是鐵硫蛋白的活性中心

它主要以(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在。(2Fe-2S)含有兩個活潑的無機(jī)硫和兩個鐵原子。Fe與蛋白質(zhì)分子中的4個Cys殘基的巰基與蛋白質(zhì)相連結(jié)。傳遞電子機(jī)理：Fe3+

Fe2+-e+e第22頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一（簡寫為Q）或輔酶-Q（CoQ），它是電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。為一種脂溶性醌類化合物。位于膜脂雙層中，能在膜脂中自由泳動。泛醌（CoQ）泛醌第24頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一CoQ的結(jié)構(gòu)和遞氫原理CoQ+2HCoQH2第25頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一CoQ-細(xì)胞色素C還原酶它是線粒體內(nèi)膜上的一種蛋白復(fù)合物，其作用是催化還原型CoQH2的氧化和細(xì)胞色素C的還原。特點：以血紅素（heme）為輔基，血紅素的主要成份為鐵卟啉。因為有顏色，廣泛存在于生物細(xì)胞中故稱細(xì)胞色素。第26頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一活性部分主要包括：

1.細(xì)胞色素b2.c13.鐵硫蛋白分子中的鐵通過氧化還原而傳遞電子，為單電子傳遞體。Fe3+

Fe2+第27頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一

第28頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一傳遞電子機(jī)理：Fe3+

Fe2+-e+e細(xì)胞色素C第29頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞色素血紅素的結(jié)構(gòu)傳遞電子機(jī)理：Fe3+

Fe2+-e+e第30頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一簡寫為cyt.c氧化酶，即復(fù)合物IV，活性部分主要包括cyt.a和a3。cyt.a和a3組成一個復(fù)合體，除了含有鐵卟啉外，還含有銅原子。cyt.aa3可以直接以O(shè)2為電子受體。它是呼吸鏈中最后一個電子傳遞體，處于呼吸鏈的最末端故稱為末端氧化酶。在電子傳遞過程中，cyt.aa3分子中的銅離子可以發(fā)生Cu+

Cu2+

的互變。復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素氧化酶

第31頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞色素a第32頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素氧化酶

與教材稍有區(qū)別（新教材）

第33頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一FADH呼吸鏈復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸-CoQ還原酶復(fù)合體Ⅲ：

CoQ-細(xì)胞色素C還原酶復(fù)合體Ⅳ：細(xì)胞色素C氧化酶兩個獨立成分：輔酶Q(CoQ)和細(xì)胞色素C(Cytc)。第34頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合體Ⅱ：琥珀酸-CoQ還原酶

輔基：FAD、Fe-S第35頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一NADH呼吸鏈NADHFMNCoQFe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3Fe-SFADFe-S琥珀酸等復(fù)合物II復(fù)合物IV復(fù)合體I復(fù)合物IIINADH脫氫酶細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶FADH2呼吸鏈（四）兩條呼吸鏈排列順序第36頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一

呼吸鏈中各個遞氫體與電子傳遞體的位置是根據(jù)各個氧化還原對的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位從低到高排列的。按照自由能由高到低的排列順序可以得到同樣的結(jié)果，就是上述的兩條呼吸鏈的排列順序。表9?2172頁第38頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一呼吸鏈中電子傳遞時自由能的下降FADH22e-NADH第39頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一NADH呼吸鏈電子傳遞過程中自由能變化總反應(yīng):NADH+H++1/2O2→NAD++H2O

ΔG°′=-nFΔE°′

=-2×96.5×[0.82-(-0.32)]=-220.02千焦·mol-1總反應(yīng)：FADH2+1/2O2→FAD+H2OΔG°′=-nFΔE°′=-2×96.5×[0.82-(-0.06)]=-169.84千焦·mol-1FADH2呼吸鏈電子傳遞過程中自由能變化第40頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一NADH呼吸鏈電子傳遞和水的生成H2O12O2O2-MH2還原型代謝底物FMNFMNH2CoQH2CoQNAD+NADH+H+2Fe2+2Fe3+

細(xì)胞色素b-c-c1-aa3

FeS2H+M氧化型代謝底物FADH2呼吸鏈電子傳遞和水的生成2eH2OFADFADH2琥珀酸

FeS2Fe2+2Fe3+

細(xì)胞色素b-c1-c-aa3CoQH2CoQ12O2O2-2H+延胡索酸2e第41頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)生物氧化中ATP的生成一、ATP與高能磷酸化合物二、ATP的生成方式和磷氧比（P/O）的概念三、ATP的生成部位四、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理五、氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制六、線粒體外NADH的氧化磷酸化作用第42頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一一、ATP與高能磷酸化合物生物化學(xué)中把化合物水解時，每摩爾釋放出自由能大于20KJ者稱為高能化合物，被水解的化學(xué)鍵稱為高能鍵，ATP分子中兩個末端鍵稱為高能磷酸鍵，用~P表示。第43頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一高能磷酸鍵ATP+H2OADP+PiΔG0’=-30.5KJ/molADP+H2OAMP+PiΔG0’=-30.5KJ/molAMP+H2O腺苷+PiΔG0’=-14.2KJ/mol

自由能改變?yōu)樨?fù)（-△G），表示釋放自由能可以用來作功。第44頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一（1）ATP的能量中介作用

ATP的基團(tuán)轉(zhuǎn)移勢介于高能磷酸化合物與低能磷酸化合物之間，因此以ATP為中介，高能化合物可以通過ATP將能量轉(zhuǎn)移給低能化合物。ATP的作用磷酸化合物水解自由能，ΔG（kJ/mol）磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）-61.69氨基甲酰磷酸-50.50乙?；姿?43.12磷酸肌酸（CP）-43.12焦磷酸（PPi）-33.49ATP（→ADP+Pi）-30.56葡萄糖-1-磷酸（G-1-P）-20.93葡萄糖-6-磷酸（G-6-P）-13.82α-磷酸甘油-9.21第45頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一（2）ATP是產(chǎn)能反應(yīng)和需能反應(yīng)之間最重要的共同中間體。

因為在物質(zhì)代謝中，氧化放能反應(yīng)和生物合成需能反應(yīng)互相聯(lián)系。但在多數(shù)情況下，二者并不直接偶聯(lián)。彼此間的能量供求關(guān)系主要通過ATP作為能量傳遞體，使之互相聯(lián)系。（3）生成其他的核苷三磷酸（NTP）；（4）將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給肌酸以磷酸肌酸（creatinephosphate）形式儲存。ATP是生物體中自由能的通用貨幣第46頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一生成其它核苷三磷酸（NTP）第47頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給肌酸以磷酸肌酸形式儲存

磷酸肌酸，是易興奮組織大腦、肌肉、神經(jīng)等唯一能起暫時儲能作用的物質(zhì)。肌酸激酶催化ATP與肌酸之間的磷酸基的可逆轉(zhuǎn)移，維持ATP水平的相對恒定。第48頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一二、ATP的生成方式氧化磷酸化

代謝物在生物氧化過程中釋放出的自由能用于合成ATP（即ADP+Pi→ATP）,這種氧化放能和ATP生成（磷酸化）相偶聯(lián)的過程稱氧化磷酸化。類別：氧化磷酸化底物水平磷酸化ADP+PiATP+H2O生物氧化過程中釋放出的自由能第49頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一

底物水平磷酸化

第50頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一磷氧比（P/O

）

呼吸過程中無機(jī)磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值稱為磷氧比。由于在氧化磷酸化過程中，每傳遞一對電子消耗一個氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi

，因此P/O的數(shù)值相當(dāng)于一對電子經(jīng)呼吸鏈傳遞至分子氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。NADHFADH2O212H2OH2O例實測得NADH呼吸鏈：P/O~

2.5ADP+PiATP實測得FADH2呼吸鏈：P/O~1.5O2122e-2e-ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATP第51頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一

-50.24kJ/mol-41.87kJ/mol-100.48kJ/mol三、ATP的生成部位（偶聯(lián)部位）

這三個部位分別與ADP的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)，產(chǎn)生3個ATP。這些部位稱為呼吸鏈的偶聯(lián)部位。第52頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一四、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理

1.回顧線粒體結(jié)構(gòu)2.線粒體ATP合酶（mitochondrialATPase3.能量偶聯(lián)假說

1953年EdwardSlater

化學(xué)偶聯(lián)假說

1964年P(guān)aulBoyer構(gòu)象偶聯(lián)假說

1961年P(guān)eterMitchell化學(xué)滲透假說1978年獲諾貝爾化學(xué)獎第53頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一線粒體結(jié)構(gòu)模式圖線粒體嵴的分子組成ATP酶復(fù)合體

（質(zhì)子通道）回顧線粒體結(jié)構(gòu)第54頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一主要功能：氧化營養(yǎng)物，生成ATP結(jié)構(gòu)：外膜：通透性較高內(nèi)膜：對物質(zhì)的通過有嚴(yán)格選擇性

線粒體內(nèi)膜上有組成呼吸鏈的所有酶第55頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一Boyer和Walker的工作

英國科學(xué)家Walker通過x光衍射獲得高分辯率的牛心線粒體ATP酶晶體的三維結(jié)構(gòu)，證明在ATP酶合成ATP的催化循環(huán)中三個β亞基的確有不同構(gòu)象，從而有力地支持了Boyer的假說。

Boyer和Walker共同獲得1997年諾貝爾化學(xué)獎。

美國科學(xué)家Boyer為解釋ATP酶作用機(jī)理,提出旋轉(zhuǎn)催化假說，認(rèn)為ATP合成酶β亞基有三種不同的構(gòu)象，一種構(gòu)象(L)有利于ADP和Pi結(jié)合，一種構(gòu)象(T)可使結(jié)合的ADP和Pi合成ATP，第三種構(gòu)象(O)使合成的ATP容易被釋放出來。在ATP合成過程中，三個β亞基依次進(jìn)行上述三種構(gòu)象的交替變化，所需能量由跨膜H+提供。第56頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一線粒體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。第57頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一ATP合酶結(jié)構(gòu)示意圖定子OSCPF1H+通道FO柄DCCD結(jié)合蛋白基質(zhì)表面外表面第58頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一偶聯(lián)機(jī)制（化學(xué)滲透假說）（1961）

chemiosmotichypothesis

1961年由英國生物化學(xué)家PeterMitchell最先提出。NobelAddress,1978.Oxidativephosphorylationistheculmination

ofenergyyieldingmetabolisminaerobicorganisms.

第59頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一內(nèi)膜F0F1ATP酶e-ADP+Pi底物H+ATPH+H+H+基質(zhì)膜間隙電子傳遞鏈

電子傳遞的自由能驅(qū)動H+從線粒體基質(zhì)跨過內(nèi)膜進(jìn)入到膜間隙，從而形成H+跨線粒體內(nèi)膜的電化學(xué)梯度，這個梯度的電化學(xué)勢(ΔH+)驅(qū)動ATP的合成?；瘜W(xué)滲透假說第60頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一NADH呼吸鏈中的三個復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ起著質(zhì)子泵的作用，將H+從線粒體基質(zhì)跨過內(nèi)膜進(jìn)入膜間隙。H+不斷從內(nèi)膜內(nèi)側(cè)泵至內(nèi)膜外側(cè)，而又不能自由返回內(nèi)膜內(nèi)側(cè)，從而在內(nèi)膜兩側(cè)建立起質(zhì)子濃度梯度和電位梯度即電化學(xué)梯度。當(dāng)存在足夠的跨膜電化學(xué)梯度時，強(qiáng)大的質(zhì)子流通過嵌在線粒體內(nèi)膜的F0F1-ATP合酶返回基質(zhì)，質(zhì)子電化學(xué)梯度蘊(yùn)藏的自由能釋放，推動ATP的合成。獲得1978年的諾貝爾化學(xué)獎化學(xué)滲透假說示意圖第61頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一a.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€H+(質(zhì)子)泵；b.在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時釋放出來的能量，用于驅(qū)動內(nèi)膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜H+(質(zhì)子)梯度(pH)和電位梯度（）；也就是一種勢能。c.在膜內(nèi)外勢能差（pH和）的驅(qū)動下，膜外高能H+質(zhì)子沿著一個特殊通道（ATP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ADP和磷酸合成ATP。化學(xué)滲透假說要點第62頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)滲透假說原理示意圖4H+2H+2H+4H+NADH+H+2H+2H+2H+

ADP+PiATP高質(zhì)子濃度H2O2e-+++++++++__________質(zhì)子流線粒體內(nèi)膜磷酸化

氧化

第63頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一線粒體電子傳遞和H+排出的數(shù)目和途徑H2O2H+CytcCytcCytcQFMNFeSFeSCytc1CytbKCytbrCytaFeSCyta32e-2e-NADH+H+NAD+O2+2H+H2O4H+2H+2H+復(fù)合物III12第64頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一ATPase的旋轉(zhuǎn)催化模型IIIIVIII定子轉(zhuǎn)子

旋轉(zhuǎn)催化理論認(rèn)為質(zhì)子流通過Fo引起亞基III寡聚體和及亞基一起轉(zhuǎn)動,這種旋轉(zhuǎn)配置

/亞基之間的不對稱的相互作用,引起催化位點性質(zhì)的轉(zhuǎn)變,亞基的中心

-螺旋被認(rèn)為是轉(zhuǎn)子,亞基I和II與亞基組合在一起組成定子,它壓住

/異質(zhì)六聚體.第65頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一ATP酶作用機(jī)理

ADP+PiProtenFluxH+ATP+H2O

ATPADP+PiProtenFlux有于ADP與Pi結(jié)合的構(gòu)象有于ADP與Pi生成的構(gòu)象有利于ATP釋放的構(gòu)象第66頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一解偶聯(lián)作用：在氧化磷酸化過程中，底物的脫氫氧化與ADP的磷酸化是通過能量進(jìn)行偶聯(lián)的。某些物質(zhì)，如2,4-二硝基苯酚（2,4-dinitrophenol，DNP），能夠解除這個偶聯(lián)過程，其結(jié)果是底物的脫氫氧化繼續(xù)進(jìn)行，同樣有電子的傳遞和氧氣的消耗，同樣有能量的釋放，但卻不能利用所釋放的能量進(jìn)行ADP的磷酸化，即不能生成ATP。這種作用稱為解偶聯(lián)作用（uncoupling）。具有解偶聯(lián)作用的物質(zhì)叫解偶聯(lián)劑（uncoupler）。五、氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制第67頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一2,4-二硝基苯酚的解偶聯(lián)作用NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+線粒體內(nèi)膜內(nèi)外第68頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一概念：能夠抑制呼吸鏈遞氫或遞電子過程的藥物或毒物稱為氧化磷酸化的抑制劑。抑制環(huán)節(jié)如下圖：呼吸鏈抑制劑第69頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一能夠抑制第一位點的有異戊巴比妥、粉蝶霉素A、魚藤酮等；能夠抑制第二位點的有抗霉素A和二巰基丙醇；能夠抑制第三位點的有CO、H2S和CN-、N3-。其中，CN-和N3-主要抑制氧化型Cytaa3-Fe3+，而CO和H2S主要抑制還原型Cytaa3-Fe2+。第70頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一第71頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一六、線粒體外NADH的氧化磷酸化作用

磷酸甘油穿梭系統(tǒng)

蘋果酸—天冬氨酸穿梭系統(tǒng)

酵解（細(xì)胞質(zhì)）氧化磷酸化

（線粒體）第72頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一-磷酸甘油穿梭（線粒體基質(zhì)）磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油FADFADH2NADHFMNCoQbc1caa3O2NADHNAD+線粒體內(nèi)膜（細(xì)胞液）第73頁，共83頁，2023年，2月20日，星期一蘋果酸-草酰乙酸穿梭作用細(xì)胞液線粒體內(nèi)膜體天冬氨酸-酮戊二酸蘋果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+線粒體基質(zhì)蘋果酸脫氫酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶谷草轉(zhuǎn)氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ為膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)載體）呼吸鏈心肌、肝臟通過該穿梭，一對氫原子只能產(chǎn)生2.5分子ATP