ATP的生成（线粒体氧化体系）

生物化学ATP的生成

（线粒体氧化体系）糖原三酯酰甘油蛋白质葡萄糖脂酸+甘油

氨基酸

乙酰CoA

TAC2H

呼吸链H2O

ADP+Pi

ATP

CO2

生物氧化的一般过程定义代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一过程称为呼吸链又称电子传递链。该过程中的酶和辅酶称为递氢体或递电子体。组成递氢体和电子传递体（2H2H+

+2e）位置线粒体内膜

一、呼吸链与水的生成外膜内膜膜间空间基质嵴线粒体的结构（一）呼吸链的主要组分复合物酶名称多肽链数辅基复合体INADH-泛醌还原酶39FMN,Fe-S复合体II琥珀酸-泛醌还原酶4FAD,Fe-S复合体III泛醌-细胞色素C还原酶10铁卟啉，Fe-S复合体IV细胞色素C氧化酶13Cu,Fe-S四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)与游离的泛醌(辅酶Q,CoQ,Q)和Cytc(细胞色素c)。

*

泛醌和Cytc均不包含在上述四种复合体中。呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置胞液侧线粒体内膜基质侧呼吸链各复合体在传递过程中的作用呼吸链成分作用复合体I将电子从NADH＋H＋的2H传递给泛醌复合体II将琥珀酸脱下的2H传递给泛醌泛醌将FMNH2/FADH2的2H分解为H＋＋2e的2H，并将2e传给复合体III复合体III将2e由泛醌传给CytcCytc将2e由复合体III传给复合体IV复合体IV将2e由Cytc传给½O21.烟酰胺核苷酸NAD+：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，又叫CoⅠ（读作：辅酶I），递氢体；NADP+：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，又叫CoⅡ。二者的递氢部位是烟酰胺部分，为VitPP。NAD+（NADP+）的递氢机制（氧化型）（还原型）NHCONH2R+

H

+

H

+

+

eNHCONH2RH+

H

+NAD

+/NADP+NADH/NADPH2.黄素蛋白FMN：黄素单核苷酸FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸FMN和FAD中VitB2（核黄素）起递氢体作用。FMN和FAD递氢机制

（氧化型）（还原型）3.铁硫蛋白又叫铁硫中心。含有等量铁原子和硫原子。铁除与硫连接外，还与肽链中半胱氨酸残基的巯基连接。铁原子可进行Fe2+

Fe3++e反应传递电子，为递电子体。

+e

传递电子机理：Fe3+Fe2+

-eCysFeS

+2H

传递氢机理：CoQCoQH2

－2H4.辅酶Q

泛醌(氧化型）

二氢泛醌(还原型）5.细胞色素类（Cyt）是一类以铁卟啉为辅基的电子传递蛋白。呼吸链中主要有a、b、c、三类。a和a3以复合物物存在，称细胞色素氧化酶分子中的铁、铜通过氧化还原而传递电子，为递电子体。细胞色素

传递电子机理：

+e+e

Fe3+

Fe2+Cu2+Cu+

－e－e

由以下实验确定①标准氧化还原电位②拆开和重组③特异抑制剂阻断④还原状态呼吸链缓慢给氧（二）呼吸链的电子传递顺序IFe-SFMNIIFe-SFADNADHNAD+琥珀酸UQ胞液侧基质侧胞液侧基质侧I或者IIIIICytb562Cytb566CytC1CytCCytC(Fe2+)CytC(Fe3+)IVCuACuBCytaCyta34e_4e_4e_CytC2H2OO2+4H+胞液侧基质侧1.NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2两条重要的呼吸链NADH氧化呼吸链FADH2氧化呼吸链二、ATP的生成糖

脂肪

蛋白质

CO2和H2OO2能量ADP+PiATP热能（一）ATP的生产过程（二）ATP的结构（三）生成ATP的两种方式（底物水平磷酸化、氧化磷酸化）底物水平磷酸化是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。（1）底物水平磷酸化1）1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸ADPATP

3-磷酸甘油酸激酶2）磷酸烯醇式丙酮酸ADPATP丙酮酸

丙酮酸激酶3）琥珀酸酰CoA琥珀酸+CoASHGDPH3PO4GTPADPATP

琥珀酸硫激酶底物水平磷酸化的例子：（2）氧化磷酸化及其偶联氧化磷酸化是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化（主要方式）。底物·2HH2O底物氧化能量ADP+H3PO4ATPADP磷酸化释放自由能偶联ATPATPATP氧化磷酸化偶联部位

1.氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ

NADH氧化呼吸链存在3个偶联部位琥珀酸氧化呼吸链存在2个偶联部位

NADH氧化呼吸链每传递2H仅生成2.5分子ATP到线粒体外被利用。

FADH2氧化呼吸链每传递2H仅生成1.5分子ATP到线粒体外被利用。2.ATP生成量1.ADP的调节作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)2.甲状腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加。(3)氧化磷酸化的影响因素3.1呼吸链抑制剂

阻断呼吸链中某些部位电子传递。3.2解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离。如：解偶联蛋白3.3氧化磷酸化抑制剂

对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素3.抑制剂CO、CN-、N3-及H2S鱼藤酮粉蝶霉素A异戊巴比妥

×抗霉素A二巯基丙醇

××各种呼吸链抑制剂的阻断位点3.1呼吸链抑制剂：阻断呼吸链中某些部位电子传递问题1：安陵容吃苦杏仁为什么会死？苦杏仁以及桃、枇杷、樱桃的核仁都含有毒性物质苦杏仁甙和苦杏仁甙酶，遇水后产生的氢氰酸是引起中毒的“罪魁祸首”，可导致细胞窒息，引起组织缺氧。问题2：从生物化学的角度阐述为什么CO能引起细胞窒息死亡？解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液侧基质侧解偶联蛋白热能H+H+ADP+PiATP3.2解偶联剂：使氧化与磷酸化偶联过程脱离（四）能量的转移、储存、利用高能磷酸键水解时释放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯键，常表示为P。高能磷酸化合物含有高能磷酸键的化合物（1）高能磷酸键与高能磷酸化合物几种常见的高能化合物（2）能量的生成糖

脂肪

蛋白质

CO2和H2OO2能量ADP+PiATP

核苷二磷酸激酶ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP

腺苷酸激酶

ADP+ADPATP+AMP（3）能量的转移肌酸激酶的作用磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。（4）能量的储存ATP的生成和利用ATPADP肌酸磷酸肌酸

氧化磷酸化底物水平磷酸化~P~P机械能(肌肉收缩)渗透能(物质主动转运)化学能(合成代谢)电能(生物电)热能(维持体温)生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。其他氧化体系一、微粒体加单氧酶系*催化的反应：RH+NADPH+H+

+O2ROH+NADP++H2O故又称混合功能氧化酶(mixed-functionoxidase)或羟化酶(hydroxylase)。

上述酶在肝与肾上腺的微粒体中含量最多，参与类固醇激素、胆汁酸及胆色素的生成，以及药物、毒物的生物转化过程。反应氧族（ROS）超氧离子(O2﹣)、H2O2、羟自由基(•OH)的统称。

二、超氧化物歧化酶2O2﹣+2H+SODH2O2+O2SOD：超氧化物歧化酶(superoxidedismutase)三、过氧化物酶体中的氧化酶类（一）过氧化氢酶(cata