氧化呼吸链的排列顺序知识课件

1/8/20251胞液侧

基质侧

线粒体内膜

氧化呼吸链的排列顺序Q

1/2O2+2H+H2OⅢⅠ

Ⅱ

Ⅳ

延胡索酸

琥珀酸

e-Cytce-e-e-e-NADH+H+NAD+1/8/20252两条电子传递链的关系1/8/20253第三节底物水平磷酸化一ATP的生成方式

底物水平磷酸化氧化磷酸化1/8/202542.举例：糖酵解过程的底物磷酸化:CHOCHOHCH2OP+NAD++PiCO~CHOHCH2OPPO+NADH+H+dehydrogenaseG-1,3-2PCO~CHOHCH2OPPO+ADPCOHCHOHCH2OPO+ATPPhosphoglycerickinase3-PG1/8/20256PCOOHH—C—O—CH2—OHEnolaseCOOHC—O~CH2P+H2OPEPCOOHC—O~CH2P+ADPPyrkinaseCOOHC—OHCH2+ATP1/8/20257（二）氧化磷酸化的概念：1.定义：生物过程中，代谢物脱下的氢和电子沿呼吸链传递过程中，逐步释放能量使ADP氧化生成ATP。这种氧化与磷酸化紧密偶联的过程称氧化磷酸化作用。1/8/202581/8/202591/8/2025102、呼吸链成分的排列次序标准氧化还原电位及自由能变化复合体体外拆开与重组特异抑制剂阻断还原状态呼吸链缓慢给氧1/8/2025111/8/202512呼吸链电子传递过程中，哪些区段放出的能量能实现ADP的磷酸化？1/8/202513

二、氧化磷酸化偶联部位确定P/O比指用某一代谢物作呼吸底物，消耗1mol氧时，有多少摩尔无机磷转化为有机磷1/8/202514

P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATP分子数。例实测得NADH呼吸链：P/O~2.5NADHH2OADP+PiATPO2122e-ADP+PiATPADP+PiATPFADH2O212H2O实测得FADH2呼吸链：P/O~1.52e-ADP+PiATPADP+PiATP1/8/202515氧化磷酸化的偶联部位1/8/202516离体线粒体实验中测得一些底物的P/O值β-羟丁酸

NAD+→FMN→CoQ→Cyt→O2

2.4～2.82.5琥珀酸

FAD→CoQ→Cyt→O2

1.71.5抗坏血酸

Cytc→Cytaa3→O2

0.881Cytc(Fe2+)Cytaa3→O2

0.61～0.681底物呼吸链的组成生成ATP数P/O值1/8/2025171/8/202518三、氧化磷酸化的偶联机理（一）能量偶联假说

1953年EdwardSlater化学偶联假说

1964年PaulBoyer构象偶联假说

1961年PeterMitchell化学渗透假说（二）质子梯度的形成（三）线粒体ATP合酶（mitochondrialATPase）（四）ATP合成的机制1/8/202519（一）能量偶联假说

1953年EdwardSlater化学偶联假说

1964年PaulBoyer构象偶联假说1961年PeterMitchell化学渗透假说1/8/2025201/8/202521化学渗透假说的内容★★1.呼吸链中传氢体和电子传递体是间隔交替排列的，且在线粒体内膜都有特定的位置，催化反应是定向的。2.内膜对H＋不能自由通过，泵出膜外侧的H＋不能自由返回膜内侧，造成电化学梯度3.复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都有质子泵的作用4.ATP合酶存在于线粒体内膜上，H＋梯度是ATP合成的驱动力1/8/202522化学渗透假说的支持证据①电子传递能形成H+浓度梯度②线粒体内膜对H+、OH-、Cl-、K+等不能透过③ATP合成需要有完整的内膜④破坏H+浓度梯度使得磷酸化不能进行⑤膜表面能储存大量质子，也能迅速转移质子1/8/202523化学渗透假说示意图NADH+H+NAD+e-琥珀酸延胡素酸1/2O2+2H+H2OH+H+H++++++++++++++++++++---------------ADP+PiATPH+H+H+1/8/202524质子梯度的形成1/8/202525化学渗透假说1/8/202526氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）物质氧化高能电子氧氧化过程ADP+PiATP质子动力势energyenergy磷酸化过程1/8/202527四线粒体ATP合酶（mitochondrialATPase）形成ATP的机理F1F0柄1/8/2025281/8/202529ATP合酶ATP合成酶由疏水的F0(a1b2c10

12)和亲水的F1(

3

3

)组成.质子穿过a时,推动c环象水车一样转动,连带F1转动.1/8/2025301/8/202531五ATP合成的机制旋转催化机制

c

ba定子转子1/8/2025321/8/2025331/8/2025341/8/202535旋转催化具体过程1/8/202536六、氧化磷酸化的影响因素(一)激素甲状腺素(二)ADP/ATP(三)抑制剂的作用(四)线粒体DNA突变1/8/202537(一)激素甲状腺素促进细胞膜上的Na+-K+－ATPase的生成，促进ATP的分解Na+-K+

ATP酶活性

ATP分解

ADP/ATP

氧化磷酸化

1/8/202538(二)ADP/ATP定义式：能荷=—————————

[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]

意义：能荷由ATP、ADP和AMP的相对数量决定，数值在0~1之间，反映细胞能量水平。能荷对代谢的调节可通过ATP、ADP和AMP作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调节来实现。1/8/202539NADHFMNCoQFe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸复合物II复合物IV复合物I复合物III鱼藤酮安密妥抗霉素A氰化物CO抗霉素A的抑制部位NADFPQbcaa3NADFPQbcaa3呼吸链的比拟图解（三）呼吸链抑制剂粉蝶霉素Ａ作用：阻断电子传递1/8/202540呼吸链抑制剂的阻断位点鱼藤酮粉蝶霉素Ａ异戊巴比妥

抗霉素Ａ二巯基丙醇

CO、CN-、N3-及Ｈ２Ｓ1/8/2025411/8/202542不阻断电子传递，但拆散氧化和磷酸化的偶联作用。P/O很低，甚至为零（四）解偶联剂

1/8/2025432,4一二硝基酚（DNP）

使电子传递和ATP两个过程分离，失掉它们的紧密联系，只抑制ATP的形成过程，但不抑制电子传递过程1/8/202544Ｈ＋Ｈ＋Ｈ＋ADP+PiATP+H2O解偶联蛋白Ｈ＋解偶联作用机制热Ｈ＋1/8/202545氧化磷酸化抑制剂直接干扰ATP的生成过程阻止质子从F0质子通道回流。寡霉素1/8/202546（五）离子载体抑制剂能与某些离子结合并作为载体使之穿越膜它们能与除H+以外的所有一价阳离子结合1/8/2025471/8/202548七、有关氧化磷酸化物质的运输胞液中的3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油或乳酸脱氢，均可产生NADH。这些NADH可经穿梭系统而进入线粒体氧化磷酸化，产生H2O和ATP。1/8/202549-磷酸甘油穿梭示意图NADH+H+NAD+-磷酸甘油脱氢酶-磷酸甘油脱氢酶FADFADH2呼吸链1/8/202550α-磷酸甘油穿梭（线粒体基质）磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油FADFADH2NADHFMNCoQbc1caa3O2NADHNAD+线粒体内膜（细胞液）1/8/202551苹果酸穿梭

3ATP1/8/202552苹果酸－天冬氨酸穿梭细胞液线粒体内膜体天冬氨酸

-酮戊二酸苹果酸草酰乙酸谷氨酸

-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+线粒体基质苹果酸脱氢酶NADH+H+ⅣⅠⅡⅢ苹果酸脱氢酶谷草转氨酶谷草转氨酶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为膜上的转运载体）呼吸链1/8/202553α-磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭穿梭物质α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮苹果酸、谷氨酸天冬氨酸、α-酮戊二酸进入线粒体前后转变成的物质NAD+/FADH2NAD+/NADH+H+进入呼吸链琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链生成ATP数2.5/3存在组织某些肌肉、神经组织肝脏和心肌组织相同点将胞浆中NADH的还