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1、第第5 5章章 生物氧化与氧化磷酸化生物氧化与氧化磷酸化3学时学时第一节第一节 新陈代谢新陈代谢生化定义生化定义泛指泛指生物与周围环境进行物质与能生物与周围环境进行物质与能量交换的过程。量交换的过程。是生物体是生物体物质代谢物质代谢与与能量代谢能量代谢的有机统一的有机统一。合成合成代谢代谢（同同化作用）化作用）分解分解代谢代谢（异异化作用）化作用）生物生物体的体的新陈新陈代谢代谢一、一、 物质代谢与能量代谢的统一物质代谢与能量代谢的统一生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子需要能量需要能量释放能量释放能量生物大分子分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子能量代谢能量代谢能量代谢能量
2、代谢物质物质代谢代谢二者相辅相成，研究二者相辅相成，研究物质代谢物质代谢就是研究就是研究能量代谢能量代谢反应反应步骤繁多步骤繁多，具有严格的，具有严格的顺序性顺序性；与内外环境相适应，与内外环境相适应，自动调节；自动调节；通过通过酶活性调节酶活性调节来进行调节。来进行调节。逐步逐步进行进行u 新陈代谢的特点新陈代谢的特点细细胞内温和的条件胞内温和的条件下，由下，由酶催化酶催化进行的；进行的；1、研究材料、研究材料 活体研究：活体研究：“in vivo”： 以生物整体、整体器以生物整体、整体器 官或微生物细胞群为官或微生物细胞群为对象进行的代谢研究称为活体研究（又称体内对象进行的代谢研究称为活体
3、研究（又称体内研究）；研究）； 离体研究：离体研究：“in vitro”： 以组织切片、匀浆或组织提取液为对象进行以组织切片、匀浆或组织提取液为对象进行的代谢研究称为离体研究（又称体外研究）。的代谢研究称为离体研究（又称体外研究）。二、二、 代谢的研究方法代谢的研究方法A、同位素示踪法同位素示踪法将含有同位素将含有同位素3535S S、3232P P、1414C C、1515N N、3 3H H的物质参与代谢反应，的物质参与代谢反应，测试该基团在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。测试该基团在不同物质间的转移情况，来认识代谢过程。 高能化合物高能化合物 ATPATP2、研究方法、研究方法B、
4、整体方法整体方法纯纯化化合合物物排泄物的化排泄物的化学分析学分析典型案例典型案例脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化 以活动物为研究对象，分析其排泄物、血清、头以活动物为研究对象，分析其排泄物、血清、头发等，从而了解体内的代谢情况，属体内研究。发等，从而了解体内的代谢情况，属体内研究。C、组织提取法组织提取法各类组织细胞各类组织细胞各种破碎方法各种破碎方法碎片置于试管中碎片置于试管中向该向该试管试管中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代中加入纯化合物（如葡萄糖）分析各类代谢中间产物及酶，逻辑推断。谢中间产物及酶，逻辑推断。典型例子典型例子 糖代谢、生物氧化等等糖代谢、生物氧化等等D、代谢途径阻断等方法代谢途
5、径阻断等方法属体外研究，了解某一反应被抑制之后属体外研究，了解某一反应被抑制之后的结果，从而推测某物质在体内的代谢的结果，从而推测某物质在体内的代谢变化变化, ,如如 使用酶抑制剂使用酶抑制剂E、利用遗传缺陷型、利用遗传缺陷型基因突变基因突变遗传缺陷型遗传缺陷型某种酶缺乏某种酶缺乏某代谢某代谢反应受阻反应受阻某代谢中间物积累某代谢中间物积累/某产物不能合某产物不能合成成遗传缺陷型微生物遗传缺陷型微生物F、气体测量法、气体测量法代谢过程中气体的消耗或产生的变化量代谢过程中气体的消耗或产生的变化量20世纪世纪40年代年代50年代年代G、核磁共振波谱法（、核磁共振波谱法（NMR）通过测定放射性同位素
6、的磁矩来研究分子外围通过测定放射性同位素的磁矩来研究分子外围和骨架的结构信息。和骨架的结构信息。对样品不加任何破坏，能最好反映机体内化学对样品不加任何破坏，能最好反映机体内化学反应的真实情况反应的真实情况一、生物氧化概念和特点一、生物氧化概念和特点 n有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物有机物质（糖、脂肪和蛋白质）在生物细胞内进行氧化分解而生成细胞内进行氧化分解而生成C C2 2O O和和H H2 2O O并并释放和储存能量的过程称为释放和储存能量的过程称为生物氧化生物氧化。生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为生物氧化通常需要消耗氧，所以又称为呼吸作用。呼吸作用。1、概念、概念第二节、生物氧化第二
7、节、生物氧化 2、生物氧化的特点、生物氧化的特点生物氧化生物氧化体外燃烧体外燃烧细胞内温和条件细胞内温和条件（常温、常压、中性常温、常压、中性pH、水溶液水溶液）高温或高压、干燥条件高温或高压、干燥条件一系列酶促反应一系列酶促反应无机催化剂无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高逐步氧化放能，能量利用率高能量爆发释放能量爆发释放释放的能量转化成释放的能量转化成ATP被利用被利用转换为光和热，散失转换为光和热，散失实质相同：都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧实质相同：都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成气，都生成C2O和和H2O，所释放的能量也相同。所释放的能量也相同。方式和历程不同：方式和
8、历程不同：提问：有机物的生物氧化与体外燃烧有何相同与区别？提问：有机物的生物氧化与体外燃烧有何相同与区别？3、生物氧化的主要内容、生物氧化的主要内容（1 1）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的）细胞如何在酶的催化下将有机化合物中的C C变成变成C C2 2O OC C2 2O O如何形成？如何形成？脱羧反应脱羧反应（2 2）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化）在酶的作用下细胞怎样利用分子氧将有机化合物中的合物中的H H氧化成氧化成H H2 2O OH H2 2O O如何形成？如何形成？电子传递链电子传递链（3 3）当有机物被氧化成）当有机物被氧化成C C2 2O O和和H H2 2O O
9、时，释放的能量时，释放的能量怎样转化成怎样转化成ATPATP能量如何产生？能量如何产生？底物水平磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化基本方式：基本方式： 底物脱羧基作用底物脱羧基作用分类分类:单纯脱羧单纯脱羧 （不伴随脱氢）（不伴随脱氢）氧化脱羧氧化脱羧 （伴（伴随脱氢随脱氢）二二、生物氧化、生物氧化中中COCO2 2的生的生成成 O CH3 C H + CO2 O CH3 C COOH单纯脱羧单纯脱羧氧化脱羧氧化脱羧 O CH3CCOOH + CoASH + NAD+ O CH3C SCoA + NADH + H+ + CO2第三节、生物氧化中第三节、生物氧化中H2O的生成的生成 真核生
10、物真核生物线粒体内膜线粒体内膜或原核生物或原核生物细胞膜细胞膜上的上的呼呼吸链吸链作用下产生。作用下产生。生物体内主要以生物体内主要以脱氢酶、传递体、氧化酶脱氢酶、传递体、氧化酶组成组成的生物氧化体系催化水的生成。的生物氧化体系催化水的生成。氧化酶氧化酶2e2H+HH2 2OOO2-1/2 O2电子传递体电子传递体氢传递体氢传递体脱氢酶脱氢酶 -2H-2HMH2一、电子传递链的概念一、电子传递链的概念生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢原子，经生物氧化过程中，代谢物上脱下的氢原子，经过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子过一系列的按一定顺序排列的氢传递体和电子传递体的传递，最后传递到氧分子生成水
11、，这传递体的传递，最后传递到氧分子生成水，这种氢和电子的传递体系称呼吸链或电子传递链。种氢和电子的传递体系称呼吸链或电子传递链。类型：类型：NADH链链和和FADH2链链FADH21、烟酰胺脱氢酶类、烟酰胺脱氢酶类递氢体递氢体 NAD(P)+ + 2H NAD(P )H+H+2、黄素脱氢酶类黄素脱氢酶类递氢体递氢体 FAD + 2H FADH23、铁硫蛋白类铁硫蛋白类递电子体递电子体 Fe3+ + e Fe2+4、细胞色素类、细胞色素类以以卟啉铁卟啉铁为辅基，传递电子为辅基，传递电子5、辅酶、辅酶Q（CoQ）递氢体递氢体二、电子传递链的组分二、电子传递链的组分1、烟酰胺脱氢酶类（、烟酰胺脱氢酶
12、类（递氢体递氢体） 以以NAD+或或NADP+为辅酶，为辅酶， 200多种，以前者为主多种，以前者为主 递氢体递氢体 总是作为总是作为NADH电子传递链上的原初电子供体电子传递链上的原初电子供体NAD(P)+ + 2H NAD(P )H+H+2、黄素脱氢酶类、黄素脱氢酶类(递氢体递氢体)以以FAD或或FMN为辅基为辅基 MH2 + E-FMNM + E-FMNH2 MH2 + E-FADM + E-FADH2类型类型NADH脱氢酶脱氢酶，以，以FMN为辅基，为辅基，催化催化NADH将将H传递给传递给FMNFMNH2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶，以以FAD为辅基，为辅基，催化琥珀酸将催化琥珀酸将H传
13、递给传递给FADFADH23 3、铁硫蛋白类、铁硫蛋白类(Fe-S)(Fe-S)非血红素铁蛋白非血红素铁蛋白Fe-SFe-S在在线线粒粒体体内内膜膜上上常常与与黄黄素素酶酶或或细细胞胞色色素素结结合合成成复合物存在。复合物存在。9种，常以种，常以2Fe-2S或或4Fe-4S存在存在通过铁的变价进行单电子传递，通过铁的变价进行单电子传递，Fe3+ + e Fe2+w共共有有3 3种种4、细胞色素类、细胞色素类(Cyt)电子传递体电子传递体Cytb和和Cytc1：细胞色素：细胞色素c 还原酶。还原酶。Cytaa3：末端氧化酶：末端氧化酶。w以以Fe卟啉为辅基卟啉为辅基的色素蛋白，的色素蛋白，只存在
14、于需氧细胞；只存在于需氧细胞；w依靠铁和铜的变价传递电子依靠铁和铜的变价传递电子 Fe3+ + eFe2+ Cu2+ + eCu+w呼呼 吸吸 链链 中中 的的 Cyt 蛋蛋 白白 : Cytb、 Cytc1、 Cytc和和Cytaa3w顺序：顺序： CytbCytc1Cytc Cytaa3O2 存在于细胞色素存在于细胞色素a、a3的血红素的血红素A存在于细胞色素存在于细胞色素b、c、c1的血红素的血红素5、辅酶、辅酶Q (CoQ)、泛醌泛醌、递氢体递氢体非蛋白组分非蛋白组分，醌类，侧链为异戊二烯；，醌类，侧链为异戊二烯；中间传递体，通过醌中间传递体，通过醌/酚结构互变传递电子酚结构互变传递电
15、子只能从黄素酶的只能从黄素酶的FMNH2或或FADH2，接受和传递接受和传递H。复合体复合体(NADH脱氢酶或脱氢酶或 NADHQ还原酶还原酶):包括黄素蛋白(FMN)和铁硫蛋白。催化电子从NADHCoQ。复合体复合体(琥珀酸脱氢酶或琥珀酸脱氢酶或琥珀酸琥珀酸Q还原酶还原酶):包括黄素蛋白(FAD)、铁硫蛋白和细胞色素b560。催化电子从琥珀酸CoQ。复合体复合体 （细胞色素还原酶）：（细胞色素还原酶）：包括Cytb、Cytc1和铁硫蛋白。催化电子从CoQH2Cytc。复合体复合体（细胞色素氧化酶（细胞色素氧化酶):包括Cytaa3和含铜蛋白。催化电子从还原型Cytc O2电子传递链的组成从线
16、粒体内膜上分离到从线粒体内膜上分离到四种酶复合体四种酶复合体及及辅酶辅酶Q(CoQ)和细胞色素和细胞色素C(Cytc)。复合体复合体I I：NADH-QNADH-Q还原酶还原酶组成组成：FMN + Fe-S蛋白（蛋白（+ CoQ）功能功能：递氢：递氢 Fe-S蛋白蛋白：递电子体递电子体 Fe3+ + e Fe2+NADH链链复合体复合体IIII：琥珀酸：琥珀酸-Q-Q还原酶还原酶组成组成：FAD + Fe-S蛋白蛋白功能功能：递氢：递氢2 24 44 4FADH2链链232复合体复合体IIIIII：细胞色素还原酶细胞色素还原酶组成：组成：Cytb、Cytc1、Fe-S蛋白蛋白功能：传递电子功能
17、：传递电子复合体复合体IVIV：细胞色素氧化酶：细胞色素氧化酶组成组成：Cytaa3 +2Cu功能功能：递电子给氧：递电子给氧Cu2e Cu NADHNADH链链CoQCoQNADH-NADH-QQ还还还还原酶原酶原酶原酶细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素还原酶还原酶还原酶还原酶3复合体复合体细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素C细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素氧化酶氧化酶4复合体复合体1复复合合体体线粒体线粒体外膜外膜线粒体线粒体内膜内膜2e递氢体递氢体递电子体递电子体NADH链链FADH2链链IIIIIVQCIIQC三、电子传递链的类型和组成：三、电子传递链的类型和组成：NADH链：复合体链：复
18、合体I、CoQ、III、Cytc、 IVFADH链：复合体链：复合体II、CoQ、III、Cytc、IV四、电子传递链中传递体的排列顺序四、电子传递链中传递体的排列顺序q依据依据各传递体的各传递体的E ,重建组成、抑制剂的阻断试重建组成、抑制剂的阻断试验验NADH链链NADHFMNCoQbc1caa3O2 FADH2链链 FADH2CoQbc1caa3O2 FADH2NADHFMNCoQbc1 c aa3 O2 -0.32 -0.30+0.1+0.07+0.22+0.25+0.29 +0.82-0.06E0 低低高，高，NADHFMNCoQbc1caa3O2鱼藤酮鱼藤酮 NADH链断链断，FA
19、DH2链通链通FADH2五、电子传递抑制作用（链阻断试验）五、电子传递抑制作用（链阻断试验）电子传递抑制剂：能够抑制电子传递链上电子传递抑制剂：能够抑制电子传递链上某一部位电子传递的物质某一部位电子传递的物质安蜜妥安蜜妥杀粉蝶菌素杀粉蝶菌素A毒鱼藤毒鱼藤：两广一带有毒鱼作用的一类藤本植：两广一带有毒鱼作用的一类藤本植物的统称。毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀物的统称。毒鱼藤的根皮或种子中含有的杀虫有效成分是虫有效成分是鱼藤酮鱼藤酮和拟鱼藤酮。和拟鱼藤酮。 (一一)NADHFMNCoQbc1caa3O2氰化物氰化物CONADHFMNCoQbc1caa3O2eee氰化物、CO窒息剂（剧毒！）窒息剂（剧
20、毒！）抗霉素抗霉素A-分离自霉菌分离自霉菌(二二)(三三)第四节、氧化磷酸化与第四节、氧化磷酸化与ATPATP的生成的生成 生生物物氧氧化化释释放放的的能能量量，通通过过与与ATPATP合合成成相相偶偶联联，转转换换成成生生物物体体能能够够直直接接利用的生物能利用的生物能ATPATP。一、高能化合物一、高能化合物1、定定义义：在在生生化化反反应应中中，随随着着水水解解反反应应或或基基团团转转移移反反应可放出大量自由能（应可放出大量自由能（20.92KJ/mol）的化合物。的化合物。其中断裂释放出大量自由能的共价键称为其中断裂释放出大量自由能的共价键称为高能键高能键 ( )。 A B G0 0
21、(不能不能自发进行）自发进行）高能化合物高能化合物(水解水解)低能化合物低能化合物 G00 (能自发进行能自发进行) 提问：两反应如何可以结合在一起呢？提问：两反应如何可以结合在一起呢？P177P177A+高能化合物高能化合物 B+低能化合物低能化合物 G00 (能自发能自发进行进行) 高能基团的传递高能基团的传递2.生物意义：生物意义：3、高能化合物的种类、高能化合物的种类磷酸化合物磷酸化合物非磷酸化合物非磷酸化合物磷氧型磷氧型-OP磷氮型磷氮型 HN =C-NP(O) -43.1烯醇式磷酸化合物烯醇式磷酸化合物 Go KJ/mol-C=C-OP(O) - -61.9酰基磷酸化合物酰基磷酸化
22、合物 -C-OP(O) -42.3 O焦磷酸化合物焦磷酸化合物 (O)P-OP(O) -30.5硫脂键化合物硫脂键化合物 S -31.4甲硫键化合物甲硫键化合物 CH3S+- C-C -40.8 高能键高能键, ,水解断开，并可传递能量水解断开，并可传递能量P177P177（1）ATP的分子结构的分子结构4、最重要的高能化合物、最重要的高能化合物ATP 生物体通用的能量货币。生物体通用的能量货币。产能反应产生的能量物质主要是产能反应产生的能量物质主要是ATP提供反应所需能量提供反应所需能量 ；提供细胞活动的机械能；提供细胞活动的机械能；提供细胞吸收物质时的能量；提供细胞吸收物质时的能量；产生电
23、效应；产生电效应；转变成光能或热能转变成光能或热能 磷酸基团转移反应的中间载体磷酸基团转移反应的中间载体。 （2）ATP在能量转化中的作用在能量转化中的作用能量源自能量源自能源物质（能源物质（糖、脂、偶尔是蛋白质糖、脂、偶尔是蛋白质）的分解）的分解分分 解解 代代 谢谢氧氧 化化产产 能能产产 能能ADP机械能机械能（运动）（运动）化学能化学能（合成反应）（合成反应）渗透能渗透能（分泌、吸收）（分泌、吸收）电能电能（生物电）（生物电）热能热能（体温维持）（体温维持）光能光能（生物发光）（生物发光） UTP、GTP、CTP、TTP合成，供能合成，供能ATP5、ATP生成的途径生成的途径光合磷酸化
24、光合磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化ATP在传递能量方面起着转运站的作用，它是在传递能量方面起着转运站的作用，它是能量的携带者和转运者，但不是能量的贮存者。能量的携带者和转运者，但不是能量的贮存者。储能物质：磷酸肌酸、磷酸精氨酸储能物质：磷酸肌酸、磷酸精氨酸二、氧化磷酸化作用二、氧化磷酸化作用定义：定义：代谢物的代谢物的氧化作用氧化作用与与ADPADP的的磷酸磷酸化作用化作用相偶联生成相偶联生成ATPATP的过程。的过程。根据氧化方式不同分为两类根据氧化方式不同分为两类 底物水平磷酸化底物水平磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化 电子传递链磷酸化电子传递链磷酸化P185P1851、底物水平磷酸化、底物水平磷酸
25、化(无无O2参与参与)S MS MP PADP ATP ADP ATP 氧氧化化激激酶酶定义：定义：底物被氧化的同时底物被氧化的同时，分子内部能量重新，分子内部能量重新分布分布产生高能磷酸化合物产生高能磷酸化合物，高能磷酸化合物在，高能磷酸化合物在酶酶( (激酶激酶) )的作用将高能磷酸基团转移至的作用将高能磷酸基团转移至ADPADP上上形成形成ATPATP的过程。的过程。与底物催化过程相伴的无氧与底物催化过程相伴的无氧ATPATP形成机制形成机制磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶GTP+ ADP GDP + ATP琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶2、电子传递体系磷酸化、电子
26、传递体系磷酸化 (通常称的氧化磷酸化通常称的氧化磷酸化) 电子从电子从NADH或或FADH2经电子传递链传递经电子传递链传递给给O2形成水时，同时偶联形成水时，同时偶联ADP磷酸化为磷酸化为ATP，这一过程称电子传递体系磷酸化。这一过程称电子传递体系磷酸化。w氧化过程和磷酸化过程同时进行。氧化过程和磷酸化过程同时进行。w与电子传递链相伴的有氧与电子传递链相伴的有氧ATP形成机制。形成机制。ATP合酶合酶产水反应的产水反应的G磷酸化磷酸化l P/O：一对电子经呼吸链传给氧原子的过程一对电子经呼吸链传给氧原子的过程中所产生的中所产生的ATP分子数。分子数。l实质实质指每消耗指每消耗1摩尔摩尔氧原子
27、氧原子所所消耗无机磷酸消耗无机磷酸/产生产生ATP的摩尔数。的摩尔数。3、P/O比和氧化磷酸化偶联部位比和氧化磷酸化偶联部位l1940年年 S. Ochoa 提出提出P/O比概念比概念NADH+HNADH+H+ +1/2O+1/2O2 2 NADNAD+ +H+H2 2O O磷酸化磷酸化氧化氧化+ 3ADP+3Pi +3ATPNADHNADH链链链链:P/O=3:P/O=3FADH2链：链：P/O=2FADH2+1/2O2+ 2ADP+2Pi NAD+H2O+2 2ATPw偶偶联联部部位位的的证证实实: 专专一一性性的的抑抑制制剂剂；电电化化学学实实验验当当传传递递体体间间E0 0.18时时，
28、满满足足ADP+PiATP的的需需要要NADH(FMN)CoQ( b c1 ) c ( a a3 ) O2 -0.32-0.30+0.1+0.07+0.22+0.25+0.29+0.39+0.816FADH2(-0.18)ATPATPATPATPATPATP复复合合物物I、III和和IV具具有有质质子子泵泵功功能能，能能利利用用电电子子传传递递释释放放的的自自由由能能将将质质子子泵泵出出线线粒粒体体内内膜膜，形形成成质子电化学梯度，此梯度可推动质子电化学梯度，此梯度可推动ATP的合成。的合成。氧化磷酸化的耦联部位是：复合物氧化磷酸化的耦联部位是：复合物I、III和和IV132三、氧化磷酸化的偶
29、联机制三、氧化磷酸化的偶联机制化学偶联假说化学偶联假说(1953) (chemical coupling hypothesis)构象偶联假说构象偶联假说(1964) (conformational coupling hypothesis)化学渗透假说化学渗透假说 (chemiosmotic hypothesis) 1、化学渗透学说、化学渗透学说P.Mitchell（英）英）1961年提出年提出, 1978年诺贝尔化学年诺贝尔化学奖。奖。在电子传递和在电子传递和ATP合成之间起偶联作用的是质子合成之间起偶联作用的是质子电化学梯度。电化学梯度。要点：要点：w线粒体内膜是完整的封闭系统；线粒体内膜是
30、完整的封闭系统；w内膜上递氢体和递电子体交替排列，催化反应定向进行内膜上递氢体和递电子体交替排列，催化反应定向进行we传递过程中释放的能量将传递过程中释放的能量将H+由内膜内侧泵到内膜外侧；由内膜内侧泵到内膜外侧；w内膜对内膜对H+不通透，阻止不通透，阻止H+自由进入，形成膜内外质子电自由进入，形成膜内外质子电化学梯度；化学梯度；w足够大的足够大的质子电化学梯度质子电化学梯度使质子经使质子经F1-F0复合体回到内膜复合体回到内膜内侧，推动内侧，推动ADP磷酸化形成磷酸化形成ATP。化学渗透假说示意图化学渗透假说示意图ATPATP合酶合酶是是ATPATP合成合成的场所。的场所。F FO O镶嵌在
31、内膜中镶嵌在内膜中, ,是是膜外质子返回膜内膜外质子返回膜内的通道。的通道。F F1 1伸向膜内基质伸向膜内基质, ,是是催化催化ATPATP合成的部位合成的部位。当膜外的质子经当膜外的质子经F FO O质子通道到达质子通道到达F F1 1时时便推动便推动ATPATP的合成的合成。2 2、ATPATP的合成机制的合成机制 F FO OF F1 1-ATP-ATP合酶合酶3 3、ATPATP酶的旋转催化理论酶的旋转催化理论Boyer.P.DBoyer.P.D . . (1994)(1994)L LO OT T四、氧化磷酸化的阻断作用四、氧化磷酸化的阻断作用电子传递抑制剂电子传递抑制剂氧化磷酸化抑
32、制作用氧化磷酸化抑制作用解偶联作用解偶联作用离子载体抑制作用离子载体抑制作用 2.2.氧化磷酸化抑制作用：既抑制氧的利用又抑制氧化磷酸化抑制作用：既抑制氧的利用又抑制ATPATP的的生成，生成，但不直接但不直接抑制呼吸链上载体的作用。如寡霉素抑制呼吸链上载体的作用。如寡霉素阻断方式：阻断方式：寡霉素：通过抑制寡霉素：通过抑制ATP合酶合酶Fo质子通道的作用抑制氧化磷酸化。质子通道的作用抑制氧化磷酸化。1.电子传递抑制作用电子传递抑制作用:如鱼藤酮、安密妥等如鱼藤酮、安密妥等概念概念：将电子传递过程和将电子传递过程和ATP形成过程分形成过程分离的作用称为离的作用称为。产生这种作用的物质为产生这种
33、作用的物质为。能抑制能抑制ATP的形成，但不抑制电子传递，的形成，但不抑制电子传递，不抑制底物水平磷酸化不抑制底物水平磷酸化。解偶联剂：解偶联剂：2,4-二硝基苯酚二硝基苯酚（DNP）3、解偶联作用与解偶联剂、解偶联作用与解偶联剂（uncoupler）中性中性 解离解离 脂不溶脂不溶 不能过膜不能过膜酸性酸性 不解离不解离 脂溶脂溶 容易过膜容易过膜质子载体质子载体：将：将H+带入膜内，消除跨膜的带入膜内，消除跨膜的H+梯度。梯度。中性中性酸性酸性DNP的解偶联机制的解偶联机制呼吸链可与呼吸链可与磷酸化脱离，磷酸化脱离，能量全部转能量全部转化为热化为热w熊冬眠熊冬眠w婴儿婴儿w初生哺乳动物初生
34、哺乳动物颈背部褐色脂肪细胞颈背部褐色脂肪细胞维持体温维持体温4.4.离子载体抑制剂（离子载体抑制剂（ionophoresionophores）：能与某些一价）：能与某些一价阳离子结合，作为载体使离子穿过线粒体内膜，消阳离子结合，作为载体使离子穿过线粒体内膜，消除跨膜电位梯度。除跨膜电位梯度。例如：颉氨霉素，可结合例如：颉氨霉素，可结合K+离子离子 短杆菌肽（短杆菌肽（K+、Na+）五、线粒体五、线粒体外外NADHNADH的氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用1.1.甘油甘油-3-3-磷酸穿梭作用磷酸穿梭作用( (肌肉、神经组织肌肉、神经组织) )2.2.苹果酸苹果酸- -天冬氨酸穿梭作用天冬氨酸穿梭
35、作用( (肝、肾等组织）肝、肾等组织）3.3.植物细胞质植物细胞质NADHNADH的转运的转运真核胞液中的真核胞液中的NADH必须进入线粒体才能必须进入线粒体才能经呼吸链氧化并生成经呼吸链氧化并生成ATP。1 1、甘油、甘油3 3磷酸穿梭作用磷酸穿梭作用 胞质的甘油-3-磷酸脱氢酶扩扩散散扩扩散散P/O=2或1.52.2.苹果酸苹果酸- -天冬氨酸穿梭作用天冬氨酸穿梭作用P/O=3或2.53 3、植物细胞质、植物细胞质NADHNADH的转运扩散的转运扩散细细胞胞质质中中的的NADHNADH内内膜膜外外表表面面，被被那那里里的的NADHNADH脱氢酶氧化，氢被脱氢酶氧化，氢被FADFAD接受接受
36、电子传递链；电子传递链；外外膜膜内内膜膜膜间空间膜间空间胞液胞液基质基质NADH+H+NAD+NAD+FPextFPintFe-SCoQcytbNADH+H+NAD+FADFMNP/O=2（1.5）高等植物、真菌高等植物、真菌六、能荷细胞中的细胞中的ATP、ADP、AMP统成为腺苷酸库统成为腺苷酸库能荷：腺苷酸系统中所负荷的高能磷酸基数目。能荷：腺苷酸系统中所负荷的高能磷酸基数目。能荷能荷 ATPATP+0.5ADP+0.5ADPATP+ ADP+AMPATP+ ADP+AMP细胞的能荷在细胞的能荷在细胞的能荷在细胞的能荷在0.80.80.90.9之间之间之间之间能荷值可作为细胞产能和需能代谢过程间变构调节的信号。能核调节是通过ATP、ADP、AMP作为代谢中某些酶分子的效应物进行变构调节
