《生物化學(xué)：第8章 生物氧化》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué)：第8章 生物氧化（55頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、新陳代謝總論與生新陳代謝總論與生物氧化物氧化第第 8 章章一、高能磷酸化合物一、高能磷酸化合物n高能化合物：水解時(shí)釋放高能化合物：水解時(shí)釋放5千卡千卡/mol及以上自及以上自由能的化合物。由能的化合物。n高能磷酸化合物：高能磷酸化合物：水解每摩爾磷酸基能釋放水解每摩爾磷酸基能釋放5千卡以上能量的磷酸化合物。千卡以上能量的磷酸化合物。nATPATP是生物細(xì)胞中最重要的高能磷酸酯類化合是生物細(xì)胞中最重要的高能磷酸酯類化合物。物。幾種常見的高能化合物幾種常見的高能化合物 幾種常見的高能化合物幾種常見的高能化合物 ATP的特殊的作用的特殊的作用n1、ATP是生物能存在的主要形式。是生物能存在的主要形式

2、。ATP是能夠被生物細(xì)胞直接利用的能量形式。是能夠被生物細(xì)胞直接利用的能量形式。n2、是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)能反應(yīng)和需能反應(yīng)的化學(xué)偶聯(lián)劑。、是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)能反應(yīng)和需能反應(yīng)的化學(xué)偶聯(lián)劑。n3、在磷酸基轉(zhuǎn)移中的作用、在磷酸基轉(zhuǎn)移中的作用 。nGlc進(jìn)入血液中，唯一出路是磷酸化。進(jìn)入血液中，唯一出路是磷酸化。G-6-P是是Glc的的一種活化形式。已糖激酶催化：一種活化形式。已糖激酶催化：Glc+ATPG-6-P+ADP。n3-磷酸甘油是甘油的活化形式，能參與脂肪合成。甘磷酸甘油是甘油的活化形式，能參與脂肪合成。甘油激酶：甘油油激酶：甘油+ATP3-磷酸甘油磷酸甘油+ADP。二、生物氧化的概念二、生物氧化的概念 1、

3、概念：、概念：n有機(jī)物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為生物有機(jī)物質(zhì)在生物體內(nèi)的氧化作用，稱為生物氧化。氧化。n生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸生物氧化通常需要消耗氧，所以又稱為呼吸作用。在整個(gè)生物氧化過程中，有機(jī)物質(zhì)最作用。在整個(gè)生物氧化過程中，有機(jī)物質(zhì)最終被氧化成終被氧化成COCO2 2和水，并釋放出能量。和水，并釋放出能量。 生物氧化的特點(diǎn)及意義生物氧化的特點(diǎn)及意義1 1、反應(yīng)條件溫和（、反應(yīng)條件溫和（pH=7.4pH=7.4，T=37T=37）。）。2 2、生物氧化在活細(xì)胞中進(jìn)行，一系列酶和電、生物氧化在活細(xì)胞中進(jìn)行，一系列酶和電子傳遞體參與氧化過程，逐步氧化，逐步釋放子傳遞體參與氧化

4、過程，逐步氧化，逐步釋放能量，轉(zhuǎn)化成能量，轉(zhuǎn)化成ATPATP。3、物質(zhì)的氧化主要是在脫氫酶的催化下以脫氫、物質(zhì)的氧化主要是在脫氫酶的催化下以脫氫（電子）的方式進(jìn)行。底物脫氫（脫電子），（電子）的方式進(jìn)行。底物脫氫（脫電子），再經(jīng)一系列傳遞體傳遞至氧（再經(jīng)一系列傳遞體傳遞至氧（O2）而生成水）而生成水（H 2 O）。）。4、生物氧化過程必須有水參加。、生物氧化過程必須有水參加。5、有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生、有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2 。6、生物氧化的主要生理意義是為機(jī)體供能。、生物氧化的主要生理意義是為機(jī)體供能。三、生物氧化反應(yīng)的類型三、生物氧化反應(yīng)的類型1、脫電子反應(yīng)、脫電子反應(yīng)-eFe3+Fe2+2、脫氫反

5、應(yīng)、脫氫反應(yīng)3、加氧反應(yīng)、加氧反應(yīng) CH3CHCOOH（乳酸） OH| -2H CH3CCOOH（丙酮酸） OCH2CHCOOHNH2苯丙氨酸苯丙氨酸+1/2 O2CH2CHCOOHNH2酪氨酸酪氨酸OH四、參與生物氧化的酶類四、參與生物氧化的酶類n1 1、氧化酶類、氧化酶類例：例：L-L-氨基酸氧化酶，黃嘌呤氧化酶氨基酸氧化酶，黃嘌呤氧化酶n2 2、脫氫酶類、脫氫酶類以以NADNAD+ +或或NADPNADP+ +為輔酶的脫氫酶為輔酶的脫氫酶以以FMNFMN或或FADFAD為輔基的脫氫酶為輔基的脫氫酶脫氫酶的功能：脫氫酶的功能：在氧還反應(yīng)中，催化氫和電子從一種底物轉(zhuǎn)在氧還反應(yīng)中，催化氫和電子

6、從一種底物轉(zhuǎn)移到另一種底物上；移到另一種底物上；是呼吸鏈的組分。是呼吸鏈的組分。n3、過氧化物氧化酶類、過氧化物氧化酶類過氧化物酶和過氧化氫酶過氧化物酶和過氧化氫酶功能：保護(hù)細(xì)胞免受過氧化物（如功能：保護(hù)細(xì)胞免受過氧化物（如H2O2和超氧化物）的損傷。和超氧化物）的損傷。 過氧化物酶過氧化物酶 H2O2+AH2 A+2H2O 過氧化氫酶過氧化氫酶 2H2O2 O2+H2On4、加氧酶類、加氧酶類 催化催化O2直接轉(zhuǎn)移或參入到一個(gè)特定的底物分子直接轉(zhuǎn)移或參入到一個(gè)特定的底物分子之中，它們廣泛參與體內(nèi)多種代謝物的降解與之中，它們廣泛參與體內(nèi)多種代謝物的降解與合成。合成。雙加氧酶：雙加氧酶：A+ O

7、2 A O2單加氧酶（混合功能氧化酶，羥化酶）單加氧酶（混合功能氧化酶，羥化酶）A-H + O2 +BH2 A-OH + H2O+B電子傳遞與氧化呼吸鏈電子傳遞與氧化呼吸鏈一、呼吸鏈的概念一、呼吸鏈的概念 生物氧化過程中，從代謝物脫下的氫和電子通生物氧化過程中，從代謝物脫下的氫和電子通過一系列中間傳遞體，最后與氧結(jié)合生成水，過一系列中間傳遞體，最后與氧結(jié)合生成水，在其間能量逐步釋放。這些在其間能量逐步釋放。這些由一系列傳遞體組由一系列傳遞體組成的、按一定順序排列在線粒體內(nèi)膜上的、與成的、按一定順序排列在線粒體內(nèi)膜上的、與細(xì)胞利用氧密切相關(guān)的鏈?zhǔn)綇?fù)合體細(xì)胞利用氧密切相關(guān)的鏈?zhǔn)綇?fù)合體，稱為電子，稱

8、為電子傳遞體系或傳遞體系或呼吸鏈。呼吸鏈。 二、呼吸鏈的組分二、呼吸鏈的組分SH2SNAD+NADH+ HFMNH2Fe SFMNFe SCoQCoQH2 Fe-SFe-S2Cyt-Fe2+2Cyt-Fe3+O212O2-2H2H2H2H+e-22e-H2OCoQCoQH2Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+Cyt-Fe3+Cyt-Fe2+bc1aa3cH2OO2-1O22e-2e-2e-2e-2e-2e-22H+CH2CH2COOHCOOHFADFe*SCytb2He-2 復(fù)合物I（NADH-泛醌還原

9、酶） 復(fù)合物III（泛醌細(xì)胞色素c還原酶） 復(fù)合物IV（細(xì)胞色素c氧化酶） 復(fù)合物II（琥珀酸脫氫酶）nNADNAD+ +：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，又叫，又叫CoCo，主要作為呼吸鏈的一個(gè)組分，起遞氫體作用；主要作為呼吸鏈的一個(gè)組分，起遞氫體作用；nNADPNADP+ +：尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，又叫，又叫CoCo，主要在還原性生物合成中作為供氫體。，主要在還原性生物合成中作為供氫體。n二者的遞氫部位是尼克酰胺部分，為二者的遞氫部位是尼克酰胺部分，為Vit PPVit PP。 1、煙酰胺煙酰胺脫氫酶脫氫酶類類 （NAD+、NADP+ 為電子受

10、體）為電子受體） SH2+ NAD+S+ NADH+H+SH2+ NADP+S+ NADPH+H+2、黃素脫氫酶類、黃素脫氫酶類 NADH脫氫酶（脫氫酶（FMN）NADH+H+E-FMN NAD+ E-FMNH2 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶（FAD）琥珀酸琥珀酸+ FAD 延胡索酸延胡索酸+ FADH2脂肪酰脂肪酰CoA脫氫酶脫氫酶甘油甘油-3-磷酸脫氫酶（線粒體內(nèi)）磷酸脫氫酶（線粒體內(nèi)） 黃素單核苷酸黃素單核苷酸 (FMN) 黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) FMN 和和 FAD 都能傳遞氫，是遞氫體。都能傳遞氫，是遞氫體。 如：如：FMN是是NADH脫氫酶的輔基，脫氫酶的輔基

11、， FAD是琥珀酸脫氫酶是琥珀酸脫氫酶 脂肪酰脂肪酰CoA脫氫酶脫氫酶 - 磷酸甘油脫氫磷酸甘油脫氫 酶（線粒體內(nèi)含）的輔基。酶（線粒體內(nèi)含）的輔基。 這兩種輔基的分子組成中都含有核黃素，其異咯嗪這兩種輔基的分子組成中都含有核黃素，其異咯嗪部分具有部分具有 可逆地加氫和脫氫的特點(diǎn)?？赡娴丶託浜兔摎涞奶攸c(diǎn)。3. 泛醌泛醌 (ubiquinone, UQ)n輔酶輔酶Q（CoQ），屬于脂溶性醌類化合物，帶），屬于脂溶性醌類化合物，帶有多個(gè)異戊烯側(cè)鏈。有多個(gè)異戊烯側(cè)鏈。n因其為脂溶性，所以流動(dòng)性大，極易從線粒體因其為脂溶性，所以流動(dòng)性大，極易從線粒體內(nèi)膜中分離出來。內(nèi)膜中分離出來。n分子中的苯醌結(jié)構(gòu)能

12、可逆地結(jié)合分子中的苯醌結(jié)構(gòu)能可逆地結(jié)合2個(gè)個(gè)H，為遞，為遞氫體。氫體。 n是電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。是電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。輔酶輔酶Q（泛醌）泛醌）n由于由于QHQH2 2是一個(gè)雙電子載體，而參與上述反應(yīng)是一個(gè)雙電子載體，而參與上述反應(yīng)過程的其它組分過程的其它組分( (如如cyt.c)cyt.c)都是單電子傳遞體，都是單電子傳遞體，所以，實(shí)際反應(yīng)情況比較復(fù)雜。所以，實(shí)際反應(yīng)情況比較復(fù)雜。QHQH2 2所攜帶的所攜帶的一個(gè)高能電子通過鐵硫蛋白，傳遞給一個(gè)高能電子通過鐵硫蛋白，傳遞給cyt.ccyt.c，本身形成半醌自由基（本身形成半醌自由基（QHQH ）；另一個(gè)電子則）；另

13、一個(gè)電子則傳遞給傳遞給cyt.bcyt.b。還原型。還原型cyt.bcyt.b可以將可以將QHQH 還原成還原成QHQH2 2。其結(jié)果是通過一個(gè)循環(huán)，。其結(jié)果是通過一個(gè)循環(huán)，QHQH2 2將其中的一將其中的一個(gè)電子傳遞給個(gè)電子傳遞給cyt.ccyt.c。4、鐵硫蛋白、鐵硫蛋白(Fe-S)(Fe-S)n鐵硫蛋白是一種與電子傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì)鐵硫蛋白是一種與電子傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì)n三類：三類：含有單個(gè)含有單個(gè)FeFe，但沒有無機(jī)，但沒有無機(jī)S S含有含有2個(gè)個(gè)FeFe和和2 2個(gè)無機(jī)個(gè)無機(jī)S S (2Fe-2S) (2Fe-2S) 含有含有4個(gè)個(gè)FeFe和和4 4個(gè)無機(jī)個(gè)無機(jī)S S (4Fe-4S)(

14、4Fe-4S)鐵硫蛋白通過鐵硫蛋白通過FeFe3+3+ Fe Fe2+2+ 變化起傳遞電子的作用變化起傳遞電子的作用 +eFe 3+ Fe 2+ -e5、細(xì)胞色素類（電子傳遞體）、細(xì)胞色素類（電子傳遞體） 細(xì)胞色素是含有細(xì)胞色素是含有鐵卟啉鐵卟啉的結(jié)合蛋白質(zhì)。因的結(jié)合蛋白質(zhì)。因其有顏色而又普遍其有顏色而又普遍 存在于細(xì)胞內(nèi)，故稱為細(xì)胞色存在于細(xì)胞內(nèi)，故稱為細(xì)胞色素。素。ncyt.cyt.是含鐵的電子傳遞體，輔基為鐵卟啉的衍生是含鐵的電子傳遞體，輔基為鐵卟啉的衍生物，鐵原子處于卟啉環(huán)的中心，構(gòu)成血紅素。物，鐵原子處于卟啉環(huán)的中心，構(gòu)成血紅素。n各種細(xì)胞色素的輔基結(jié)構(gòu)略有不同。各種細(xì)胞色素的輔基結(jié)

15、構(gòu)略有不同。 n線粒體呼吸鏈中主要含有細(xì)胞色素線粒體呼吸鏈中主要含有細(xì)胞色素a, b, c a, b, c 和和c c1 1等，組成它們的輔基分別為血紅素等，組成它們的輔基分別為血紅素A A、B B和和C C。n細(xì)胞色素細(xì)胞色素a, b, ca, b, c可以通過它們的紫外可以通過它們的紫外- -可見吸收可見吸收光譜來鑒別。光譜來鑒別。n 細(xì)胞色素主要是通過細(xì)胞色素主要是通過FeFe3+3+ Fe Fe2+2+ 的互變起傳的互變起傳遞電子的作用的。遞電子的作用的。n細(xì)胞色素類電子載體分三類細(xì)胞色素類電子載體分三類 :a、b、c（線粒（線粒體體）。 四、呼吸鏈組分順序的研究四、呼吸鏈組分順序的研

16、究n1 1、測定呼吸鏈各組分的標(biāo)準(zhǔn)氧還電位、測定呼吸鏈各組分的標(biāo)準(zhǔn)氧還電位E E00n2 2、靈敏、快速分光光度測定法檢測電子傳遞、靈敏、快速分光光度測定法檢測電子傳遞體的氧化還原狀態(tài)。體的氧化還原狀態(tài)。電子傳電子傳遞體遞體NAD+黃素蛋黃素蛋白白CytbCytcCytaa3還原程還原程度（度（%）53201661離體的線粒體在有氧條件下離體的線粒體在有氧條件下TCA反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，呼吸鏈反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，呼吸鏈中各組分的還原程度中各組分的還原程度n3 3、用電子傳遞的抑制劑阻斷電子傳遞某、用電子傳遞的抑制劑阻斷電子傳遞某一部位，檢測每一種電子載體的氧化或一部位，檢測每一種電子載體的氧化或還原狀

17、態(tài)，從而確定電子傳遞體的順序。還原狀態(tài)，從而確定電子傳遞體的順序。電子傳遞抑制劑：電子傳遞抑制劑： （呼吸鏈阻斷劑）（呼吸鏈阻斷劑）選擇性地阻斷呼吸鏈中某一部位電子傳遞的物質(zhì)。選擇性地阻斷呼吸鏈中某一部位電子傳遞的物質(zhì)。常見的呼吸鏈抑制劑的作用環(huán)節(jié)常見的呼吸鏈抑制劑的作用環(huán)節(jié)FADNADH FMNCoQCyt bCyt c1Cyt cCyt aa3O2（Fe-S）（Fe-S）PPPADPATPADPATPADPATP抗霉素抗霉素ACO氰化物氰化物阿米妥阿米妥魚藤酮魚藤酮?dú)⒎鄣貧⒎鄣囟趸椒佣趸椒?n4 4、用去污劑溫和處理線粒體內(nèi)膜后用離子交、用去污劑溫和處理線粒體內(nèi)膜后用離子交

18、換法分離得換法分離得4 4個(gè)復(fù)合物和個(gè)復(fù)合物和F F0 0F F1 1，體外催化相應(yīng)電，體外催化相應(yīng)電子傳遞：子傳遞：復(fù)合物復(fù)合物 NADH CoQ復(fù)合物復(fù)合物 琥珀酸琥珀酸 CoQ復(fù)合物復(fù)合物 CoQ CytC復(fù)合物復(fù)合物 CytC O2F F0 0F F1 1（體外）（體外） ATP ATP ADP+Pi氧化磷酸化氧化磷酸化一、線粒體內(nèi)膜一、線粒體內(nèi)膜是電子傳遞和氧化磷酸化部位是電子傳遞和氧化磷酸化部位線粒體結(jié)構(gòu)線粒體結(jié)構(gòu)1、外膜（、外膜（outer membrane）：）：平滑、富有彈性，允許各種離子、小分子平滑、富有彈性，允許各種離子、小分子通過，特有單胺氧化酶。通過，特有單胺氧化酶。

19、 細(xì)胞線粒體的膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞線粒體的膜結(jié)構(gòu)2、內(nèi)膜（、內(nèi)膜（inner membrane） ：（1）向內(nèi)形成許多褶疊（嵴），用以增加內(nèi)膜的表）向內(nèi)形成許多褶疊（嵴），用以增加內(nèi)膜的表面積。面積。（2）內(nèi)表面排列著一層規(guī)則的球狀顆粒（內(nèi)膜球）內(nèi)表面排列著一層規(guī)則的球狀顆粒（內(nèi)膜球體）。體）。（3）具有許多生物活性蛋白，嵌合在雙層磷脂系統(tǒng)）具有許多生物活性蛋白，嵌合在雙層磷脂系統(tǒng)中，不能自由移動(dòng)。中，不能自由移動(dòng)。Cyt.aa3是內(nèi)膜特有的標(biāo)志酶是內(nèi)膜特有的標(biāo)志酶.3、基質(zhì)（、基質(zhì)（matrix）：）：v 內(nèi)膜內(nèi)部分隔中的液體，呈膠狀，含內(nèi)膜內(nèi)部分隔中的液體，呈膠狀，含50%蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。呼吸作用時(shí)

20、其體積、結(jié)構(gòu)都不斷發(fā)生改變。呼吸作用時(shí)其體積、結(jié)構(gòu)都不斷發(fā)生改變。v含含TCACycle的酶和脂肪酸氧化的酶。的酶和脂肪酸氧化的酶。v蘋果酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶為標(biāo)志酶蘋果酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶為標(biāo)志酶.二、電子傳遞和二、電子傳遞和ATP形成的偶聯(lián)形成的偶聯(lián)n1、氧化磷酸化（、氧化磷酸化（ 概念）概念） 指電子沿電子傳遞鏈傳遞過程中伴隨指電子沿電子傳遞鏈傳遞過程中伴隨ADPADP磷酸化而生磷酸化而生ATPATP的作用。的作用。 即即ATPATP形成與電子傳遞相偶聯(lián)。形成與電子傳遞相偶聯(lián)。 2、P/O和和ADP形成形成ATP的部位的部位偶聯(lián)部位偶聯(lián)部位： NADH CoQ Cyt b Cyt c

21、 Cyt aa3 O2 FADNADH FMNCoQCyt bCyt c1Cyt cCyt aa3O2（Fe-S）（Fe-S）PPPADPATPADPATPADPATP(2) P/O比值比值n 指用某一物質(zhì)作呼吸底物時(shí)，每指用某一物質(zhì)作呼吸底物時(shí)，每消耗消耗1摩爾原子氧時(shí)生成摩爾原子氧時(shí)生成ATP的摩爾的摩爾數(shù)。數(shù)。nNADHNADH氧化呼吸鏈存在氧化呼吸鏈存在3 3個(gè)偶聯(lián)部位，個(gè)偶聯(lián)部位， P/OP/O比值等于比值等于2.52.5，即產(chǎn)生，即產(chǎn)生2.5molATP2.5molATP。n琥珀酸氧化呼吸鏈存在琥珀酸氧化呼吸鏈存在2 2個(gè)偶聯(lián)部位，個(gè)偶聯(lián)部位，P/OP/O比值等于比值等于1.51.

22、5，即產(chǎn)生，即產(chǎn)生1.5molATP1.5molATP。 3 3、氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制、氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制v(1)(1)解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑 v(2)(2)氧化磷酸化抑制劑氧化磷酸化抑制劑v(3)(3)離子載體抑制劑離子載體抑制劑v 呼吸鏈抑制劑呼吸鏈抑制劑(1)(1)解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑n如如2.42.4一二硝基苯酚一二硝基苯酚n作用：作用：使電子傳遞和使電子傳遞和ATPATP形成兩過程分離。形成兩過程分離。n機(jī)理：機(jī)理：作為一種質(zhì)子載體，破壞跨膜的作為一種質(zhì)子載體，破壞跨膜的H H+ +梯度形成，梯度形成，ATPATP不能生成。不能生成。(2)(2)氧化磷酸化抑制劑氧化磷酸化抑制劑n如如

23、寡霉素寡霉素n作用：作用：既抑制氧的利用既抑制氧的利用又抑制又抑制ATPATP的生成，但的生成，但不直接抑制任何電子傳不直接抑制任何電子傳遞體的作用。遞體的作用。n解偶聯(lián)劑可解除寡霉素解偶聯(lián)劑可解除寡霉素對(duì)氧利用的抑制作用。對(duì)氧利用的抑制作用。(3)(3)離子載體抑制劑離子載體抑制劑n纈氨霉素、短桿菌肽纈氨霉素、短桿菌肽n作用：作用：轉(zhuǎn)運(yùn)一價(jià)陽離子進(jìn)入線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)一價(jià)陽離子進(jìn)入線粒體內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)，中和基質(zhì)側(cè)負(fù)電荷，降低內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)，中和基質(zhì)側(cè)負(fù)電荷，降低內(nèi)膜內(nèi)外的電勢差及離子濃度，減弱推動(dòng)內(nèi)外的電勢差及離子濃度，減弱推動(dòng)ATPATP形成的質(zhì)子推動(dòng)力，從而抑制氧化磷酸形成的質(zhì)子推動(dòng)力，從而抑制氧化

24、磷酸化?；?。（4 4）常見的呼吸鏈抑制劑）常見的呼吸鏈抑制劑FADNADH FMNCoQCyt bCyt c1Cyt cCyt aa3O2（Fe-S）（Fe-S）PPPADPATPADPATPADPATP抗霉素抗霉素ACO氰化物氰化物阿米妥阿米妥魚藤酮魚藤酮二硝基苯酚二硝基苯酚 六、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制六、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制化學(xué)偶聯(lián)學(xué)說化學(xué)偶聯(lián)學(xué)說結(jié)構(gòu)偶聯(lián)學(xué)說結(jié)構(gòu)偶聯(lián)學(xué)說化學(xué)滲透學(xué)說化學(xué)滲透學(xué)說化學(xué)滲透學(xué)說化學(xué)滲透學(xué)說英國英國P.Mitchell （1961年）年）主要論點(diǎn)：呼吸鏈存在于線主要論點(diǎn)：呼吸鏈存在于線粒體內(nèi)膜之上，當(dāng)氧化進(jìn)行粒體內(nèi)膜之上，當(dāng)氧化進(jìn)行時(shí)，呼吸鏈起質(zhì)子泵作用，時(shí)，呼吸

25、鏈起質(zhì)子泵作用，質(zhì)子被泵出線粒體內(nèi)膜之外質(zhì)子被泵出線粒體內(nèi)膜之外側(cè)，造成了膜內(nèi)外兩側(cè)間跨側(cè)，造成了膜內(nèi)外兩側(cè)間跨膜的化學(xué)電位差，后者被膜膜的化學(xué)電位差，后者被膜上上ATP合酶所利用，使合酶所利用，使ADP與與Pi合成合成ATP。偶聯(lián)機(jī)制偶聯(lián)機(jī)制n（1 1）線粒體內(nèi)膜的電子傳）線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€(gè)質(zhì)子泵；遞鏈?zhǔn)且粋€(gè)質(zhì)子泵；n（2 2）在電子傳遞鏈中，電）在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時(shí)釋放出來的能量，用于態(tài)時(shí)釋放出來的能量，用于驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)膜內(nèi)側(cè)的H H+ +遷移到膜外遷移到膜外側(cè)（膜對(duì)側(cè)（膜對(duì)H H+ +是不通透的）。是不通透的）。這樣，在膜的

26、內(nèi)側(cè)與外側(cè)就這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度 ( ( pH) pH) 和電位梯度（和電位梯度（）；）；n（3 3）在膜內(nèi)外勢能差（）在膜內(nèi)外勢能差（ pH pH 和和）的驅(qū)動(dòng)下，膜外高能）的驅(qū)動(dòng)下，膜外高能質(zhì)子沿著一個(gè)特殊通道（質(zhì)子沿著一個(gè)特殊通道（ATPATP酶的組成部分），跨膜回到膜酶的組成部分），跨膜回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動(dòng)能量，直接驅(qū)動(dòng)ADPADP和磷酸合和磷酸合成成ATPATP?；瘜W(xué)滲透學(xué)說的主要證據(jù)化學(xué)滲透學(xué)說的主要證據(jù)n氧化磷酸化需要完整的線粒體內(nèi)膜；氧化磷酸化需要完整的線粒體內(nèi)膜；n隨著細(xì)胞呼吸的進(jìn)行，

27、線粒體外室的隨著細(xì)胞呼吸的進(jìn)行，線粒體外室的pHpH值降值降低；低；n人為建立的人為建立的pHpH梯度可驅(qū)動(dòng)梯度可驅(qū)動(dòng)ATPATP的合成；的合成；n破壞線粒體內(nèi)膜的電化學(xué)梯度的解偶聯(lián)劑或破壞線粒體內(nèi)膜的電化學(xué)梯度的解偶聯(lián)劑或離子載體能夠抑制氧化磷酸化。而能夠提高線離子載體能夠抑制氧化磷酸化。而能夠提高線粒體外室粒體外室pHpH值的化合物能刺激值的化合物能刺激ATPATP的合成。的合成。n分離純化到分離純化到F F1 1/F/F0 0-ATP-ATP合酶。合酶。七、七、 胞漿中胞漿中NADHNADH的氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用線粒體基質(zhì)與胞液之間有線粒體基質(zhì)與胞液之間有內(nèi)、外膜相隔，外膜通透

28、性內(nèi)、外膜相隔，外膜通透性高，內(nèi)膜依賴其膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)高，內(nèi)膜依賴其膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)載體完成轉(zhuǎn)運(yùn)。載體完成轉(zhuǎn)運(yùn)。胞液中生成的胞液中生成的NADH不能不能自由通過線粒體內(nèi)膜。自由通過線粒體內(nèi)膜。轉(zhuǎn)運(yùn)胞液轉(zhuǎn)運(yùn)胞液NADH的機(jī)制主的機(jī)制主要有：要有： -磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭和和蘋蘋果酸果酸-天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭作用。作用。 酵解酵解（細(xì)胞質(zhì)）（細(xì)胞質(zhì)）氧化磷酸化氧化磷酸化 （線粒體）（線粒體）1 1、磷酸甘油穿梭系統(tǒng)、磷酸甘油穿梭系統(tǒng) 部位：部位：主要存在于主要存在于腦腦和和骨骼肌骨骼肌中。中。催化酶：催化酶：甘油甘油-3-3-磷酸脫氫酶（輔基為磷酸脫氫酶（輔基為FADFAD）能量生成：能量生成：NA

29、DHNADH通過此穿梭系統(tǒng)帶一對(duì)氫原子通過此穿梭系統(tǒng)帶一對(duì)氫原子進(jìn)入線粒體，轉(zhuǎn)移到線粒體進(jìn)入線粒體，轉(zhuǎn)移到線粒體甘油甘油-3-3-磷酸脫氫磷酸脫氫酶的輔基酶的輔基FADFAD分子上，形成還原性分子上，形成還原性FADFADH H2 2，由于由于經(jīng)經(jīng)琥珀酸氧化呼吸鏈琥珀酸氧化呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化，故只能進(jìn)行氧化磷酸化，故只能產(chǎn)生產(chǎn)生1.51.5分子分子ATPATP。生物學(xué)意義：生物學(xué)意義：使細(xì)胞溶膠中的使細(xì)胞溶膠中的NADHNADH逆濃度梯度逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi)膜進(jìn)入電子傳遞鏈進(jìn)行氧化。轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi)膜進(jìn)入電子傳遞鏈進(jìn)行氧化。 線粒體線粒體 內(nèi)膜內(nèi)膜 線粒體線粒體 外膜外膜膜間腔膜間腔 線粒

30、體線粒體 基質(zhì)基質(zhì)磷酸甘油穿梭系統(tǒng)磷酸甘油穿梭系統(tǒng) FADH2 NAD+ FAD -磷酸甘磷酸甘油脫氫酶油脫氫酶 琥珀酸琥珀酸氧化氧化呼吸鏈呼吸鏈 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 PiCH2O-CH2OH C=OPiCH2O-CH2OH C=O -磷酸甘油磷酸甘油 PiCH2O-CH2OH CHOHPiCH2O-CH2OH CHOH NADH+H+ - -磷酸甘磷酸甘油脫氫酶油脫氫酶胞漿胞漿2 2、蘋果酸蘋果酸- -天冬氨酸穿梭系統(tǒng)天冬氨酸穿梭系統(tǒng) 部位：部位：主要存在于主要存在于肝肝和和心肌心肌中。中。能量生成：能量生成：胞液中胞液中NADH+HNADH+H+ +的一對(duì)氫原子經(jīng)此的一對(duì)氫原子經(jīng)此穿

31、梭系統(tǒng)帶入一對(duì)氫原子，由于經(jīng)穿梭系統(tǒng)帶入一對(duì)氫原子，由于經(jīng)NADHNADH氧化呼氧化呼吸鏈吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化，故可生成進(jìn)行氧化磷酸化，故可生成2.52.5分分子子ATPATP。催化酶催化酶: :蘋果酸脫氫酶（蘋果酸脫氫酶（NADNAD+ +）、谷草轉(zhuǎn)氨酶）、谷草轉(zhuǎn)氨酶作用作用: :將胞液中將胞液中NADHNADH所帶電子轉(zhuǎn)移到線粒體基所帶電子轉(zhuǎn)移到線粒體基質(zhì)內(nèi)質(zhì)內(nèi), ,為進(jìn)入電子傳遞鏈創(chuàng)造條件。為進(jìn)入電子傳遞鏈創(chuàng)造條件。NADH +H+ NAD+ -OOC-CH2-C-COO-O-OOC-CH2-C-COO-OHHNADH +H+ NAD+ 谷氨酸谷氨酸- 天冬氨酸天冬氨酸 轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋果酸

32、蘋果酸-酮酮 戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 -OOC-CH2-C-COO-OHH蘋果酸蘋果酸 -OOC-CH2-C-COO-O草酰乙酸草酰乙酸 -OOC-CH2-CH2-C-COO-O-OOC-CH2-CH2-C-COO-O-酮戊二酸酮戊二酸 -OOC-CH2-CH2-C-COO-H3N+H谷氨酸谷氨酸 蘋果酸蘋果酸 脫氫酶脫氫酶 谷草轉(zhuǎn)谷草轉(zhuǎn) 氨酶氨酶 胞液胞液 線線 粒粒 體體 內(nèi)內(nèi) 膜膜 基質(zhì)基質(zhì) 呼吸鏈呼吸鏈 -OOC-CH2-C-COO-H3N+H天冬氨酸天冬氨酸 -OOC-CH2-C-COO-H3N+H-OOC-CH2-CH2-C-COO-H3N+H2. 2.蘋果酸蘋果酸- -天冬氨酸穿梭系統(tǒng)天冬氨酸穿梭系統(tǒng)