教學(xué)第七章-石河子大學(xué)課件

第六章生物氧化BiologicalOxidation石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化系第六章生物氧化石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化系物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成CO2和H2O的過程。糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能*生物氧化的概念

物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在*生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律。物質(zhì)在體內(nèi)外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。*生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反應(yīng)逐步進(jìn)行，能量逐步釋放有利于有利于機(jī)體捕獲能量，提高ATP生成的效率。進(jìn)行廣泛的加水脫氫反應(yīng)使物質(zhì)能間接獲得氧，并增加脫氫的機(jī)會；脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生H2O，有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2。*生物氧化與體外氧化之不同點(diǎn)生物氧化體外氧化能量是突然釋放的。產(chǎn)生的CO2、H2O由物質(zhì)中的碳和氫直接與氧結(jié)合生成。是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2*生物氧化的一般過程糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基5第六章生物氧化第一節(jié)

生成ATP的氧化磷酸化體系第二節(jié)

其他不生成ATP的氧化體系（不要求）第六章生物氧化第一節(jié)生成ATP的氧化磷酸化體系6第六章生物氧化第一節(jié)

生成ATP的氧化磷酸化體系第二節(jié)

其他不生成ATP的氧化體系（不要求）第六章生物氧化第一節(jié)生成ATP的氧化磷酸化體系7第一節(jié)

生成ATP的氧化體系

TheOxidationSystemofATPProducing第一節(jié)

生成ATP的氧化體系

TheOxidation定義代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratorychain)又稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。組成遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）一、呼吸鏈定義一、呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ鐵卟啉，-酶名稱復(fù)合體復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-SFeS鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)3941113復(fù)合體酶名稱復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)39413復(fù)合體Ⅰ鐵卟啉，-酶名稱復(fù)合體復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNAD呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸1/2O2+2H+H2O胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜e-e-e-e-e-ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡121.復(fù)合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶功能:

將電子從NADH傳遞給泛醌

(ubiquinone)

復(fù)合體ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-21.復(fù)合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶功能:將電子從NNAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;RNAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時變化發(fā)生在五價氮和三價氮之間。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN。FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進(jìn)行Fe2+Fe3++e反應(yīng)傳遞電子。?表示無機(jī)硫鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵硫蛋白SS無機(jī)硫半胱氨酸硫鐵硫蛋白SS無機(jī)硫半胱氨酸硫18泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+NAD+FMNFMNH202.復(fù)合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶功能:

將電子從琥珀酸傳遞給泛醌

復(fù)合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S32.復(fù)合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶功能:將電子從琥珀細(xì)胞色素細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。細(xì)胞色素細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶第七章-石河子大學(xué)課件第七章-石河子大學(xué)課件243.復(fù)合體Ⅲ:泛醌-細(xì)胞色素c還原酶

功能：將電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素c

復(fù)合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c13.復(fù)合體Ⅲ:泛醌-細(xì)胞色素c還原酶功能：將電子從泛第七章-石河子大學(xué)課件264.復(fù)合體Ⅳ:細(xì)胞色素c氧化酶功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧

復(fù)合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB其中Cyta3和CuB形成的活性部位將電子交給O2。4.復(fù)合體Ⅳ:細(xì)胞色素c氧化酶功能：將電子從細(xì)胞色素c第七章-石河子大學(xué)課件28由以下實(shí)驗確定①標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位②拆開和重組③特異抑制劑阻斷④還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧（二）呼吸鏈成分的排列順序由以下實(shí)驗確定（二）呼吸鏈成分的排列順序1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復(fù)合體Ⅰ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復(fù)合體Ⅱ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O21.NADH氧化呼吸鏈

NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈32第七章-石河子大學(xué)課件電子傳遞鏈電子傳遞鏈二、氧化磷酸化*定義氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。

底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。二、氧化磷酸化*定義底物水平磷酸化(substrate（一）氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根據(jù)自由能變化和P/O比值⊿Go'=-nF⊿Eo'P/O比值:物質(zhì)氧化時，每消耗1mol氧原子所消耗的無機(jī)磷的mol數(shù)（一）氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ線粒體離體實(shí)驗測得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/O比值可能生成的ATP數(shù)β-羥丁酸NAD+→復(fù)合體Ⅰ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ2.4～2.82.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2琥珀酸復(fù)合體Ⅱ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ1.71.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2抗壞血酸Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O20.881細(xì)胞色素c(Fe2+)復(fù)合體Ⅳ→O20.61-0.681線粒體離體實(shí)驗測得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/ATPATPATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化

區(qū)段電位變化(⊿E0′)自由能變化⊿G0′=-nF⊿E0′能否生成ATP(⊿G0′是否大于30.5KJ)Cytaa3~O20.58V112.0KJ/mol能NAD+~CoQ0.36V69.5KJ/mol能CoQ~Cytc0.19V36.7KJ/mol能ATPATPATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞38（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理1.化學(xué)滲透假說(chemiosmotichypothesis)

電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。

（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理1.化學(xué)滲透假說(chemio線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說簡單示意圖線粒體基質(zhì)線粒體膜++++---40化學(xué)滲透假說化學(xué)滲透假說ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------化學(xué)滲透假說詳細(xì)示意圖ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+422.ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖2.ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機(jī)制當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生三、影響氧化磷酸化的因素1.呼吸鏈抑制劑

阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。2.解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白3.氧化磷酸化抑制劑

對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素（一）抑制劑三、影響氧化磷酸化的因素1.呼吸鏈抑制劑（一）抑制劑魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)魚藤酮×抗霉素A×CO、CN-、×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)46不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響

不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響47解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能H+H+ADP+PiATP解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F48寡霉素(oligomycin)可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖寡霉素(oligomycin)寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖49（二）ADP的調(diào)節(jié)作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)（三）甲狀腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。（四）線粒體DNA突變

與線粒體DNA病及衰老有關(guān)。（二）ADP的調(diào)節(jié)作用目錄目錄51四、ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物

高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物四、ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物高能磷酸鍵第七章-石河子大學(xué)課件核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP核苷二磷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。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機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn))化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以ATP為中心。ATP的生成和利用ATPADP肌酸磷酸56五、通過線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體外膜通透性高，線粒體對物質(zhì)通過的選擇性主要依賴于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)對各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。五、通過線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體外膜通透性高，線粒體對物質(zhì)

線粒體內(nèi)膜的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

線粒體內(nèi)膜的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（一）胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制主要有α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋果酸-天冬氨酸穿梭(malate-asparateshuttle)（一）胞漿中NADH的氧化胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)1.

α-磷酸甘油穿梭機(jī)制1.α-磷酸甘油穿梭機(jī)制

NADH+H+FADH2NAD+FAD線粒體內(nèi)膜線粒體外膜膜間隙線粒體基質(zhì)α-磷酸甘油脫氫酶呼吸鏈磷酸二羥丙酮α-磷酸甘油NADH+H+FADH2NAD+FAD2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制2.蘋果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制NADH+H+NAD+NADH+H+NAD+谷氨酸-天冬氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋果酸-α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體蘋果酸草酰乙酸α-酮戊二酸谷氨酸蘋果酸脫氫酶谷草轉(zhuǎn)氨酶胞液線粒體內(nèi)膜基質(zhì)呼吸鏈天冬氨酸NADHNAD+NADHNAD+谷氨酸-蘋果

（二）腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(adeninenucleotidetransporter)參與ADP與ATP反向轉(zhuǎn)運(yùn)。（二）腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(adenineATP4-F0F1胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)腺苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ADP3-H2PO4-ATP4-H+H+H+H+H2PO4-H2PO4-ADP3-ADP3-ATP4-F0F1胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)腺苷酸磷酸ADP3-小結(jié)生物氧化兩條重要的呼吸鏈ATP偶聯(lián)部位氧化磷酸化穿梭小結(jié)生物氧化兩條重要的呼吸鏈氧化磷酸化穿梭一、名詞解釋1、生物氧化(biologicaloxidation)2、呼吸鏈(respiratorychain)3、氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)4、P/O比值(P/Oratio)二、問答題1、試說明物質(zhì)在體內(nèi)氧化和體外氧化有哪些異同點(diǎn)？2、脂酰輔酶A脫下的兩個氫經(jīng)過哪條呼吸鏈氧化？產(chǎn)生多少分子ATP?寫出呼吸鏈的排列順序并指出生成ATP的部位。3、蘋果酸脫下的兩個氫進(jìn)入哪條呼吸鏈氧化？產(chǎn)生多少分子ATP?寫出該呼吸鏈排列順序及ATP生成部位。思考題一、名詞解釋思考題第六章生物氧化BiologicalOxidation石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化系第六章生物氧化石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化系物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時逐步釋放能量，最終生成CO2和H2O的過程。糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能*生物氧化的概念

物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱生物氧化，主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在*生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧、脫氫、失電子，遵循氧化還原反應(yīng)的一般規(guī)律。物質(zhì)在體內(nèi)外氧化時所消耗的氧量、最終產(chǎn)物（CO2，H2O）和釋放能量均相同。*生物氧化與體外氧化之相同點(diǎn)生物氧化中物質(zhì)的氧化方式有加氧是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反應(yīng)逐步進(jìn)行，能量逐步釋放有利于有利于機(jī)體捕獲能量，提高ATP生成的效率。進(jìn)行廣泛的加水脫氫反應(yīng)使物質(zhì)能間接獲得氧，并增加脫氫的機(jī)會；脫下的氫與氧結(jié)合產(chǎn)生H2O，有機(jī)酸脫羧產(chǎn)生CO2。*生物氧化與體外氧化之不同點(diǎn)生物氧化體外氧化能量是突然釋放的。產(chǎn)生的CO2、H2O由物質(zhì)中的碳和氫直接與氧結(jié)合生成。是在細(xì)胞內(nèi)溫和的環(huán)境中（體溫，pH接近中性），在一系列酶促反糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2*生物氧化的一般過程糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基72第六章生物氧化第一節(jié)

生成ATP的氧化磷酸化體系第二節(jié)

其他不生成ATP的氧化體系（不要求）第六章生物氧化第一節(jié)生成ATP的氧化磷酸化體系73第六章生物氧化第一節(jié)

生成ATP的氧化磷酸化體系第二節(jié)

其他不生成ATP的氧化體系（不要求）第六章生物氧化第一節(jié)生成ATP的氧化磷酸化體系74第一節(jié)

生成ATP的氧化體系

TheOxidationSystemofATPProducing第一節(jié)

生成ATP的氧化體系

TheOxidation定義代謝物脫下的成對氫原子（2H）通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應(yīng)逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水，這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈(respiratorychain)又稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。組成遞氫體和電子傳遞體（2H2H++2e）一、呼吸鏈定義一、呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ鐵卟啉，-酶名稱復(fù)合體復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-SFeS鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)3941113復(fù)合體酶名稱復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNADH-泛醌還原酶琥珀酸-泛醌還原酶泛醌-細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素c氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu多肽鏈數(shù)39413復(fù)合體Ⅰ鐵卟啉，-酶名稱復(fù)合體復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體ⅣNAD呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸1/2O2+2H+H2O胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜e-e-e-e-e-ⅢⅠⅡⅣCytcQNADH+H+NAD+延胡791.復(fù)合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶功能:

將電子從NADH傳遞給泛醌

(ubiquinone)

復(fù)合體ⅠNADH→→CoQFMN;Fe-SN-1a,b;

Fe-SN-4;

Fe-SN-3;Fe-SN-21.復(fù)合體Ⅰ:NADH-泛醌還原酶功能:將電子從NNAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+

NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;RNAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時變化發(fā)生在五價氮和三價氮之間。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN。FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵原子可進(jìn)行Fe2+Fe3++e反應(yīng)傳遞電子。?表示無機(jī)硫鐵硫蛋白中輔基鐵硫簇(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子，其中鐵硫蛋白SS無機(jī)硫半胱氨酸硫鐵硫蛋白SS無機(jī)硫半胱氨酸硫85泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。泛醌（輔酶Q,CoQ,Q）由多個異戊二烯連接形成較長的疏復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+

NAD+FMNFMNH2還原型Fe-S氧化型Fe-SQQH2復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+NAD+FMNFMNH872.復(fù)合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶功能:

將電子從琥珀酸傳遞給泛醌

復(fù)合體Ⅱ琥珀酸→→CoQFe-S1;

b560;

FAD;

Fe-S2;

Fe-S32.復(fù)合體Ⅱ:琥珀酸-泛醌還原酶功能:將電子從琥珀細(xì)胞色素細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。細(xì)胞色素細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶第七章-石河子大學(xué)課件第七章-石河子大學(xué)課件913.復(fù)合體Ⅲ:泛醌-細(xì)胞色素c還原酶

功能：將電子從泛醌傳遞給細(xì)胞色素c

復(fù)合體ⅢQH2→→Cytcb562;b566;Fe-S;c13.復(fù)合體Ⅲ:泛醌-細(xì)胞色素c還原酶功能：將電子從泛第七章-石河子大學(xué)課件934.復(fù)合體Ⅳ:細(xì)胞色素c氧化酶功能：將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧

復(fù)合體Ⅳ還原型Cytc→→O2CuA→a→a3→CuB其中Cyta3和CuB形成的活性部位將電子交給O2。4.復(fù)合體Ⅳ:細(xì)胞色素c氧化酶功能：將電子從細(xì)胞色素c第七章-石河子大學(xué)課件95由以下實(shí)驗確定①標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位②拆開和重組③特異抑制劑阻斷④還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧（二）呼吸鏈成分的排列順序由以下實(shí)驗確定（二）呼吸鏈成分的排列順序1.NADH氧化呼吸鏈NADH→復(fù)合體Ⅰ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O22.琥珀酸氧化呼吸鏈

琥珀酸→復(fù)合體Ⅱ→Q→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O21.NADH氧化呼吸鏈

NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈99第七章-石河子大學(xué)課件電子傳遞鏈電子傳遞鏈二、氧化磷酸化*定義氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ADP磷酸化，生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。

底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)是底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程。二、氧化磷酸化*定義底物水平磷酸化(substrate（一）氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ根據(jù)自由能變化和P/O比值⊿Go'=-nF⊿Eo'P/O比值:物質(zhì)氧化時，每消耗1mol氧原子所消耗的無機(jī)磷的mol數(shù)（一）氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ線粒體離體實(shí)驗測得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/O比值可能生成的ATP數(shù)β-羥丁酸NAD+→復(fù)合體Ⅰ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ2.4～2.82.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2琥珀酸復(fù)合體Ⅱ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ1.71.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2抗壞血酸Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O20.881細(xì)胞色素c(Fe2+)復(fù)合體Ⅳ→O20.61-0.681線粒體離體實(shí)驗測得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/ATPATPATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞鏈自由能變化

區(qū)段電位變化(⊿E0′)自由能變化⊿G0′=-nF⊿E0′能否生成ATP(⊿G0′是否大于30.5KJ)Cytaa3~O20.58V112.0KJ/mol能NAD+~CoQ0.36V69.5KJ/mol能CoQ~Cytc0.19V36.7KJ/mol能ATPATPATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位電子傳遞105（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理1.化學(xué)滲透假說(chemiosmotichypothesis)

電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動ADP與Pi生成ATP。

（二）氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理1.化學(xué)滲透假說(chemio線粒體基質(zhì)線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說簡單示意圖線粒體基質(zhì)線粒體膜++++---107化學(xué)滲透假說化學(xué)滲透假說ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATPH+H+H+胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)++++++++++---------化學(xué)滲透假說詳細(xì)示意圖ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+1092.ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和疏水部分F0（a1b2c9～12亞基）組成。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖2.ATP合酶由親水部分F1（α3β3γδε亞基）和當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3個β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機(jī)制當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時，γ亞基發(fā)生三、影響氧化磷酸化的因素1.呼吸鏈抑制劑

阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。2.解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。如：解偶聯(lián)蛋白3.氧化磷酸化抑制劑

對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。如：寡霉素（一）抑制劑三、影響氧化磷酸化的因素1.呼吸鏈抑制劑（一）抑制劑魚藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)魚藤酮×抗霉素A×CO、CN-、×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)113不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響

不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響114解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能H+H+ADP+PiATP解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）ⅢⅠⅡF0F115寡霉素(oligomycin)可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖寡霉素(oligomycin)寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖116（二）ADP的調(diào)節(jié)作用呼吸控制率(respiratorycontrolratio,RCR)（三）甲狀腺激素Na+,K+–ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。（四）線粒體DNA突變

與線粒體DNA病及衰老有關(guān)。（二）ADP的調(diào)節(jié)作用目錄目錄118四、ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物

高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵，常表示為P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物四、ATP高能磷酸鍵與高能磷酸化合物高能磷酸鍵第七章-石河子大學(xué)課件核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用

ADP+ADPATP+AMP核苷二磷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用肌酸激酶的作用磷酸肌酸作