第6章 生物氧化36985幻灯片.pptVIP

第一节 生成ATP的氧化磷酸化体系 一、氧化呼吸链 (oxidative respiratory chain) 代谢物脱下的氢，通过线粒体内膜上一系列酶和辅酶所催化的连锁氧化还原反应逐步传递，最终传递给氧生成水，因与细胞呼吸有关，此一系列酶和辅酶称为氧化呼吸链，又称电子传递链。 线粒体的结构 1．复合体Ⅰ：NADH-泛醌还原酶 铁硫蛋白的分子结构 铁硫蛋白分子中含有半胱氨酸残基硫原子,与铁硫中心的Fe相连。 3．复合体Ⅲ：泛醌-细胞色素c还原酶 Cyt a 和Cyt a3 因两者位于同一亚基上，难分离，故习惯又称Cyt aa3 ，并常以Cyt aa3代表复合体Ⅳ。复合体Ⅳ含2个Cu离子，分别为CuA和CuB， Cu离子可传递电子，为电子传递体： 复合体Ⅳ: 细胞色素 c 氧化酶 泛醌的分子结构 细胞色素 c ( Cytc ) 二、氧化磷酸化 代谢物脱下的氢经氧化呼吸链传递给氧生成水，同时偶联驱动ADP磷酸化生成ATP，此称为氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）。 （一）氧化磷酸化的偶联部位 1、P/O 比值： P/O 比值是指物质氧化时，每消耗1摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数，即生成ATP 的摩尔数。 自由能的变化与氧化还原电位变化的关系： ΔG = -n FΔE （ΔE 为氧化还原电位变化，n为传递的电子数，F为法拉弟常数=96.5 kJ/mol·V） 合成1mol ATP时，需要提供的能量至少为 ΔG = 30.5 kJ/mol。 （二）氧化磷酸化偶联机制 化学渗透假说（chemiosmotic hypothesis ) 此假说于1961年由英国人 Peter Mitchell 提出。其要点是：电子沿呼吸链传递时，可将质子H+从线粒体内膜内泵到线粒体内膜外，产生内膜内外质子电化学梯度，以此储存电子传递释放的能量，当H+顺浓度梯度回流通过ATP合酶时，驱动ADP+Pi生成ATP。 电子传递与质子梯度的形成（实验） 质子梯度的形成 ATP合酶的分子结构（早期图） 三、氧化磷酸化的影响因素 1. 呼吸链抑制剂 不抑制呼吸链的电子传递过程，但使氧化与磷酸化偶联过程脱离的药物或毒物称为解偶联剂。 作用机制：使呼吸链传递电子过程中泵出的H+不经ATP 合酶的F0质子通道回流，而通过其它途径返回线粒体，ATP不能生成，能量以热能释放。 四、ATP 生物化学将水解时释放的能量21kJ/mol的化学键称为高能键（实际上并不存在键能特别高的化学键），用“～”表示，如高能磷酸键。含有高能键的化合物称高能化合物（见书表）。 五、通过线粒体内膜的物质转运 线粒体外膜通透性较高，线粒体内膜通过不同的转运蛋白进行各种物质交换，各主要转运蛋白见下表。 1、α-磷酸甘油穿梭 ATP是生命活动最主要的直接使用能量形式。 生成ATP的方式主要有两种：氧化磷酸化和底物水平磷酸化。 另外当ATP消耗过多，ADP积聚，可由ADP生成ATP 。 ADP + ADP ATP +AMP ATP 不能储存，磷酸肌酸（creatine phosphate CP )是直接使用能量的贮存形式，主要存在于脑和肌肉组织。 NH2 | C = NH | N—CH3 | CH2 | COOH + ATP NH～ P | C = NH | N—CH3 | CH2 | COOH 肌酸激酶 CPK (CK) 肌酸 磷酸肌酸 5、CoQ ：又称泛醌 CoQ是小分子脂溶性醌类化合物。其含有多个异戊二烯构成的侧链，人的 CoQ 的侧链由10个异戊二烯单位组成，用CoQ10 表示。 CoQ的功能是将电子从复合体Ⅰ或复合体Ⅱ传递给复合体Ⅲ。 CoQ 复合体Ⅰ 复合体Ⅲ 复合体Ⅱ e e e 6、细胞色素 c ( Cyt c ) Cyt c 与线粒体内膜外表面结合不紧密，易于分离，不参与复合体形成。 其功能是将电子从复合体Ⅲ传递给复合体Ⅳ。 复合体Ⅲ Cyt c 复合体Ⅳ e e （二）氧化呼吸链的排列顺序 琥珀酸等 ↓ FAD, Fe-S 复合体Ⅱ