林其谁讲稿.ppt

“假说”在学术研究上的作用 呼吸链是怎样的 很早就知道呼吸链包括: 以异咯嗪为辅基的脱氢酶如NADH脱氢酶与琥珀酸脱氢酶 铁硫蛋白 细胞色素 David Green的实验室发现小分子脂类-泛醌(辅酶Q)参与呼吸链 氧化偶联磷酸化的基本特征 在完整线粒体氧化与磷酸化紧密偶联 没有氧化 就没有磷酸化 不能进行磷酸化 氧化也就被抑制 在老化线粒体氧化与磷酸化解偶联 只有氧化没有磷酸化 氧化可以在没有磷酸化时进行 一些化学试剂(解偶联剂)使紧密偶联线粒体变成解偶联线粒体 一些化学试剂(如寡霉素)抑制紧密偶联线粒体的磷酸化,从而抑制了呼吸,但不抑制线粒体的一些需能反应.说明线粒体有一种高能状态.这个高能状态能够将能量转给ADP 高能“中间物”存在的实验证明 解偶联剂 DNP、FCCP, 使偶联磷酸化的线粒体的呼吸不与磷酸化偶联。 当线粒体处于高底物浓度、低ADP浓度的条件下,虽然ATP不能合成,但是能够驱动一些需能的过程：NAD的需能还原、NADPH的需能转氢、线粒体吸收阳离子等。 能量转移抑制剂 Oligomycin(寡霉素)虽然抑制ATP的合成，但不抑制一些需能的过程 氧化磷酸化高能“中间物” 大量的寻找氧化磷酸化高能中间物的工作未获得结果.一度找到的磷酸组氨酸后来被证明是?酮戊二酸脱氢酶底物水平磷酸化的结果，与氧化磷酸化没有关系。没有找到高能中间物是化学中间物假说的致命伤之一。 另一个致命伤是化学中间物假说不能解释为什么氧化磷酸化离不开膜结构。 大量研究使人们考虑高能“中间物”有可能不是一种化学物质，而是一种物理状态。 线粒体的复杂功能 代谢 三羧酸循环，尿素循环，氧化磷酸化等 遗传 线粒体环状DNA，转录、翻译系统 自由基与衰老 老年性疾病 细胞凋亡 基因表达与调控 核编码与线粒体编码蛋白质的精 确同步合成 细胞质合成蛋白质进入线粒体各部分 * 林其谁 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所 qslin@sibs.ac.cn 2006年10月24日 科研中假说的作用 假说是根据一些观察或实验的结果提出的，假说是走向阐明客观机制的第一步 进一步设计实验来完善假说, 验证假说 科学假说必须是可以用实验来检验的 从假说走向机制阐明是需要时间考验的. 要能够合理地解释所有的相关实验结果. 动物细胞内糖、脂肪酸等的氧化是机体获得能量的主要来源。通过氧化与磷酸化的偶联，氧化释放的能量被用来合成ATP。 David Green的实验室发现小分子脂类-泛醌(辅酶Q)是在呼吸链的主干道上 他们提出假说: 呼吸链是由大的蛋白质复合物与分子量较小的辅酶Q和细胞色素c所构成 通过分离四种复合物,并且重组成完整呼吸链,这个假说得到完全的证明 呼吸链是由四种复合物构成的 氧化磷酸化机制的 化学中间物假说 参考糖酵解过程中3- 磷酸甘油醛脱氢酶催化脱氢氧化时ATP合成的机制: 3-磷酸甘油醛脱氢酶其辅酶为NAD+, 它催化 3-磷酸甘油醛脱氢氧化、加磷酸生成1，3 - 二磷酸甘油酸. 反应释放的能量储存在所生成的1，3 - 二磷酸甘油酸1位的羧酸与磷酸构成的混合酸酐内，此高能磷酸基团可将能量转移给ADP形成ATP。 线粒体内有参与氧化磷酸化的二种高能中间物, 一种不含磷 通过呼吸链氧化还原而形成; 一种含磷通过与不含磷高能中间物反应而形成,再与ADP反应生成ATP。高能中间物容易被水解，从而导致解偶联。 氧化磷酸化机制的 化学“中间物”假说 氧化磷酸化机制的化学学说 AH2 + B + I ? A?I + BH2 (1) A?I + X ? X ?I + A (2) X ?I + Pi ? X ?P + I (3) X ?P + ADP ? ATP + X (4) AH2 + B + Pi + ADP ? A + BH2 + ATP A与B是二个电子载体; I与X是二个假定的偶联因子 “X?I 的水解”可以解释解偶联剂的作用 Oligomycin(寡霉素) 抑制呼吸链的作用可以用“抑制X ?I与 Pi反应,从而抑制A的再生”来解释 反应 (3) + (4) 可以解释需要ADP的Pi - ATP交换反应 反应 (4) 可以解释ADP - ATP交换反应 有二种物理