第06章 线粒体与细胞的能量转换精品.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 第二节 细胞呼吸与能量转换 一、细胞呼吸 1.定义：在特定细胞器（主要是线粒体）内，在O2的参与下，分解大分子物质，释放出能量并储存于ATP的过程成为细胞呼吸，也称为生物氧化。 2.特点 本质上是在线粒体中进行的由一系列酶催化的氧化还原反应； 所产生的能量储存于ATP的高能磷酸键中； 反应在恒温、恒压条件下进行；反应过程中需要O2和H2O的参与。 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 二、高能分子ATP 通过ADP与ATP之间的相互转化进行细胞能量的转换与储存。转换过程可表示为： A-P~P + Pi + 1.72 kJ A-P~P~P 磷酸化 去磷酸化 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 第三节 细胞的能量转换 细胞所需能量来自细胞对葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等能源物质的细胞氧化。 细胞氧化可分为3个阶段： 糖酵解和乙酰CoA 的生成 三羧酸循环 氧化磷酸化 营养物质 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 一、糖酵解和乙酰CoA 的生成 2NAD+ 2NADH C6H12O6 2CH3COCOOH+2H+ 2ADP+2Pi 2ATP 在细胞质基质中进行，不需氧。 丙酮酸脱氢酶 2CH3COCOOH+2HSCoA 2CH3CO-SCoA+2CO2+2H+ 2NAD+ 2NADH 在线粒体基质中进行，不需氧。 糖酵解酶系 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 二、三羧酸循环 3NAD++FAD 3NADH+FADH2 CH3CO-SCoA+3H2O 2CO2+HSCoA+3H+ GDP+Pi GTP 在线粒体基质中进行，不需氧。 三羧酸循环是各种有机物进行最后氧化的过程，也是各类有机物相互转化的枢纽。 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 线粒体内膜 天冬氨酸 草酰乙酸 苹果酸 天冬氨酸 草酰乙酸 苹果酸 ?-酮戊二酸 谷氨酸 ?-酮戊二酸 谷氨酸 NADH NAD+ NADH NAD+ 1 2 3 4 5 6 线粒体内膜的穿梭机制 苹果酸—天冬氨酸穿梭系统，说明NADH进入线粒体的机制。 1.苹果酸脱氢酶，2.苹果酸-?酮戊二酸逆向运输载体，3.苹果酸脱氢酶，4.谷-草转氨酶，5.谷氨酸-天冬氨酸逆向转运载体（可交换运输此二类物质），6.谷-草转氨酶 胞质溶液 线粒体内 ?-磷酸甘油穿梭机制 甘油3-磷酸 脱氢酶复合体 FADH2 FAD 磷酸二羟丙酮 甘油3-磷酸 NADH+H 胞质 甘油3-磷酸 脱氢酶 NAD 膜间腔 基质 2e Q + + - * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 三、氧化磷酸化与ATP生成 （一）呼吸链和ATP酶复合体 1.呼吸链 糖酵解和三羧酸循环中脱下的氢，以质子和电子的形式通过多种酶和辅酶构成的传递体系逐步传递，最后与氧结合成水。这样的递氢和递电子体系称为呼吸链或电子传递链。 呼吸链中的酶和辅酶先构成酶复合体，再由酶复合体构成呼吸链。呼吸链中酶复合体按照严格的顺序排列在线粒体内膜上； 在电子传递过程中逐步释放出能量，并储存于ATP中 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 线粒体内有两条主要的呼吸链： （1）由复合体I、III、IV组成，催化NADH的脱氢氧化。 （2）由复合体II、III、IV组成，催化FADH2的脱氢氧化。 任何两个复合物之间没有稳定的连接结构，而是由CoQ，Cyt c这样的可扩散性分子连接。 Turn to page 51 * 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 呼吸链中的脂蛋白复合体及其辅基成分 酶复合体 酶活性 分子量(kD) 辅基 电子传递环节 I NADH脱氢酶 850 FMN, FeS NADH→CoQ* II 琥珀酸脱氢酶 140 FAD, FeS, Cyt b 琥珀酸→CoQ# III Cyt c还原酶 250 Cyt b, Cyt c1, FeS CoQ→Cyt c* IV Cyt c氧化酶 160 Cyt a, Cyt a3, Cu Cyt c→O* *伴随H+跨膜转运，#不伴随H+跨膜转运。