光合磷酸化-机理２ 植物生理 知识讲稿.pptVIP

(三)叶绿体的光合磷酸化(电能→活跃的化学能); ;2. 光合磷酸化形成ATP的机理;2.2 化学渗透理论 1961，英国的Mitchell提出化学渗透假说来解释光合磷酸化。基本点：①由脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子的通透具有选择性，膜的组成在空间上将膜分成内外两侧；②具有一定氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜上；③膜上有一个转移质子的ATP合成酶系统；④光合电子传递的过程伴随膜内外两侧产生质子梯度差ΔpH，还引起膜电位差ΔΦ。ΔpH和ΔΦ两者合称为跨膜质子动力势（PMF），即为光合磷酸化的动力；⑤质子不容易穿过膜，当H+通过ATP合成酶系统返回时，推动ADP和Pi形成ATP（图20）。 ;; ;除了上面的非循环电子传递外,PSI的循环电子传递??水-水循环也会产生跨膜的pH梯度差,形成ATP; 分别把这三种称为非环式光合磷酸化、环式光合磷酸化和假循环光合磷酸化。;2.3 蛋白质构型变化学说(结合改变机理);Annu.Rev.Biochem1997;2002 plant physiology;结合改变机理:;结合改变机理(旋转催化理论);2.4 区域质子势;3.ATP合成酶复合物;;纯化的CF1含有α、β、γ、δ和ε五种亚单位，其比例为α3、β3、γ1、δ1、ε1。CF1总分子量400±24KD,亚基的分子量为α(55KD), β(53KD), γ(35KD), δ(20KD), ε(14KD). CF0含有四种亚单位，每个CF0中亚单位之间的比值也存在争议，可能是Ⅰ1II1III12Ⅳ1。总分子量约为170KD左右,各亚基分子量分别为Ⅰ(18KD),Ⅱ(16KD),Ⅲ(8KD),Ⅳ(20KD). 每种亚单位均行使其特有的功能。α亚单位含有紧密结合核苷的部位，在CF1行使催化功能的时候，α亚单位的紧密结合核苷部位将调节CF1的变构。 β亚单位含有ATP合成和水解的催化部位。γ亚单位参与H+经过CF1的移动，并与CF1作为ATP酶的活性有关。;δ亚单位联结CF1和CF0的质子通道。在重组系统中，欲表现合成ATP的活性，ε亚单位是不可缺少的组分。缺少ε亚单位的CF1制剂，表现出ATP酶水解活性，如加入ε亚单位则抑制这种活性，故也称ε亚单位为ATP酶的抑制剂。 CF0各亚单位的功能还不太清楚。一般认为膜上CF0起质子通道作用的主要部分是亚单位Ⅲ，为DCCD结合蛋白。 ;CF0:a,b,b’,c12;将从类囊体膜上分离的CF0—CF1重组入脂质体内，表明它仍可执行其在类囊体膜中的多种功能。 例如：这种CF0—CF1脂质体可进行由人工形成的ΔPH和ΔΦ所推动的ATP合成，这是当前研究质子电化学梯度推动磷酸化反应的最简单的反应系统。 这种脂质体CF0-CF1还可以进行上述反应的逆反应. ;4.逆向反应（ATP酶反应）;The H+/ATP stoichiometry, the number of protons crossing the member per ATP molecule synthesized, is central to understanding the mechanism of coupling factor. Mitchell hypothesized that two H+ were required for synthesis of one ATP, but the stoichimetry of proton translocated per ATP synthesizes has recently been found to be four H+ ions per ATP in chloroplasts (1998). ;The ratio is expected to be related to the number of Ⅲ(c ) subunits in the F0 part of ATP synthase complex, which is 12 in CF0, and the number of β–subunits in F1, which is 3, as release of 3 ATP from F1 requires one rotation of F0, that