生物氧化与氧化磷酸化 .pptVIP

呼吸过程中无机磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值称为磷氧比。P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATP分子数。到目前为止，电子传递链中一分子NADH或FADH2被氧化所泵出的质子数，以及ATP合酶合成一个ATP所需的质子数仍然都是未知，对此，已有很多实验试图计算这两个值，但仍未取得一致意见。对于电子传递链，目前最公认的结论是一个NADH被氧化泵出10个质子，一个FADH2被氧化泵出6个。而合成一分子ATP大约需要4个质子内流。因此，对于NADH，P/O值约为2.5，而FADH2的P/O值约为1.5。磷氧比（P/O）第29页，共46页，星期日，2025年，2月5日NADHFADH2O212H2OH2ONADH呼吸链：P/O≌3ADP+PiATPFADH2呼吸链：P/O≌2O2122e-2e-ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATP然而也有的教科书认为P/O值分别为3和2。第30页，共46页，星期日，2025年，2月5日定义式：能荷=—————————[ATP]+0.5[ADP][ATP]+[ADP]+[AMP]意义：能荷由ATP、ADP和AMP的相对数量决定，数值在0~1之间，反映细胞能量水平。能荷对代谢的调节可通过ATP、ADP和AMP作为代谢中某些酶分子的别构效应物进行变构调节来实现。能荷相对速率ATP的利用途径ATP的生成途径能荷对ATP的生成途径和ATP的利用途径相对速率的影响能荷第31页，共46页，星期日，2025年，2月5日三、氧化磷酸化偶联机制关于氧化和磷酸化的偶联，曾提出了三种假说：化学偶联假说（chemicalcouplinghypothesis）化学渗透假说(chemiosmotictheory)。构象变化假说(conformationalcouplinghypothesis)化学偶联假说是爱德华?斯莱特（EdwardC.Slater）于1953年提出。认为在电子传递过程中生成高能中间物，再由高能中间物裂解释放的能量驱动ATP的合成。这一假说可以解释底物磷酸化，但在电子传递体系的磷酸化中尚未找到高能中间物。第32页，共46页，星期日，2025年，2月5日化学渗透假说chemiosmotichypothesis1961年由英国生物化学家PeterMitchell最先提出。认为：电子传递释放的自由能和ATP的合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。即电子传递释放的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+离子梯度，及一个电位梯度。这个跨膜的电化学电势驱动ATP的合成。第33页，共46页，星期日，2025年，2月5日第1页，共46页，星期日，2025年，2月5日新陈代谢是生物与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程，是生物体内一切化学变化的总称，是生物体表现其生命活动的重要特征之一，这种新陈代谢一旦停止，生命就随之停止，结果便是蛋白体的分解。第一节新陈代谢第2页，共46页，星期日，2025年，2月5日水解时释放自由能大于21kJ/moL的化学键称之为高能健（energy-richbond），常用符号“~”表示。一、高能键类型二、ATP（三磷酸腺苷、腺苷三磷酸）三、其它高能磷酸化合物第二节高能化合物第3页，共46页，星期日，2025年，2月5日一、高能化合物类型第4页，共46页，星期日，2025年，2月5日二、ATP腺嘌呤—核糖—O—P—O—P—O—P—O-OOOO-O-O-?+?+?+Mg2+在pH=7环境中，ATP分子中的三个磷酸基团完全解离成带4个负电荷的离子形式（ATP4-），具有较大势能，加之水解产物稳定，因而水解自由能很大（=-30.5kJ·mol-1）。?G′ATP4-+H2O＝ADP3-+Pi2-+H+＝-30.5kJ·mol-1ATP3-+H2O＝ADP2-+Pi2-+H+＝-33.1kJ·mol-1?G′?G′第5页，共46页，星期日，2025年，2月5日在生物体代谢过程中，氧化放能反应和生物合成等需能反应互相联系