王镜岩-生物化学-第24章生物氧化—电子传递和氧化磷酸化作用讲解.ppt

第24章 生物氧化—电子传递和氧化磷酸化作用 第24章 生物氧化——电子传递和氧化磷酸化作用 一、氧化－还原电势 原电池的结构 电解装置 电极电势和电动势 反应物和产物浓度与电动势的关系式 氧化还原反应的ε判据 生物体中某些重要的氧化还原电势 呼吸电子传递链中某些重要的氧化还原电势 二、电子传递和氧化磷酸化 线粒体结构图 还原型辅酶中的能量 电子传递的方向 电子传递形成跨膜的质子梯度 电子传递链 电子传递链标准氧还电势、自由能变化和ATP形成部位示意图 上半图 下半图 Protein Complexes of the Mitochondrial Electron-Transport Chain 电子传递链各个成员 三种类型的Fe-S cluster NADH-Q还原酶催化的电子传递 电子传递链各个成员 辅酶Q的结构和氧化还原态 辅酶Q的space-filling模型 电子传递链各个成员 琥珀酸－Q还原酶催化的电子传递 电子传递链各个成员 细胞色素（cytochrome) 血红素的结构 细胞色素c的光吸收峰 几种细胞色素的最大吸收峰 细胞色素还原酶催化的电子传递Ⅰ 细胞色素还原酶催化的电子传递Ⅱ 电子传递链各个成员 细胞色素c 的三维结构 电子传递链各个成员 细胞色素氧化酶的传递电子作用 氧与a3及Cub结合的关系示意图 电子传递给氧生成水 电子传递的抑制效应 电子传递链中的抑制剂 三、氧化磷酸化作用 P/O比 ATP的合成部位 亚线粒体的电镜照片 ATP合酶简图 ATP合酶重组实验 能量偶联假说Ⅰ 能量偶联假说Ⅱ 能量偶联假说Ⅲ 化学渗透假说的原理图 化学渗透假说的实验证据 质子梯度驱动合成ATP的实验证明 The Nobel Prize in Chemistry 1978 质子泵出是需能过程 质子转移的两种假设机制 氧还－回路机制示意图 质子转移的两种假设机制 合成ATP与跨膜质子的数量关系 电子传递与质子泵出相偶联 线粒体跨内膜的质子梯度 F1和Fo的亚基组成 ATP合成与蛋白质构象变化 ATP的结构类似物AMP-PNP α3β3的不对称结构 ATP合酶的结构和工作原理 从FO往F1方向观 分子马达 分子马达Ⅰ 分子马达Ⅱ 质子从膜外侧返回内侧的通道 ATP合酶的β亚基构象循环变化与ATP合成 The Nobel Prize in Chemistry 1997 F1Fo ATP合酶的抑制剂 氧化磷酸化的解偶联和抑制 氧化磷酸化的解偶联和抑制 寡霉素对线粒体氧消耗的抑制作用 氧化磷酸化的解偶联和抑制 细胞溶胶内NADH的再氧化 细胞溶胶内NADH的再氧化 氧化磷酸化的调控 线粒体呼吸的几种状态 呼吸控制值的意义 1分子葡萄糖彻底氧化产生的ATP数 F1由5种肽链组成，α3β3γδε。Fo由3种疏水亚基组成，a 1b 2 c 9-12。Fo形成跨膜的管道，质子通过此管道流回到膜内侧时驱动ATP合成。F1的α、β、γ、δ和ε亚基分别由510、482、272、146和50个氨基酸残基组成，F1的总分子量为371kD。α、β亚基是同源的，每一个亚基有1个ATP结合位点，催化位点在β亚基上，α亚基上ATP结合位点的功能还不清楚，因为缺失这个位点并不影响F1的活性。 John Walker及其同事测定了F1的结构，F1－ATP合酶是一个不对称的结构，3个β亚基有3种不同的构象。Walker研究发现，一个β亚基ATP结合位点结合有AMP-PNP（一种不能被水解的ATP类似物），另一个结合有ADP，第三个位点是空的。这个发现与Paul Boyer提出的关于ATP合成的结合变化机制（binding change mechanism）相符，结合变化机制认为，3个反应位点协调地依次通过ATP合成的3种中间状态进行循环。 App(NH)p(β,γ-imidoadenosine 5’-triphosphate) Nonhydrolyzable β-γbond 侧面观 顶面观 β β β Fo的c亚基排列成环，c亚基的构象是一对反平行的跨膜螺旋，在内膜外侧由一个短的发卡环连接。c亚基环形成一个转子（rotor），相对于a亚基旋转，a亚基作为定子（stater），a亚基由5个跨膜的α螺旋组成，在膜的每一侧有质子流动的通道（proton access channels）。γ亚基将F1和Fo连接起来，在ATP合成时γ亚基也相对于(αβ)3复合体旋转。γ亚基固着在c亚基转子上，它们可以一起转动。b亚基有1个跨膜片段和1个长的亲水头部，完整的定子由b亚基固着在a亚基的一端，并通过δ亚基与(αβ)3结合在一起。 Fluorescencetly labeled The world