07生物氧化详解.ppt

主要内容 第一部分 高能化合物 第二部分 电子传递链 第三部分 氧 化 磷 酸 化 生物氧化的三个阶段 高能化合物类型 能荷 细胞所处的能量状态用ATP、 ADP和AMP之间的关系式来表示，称为能荷，公式如下： 意义： 1.能荷是细胞所处能量状态的一个指标，当细胞内的ATP全部转变为AMP时能荷值为0，当AMP全部转变为ATP时，能荷值为1 2.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。 生物氧化中CO2的生成 生物氧化中H2O的生成 生物氧化中水的生成体系 脱氢酶:激活代谢物含的氢并使之脱落 传递体: 传氢体:NAD,NADP,FAD,FMN,CoQ 传电子体:细胞色素酶系cytb,cytc1,cytc,cyta,cyta3等 氧化酶:激活进入体内的氧 铁-硫中心 呼吸链四个复合物的电子和质子流动总图 呼吸链组分按氧化还原电位由低向高的方向排列，电子逐步传递到氧,电子逐级传递、能量逐渐释放 解偶联剂作用机制 氧化磷酸化抑制剂 线粒体外NADH的氧化磷酸化作用 ?-磷酸甘油穿梭 苹果酸-草酰乙酸穿梭作用 ⑤ Racker及同事所作的氧化磷酸化重组试验。用超声波、膜分散剂等处理线粒体，将内膜的嵴打成碎片，再用胰蛋白酶或尿素处理，得到缺少颗粒的亚线粒体小泡和F1—ATP酶两部分，前者保存了电子传递的功能，但失去了合成ATP的功能，当两部分重组后，氧化磷酸化作用又恢复了； ⑥ 机械性的破坏内膜的完整性，引起质子渗漏，无质子浓度梯度，无ATP的合成； ⑦ 离体线粒体实验证明质子从膜内到了膜外； ⑧ 人工建立离体线粒体膜两侧的质子浓度梯度和电位梯度证明质子移动力可驱使ATP合成，该过程无底物氧化，无电子传递也能驱使ATP的合成。 (3)不足及矛盾之处: 有些问题未得到解决，如：A 质子究竟是怎样通过电子传递链“泵”出到内膜外侧的？ B 电子传递所产生的质子浓度梯度，是否是进行氧化磷酸化作用的必需步骤？至今还不完全清楚。 矛盾之处：(现已有实验证据) ① 细胞色素氧化酶也有质子泵作用。而它是电子传递体而非递氢体； ② 质子浓度梯度被解偶联剂抑制后，仍能进行ATP的合成； ③ 有的抑制剂能显著抑制氧化磷酸化作用，而电化学梯度却很少受影响。 五、解偶联作用和氧化磷酸化的抑制作用 ? 1.解偶联作用与解偶联剂 有一类物质能使电子传递和ATP形成两个过程分离，它只抑制ATP的生成，不抑制电子传递，这种作用叫解偶联作用。这类物质叫解偶联剂。 H＋膜内外电化学梯度 电子传递使H＋跨膜转移 H＋经ATP合酶的F0 单元回流 ATP合成 H＋经从其它途径回流 能量以热能散失，不能合成ATP 2.偶联剂的类型 (1) 化学解偶联剂：如2，4—二硝基苯酚(DNP)。能透过膜的磷脂双分子层，把膜外质子转移至膜内，起着消除质子浓度梯度的作用； (2)离子载体：这是一类能与K＋、、Na＋等阳离子结合的抗菌素。如缬氨酶素，可穿过线粒体内膜，通过将膜外的K＋转运至膜内而消除跨膜的电位梯度； (3) 解偶联蛋白：这是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的蛋白质，为天然的解偶联剂，如动物的褐色脂肪组织的线粒体内膜上的解偶联剂。这种蛋白质构成质子通道，让膜外质子经其通道返回膜内而消除跨膜的质子浓度梯度，不合成ATP而产生热量以增加体温。 3.解偶联剂的作用 (1)用于呼吸代谢和氧化磷酸化的研究； (2) 被生物所利用。如冬眠动物、耐寒的哺乳动物通过解偶联产生热以维持体温；植物在干旱、寒害或缺钾等不良条件下，可能发生解偶联而不能合成ATP，呼吸底物的氧化照样进行，成为“徒劳”呼吸。 4.氧化磷酸化抑制作用和氧化磷酸化抑制剂 指直接作用于ATP合酶复合体而抑制ATP合成的作用和这样一类化合物。 如寡霉素(它与F0的一个亚基结合而抑制F1)、双环己基碳二亚胺(阻断F0的质子通道)，使膜外质子不能通过F1F0—ATP合酶返回膜内，使质子从膜内泵出膜外停止。同时间接地抑制电子传递和分子氧的消耗。 如：寡霉素 与Fo单元的亚基结合阻止H+从Fo单元回流 抑制ATP合成 H + 电化学梯度异常增高 抑制磷酸化过程 抑制电子传递的氧化过程 六、线粒体穿梭系统 1.外NADH脱氢酶 (FPext) 真菌和高等植物的线粒体内膜上存在这种酶。 它位于内膜的外侧朝向膜间空间，是一种以FAD为辅基的黄素蛋白，可接受来自于线粒体外(胞液)的NADH＋ H＋的氢原子(电子)，再传递给CoQ，通过电子传递链传至O2生成H2O并生成ATP。