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本章内容 生物氧化概述 电子传递链 氧化磷酸化 本章重点 概念：呼吸链、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、P/O比值 呼吸链的组成及排列顺序 呼吸链的电子传递抑制剂 氧化磷酸化的作用机制 例：弱酸性亲脂试剂DNP(2,4-二硝基苯酚） 原理： 增加膜的通透性，破坏跨膜蛋白质化学梯度（H+梯度）（酸性状态下为脂溶性物质，在线粒体内膜中可自由移动，进入基质侧时释出H+，返回胞浆侧时结合H+，从而破坏了电化学梯度。） 2.氧化磷酸化抑制剂 抑制氧的利用和ATP形成，不直抑制电子传递。氧化磷酸化抑制剂的作用是直接干扰ATP的生成过程，结果也使电子传递不能进行。 例：寡霉素：与Fo的一个亚基结合而抑制合抑制F1 DNP(解偶联剂）可解除它对氧的抑制作用。 3.离子载体抑制剂 生物膜上的脂溶性物质，与某些离子结合，并作为它们的载体，使这些离子能够穿过膜，破坏跨膜电化学梯度，从而破坏氧化磷酸化过程。 与解偶联剂区别：H+离子以外的其它一价阳离子的载体，改变除H+以外的一价阳离子透性。 如 缬氨霉素 K+ 短感菌肽 Na+ K+ 不同底物和抑制剂对线粒体氧耗的影响 底物水平磷酸化： ATP的形成直接由一个代谢中间产物（如磷酸烯醇式丙酮酸）上的磷酸基团转移到ADP分子上的作用。 电子传递体系磷酸化： 是指当电子从NADH或FADH2经过电子传递体系(呼吸链)传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化为ATP的全过程。通常所说的氧化磷酸化是指电子传递体系磷酸化。 二、氧化磷酸化的作用机制 1 ATP产生的数量 研究氧化磷酸化最常用的方法是测定线粒体或其制剂的P/O比值和电化学实验。 P/O比值:是指每消耗一摩尔氧所消耗无机磷酸的摩尔数。根据所消耗的无机磷酸摩尔数，可间接测出ATP生成量。又可以看作是当一对电子通过呼吸链传至O2所产生的ATP分子数。 实验表明：NADH呼吸链的P/O值是2.5，即每消耗一摩尔氧原子就可形成2.5摩尔ATP，FADH2呼吸链的P/O值是1.5，即消耗一摩尔氧原子可形成1.5摩尔ATP。 2 ATP产生的部位 ATP产生的部位都是有大的电位差变化的地方，例如，NADH呼吸链生成ATP的三个部位是：E0值在此三个部位有大的“跳动”，都在0.2伏以上。 0.42V 0.18V 0.53V 3 能量偶联假说 氧化与磷酸化作用如何偶联尚不够清楚，目前主要有三个学说： 化学耦联学说 结构耦联学说 化学渗透学说 (1) 化学偶联假说（1953） 认为电子传递过程产生一种活泼的高能共价中间物。它随后的裂解驱动氧化磷酸化作用。 (2) 构象偶联假说（1964） 认为电子沿电子传递传递使线粒体内膜蛋白质组分发生了构象变化，形成一种高能形式。这种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。 (3) 化学渗透学说（1961） 认为电子传递释放出的自由能和ATP合成是与一种跨线粒体的质子梯度相偶联的。 呼吸链存在于线粒体内膜之上，当氧化进行时，呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧，造成了膜内外两侧间跨膜的化学电位差，后者被膜上ATP合成酶所利用，使ADP与Pi合成ATP。 1.递H体与递e体交替排列 2. 递H体有H泵作用，将2H+泵出内膜，2e传给 递电子体，整个过程共泵出3对H+ 3.线粒体膜对H+不通透，造成H+跨膜梯度 4.H+通过ATP酶回流，生成ATP 质子的流向 电子的流向 ADP + P ATP 化学渗透假说示意图 化学渗透假说 化学渗透假说详细示意图 三、质子梯度的形成 电子传递使复合体Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ推动H+跨过线粒体内膜到线粒体的间隙，线粒体间隙与细胞溶胶相接触。 H+跨膜流动的结果造成线粒体内膜内部基质的H+离子浓度低于间隙。线粒体基质形成负电势，而间隙形成正电势，这样产生的电化学梯度即电动势称为质子动势或质子动力势。其中蕴藏着自由能即是ATP合成的动力。 质子转移的机制有两种假设 质子传递链的4种电子传递复合体中的3种复合体都和质子转移有密切关系。质子主动转移和电子传递产生的自由能相偶联的机制当前存在两种假说： 氧化—还原回路机制 质子泵机制 四、ATP合成机制 ATP的合成 是由一个酶的复合体系完成的。这个复合体系称为ATP合酶由两个主要的单元构成。起质子通道作用的单元称为Fo单元和催化ATP合成的单元称为F1单元。因此，ATP合酶又称为Fo F1—ATP酶 ATP合酶 在分离得到四种呼吸链复合体的同时还可得到复合体Ⅴ，即ATP合酶。该酶主要由Fo（疏水