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Genetics Molecular Biology Meng Lie Su 孟列素 第一节 生物能学的基本原理 生物系统遵循热力学定律 （一）热力学第一定律 （二）热力学第二定律 第二节 氧化磷酸化 细胞内ATP形成的方式： 氧化磷酸化（主要） oxidative phosphorylation 底物水平磷酸化 substrate-level phosphorylation CoQ 2 Cty-Fe2+ 1/2O2 2e b→Fe-S→C1→C→aa3 2 Cyt-Fe3+ O-2 2e 2H 2H+ CoQH2 H2O （二）呼吸链组分的排列顺序 1. NADH氧化呼吸链 NADH→复合体Ⅰ→ CoQH2→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2 3. 呼吸链组分排列顺序的确定 标准氧化还原电位 体外拆解和重组 阻断剂阻断传递链 缓慢氧化，观察各组分氧化顺序 二. 氧化磷酸化 oxidative phosphorylation 代谢物脱下的氢（2H++2e-)经呼吸链传给氧生成H2O的放能过程，与ADP磷酸化生成ATP的吸能过程相偶联，称为氧化磷酸化。 （一）氧化磷酸化偶联部位 偶联部位指氧化过程（放能过程）与磷酸化过程（吸能过程）相关的部位，即ATP生成的部位。 2. 自由能 琥 珀 酸 ? FAD Fe-S ? NADH→FMN→Fe→S→CoQ→b→c1→c → aa3 → O2 ? ADP +Pi ATP ADP +Pi ATP ADP +Pi ATP 部位1 部位2 部位3 2H经NADH氧化呼吸链被氧化生成水时，产生2.5个ATP。 2H经琥珀酸氧化呼吸链被氧化生成水时，产生1.5个ATP。 （二）氧化磷酸化偶联机制 化学偶联假说 构象偶联假说 化学渗透假说 化学渗透假说 H+不断出进线粒体内膜的循环式运动，将电子传递过程中的自由能转变为ATP分子中的化学能。 证据： 氧化磷酸化需要完整封闭的线粒体内膜 线粒体内膜对H+,OH-,K+,Cl+不通透 电子传递链驱动质子出线粒体，形成可测定的电化学梯度 在线粒体内膜增加使质子通过的物质，ATP合成减少 三. 影响氧化磷酸化的因素 （一）抑制剂 1. 呼吸链抑制剂 可阻断呼吸链中某些部位的电子传递。 ①鱼滕酮、安密妥、粉蝶霉素A等： 复合体Ⅰ FeS →CoQ ②萎锈灵，丙二酸等： 复合体Ⅱ ③抗霉素A： 复合体Ⅲ cytbH →CoQ ④粘噻唑菌醇，标桩霉素 CoQ →Fe2S2 ⑤氰化物，叠氮化物 cyta→a3-CuB ⑥CO，H2S a3 →O2 2. 解偶联剂 ①2,4-二硝基酚(DNP)，FCCP等 ②解偶联蛋白（UCP） ③缬氨霉素，短菌杆肽等 3. 氧化磷酸化抑制剂 寡霉素，二环己基碳二亚胺 （二）ADP的调节作用 ADP↑→氧化磷酸化↑ （四）线粒体DNA突变 线粒体DNA突变 → ATP↓ →疾病 四. 线粒体内膜对物质的转运 线粒体外膜：线粒体孔蛋白 线粒体内膜：转运蛋白 α-磷酸甘油穿梭 (α-glycerophosphate shuttle) 苹果酸-天冬氨酸穿梭 (malate-asp