16电子传递和ATP合成_33808598.pptx

16 电子传递和ATP合成; 电子传递和ATP合成途径概述 线粒体 电子传递 ATP合成 穿梭机制 有氧代谢的意义 ;16.1 电子传递和ATP合成途径概述;生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的异同点：; 生物氧化主要包括三方面的内容 CO2 的生成 H2O 的形成 能量的产生 ;;H2O的形成和能量的产生： 通过氧化磷酸化产生：NADH和FADH2被氧化和生成ATP的整个过程称为氧化磷酸化。 来自NADH和FADH2的电子通过一系列递氢体或电子传递体传递给氧生成H2O 。 电子传递过程中产生的能量用于产生跨线粒体内膜的质子浓度梯度，质子顺浓度梯度返回线粒体基质时，驱动ATP的生成。;NADH和FADH2氧化与ADP磷酸化相偶联 ; 16.2 线粒体 鳄鱼一旦受到刺激可以用惊人的速度和力量攻击其他动物和人，但高强度的肌肉活动是短暂的，需要长时间的恢复。 而候鸟则可以不停息地远距离高速飞行，并没有导致氧债。 ; 线粒体普遍存在于动植物体内，是需氧细胞产生ATP的主要部位。 一个真核细胞大约含有2,000个线粒体，约占细胞总体积的1/5。 不同类型的细胞具有不同数量、形状和性质的线粒体。如酵母细胞线粒体的形状极不规则，且带有长的突起。平均长度约为1-2 ?m，宽约为0.1-0.5 ?m。哺乳动物线粒体的直径是0.2-0.8 ?m，长度为0.5-1.5?m，大小类似于大肠杆菌细胞。 ;;线粒体结构包括外膜、内膜、膜间隙、基质。 外膜：脂类和蛋白质各占一半，通透性强，小分子和离子都能自由通透。 内膜：脂类约占20%，其余为蛋白质。大多数小分子和离子不能通透，含有呼吸链上的电子载体、ADP-ATP移位酶、ATP合酶以及其它膜转运蛋白。内膜上有许多向基质侧突起形成的皱褶，称为嵴。嵴大大增加了内膜的面积。电子传递和氧化磷酸化都发生在线粒体内膜。;线粒体内膜和外膜之间的空隙称为膜间隙，膜间隙中含有许多可溶性酶、底物和一些辅助因子。 线粒体基质中含有丙酮酸脱氢酶和除了琥珀酸脱氢酶（该酶嵌在内膜中）以外的柠檬酸循环中的酶，以及催化脂肪酸氧化的大多数酶，整个基质类似于胶状物。;线粒体双层膜冰冻撕裂示意图;;16.3 电子传递;各个氧化还原组分的标准还原电位;利用抑??剂测定电子载体排列顺序的方法 ;研究发现： 鱼藤酮阻断复合物 I 中的电子传递； 抗霉素A阻断复合物III中的电子传递； 氰化钾和CO阻断复合物IV中的电子传递； 寡霉素可以阻断ATP合成。 这些抑制剂也能阻止O2的消耗。 当将琥珀酸加入被鱼藤酮阻断的线粒体液时，电子传递和O2消耗都得到恢复，表明还存在另一个入口。;电子传递反应的次序 ;;复合物Ⅰ将来自NADH的电子传递给辅酶Q（CoQ）： NADH ＋ CoQ（氧化型）→ NAD＋ ＋ CoQ（还原型） ΔE°′＝0.360V, ΔG°′＝-69.5kJ/mol 复合物 III将来自还原型CoQ的电子传递给细胞色素c (cyt c)： CoQ（还原型）＋ cytc （氧化型） → CoQ（氧化型）＋ cytc （还原型） ΔE°′＝0.190V, ΔG°′＝-36.7kJ/mol 复合物IV将来自还原型cytc的电子传递给O2： cytc（还原型）＋ 1/2 O2 →细胞色素c（氧化型）＋H2O ΔE°′＝0.085V, ΔG°′＝-113.8kJ/mol 复合物II将来自琥珀酸脱氢反应生成的FADH2的电子传递给CoQ： FADH2 ＋ CoQ（氧化型）→FAD2+ ＋ CoQ（还原型） ΔE°′＝0.085V, ΔG°′＝-16.4kJ/mol;电子传递与跨膜质子浓度梯度的关系：;1、复合物 I 将来自NADH的电子传递给CoQ;铁-硫簇 在复合物I、II和III中都存在着[2Fe-2S] 和 [4Fe-4S]两种类型的铁-硫簇，是铁硫蛋白的辅基。当三价铁离子（Fe3+）和二价铁离子（Fe2+）之间进行氧化和还原时，每个铁硫簇可以接受或给出一个电子。;;;2、复合物 II 将电子由琥珀酸转移到CoQ;3、复合物 III 将电子由CoQH2 传给 cytc; Q 循环;4、复合物 IV(也称末端氧化酶)将电子从cytc 传给O2;电子传递链（呼吸链）传递电子的示意图 ;16.4 ATP合成;;1、基本概念： ;早在20世纪30年代，生物化学家们就对代谢过程中能量的产生和利用进行了较深入研究，发现了糖酵解、柠檬酸循环等代谢过程与ATP等高能化合物的形成和利用有关，指出ATP是代谢过程中能量产生和利用的关键