2、氧化磷酸化.ppt

第三节 氧化磷酸化 一、概念 二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比 三、氧化磷酸化机理 四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂 五、线粒体穿梭系统 六、氧化磷酸化的调控 支持化学渗透假说的实验证据： 氧化磷酸化作用的进行需要封闭的线粒体内膜存在。 线粒体内膜对H+ OH- K+ Cl-都是不通透的。 破坏H+ 浓度梯度的形成（用解偶联剂或离子载体抑制剂）必然破坏氧化磷酸化作用的进行。 线粒体的电子传递所形成的电子流能够将H+ 从线粒体内膜逐出到线粒体膜间隙。 大量直接或间接的实验证明膜表面能够滞留大量质子，并且在一定条件下质子能够沿膜表面迅速转移。 迄今未能在电子传递过程中分离出一个与ATP形成有关的高能中间化合物，亦未能分离出电子传递体的高能存在形式。 H+如何通过电子传递链“泵”出的？ 关于H+通过电子传递链“泵”出的两种假设 （一般了解） 氧化-还原回路机制 ( Mitchell提出）：线粒体内膜呼吸链的各个氧-还中心即FMN CoQ CytC以及Fe-S中心的排列可能即执行电子转移又能转移基质的质子。但是在电子传递链中，（H +e-）载体只有两个即FMN CoQ，则三个ATP合成部位中还缺少一个 （H +e-）载体，假设CoQ发挥两次作用。（Q循环） 根据当前必威体育精装版测定, H+经NADH-Q还原酶、细胞色素bc1复合体（ Ⅲ ）、细胞色素氧化酶（复合体Ⅳ）从基质泵到膜外时，一对电子泵出的质子数依次为4、2、4，而合成一个ATP分子是由2-3个H+通过ATP合酶所驱动。所以电子从NADH传至O2，共产生的ATP分子数是2.5个 若从琥珀酸传递至O2，只有两个偶联部位，产生1.5个ATP。 化学解偶联剂：2、4-二硝基苯酚 （2、4-dinitrophenol,DNP） DNP在pH=7的环境中以解离形式存在，是脂不溶的，不能过膜。 在酸性环境中接受H+,成为不解离形式，是脂溶性的，很容易过膜，同时将H+带入膜内，起消除质子浓度梯度的作用。亦称质子载体。 起同样作用的有三氟甲氧基苯腙羰基氰化物（FCCP）。 离子载体（离子载体抑制剂） 是一类脂溶性物质，能与H+以外的其他一价阳离子结合，并作为他们的载体使他们能过穿过膜，消除跨膜的电位梯度。 缬氨霉素（K+） 短杆菌肽（K+ Na+） 线粒体呼吸的5种状态（B.Chance and G R Williams） 解偶联蛋白（产热素） 是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的蛋白质，为天然解偶联剂。 它们能形成质子通道，让膜外的H+通过通道返回膜内，消除跨膜质子浓度梯度。 如：动物的褐色脂肪组织，其产热机制 是线粒体氧化磷酸化解偶联的结果。 人、新生无毛的哺乳动物以及冬眠的哺乳动物。 3、外NADH脱氢酶（真菌和高等植物） NADH脱氢酶（复合物Ⅰ） 内膜内侧，朝向基质 催化线粒体内部的NADH脱氢交给其辅基FMN 将氢传递给CoQ 外NADH脱氢酶 内膜外侧，朝向膜间空间 是一种以FAD为辅基的黄素蛋白，催化细胞液的NADH脱氢交给其辅基FAD 将氢传递给CoQ，不经过复合物Ⅰ，P/O比为2或1.5 葡萄糖彻底氧化的能量计算： 原核生物 真核生物：不同组织 EMP的能量计算也需考虑部位。 六、氧化磷酸化的调控 ADP是关键物质。 ADP作为关键物质对于氧化磷酸化作用的调节称为呼吸控制（respiratory control） 电子显微镜观察表明： 状态III时，MT的超微结构为“紧缩态”，ATP生成系统处于“活动”状态。 状态IV时，MT的超微结构为“常态”，ATP生成系统处于“静止”状态。 外膜 内膜 膜间空间 胞液 基质 NADH+H+ NADH+H+ NAD+ NAD+ FPext FPint Fe-S CoQ cytb NADH+H+ NAD+ 真菌和高等植物的胞液NADH进入呼吸链氧化的途径 （P/O=2或1.5） FAD FMN 当细胞利用ATP做功时，ADP含量上升， 又促进氧化磷酸化作用合成ATP。 呼吸控制的定量表示法是测定ADP存在 时O2的利用率（III）与没有ADP时O2的 利用率（IV）之比值。 完整MT（mitochondrion）的呼吸控制 值可达10，而受损伤或衰老的MT其呼 吸控制值可降为1。 常态 紧缩态 * * 一、概念 生物体内高能磷酸化合物ATP的生成主要由三种方式： 氧化磷酸化 底物水平磷酸化 光合磷酸化 底物