第08章 新陈代谢总论及生物氧化.ppt

化学偶联假说 构象偶联假说 化学渗透假说 氧化磷酸化作用的机理 化学偶联假说（1953年）（掌握要点） chemical coupling hypothesis 认为电子传递反应释放的能量通过一系列连续的化学反应形成高能共价中间物，最后将其能量转移到ADP中形成ATP。 构象偶联假说（1964） conformational coupling hypothesis 认为电子沿电子传递链传递使线粒体内膜的蛋白质组分发生了构象变化，形成一种高能构象，这种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。 迄今未能分离出这种高能蛋白质。但在电子传递过程中蛋白质组分的构象变化还是存在的。 化学渗透假说（1961） chemiosmotic hypothesis 1961年由英国生物化学家Peter Mitchell最先提出。 认为电子传递释放的自由能和ATP的合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。即电子传递释放的自由能驱动H+从线粒体基质跨过内膜进入膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+离子梯度，及一个电位梯度。这个跨膜的电化学电势驱动ATP的合成。 化学渗透假说示意图 NADH呼吸链中的三个复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ起着质子泵的作用，将H+ 从线粒体基质跨过内膜进入膜间隙。 H+不断从内膜内侧泵至内膜外侧，而又不能自由返回内膜内侧，从而在内膜两侧建立起质子浓度梯度和电位梯度即电化学梯度，也称为质子动力。 当存在足够的跨膜电化学梯度时，强大的质子流通过嵌在线粒体内膜的F0F1-ATP合酶返回基质，质子电化学梯度蕴藏的自由能释放，推动ATP的合成。 因提出氧化磷酸化偶联机制：化学渗透学说而在1978年获诺贝尔化学奖的Peter D Mitchell 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？ 线粒体内膜的表面有一层规则地间隔排列着的球状颗粒，称为FOF1-ATP合酶，也叫ATP合酶复合体或ATP合酶，是ATP合成的场所。 它由FO、F1两部分组成，其中FO由4种6条不同的肽链组成，是复合体的柄（含质子通道），镶嵌到内膜中.F1由5种9条肽链组成，呈球状，是复合体的头，与FO结合后这个头伸向膜内基质。 FO是膜外质子返回膜内的通道，F1是催化ATP合成的部位，当膜外的质子经FO质子通道到达F1时便推动ATP的合成。 ATP的合成机制— FOF1-ATP合酶 糖、脂肪、蛋白质 CO2+H2O+能量 生物氧化 ATP 高能化合物的概念 一般将水解时能够释放20.92 kJ /mol（5Kcal/mol)以上自由能的化合物称为高能化合物。 在高能化合物分子中，释放出大量自由能时水解断裂的活泼共价键称为高能键。 　 5. 高能化合物 按其分子结构特点及所含高能键的特征分： 磷氧键型 磷氮键型 硫酯键型 甲硫键型 高能化合物的类型 磷氧键型（—O-P) 1,3-二磷酸甘油酸 ATP（三磷酸腺苷） ADP（二磷酸腺苷） 磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） 氮磷键型（如胍基磷酸化合物） 磷酸肌酸 磷酸精氨酸 这两种高能化合物在生物体内起储存能量的作用。 硫酯键型 3?-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸 酰基辅酶A 甲硫键型 S-腺苷甲硫氨酸 最重要的高能化合物—ATP ①ATP是生物体通用的能量货币。 ②ATP是磷酸基团转移反应的中间载体。 ATP在传递能量方面起着转运站的作用，它是能量的携带者和转运者，但不是能量的贮存者。 ATP在能量转化中的作用 真核细胞细胞液中产生的NADH必须进入线粒体才能经呼吸链氧化并生成ATP. 磷酸甘油穿梭 苹果酸-天冬氨酸穿梭 线粒体穿梭系统(选讲) 1、磷酸甘油穿梭（P/O=2或1.5） NAD+ NADH+H+ P-