王镜岩-生物化学-第24章生物氧化—电子传递和氧化磷酸化作用课件.ppt

细胞色素c的光吸收峰 还原态 氧化态 几种细胞色素的最大吸收峰 细胞色素还原酶催化的电子传递Ⅰ 前半个Q循环，运出去2个质子。 细胞色素还原酶催化的电子传递Ⅱ 后半个Q循环，运出去2个质子。 电子传递链各个成员 细胞色素 c 是一个分子量13000的单链球形蛋白质，直径3.4nm，由104个氨基酸残基组成，含有一个血红素辅基。它是唯一能溶于水的细胞色素，并且是了解最为透彻的蛋白质之一。 5.细胞色素c 细胞色素c 的三维结构 第三个硫原子来自Met，配位到Fe上。 电子传递链各个成员 细胞色素氧化酶又称为复合体Ⅳ、细胞色素 c 氧化酶。它的作用是将还原型细胞色素 c 的电子传递给分子O2，生成H2O。 6.细胞色素氧化酶 细胞色素氧化酶的传递电子作用 每传递2个电子可以运出2个质子。 氧与a3及Cub结合的关系示意图 Binuclear center Cys 电子传递给氧生成水 Power stroke phase Electron-filling phase 电子传递的抑制效应 电子传递链中的抑制剂 三、氧化磷酸化作用 伴随着线粒体内膜上的电子传递，ADP与Pi合成ATP的过程称为氧化磷酸化作用（oxidative phosphorylation）。相应地，我们将在代谢途径中由含磷酸的底物直接把磷酸基团转到ADP上形成ATP的过程，称为底物水平磷酸化。 P/O比 用组织匀浆以及组织切片做的实验表明，组织利用O2的同时，ATP含量随之增加，每消耗1个O原子约合成3个ATP分子。这个比例称为P/O比。P/O比又可以看作是一对电子通过呼吸电子传递链传至O2所产生的ATP分子数。根据P/O比为3，人们认为在电子传递链中，ATP是在3个不连续的部位生成的，根据电子传递链中各环节释放的能量，也确实有3个部位释放的能量大于合成ATP所需的能量。FADH2进入电子传递链后的P/O比为2，说明它绕过了1个生成ATP的部位。现在认为氧化1个NADH可以产生2.5个ATP，氧化1个FADH2可以产生1.5个ATP。 ATP的合成部位 线粒体内膜上有许多球形突起，称为内膜球体（inner membrane sphere）。这些球体通过一个柄连接到内膜中的基座上，我们把球体和柄合称为F1，基座称为Fo，F1和Fo合称复合体Ⅴ。在离体条件下，这种复合体有水解ATP的活性，所以开始称它为ATP酶，后来发现在完整的线粒体中它的功能是合成ATP，现在称它为ATP合酶。 亚线粒体的电镜照片 ATP合酶简图 ATP合酶重组实验 能量偶联假说Ⅰ （1）化学偶联假说 化学偶联假说是1953年Edward Slater最先提出来的。他认为电子传递过程中产生一种活泼的高能共价中间物，它随后的裂解驱动合成ATP，就像底物水平磷酸化那样。但是在氧化磷酸化中一直没有找到任何一种活泼的高能中间产物。 能量偶联假说Ⅱ （2）构象偶联假说 这一假说是1964年Paul Boyer最先提出来的。他认为电子沿电子传递链传递使线粒体内膜蛋白质发生了构象变化，形成一种高能态。通过合成ATP使蛋白质恢复到原来的构象。这一假说至今也未能找到有力的实验证据。但是在ATP的合成过程中仍可能包含有不同形式的构象偶联现象。 能量偶联假说Ⅲ （3）化学渗透假说 这一假说是1961年由英国生物化学家Peter Mitchell最先提出的。他认为电子传递释放出的自由能及ATP合成是与一种跨线粒体内膜的质子梯度相偶联的。也就是说，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到膜间隙，从而形成跨线粒体内膜的H+电化学梯度。这个梯度的电化学势驱动ATP合成。 化学渗透假说的原理图 合 化学渗透假说的实验证据 ① 氧化磷酸化作用需要封闭的线粒体内膜存在。 ② 线粒体内膜对H+、OH－、K+、Cl－等离子都是不通透的。 ③ 破坏H+浓度梯度的形成都必将破坏氧化磷酸化作用。 ④ 线粒体内膜上的电子传递能够将H+从基质运输到膜间隙。 ⑤ 人造的脂质小泡上重组细菌紫膜质和F1Fo ATP合酶后，在照光时有ATP的合成。 质子梯度驱动合成ATP的实验证明 细菌紫膜质 脂质小泡 线粒体F1Fo ATP合酶 The Nobel Prize in Chemistry 1978 for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory Peter D. Mitchell Glynn Research Laboratories Bodmin, Uni