第七章 电子传递体系与氧化磷酸化课件.ppt

NADH呼吸链电子传递过程中自由能变化 总反应: NADH+H++1/2O2→NAD++H2O ΔG°′=-nFΔE°′ =-2×96.5×[0.82-(-0.32)] =-220.07千焦·mol-1 总反应：FADH2+1/2O2→FAD+H2O ΔG°′=-nFΔE°′ = -2×96.5×[0.82-(-0.18)] =-193.0千焦·mol-1 FADH2呼吸链电子传递过程中自由能变化 第三节 氧化磷酸化作用 一、氧化磷酸化和磷氧比（P/O）的概念 二、氧化磷酸化的偶联机理 三、影响氧化磷酸化的因素 四、线粒体外NADH的氧化磷酸化作用 五、能荷 六、高能化合物的储存和转移利用 一、氧化磷酸化 代谢物在生物氧化过程中释放出的自由能用于合成ATP（即ADP+Pi→ATP）,这种氧化放能和ATP生成（磷酸化）相偶联的过程称氧化磷酸化。 类别： 底物水平磷酸化 电子传递水平磷酸化 ADP + Pi ATP + H2O 生物氧化过程中释放出的自由能 底物水平磷酸化 是指代谢物在氧化分解过程中，有少数反应步骤由于脱氢或脱水而引起分子内部能量重新分布，形成了某些高能磷酸键，它可转移给ADP形成ATP的过程。 底物水平磷酸化 磷氧比（ P/O ） 　呼吸过程中无机磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值称为磷氧比。由于在氧化磷酸化过程中，每传递一对电子消耗一个氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi ，因此P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递至分子氧所产生的ATP分子数。 NADH FADH2 O2 1 2 H2O H2O 例 实测得NADH呼吸链： P/O~ 3 ADP+Pi ATP 实测得FADH2呼吸链： P/O~ 2 O2 1 2 2e- 2e- ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP 氧化磷酸化的偶联部位 在呼吸链中，通过氧化磷酸化产生能量的有3个部位（见图）。在这3个部位，自由能的降低均足以满足由ADP和Pi合成ATP所需的能量（7.3kcal?mol－1），从NADH来的一对电子传递到氧上，经过这3个偶联部位，生成3分子ATP。 二、氧化磷酸化的偶联机理 1、线粒体ATP合酶（mitochondrial ATPase） 2、能量偶联假说 ?1953年 Edward Slater 化学偶联假说 ?1964年 Paul Boyer 构象偶联假说 ?1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说 3、质子梯度的形成 4、ATP合成的机制 1978年获诺贝尔化学奖 氧化磷酸化重建示意图 1.线粒体ATP合酶 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ATP酶复合体，是ATP合成的场所。 ATP合成的机制--Boyer和Walker的工作 英国科学家Walker通过x光衍射获得高分辩率的牛心线粒体ATP酶晶体的三维结构， 证明在ATP酶合成ATP的催化循环中三个β亚基的确有不同构象， 从而有力地支持了Boyer的假说。 Boyer和Walker共同获得1997年诺贝尔化学奖。 美国科学家Boyer为解释ATP酶作用机理,提出旋转催化假说，认为ATP合成酶β亚基有三种不同的构象，一种构象(L)有利于ADP和Pi结合，一种构象(T)可使结合的ADP和Pi合成ATP，第三种构象(O)使合成的ATP容易被释放出来。在ATP合成过程中，三个β亚基依次进行上述三种构象的交替变化，所需能量由跨膜H+提供。 ATP酶，含有5种不同的亚基（按3?、3?、1?、1? 和1? 的比例结合）。OSCP为一个蛋白，是能量转换的通道。F0为一个疏水蛋白，是与线粒体电子传递系统连接的部位。 ATP合酶结构示意图 定子 旋转催化理论认为质子流通过Fo引起亚基III 寡聚体和?及?亚基一起转动,这种旋转配置? /?亚基之间的不对称的相互作用,引起催化位点性质的转变, ?亚基的中心? -螺旋被认为是转子,亚基I和II与?亚基组合在一起组成定子,它压住? /?异质六聚体. ? ? ? OSCP ? F1 H+通道 ? ? ? ? FO 柄 DCCD结合蛋白 基质表面 外表面 ? 内膜 F0F1 ATP酶 e- ADP+Pi 底物 H+ ATP H+ H+ H+ 基质 膜