生物氧化级临床医学.ppt

第60页，共121页，星期日，2025年，2月5日电子传递链与电子迁移方向第61页，共121页，星期日，2025年，2月5日第二节氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化生成ATP偶联氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为偶联磷酸化。底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)与脱氢反应偶联，生成底物分子的高能键，使ADP(GDP)磷酸化生成ATP(GTP)的过程。不经电子传递。ATP生成方式第62页，共121页，星期日，2025年，2月5日一、氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内根据P/O比值自由能变化:⊿Go=-nF⊿Eo氧化磷酸化偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ第63页，共121页，星期日，2025年，2月5日线粒体离体实验测得的一些底物的P/O比值底物呼吸链的组成P/O比值可能生成的ATP数β-羟丁酸NAD+→复合体Ⅰ→CoQ→复合体Ⅲ2.52.5→Cytc→复合体Ⅳ→O2琥珀酸复合体Ⅱ→CoQ→复合体Ⅲ1.51.5→Cytc→复合体Ⅳ→O2抗坏血酸Cytc→复合体Ⅳ→O20.881细胞色素c(Fe2+)复合体Ⅳ→O20.61-0.681(一)P/O比值指氧化磷酸化过程中，每消耗1/2摩尔O2所生成ATP的摩尔数（或一对电子通过氧化呼吸链传递给氧所生成ATP分子数）。第64页，共121页，星期日，2025年，2月5日(二)自由能变化n为传递电子数；F为法拉第常数(96.5kJ/mol·V)⊿G0′=-nF⊿E0′根据热力学公式，pH7.0时标准自由能变化(⊿G0′)与还原电位变化(⊿E0′)之间有以下关系：第65页，共121页，星期日，2025年，2月5日电子传递链自由能变化ATP产生的部位都是有大的电位差变化的地方，例如，NADH呼吸链E0‘值在三个部位有大的“跳动”，基本在0.2伏以上。第66页，共121页，星期日，2025年，2月5日ATPATPATP氧化磷酸化偶联部位第67页，共121页，星期日，2025年，2月5日二、氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度化学渗透假说(chemiosmotichypothesis)电子经呼吸链传递时，可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。第68页，共121页，星期日，2025年，2月5日历史英国生物化学家P.Mitchell于1961年提出了化学渗透偶联假说（chemiosmoticcouplinghypothesis）解释氧化磷酸化的偶联机理。该学说认为：在电子传递过程中，伴随着质子从线粒体内膜的里层向外层转移，形成跨膜的氢离子梯度，这种势能驱动了氧化磷酸化反应（提供了动力），合成了ATP.这一学说具有大量的实验支持，得到公认并获得了1978年诺贝尔奖。化学渗透学说可以很好地说明线粒体内膜中电子传递、质子电化学梯度建立、ADP磷酸化的关系。第69页，共121页，星期日，2025年，2月5日第70页，共121页，星期日，2025年，2月5日氧化磷酸化依赖于完整封闭的线粒体内膜；线粒体内膜对H+、OH－、K＋、Cl－离子是不通透的；电子传递链可驱动质子移出线粒体，形成可测定的跨内膜电化学梯度；增加线粒体内膜外侧酸性可导致ATP合成，而线粒体内膜加入使质子通过物质可减少内膜质子梯度，结果电子虽可以传递，但ATP生成减少。化学渗透假说已经得到广泛的实验支持。第71页，共121页，星期日，2025年，2月5日线粒体基质线粒体膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化学渗透假说简单示意图第72页，共121页，星期日，2025年，2月5日ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1