第8章 生物氧化201610

1、1第八章 生物氧化生物氧化Biological oxidationu生物氧化的概念：生物氧化的概念： 代謝物在活細(xì)胞內(nèi)氧化分解成代謝物在活細(xì)胞內(nèi)氧化分解成COCO2 2和和H H2 2O O并并釋出釋出能量能量的過程，稱為生物氧化。的過程，稱為生物氧化。 （方式：加氧、脫氫、失電子）方式：加氧、脫氫、失電子） 糖糖 脂肪脂肪 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) CO2和和H2O O2能量能量ADP+PiATP熱能熱能2糖原糖原 甘油三酯甘油三酯 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+甘油甘油 氨基酸氨基酸 乙酰乙酰CoA 呼吸鏈呼吸鏈 ADP+Pi ATP u 生物氧化的一般過程生物氧化的一般過程3第一節(jié)第一節(jié) 線

2、粒體氧化體系線粒體氧化體系氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈4指線粒體內(nèi)膜中按一定順序排列的一系列具指線粒體內(nèi)膜中按一定順序排列的一系列具有電子傳遞功能的有電子傳遞功能的酶復(fù)合體酶復(fù)合體，可通過鏈鎖的氧化，可通過鏈鎖的氧化還原將代謝物脫下的電子最終傳遞給氧生成水。還原將代謝物脫下的電子最終傳遞給氧生成水。這一系列酶和輔酶稱為這一系列酶和輔酶稱為呼吸鏈呼吸鏈(respiratory chain)又稱又稱電子傳遞鏈電子傳遞鏈(electron transfer chain)。n呼吸鏈的定義呼吸鏈的定義一、氧化呼吸鏈由一、氧化呼吸鏈由4種復(fù)合體組成種復(fù)合體組成5人線粒體呼吸鏈復(fù)合體人線粒體呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合體復(fù)合體

3、酶名稱酶名稱質(zhì)量質(zhì)量(kD)多肽多肽鏈數(shù)鏈數(shù)功能輔基功能輔基含結(jié)合位點(diǎn)含結(jié)合位點(diǎn)復(fù)合體復(fù)合體NADH-泛醌泛醌還原酶還原酶85043FMN，F(xiàn)e-SNADH（基質(zhì)側(cè)）（基質(zhì)側(cè)）CoQ（脂質(zhì)核心）（脂質(zhì)核心）復(fù)合體復(fù)合體琥珀酸琥珀酸-泛醌泛醌還原酶還原酶1404FAD，F(xiàn)e-S琥珀酸（基質(zhì)側(cè)）琥珀酸（基質(zhì)側(cè)）CoQ（脂質(zhì)核心）（脂質(zhì)核心）復(fù)合體復(fù)合體泛醌泛醌-細(xì)胞色素細(xì)胞色素C還原酶還原酶25011血紅素血紅素bL, bH, c1,Fe-SCyt c（膜間隙側(cè)）（膜間隙側(cè)）復(fù)合體復(fù)合體細(xì)胞色素細(xì)胞色素C氧氧化酶化酶16213血紅素血紅素a，a3，CuA, CuBCyt c（膜間隙側(cè)）（膜間隙側(cè)）

4、 泛醌與細(xì)胞色素泛醌與細(xì)胞色素c c不包含在上述四種復(fù)合體中。不包含在上述四種復(fù)合體中。67 Cytcox NADH+H+ NAD+ 1/2O2+2H+ H2O 胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜 QH2 Q 延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 4H+4H+4H+4H+Cytcox Cytcred Cytcred 2H+2H+電子傳遞鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置電子傳遞鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置 復(fù)合體復(fù)合體又稱又稱NADH-泛醌還原酶。泛醌還原酶。 復(fù)合體復(fù)合體電子傳遞：電子傳遞：NADHFMNFe-S CoQ Fe-S CoQ 每傳遞每傳遞2個電子可將個電子可將4個個H+從

5、內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到胞漿側(cè)，胞漿側(cè)，復(fù)合體復(fù)合體有質(zhì)子泵功能有質(zhì)子泵功能。（一）復(fù)合體（一）復(fù)合體將將NADH+H+中的電子傳遞給泛醌中的電子傳遞給泛醌8NAD+和和NADP+的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)R=H: NAD+; R=H2PO3: NADP+很多不需氧脫氫酶以尼克酰胺腺嘌呤核苷酸為受氫體很多不需氧脫氫酶以尼克酰胺腺嘌呤核苷酸為受氫體9NAD+（NADP+）的加氫和脫氫反應(yīng)的加氫和脫氫反應(yīng)氧化還原反應(yīng)的變化發(fā)生在氧化還原反應(yīng)的變化發(fā)生在五價氮五價氮和和三價氮三價氮之間。之間。10FMN的加氫和脫氫反應(yīng)的加氫和脫氫反應(yīng)FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素，功能部位是異咯嗪環(huán)，氧結(jié)構(gòu)中含核黃素，功能部位是異咯

6、嗪環(huán)，氧化還原反應(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是化還原反應(yīng)時不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN 。11 FAD CH2OOOHOHHHHCH2HOPOHONNNNNH2OPOHOCCHOHCHOHHOHCHHNHNNNOOH3CH3C1458910鐵硫蛋白中輔基鐵硫蛋白中輔基鐵硫中心鐵硫中心(Fe-S)含有等量鐵原含有等量鐵原子和硫原子，其中一個鐵原子可進(jìn)行子和硫原子，其中一個鐵原子可進(jìn)行Fe2+ Fe3+e 反應(yīng)傳遞電子。反應(yīng)傳遞電子。屬于單電子傳遞體屬于單電子傳遞體。 表示無機(jī)硫表示無機(jī)硫鐵硫蛋白鐵硫蛋白13 鐵硫蛋白鐵硫蛋白 無機(jī)硫無機(jī)硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫14泛醌（輔酶泛醌（輔酶Q, CoQ, Q）由多個）由

7、多個異戊二烯異戊二烯連接形連接形成較長的疏水側(cè)鏈（人成較長的疏水側(cè)鏈（人CoQ10），氧化還原反應(yīng)時可），氧化還原反應(yīng)時可生成中間產(chǎn)物生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌半醌型泛醌。是內(nèi)膜中。是內(nèi)膜中可移動電子載體可移動電子載體，在在電子傳遞和質(zhì)子移動電子傳遞和質(zhì)子移動的偶聯(lián)中起著核心作用。的偶聯(lián)中起著核心作用。 CoQ 是遞氫體是遞氫體泛醌泛醌15復(fù)合體復(fù)合體的功能的功能 NADH+H+ NAD+ FMN FMNH2還原型還原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH216 復(fù)合體復(fù)合體是三羧酸循環(huán)中的是三羧酸循環(huán)中的琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶，又，又稱稱琥珀酸琥珀酸-泛醌還原酶泛醌還原酶。 電子傳遞：電子傳

8、遞：琥珀酸琥珀酸FAD幾種幾種Fe-S CoQ 復(fù)合體復(fù)合體沒有沒有H+泵的功能泵的功能。（二）復(fù)合體（二）復(fù)合體將電子從琥珀酸傳遞到泛醌將電子從琥珀酸傳遞到泛醌1718（三）復(fù)合體（三）復(fù)合體將電子從還原型泛醌傳遞給細(xì)胞色素將電子從還原型泛醌傳遞給細(xì)胞色素c c 復(fù)合體復(fù)合體又叫又叫泛醌泛醌-細(xì)胞色素細(xì)胞色素C還原酶還原酶，含有細(xì)胞色，含有細(xì)胞色素素b(b562, b566)、細(xì)胞色素、細(xì)胞色素c1和一種可移動的鐵硫蛋白。和一種可移動的鐵硫蛋白。 泛醌泛醌從復(fù)合體從復(fù)合體、募集還原當(dāng)量和電子并穿梭傳遞募集還原當(dāng)量和電子并穿梭傳遞到復(fù)合體到復(fù)合體。 電子傳遞過程：電子傳遞過程：CoQH2Cyt

9、 bFe-SCytc1Cytc19細(xì)胞色素細(xì)胞色素(cytochrome, Cyt) 細(xì)胞色素是一類以細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類遞的酶類，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。，根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。單電子傳遞體單電子傳遞體20 復(fù)合體復(fù)合體QH2 Cyt c b562; b566; Fe-S; c121 復(fù)合體復(fù)合體的電子傳遞通過的電子傳遞通過“Q循環(huán)循環(huán)”實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 QH2+2Cyc(氧化態(tài)）氧化態(tài)）+2H+(基質(zhì)）基質(zhì)） Q+2Cyc(還原態(tài)）還原態(tài)）+4H+ 復(fù)合體復(fù)合體每傳遞每傳遞2個電子向內(nèi)膜胞漿側(cè)釋放個電子向內(nèi)膜胞漿側(cè)釋放4個個H+，復(fù)

10、合體復(fù)合體也有質(zhì)子泵作用也有質(zhì)子泵作用。 Cyt c是是呼吸鏈唯一水溶性球狀蛋白呼吸鏈唯一水溶性球狀蛋白，不包含在復(fù)，不包含在復(fù)合體中。將獲得的電子傳遞到復(fù)合體合體中。將獲得的電子傳遞到復(fù)合體。22 復(fù)合體復(fù)合體又稱又稱細(xì)胞色素細(xì)胞色素C氧化酶氧化酶。 電子傳遞：電子傳遞：Cyt cCuACyt aCyt a3CuBO2 Cyt a3CuB形成活性雙核中心，將電子傳遞給形成活性雙核中心，將電子傳遞給O2。每。每2個電子傳遞過程使個電子傳遞過程使2個個H+跨內(nèi)膜向胞漿跨內(nèi)膜向胞漿側(cè)轉(zhuǎn)移側(cè)轉(zhuǎn)移 。(四）復(fù)合體四）復(fù)合體將電子從細(xì)胞色素將電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧傳遞給氧23復(fù)復(fù)合合體體的的電電子子傳

11、傳遞遞過過程程24細(xì)胞色素細(xì)胞色素c氧化酶氧化酶CuB-Cyta3中心使中心使O2還原成水還原成水的過程，有強(qiáng)氧化性中間物始終和雙核中心緊密結(jié)的過程，有強(qiáng)氧化性中間物始終和雙核中心緊密結(jié)合，不會引起細(xì)胞損傷。合，不會引起細(xì)胞損傷。2H+2H2O25二、體內(nèi)有兩條重要的呼吸鏈二、體內(nèi)有兩條重要的呼吸鏈 呼吸鏈組分的順序是根據(jù)呼吸鏈各組分的標(biāo)準(zhǔn)氧呼吸鏈組分的順序是根據(jù)呼吸鏈各組分的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位（化還原電位（E0 ）、由低到高排列的，即電子總是）、由低到高排列的，即電子總是從低電位組分向高電位組分傳遞從低電位組分向高電位組分傳遞 。26呼吸鏈中各種氧化還原對的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位呼吸鏈中各種氧化還原

12、對的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位氧化還原對氧化還原對E0(V)氧化還原對氧化還原對E0(V)NAD+ /NADN+H+0.32Cyt c1 Fe3+ /Fe2+0.22FMN /FMNH20.219Cyt c Fe3+ /Fe2+0.254FAD /FADH20.219Cyt a Fe3+ /Fe2+0.29Cyt bL(bH) Fe3+/Fe2+0.05(0.10)Cyt a3 Fe3+ /Fe2+0.35Q10 /Q10H20.061/2O2 /H2O0.816271、NADH氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈NADH 復(fù)合體復(fù)合體Q 復(fù)合體復(fù)合體Cyt c 復(fù)合體復(fù)合體O22 2、FADHFADH2 2氧化呼吸鏈

13、氧化呼吸鏈 琥珀酸琥珀酸 復(fù)合體復(fù)合體 Q 復(fù)合體復(fù)合體Cyt c 復(fù)合體復(fù)合體O228NADH氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈 FADH2氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈30Cytc 第二節(jié)第二節(jié) 氧化磷酸化將呼吸鏈釋能氧化磷酸化將呼吸鏈釋能 與與ADP磷酸化偶聯(lián)生成磷酸化偶聯(lián)生成ATP31 底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)與脫氫反應(yīng)偶聯(lián)，生成底物分子的高能鍵，使與脫氫反應(yīng)偶聯(lián)，生成底物分子的高能鍵，使ADP(GDP)磷酸化生成磷酸化生成ATP(GTP)的過程。不經(jīng)的過程。不經(jīng)電子傳遞。電子傳遞。ATP生成方式生成方式32 氧化磷酸化氧化磷酸化 (oxi

14、dative phosphorylation)指代謝指代謝物脫下的氫物脫下的氫,經(jīng)氧化經(jīng)氧化呼吸鏈電子傳遞的釋能過程呼吸鏈電子傳遞的釋能過程,偶聯(lián)偶聯(lián)ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP，又稱為，又稱為偶聯(lián)磷酸化偶聯(lián)磷酸化。（主要主要）一、氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復(fù)合體一、氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復(fù)合體、內(nèi)內(nèi) 根據(jù)根據(jù)P/O比值比值 根據(jù)自由能變化根據(jù)自由能變化: G=-nFE 氧化磷酸化偶聯(lián)部位：氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體復(fù)合體、33線線粒粒體體離離體體實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測測得得的的一一些些底底物物的的P/O比比值值底底 物物呼呼吸吸鏈鏈的的組組成成P/O比比值值可可能能生生成成的的 ATP數(shù)數(shù) -羥羥丁丁酸酸N

15、AD+復(fù)復(fù)合合體體CoQ復(fù)復(fù)合合體體2.5 2.5Cyt c復(fù)復(fù)合合體體O2琥琥珀珀酸酸復(fù)復(fù)合合體體CoQ復(fù)復(fù)合合體體 1.5 1.5Cyt c復(fù)復(fù)合合體體O2抗抗壞壞血血酸酸Cyt c復(fù)復(fù)合合體體O20.88 1細(xì)細(xì)胞胞色色素素c (Fe2+) 復(fù)復(fù)合合體體O20.61-0.68 1（一）（一）P/O 比值比值指氧化磷酸化過程中，每消耗指氧化磷酸化過程中，每消耗1/2摩爾摩爾O2所需所需磷酸的摩爾數(shù)（或一對電子通過氧化呼吸鏈傳遞磷酸的摩爾數(shù)（或一對電子通過氧化呼吸鏈傳遞給氧所生成給氧所生成ATP分子數(shù)）。分子數(shù)）。 34（二）自由能變化（二）自由能變化根據(jù)熱力學(xué)公式，根據(jù)熱力學(xué)公式，pH7.

16、0時標(biāo)準(zhǔn)自由能變化時標(biāo)準(zhǔn)自由能變化(G0)與還原電位變化與還原電位變化(E0)之間有以下關(guān)系：之間有以下關(guān)系：n為傳遞電子數(shù)；為傳遞電子數(shù)；F為法拉第常數(shù)為法拉第常數(shù)(96.5kJ/molV)G0 = -nFE035電子傳遞鏈自由能變化電子傳遞鏈自由能變化區(qū)段區(qū)段電位變化電位變化(E)自由能變化自由能變化G=-nFE能否生成能否生成ATP(G是否大于是否大于30.5KJ) Cyt aa3O2 0.53V 102.3KJ/mol 能能NAD+CoQ0.36V 69.5KJ/mol 能能CoQCyt c 0.21V 40.5KJ/mol 能能36氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位ATPATP A

17、TP Cytc37 二、氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制是產(chǎn)生跨線粒體內(nèi)二、氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制是產(chǎn)生跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度膜的質(zhì)子梯度化學(xué)滲透假說化學(xué)滲透假說電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時，可將質(zhì)子(H+)從線從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時驅(qū)動度回流時驅(qū)動ADP與與Pi生成生成ATP。38 氧化磷酸化依賴于完整封閉的線粒體內(nèi)膜；氧化磷酸化依賴于完整封閉的線粒體內(nèi)膜； 線粒體內(nèi)膜對線粒體內(nèi)膜對H+、OH、K、Cl離子是不通透離子是不通透的；的； 電子傳遞

18、鏈可驅(qū)動質(zhì)子移出線粒體，形成可測定電子傳遞鏈可驅(qū)動質(zhì)子移出線粒體，形成可測定的跨內(nèi)膜電化學(xué)梯度；的跨內(nèi)膜電化學(xué)梯度； 增加線粒體內(nèi)膜外側(cè)酸性可導(dǎo)致增加線粒體內(nèi)膜外側(cè)酸性可導(dǎo)致ATP合成，而阻合成，而阻止質(zhì)子從線粒體基質(zhì)泵出，可減少內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)止質(zhì)子從線粒體基質(zhì)泵出，可減少內(nèi)膜兩側(cè)的質(zhì)子梯度，結(jié)果電子雖可以傳遞，但子梯度，結(jié)果電子雖可以傳遞，但ATP生成減少。生成減少。 n化學(xué)滲透假說已經(jīng)得到廣泛的實(shí)驗(yàn)支持?；瘜W(xué)滲透假說已經(jīng)得到廣泛的實(shí)驗(yàn)支持。39 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+ NAD+ 延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP 4H+

19、 2H+ 4H+ 胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 電子傳遞過程電子傳遞過程復(fù)合體復(fù)合體 (4H+) 、 (4 H+)和和 (2H+)有質(zhì)子泵功能有質(zhì)子泵功能。 三、質(zhì)子順梯度回流釋放能量被三、質(zhì)子順梯度回流釋放能量被ATP合酶利合酶利用催化用催化ATP合成合成F1：親水部分：親水部分 （動物：（動物：33亞基復(fù)合體，亞基復(fù)合體，OSCP、IF1 亞基）亞基）, 線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)顆粒線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)顆粒狀突起，狀突起，催化催化ATP合成合成。 F0：疏水部分：疏水部分（ab2c912亞基，動物還有其他輔助亞基，動物還有其

20、他輔助亞基），鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中，形成亞基），鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中，形成跨內(nèi)膜質(zhì)跨內(nèi)膜質(zhì)子通道子通道 。nATP合酶結(jié)構(gòu)組成合酶結(jié)構(gòu)組成41ATP合酶合酶(復(fù)合體復(fù)合體V)由親水部分由親水部分 F1（33亞基亞基 ）和 疏 水 部 分和 疏 水 部 分 F0（a1b2c912亞基）亞基）組成。組成。ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖合酶結(jié)構(gòu)模式圖H+ADP +Pi= ATPn質(zhì)子通過質(zhì)子通過ATP合酶合酶Fo順濃度梯度回流使順濃度梯度回流使F1亞基旋轉(zhuǎn)亞基旋轉(zhuǎn) 43當(dāng)當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)順濃度遞度經(jīng)Fo回流時，回流時，亞基發(fā)亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，生旋轉(zhuǎn)，3個個亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機(jī)制

21、合酶的工作機(jī)制n 亞基旋轉(zhuǎn)使亞基旋轉(zhuǎn)使亞基構(gòu)象改變導(dǎo)致亞基構(gòu)象改變導(dǎo)致ATP合成和釋放合成和釋放 44 營養(yǎng)物脫下的成對氫原子經(jīng)呼吸鏈逐步傳遞，營養(yǎng)物脫下的成對氫原子經(jīng)呼吸鏈逐步傳遞，最終與氧結(jié)合生成水的過程中，逐步釋放能量驅(qū)動最終與氧結(jié)合生成水的過程中，逐步釋放能量驅(qū)動質(zhì)子跨膜轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜外側(cè)，形成跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)質(zhì)子跨膜轉(zhuǎn)移到內(nèi)膜外側(cè)，形成跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度，當(dāng)質(zhì)子順梯度回流釋放能量時被子梯度，當(dāng)質(zhì)子順梯度回流釋放能量時被ATP合酶合酶利用催化利用催化ATP的生成。的生成。小結(jié)：小結(jié)：每分子每分子NADH經(jīng)氧化呼吸鏈傳遞生成經(jīng)氧化呼吸鏈傳遞生成2.5分子分子ATP每分子每分子FADH2經(jīng)

22、氧化呼吸鏈傳遞生成經(jīng)氧化呼吸鏈傳遞生成1.5分子分子ATP45四、四、ATP在能量的生成、利用、轉(zhuǎn)移和在能量的生成、利用、轉(zhuǎn)移和儲存中起核心作用儲存中起核心作用n高能磷酸鍵高能磷酸鍵水解時釋放的能量大于水解時釋放的能量大于25kJ/mol的磷酸酯的磷酸酯鍵，常表示為鍵，常表示為 P。n高能磷酸化合物高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物含有高能磷酸鍵的化合物46一些生物學(xué)重要的有機(jī)磷酸化合物水解時釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能一些生物學(xué)重要的有機(jī)磷酸化合物水解時釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能化合物化合物G kJ/mol（kcal/mol）磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸-61.9(-14.8)氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸-51

23、.4(-12.3)1, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸-49.3(-11.8)磷酸肌酸磷酸肌酸-43.1(-10.3)ATPADP+Pi-30.5(-7.3)ADPAMP+Pi-27.6(-6.6)焦磷酸焦磷酸-27.6(-6.6)1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-20.9(-5.0)6-磷酸果糖磷酸果糖-15.9(-3.8)AMP-14.2(-3.4)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-13.8(-3.3)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛-9.2(-2.2) 核苷二磷酸激酶的作用核苷二磷酸激酶的作用ATP + UDP ADP + UTPATP + CDP ADP + CTPATP + GDP ADP + GTP腺苷酸激

24、酶的作用腺苷酸激酶的作用 ADP + ADP ATP + AMPn ATP是生物能轉(zhuǎn)換、儲存和利用的核心是生物能轉(zhuǎn)換、儲存和利用的核心轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：48 肌酸激酶的作用肌酸激酶的作用磷酸肌酸作為磷酸肌酸作為肌肉肌肉和和腦組織腦組織中能量的一種貯存形式。中能量的一種貯存形式。儲存：儲存：49ATP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 機(jī)械能機(jī)械能( (肌肉收縮肌肉收縮) )滲透能滲透能( (物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運(yùn)) ) 化學(xué)能化學(xué)能( (合成代謝合成代謝) )電能電能( (生物電生物電) )熱能熱能( (維持體溫維持體溫) )生物體內(nèi)能量的儲存

25、和生物體內(nèi)能量的儲存和利用都以利用都以ATP為中心。為中心。ATP是生物能轉(zhuǎn)換、儲存和利用的核心是生物能轉(zhuǎn)換、儲存和利用的核心50 第三節(jié)第三節(jié) 氧化磷酸化的影響因素氧化磷酸化的影響因素51Na+，K+ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。一、一、ADP/ATP 是調(diào)節(jié)正常人體氧化磷酸化速率的主是調(diào)節(jié)正常人體氧化磷酸化速率的主要因素要因素 二、甲狀腺激素可促進(jìn)氧化磷酸化和產(chǎn)熱二、甲狀腺激素可促進(jìn)氧化磷酸化和產(chǎn)熱ADP/ATP比值增加，氧化磷酸化速率增加。比值增加，氧化磷酸化速率增加。52三、有三、有3類氧化磷酸化抑制劑類氧化磷酸化抑制劑（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞

26、過程（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過程 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑：魚藤酮魚藤酮、異戊巴比妥等。、異戊巴比妥等。 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑：萎銹靈萎銹靈。 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑：抗霉素抗霉素A、粘噻唑菌醇。、粘噻唑菌醇。 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑：CN、N3、CO、H2S。 53魚藤酮魚藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素A A異戊巴比妥異戊巴比妥 抗霉素抗霉素A A二巰基丙醇二巰基丙醇 CO、CN-、N3-及及H2S各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)54（二）解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)脫節(jié)（二）解偶聯(lián)劑使氧化與磷酸化偶聯(lián)脫節(jié)解偶聯(lián)劑的基本作用機(jī)制是解偶聯(lián)劑的基本作用機(jī)制是破壞破壞

27、電子傳遞過程電子傳遞過程建立的跨內(nèi)膜的建立的跨內(nèi)膜的質(zhì)子電化學(xué)梯度質(zhì)子電化學(xué)梯度，使電化學(xué)梯度儲，使電化學(xué)梯度儲存的存的能量以熱能形式釋放能量以熱能形式釋放，ATP的生成受到抑制。的生成受到抑制。 如：二硝基苯酚如：二硝基苯酚(dinitrophenol, DNP) ；解偶；解偶聯(lián)蛋白聯(lián)蛋白(uncoupling protein，UCP1)。55解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）Cyt cQ胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 解偶聯(lián)解偶聯(lián) 蛋白蛋白熱能熱能ADP+Pi ATP 56（三）（三）ATP合酶抑制劑同時抑制電子傳遞和合酶抑制劑同時抑制電子傳遞和A

28、TP的生成的生成這類抑制劑對電子傳遞及這類抑制劑對電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制磷酸化均有抑制作用。例如作用。例如寡霉素寡霉素可結(jié)合可結(jié)合F0單位，二環(huán)己基碳二亞單位，二環(huán)己基碳二亞胺共價結(jié)合胺共價結(jié)合F0的的c亞基谷氨酸殘基，亞基谷氨酸殘基，阻斷質(zhì)子從阻斷質(zhì)子從F0質(zhì)子半通道回流，質(zhì)子半通道回流，抑制抑制ATP合酶活性。由于線粒體合酶活性。由于線粒體內(nèi)膜兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵的內(nèi)膜兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵的功能，繼而抑制電子傳遞。功能，繼而抑制電子傳遞。 57 寡霉素寡霉素(oligomycin) 寡霉素寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖合酶結(jié)構(gòu)模式圖可阻止質(zhì)子從可阻止

29、質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回質(zhì)子通道回流，抑制流，抑制ATP生生成。成。58不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響不同底物和抑制劑對線粒體氧耗的影響各種抑制劑對電子傳遞鏈的影響各種抑制劑對電子傳遞鏈的影響60四、線粒體四、線粒體DNA突變可影響氧化磷酸化突變可影響氧化磷酸化61復(fù)合體中的一些亞基是由線粒體復(fù)合體中的一些亞基是由線粒體DNA (mtDNA)表達(dá)產(chǎn)生的，表達(dá)產(chǎn)生的，mtDNA的突變可直接影響電子的的突變可直接影響電子的傳遞或傳遞或ATP的合成。的合成。五、線粒體內(nèi)膜對各種物質(zhì)進(jìn)行五、線粒體內(nèi)膜對各種物質(zhì)進(jìn)行選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體外膜通透性高，線粒體對物質(zhì)通線粒體外膜通透性高，線粒體對物質(zhì)通過的選擇性主要依賴于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白過的選擇性主要依賴于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。對各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。63轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入線粒體進(jìn)入線粒體出線粒