《氧化磷酸化》课件

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1、第三节氧化磷酸化一、概念二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比三、氧化磷酸化机理四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂五、线粒体穿梭系统六、氧化磷酸化的调控一、概念生物体内高能磷酸化合物ATP的生成主要由三种方式：氧化磷酸化底物水平磷酸化光合磷酸化底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物（PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。1、底物水平磷酸化特点：ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联；在有O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化。是与电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电子从底物到O2的传递，ADP被磷

2、酸化生成ATP的酶促过程，这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化。这是需氧生物合成ATP的主要途径。真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜上进行。原核生物则在质膜上进行。2、氧化磷酸化1、P/O比：1940年，SOchoa测定了在呼吸链中O2的消耗与ATP生成的关系，为此提出P/O比的概念。（同位素实验）当一对电子经呼吸链传给O2的过程中所产生的ATP分子数。实质是伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数与消耗分子氧的氧原子数之比,称为P/O比。线粒体NADH+H+经呼吸链氧化P/O比为2.5（3），

3、FADH2经呼吸链氧化P/O比为1.5（2）。二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比2、形成ATP的部位（氧化与磷酸化偶联部位）电子传递链将NADH和FADH2上的电子传递给氧的过程中释放自由能，供给ATP的合成。其中释放大量自由能的部位有3处，即复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ，这3个部位就是ATP合成的部位，称为偶联部位。关于论证ATP形成部位的实验证据：（1）ΔG0’=-nFΔE0’（2）琥珀酸氧化P/O=2，苹果酸氧化P/O=3表明在NADH——CoQ有一次磷酸化作用（3）A.Lehninger用抗坏血酸使电子从细胞色素C进

4、入呼吸链，测得P/O=1，说明由cytaa3——O2有一次磷酸化（4）使用专一性电子传递链抑制剂亦可测出ATP的形成部位（举例）能量计算：NADH+H+被分子氧氧化生成水，总反应为：NADH+H++1/2O2NAD++H2O求此反应的ΔG0’：因为：1/2O2+2H++2e-H2O,E0’=0.82vNAD++2H++2e-NADH+H+,E0’=-0.32v所以：ΔE0’=0.82-(-0.32)=1.14VΔG0’=-2X23.063X1.14=-52.6(Kcal/mol)=-220(KJ/mol)3AD

5、P+Pi3ATP+3H2OΔG0’=3X7.3=21.9(Kcal/mol)=91.6(KJ/mol)3个ATP的形成共截获的能量为41%1、有关氧化磷酸化机理的几种假说化学偶联假说构象偶联假说化学渗透假说三、氧化磷酸化作用的机理（1）化学偶联假说（1953年）（掌握要点）chemicalcouplinghypothesis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。AH2+B+I-OHAI+BH2+OH-AI+X-H+OH-XI+A+H2OXI+

6、P-OHXP+I-OHXP+ADPATP+X-HAH2+B+ADP+P-OHA+BH2+ATP+H2O（2）构象偶联假说（1964）conformationalcouplinghypothesis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。（3）化学渗透假说（1961）chemiosmotichypothesis1961年由英国生物化学家Peter

7、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。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

8、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。化学渗透假说示意图获得1978年的诺贝尔化学奖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