1、關(guān)于生物氧化呼吸鏈與氧化磷酸化第一張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 生物細(xì)胞將糖、脂、蛋白質(zhì)等燃料分子氧化分解,最終生成CO2和H2O并釋放出能量的作用稱為生物氧化(biological oxidation)。第二張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月生物氧化的特點(diǎn)生物氧化的能量是逐步釋放的；生物氧化過(guò)程中產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存在高能化合物（主要是ATP）中；生物氧化具有嚴(yán)格的細(xì)胞內(nèi)定位： 原核生物 細(xì)胞膜 真核生物 線粒體節(jié)首章首第六張，PPT共五十

2、五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月高能磷酸化合物舉例第七張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 生物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的能量只有一小部分直接形成ATP，大部分是以還原型輔酶NADH和FADH2形式貯存的；本章將重點(diǎn)討論這些還原型輔酶被氧化、生成ATP的過(guò)程，即電子傳遞和氧化磷酸化（electrontransport and oxidative phosphorylation）。第八張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月氧化磷酸化作用： 與生物氧化作用相伴而生的磷酸化作用稱為氧化磷酸化作用。是將生物氧化過(guò)程中釋放出的自由能轉(zhuǎn)移而使ADP形成高能ATP的作用。底物水平磷酸化作用： 從一個(gè)高能化合物（例如

3、1,3-二磷酸甘油酸），將磷酰基轉(zhuǎn)移給ADP形成ATP的過(guò)程稱為底物水平磷酸化作用，即ATP的形成直接與一個(gè)代謝中間物上的磷酰基轉(zhuǎn)移相耦聯(lián)。底物水平磷酸化不需要氧，是酵解中形成ATP的機(jī)制。第九張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 在真核生物中，氧化磷酸化發(fā)生在線粒體內(nèi)，相關(guān)的酶嵌入線粒體內(nèi)膜。線粒體中的氧化磷酸化是由兩個(gè)緊密偶聯(lián)的過(guò)程構(gòu)成的：線粒體的NADH和FADH2通過(guò)呼吸電子傳遞鏈（respiratory electrontransport chain）被氧化；質(zhì)子濃度梯度可作為自由能庫(kù)。第十張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

4、月第十二張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十四張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 線粒體的結(jié)構(gòu)與功能第十五張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、線粒體的基本特征 真核生物中，氧化磷酸化在線粒體中進(jìn)行。 外膜含蛋白相對(duì)較少，容許分子量小于10000的離子和水溶性代謝物跨膜擴(kuò)散；內(nèi)膜含有豐富的蛋白質(zhì)，向線粒體腔內(nèi)高度皺褶形成“嵴”，使得表面積大大增加。內(nèi)膜容許不帶電荷的分子（例如水、分子氧和二氧化碳）通透，但大的極性分子和離子不能自由通透，需要特殊的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助才行；線粒體內(nèi)膜和外膜之間的空隙稱為“膜間隙”，膜間隙

5、中含有許多可溶性酶、底物和一些輔助因子。第十六張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月執(zhí)行氧化磷酸化氧化反應(yīng)的復(fù)合物以及ATP合成酶復(fù)合物都嵌在內(nèi)膜中。線粒體基質(zhì)中含有丙酮酸脫氫酶、及催化檸檬酸循環(huán)和脂肪酸氧化的大多數(shù)酶。第十七張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、線粒體的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在線粒體外反應(yīng)產(chǎn)生的NADH不能直接通過(guò)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化，如3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)和乳酸脫氫反應(yīng)產(chǎn)生的NADH；線粒體外的NADH不能自由通過(guò)線粒體內(nèi)膜，必須借助某些能自由通過(guò)線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)才能進(jìn)行電子傳遞，這就是所謂穿梭機(jī)制。體內(nèi)主要有兩種穿梭機(jī)制。第十八張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

6、月 在哺乳動(dòng)物的肝臟和其它的某些組織，存在著活躍的蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭機(jī)制。第十九張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月主要存在于哺乳動(dòng)物的肌肉和腦組織中。 第二十張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 電子傳遞鏈（呼吸鏈）線粒體的內(nèi)膜中有5種與氧化磷酸化有關(guān)的蛋白質(zhì)復(fù)合物，每種復(fù)合物都催化能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的某一部分反應(yīng)。I至IV復(fù)合物含有很多輔助因子，它們參與電子傳遞，而復(fù)合物V是ATP合成酶。標(biāo)準(zhǔn)還原電位（單位為伏特）與標(biāo)準(zhǔn)自由能的變化（單位為kJ/mol）有直接的關(guān)系： 第二十一張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十

7、三張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十四張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月NADH氧化呼吸鏈 是細(xì)胞內(nèi)最主要的呼吸鏈，因?yàn)樯镅趸^(guò)程中絕大多數(shù)脫氫酶都是以NAD+為輔酶：返回第二十五張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月琥珀酸氧化呼吸鏈 由琥珀酸脫氫酶復(fù)合體、CoQ和細(xì)胞色素組成。其中琥珀酸脫氫酶復(fù)合體包括FAD、鐵硫中心和另一種細(xì)胞色素b：返回第二十六張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月線粒體中某些重要底物氧化時(shí)的呼吸鏈返回第二十七張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月線粒體呼吸鏈的組成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）黃素單核苷酸和黃素腺嘌呤二核苷酸（FMN

8、和FAD）鐵硫蛋白（鐵硫中心）泛醌（CoQ）細(xì)胞色素（ Cyta 、Cytb、Cytc）節(jié)首章首第二十八張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 利用分子中煙酰胺基團(tuán)的可逆性還原而遞氫，還原形成的NADH即可參與組成呼吸鏈而進(jìn)行電子傳遞。 NAD和NADH結(jié)構(gòu)示意圖返回第二十九張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 返回第三十一張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鐵硫蛋白（鐵硫中心） 分子中常含2或4個(gè)Fe（稱非血紅素鐵）和2或4個(gè)對(duì)酸不穩(wěn)定硫，其中一個(gè)Fe原子能可逆地還原而傳遞電子。在NADH脫氫酶和琥珀酸脫氫酶

9、中均含有多個(gè)不同的鐵硫蛋白，它們可將電子由FMNH2（或FADH2）轉(zhuǎn)移到泛醌上。返回第三十二張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月泛醌 是一種脂溶性的醌類化合物，其分子中的苯醌結(jié)構(gòu)能進(jìn)行可逆的加氫反應(yīng)，故也屬于遞氫體。返回第三十三張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞色素細(xì)胞色素屬于電子傳遞體，其傳遞電子的方式如下： 2CytFe3+ + 2e 2CytFe2+細(xì)胞色素 是屬于色蛋白類的結(jié)合蛋白質(zhì)，輔基是鐵卟啉的衍生物，因其有顏色又普遍存在于細(xì)胞內(nèi)，故稱為細(xì)胞色素。根據(jù)其結(jié)構(gòu)與吸收光譜的不同可將細(xì)胞色素分為a、b和c三類。 細(xì)胞色素c的結(jié)構(gòu)示意圖返回第三十四張，PPT共五十五頁(yè)，

10、創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十八張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十九張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 氧化磷酸化一、化學(xué)滲透理論 Mitchell在1961年提出了氧化磷酸化的機(jī)制化學(xué)滲透理論（chemiosmotic theory）。Mitchell認(rèn)為：還原型輔酶的氧化可以產(chǎn)生跨膜（線粒體內(nèi)膜）的質(zhì)子濃度梯度，而這一質(zhì)子梯度又可以進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)ATP的形成。第四十張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月化學(xué)滲透理論主要

11、包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：偶聯(lián)需要完整的線粒體內(nèi)膜。膜對(duì)帶電的溶劑是不通透的，否則質(zhì)子濃度梯度將消失，離子代謝物通過(guò)特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)體跨過(guò)膜。通過(guò)電子傳遞鏈的電子傳遞產(chǎn)生質(zhì)子濃度梯度，使得線粒體內(nèi)膜外側(cè)（膜間隙）的H濃度升高。位于線粒體內(nèi)膜上的ATP合成酶在跨膜的質(zhì)子轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)反應(yīng)中催化ADP磷酸化。第四十一張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、ATP合成機(jī)制 1979年P(guān)aul Boyer提出了ATP合成的結(jié)合-變換機(jī)制（binding-change mechanism），他認(rèn)為： ATP合成酶含有3個(gè)催化部位，在任一給定時(shí)間，每一部位處于不同的構(gòu)象：開(kāi)、松弛、或緊縮。所有3個(gè)催化部位都依次經(jīng)歷上述

12、3種構(gòu)象變化。第四十二張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ATP 的形成和釋放主要涉及以下幾個(gè)步驟： 一分子的ADP和Pi結(jié)合在開(kāi)部位。質(zhì)子跨過(guò)線粒體內(nèi)膜進(jìn)入基質(zhì)，引起3個(gè)催化部位發(fā)生構(gòu)象變化。開(kāi)構(gòu)象（含有新結(jié)合的ADP和Pi）轉(zhuǎn)變?yōu)樗沙诓课唬驯籄DP和Pi填充的松弛部位轉(zhuǎn)變?yōu)榫o縮部位，載有ATP的緊縮部位轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)部位。ATP從開(kāi)部位被釋放出來(lái)，同時(shí)在緊縮部位ADP和Pi縮合形成ATP。第四十三張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十四張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、P/O比 指一對(duì)電子通過(guò)呼吸鏈傳遞到氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。 ATP合成與質(zhì)子濃度梯度緊密偶聯(lián)，即

13、ATP合成伴隨著質(zhì)子濃度梯度的下降。三個(gè)電子復(fù)合物I、III和IV傳遞大約導(dǎo)致線粒體內(nèi)的10個(gè)H轉(zhuǎn)移到膜間隙（復(fù)合物I轉(zhuǎn)移4個(gè)H ；復(fù)合物III轉(zhuǎn)移4個(gè)H ；復(fù)合物IV轉(zhuǎn)移2個(gè)H ）。經(jīng)ATP合成酶流回線粒體基質(zhì)可以驅(qū)動(dòng)2.5個(gè)ATP的合成。第四十五張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月而象那樣從支路復(fù)合物II進(jìn)入電子傳遞鏈的電子經(jīng)復(fù)合物III傳遞到復(fù)合物IV，只能驅(qū)動(dòng)6個(gè)質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。而象對(duì)二（二甲氨基）苯二胺那樣直接提供2個(gè)電子給復(fù)合物IV可以使2個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)移到膜間隙。第四十六張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、氧化磷酸化抑制劑 氧化磷酸化抑制劑可分為三類，即呼吸抑制劑、磷酸化抑

14、制劑和解偶聯(lián)劑。一、呼吸抑制劑 這類抑制劑抑制呼吸鏈的電子傳遞，也就是抑制氧化，氧化是磷酸化的基礎(chǔ)，抑制了氧化也就抑制了磷酸化。呼吸鏈某一特定部位被抑制后，其底物一側(cè)均為還原狀態(tài)，其氧一側(cè)均為氧化態(tài)，這很容易用分光光度法(雙波長(zhǎng)分光光度計(jì))檢定，重要的呼吸抑制劑有以下幾種：第四十七張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、魚(yú)藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素：專一抑制NADHCoQ的電子傳遞。2、抗霉素A(actinomycin A)由霉菌中分離得到，專一抑制CoQCyt c的電子傳遞。3、氰化物、疊氮化物、CO、H2S：抑制細(xì)胞色素c氧化酶。第四十八張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、磷

15、酸化抑制劑 這類抑制劑抑制ATP的合成，抑制了磷酸化也一定會(huì)抑制氧化。例如，寡霉素(oligomycin)可與F0的OSCP(p189)結(jié)合，阻塞氫離子通道，從而抑制ATP合成。第四十九張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、解偶聯(lián)劑(uncoupler) 解偶聯(lián)劑使氧化和磷酸化脫偶聯(lián)，氧化仍可以進(jìn)行，而磷酸化不能進(jìn)行。解偶聯(lián)劑作用的本質(zhì)是增大線粒體內(nèi)膜對(duì)H+的通透性，消除H+的跨膜梯度，因而無(wú)ATP生成。解偶聯(lián)劑只影響氧化磷酸化而不干擾底物水平磷酸化。第五十張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月解偶聯(lián)劑的作用使氧化釋放出來(lái)的能量全部以熱的形式散發(fā)。新生兒和動(dòng)物棕色脂肪組織線粒體中有

16、獨(dú)特的解偶聯(lián)蛋白，使氧化磷酸化處于解偶聯(lián)狀態(tài)，這對(duì)于維持他們的體溫十分重要。常用的解偶聯(lián)劑有2，4-二硝基酚(dinitrophenol,DNP)，羰基-氰-對(duì)-三氟甲氧基苯肼(FCCP)，雙香豆素(dicoumarin)等，過(guò)量的阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶聯(lián)，從而使體溫升高。第五十一張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月習(xí)題1. 化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)要點(diǎn)是什么？2. 2,4-二硝基苯酚的解偶聯(lián)機(jī)制是什么？3. 注射2,4-二硝基苯酚到動(dòng)物體內(nèi)可能引起什么現(xiàn)象？為什么？4. 簡(jiǎn)述ADP對(duì)呼吸鏈的調(diào)控作用。5. 比較電子傳遞抑制劑，氧化磷酸化抑制劑和解偶聯(lián)試劑對(duì)生物氧化作用的影響并舉例說(shuō)明。第五十二張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月6. 呼吸鏈中各電子傳遞體的排列順序是如何確定的？7. 生物體能夠利用的最終能源是： 有機(jī)物的氧化；ATP; 磷酸肌酸；太陽(yáng)光。 8. 一分子乙酰輔酶A徹底氧化產(chǎn)生3個(gè)NADH,1個(gè)FADH2和1個(gè)GTP，P/O比值是多少？ 9. 胞液中NADH如何氧化產(chǎn)生ATP?第五十三張，PPT共五十五頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生的能量 在檸檬酸循環(huán)的總反應(yīng)中，對(duì)于進(jìn)入循環(huán)的每個(gè)乙酰C