1、一、生物氧化概述 糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)在細胞中進行氧化分解生成CO2和H2O并釋放出能量的過程稱為生物氧化（biological oxidation），其實質(zhì)是需氧細胞在呼吸代謝過程中所進行的一系列氧化還原反應過程。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20221一、生物氧化概述 糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)在細胞中（一）生物氧化的特點 在活的細胞中（pH接近中性、體溫條件下），有機物的氧化在一系列酶、輔酶和中間傳遞體參與下進行，其途徑迂回曲折，有條不紊。 氧化過程中能量逐步釋放，其中一部分由一些高能化合物（如ATP）截獲，再供給機體所需。在此過程中既不會因氧化過程中能量驟然釋放而傷害機體，又

2、能使釋放的能量盡可能得到有效的利用。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20222（一）生物氧化的特點 在活的細胞中（pH接近中性、體生物氧化和有機物在體外氧化（燃燒）的實質(zhì)相同，都是脫氫、失電子或與氧結合，消耗氧氣，都生成CO2和H2O，所釋放的能量也相同。但二者進行的方式和歷程卻不同：細胞內(nèi)溫和條件（常溫、常壓、中性pH、水溶液）高溫或高壓、干燥條件一系列酶促反應 無機催化劑逐步氧化放能，能量利用率高能量爆發(fā)釋放釋放的能量轉化成ATP被利用轉換為光和 熱，散失電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20223生物氧化和有機物在體外氧化（燃燒）的實質(zhì)相同，都是脫氫、失電（二）CO2的生成 方式：糖、脂、蛋白

3、質(zhì)等有機物轉變成含羧基的中間化合物，然后在酶催化下脫羧而生成CO2。 類型：-脫羧和-脫羧 氧化脫羧和單純脫羧CH3COSCoA+CO2CH3-C-COOH O丙酮酸脫氫酶系NAD+ NADH+H+CoASH例：+CO2H2N-CH-COOHR氨基酸脫羧酶CH2-NH2R電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20224（二）CO2的生成 方式：糖、脂、蛋白質(zhì)等有機物轉變成含（三）H2O的生成 代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應的氫載體（NAD+、NADP+、FAD、FMN等）所接受，再通過一系列遞氫體或遞電子體傳遞給氧而生成H2O 。CH3CH2OHCH3CHONAD+ NADH+H+ 乙醇脫氫酶例：

4、12 O2NAD+電子傳遞鏈 H2O2eO=2H+電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20225（三）H2O的生成 代謝物在脫氫酶催化下脫下的氫由相應的脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi 小分子化合物分解成共同的中間產(chǎn)物（如丙酮酸、乙酰CoA等） 共同中間產(chǎn)物進入三羧酸循環(huán),氧化脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大量能量，其中一部分通過磷酸化儲存在ATP中。大分子降解成基本結構單位 生物氧化的三個階段電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20226脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、二、電子傳遞鏈（呼吸鏈）（一

5、）線粒體結構特點（二）電子傳遞呼吸鏈的概念（三）呼吸鏈的組成（四）機體內(nèi)兩條主要的呼吸鏈及其能量變化（五）電子傳遞抑制劑電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20227二、電子傳遞鏈（呼吸鏈）（一）線粒體結構特點電子傳遞和氧化呼（一）線粒體結構嵴電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20228（一）線粒體結構嵴電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20228線粒體外膜 自由透過小分子和離子線粒體內(nèi)膜 不能自由透過大部分小分子和離子,包括H+。 含有：電子傳遞體（復合體I、II、III、IV） ADP-ATP轉運載體 ATP合酶（FoF1） 其他載體線粒體基質(zhì)含有丙酮酸脫氫酶 檸檬酸循環(huán)酶系 脂肪酸-氧化酶系 DNA，

6、核糖體其他酶 ATP、ADP、Pi、Mg2+ 、 Ca2+ 、 K+ 可溶的中間代謝產(chǎn)物電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20229線粒體外膜 電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20229Cristae (the infoldings of the inner membrane of mitochondria) is where the respiratory chain is located.電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202210Cristae (the infoldings 電子傳遞和氧電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202211電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202211（二）線粒體呼吸鏈 線粒

7、體基質(zhì)是呼吸底物氧化的場所，底物在這里氧化所產(chǎn)生的NADH和FADH2將質(zhì)子和電子轉移到內(nèi)膜的載體上，經(jīng)過一系列氫載體和電子載體的傳遞，最后傳遞給O2生成H2O。這種由載體組成的電子傳遞系統(tǒng)稱電子傳遞鏈（electron transfer chain),因為其功能和呼吸作用直接相關，亦稱為呼吸鏈。電子傳遞鏈在原核生物存在于質(zhì)膜上，在真核細胞存在于線粒體內(nèi)膜上。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202212（二）線粒體呼吸鏈 線粒體基質(zhì)是呼吸底物氧化的場所，底物呼吸鏈由4個多蛋白的復合物（I, II, III, 和 IV;3個是質(zhì)子泵）和2個移動的電子載體，泛醌（Q或輔酶Q）以及細胞色素c組成。呼吸

8、鏈中蛋白質(zhì)的輔基包括：黃素類（FMN，F(xiàn)AD），血紅素（血紅素 A，鐵原卟啉IX ，血紅素 C），鐵硫聚簇（ 2Fe-2S, 4Fe-4S), 和 銅 。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202213呼吸鏈由4個多蛋白的復合物（I, II, III, 和 呼吸鏈上很多電子載體的順序通過多種研究得以闡明方法一：測量標準還原電位（E0）電子傾向于從低還原電位（E0）的載體流向還原電位高的載體（不過在真正的細胞中可能有偏差）電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202214呼吸鏈上很多電子載體的順序通過多種研究得以闡明方法一：測量標Electron carriers may have an order of i

9、ncreasing E0電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202215Electron carriers may have an 方法二：氧化作用動力學研究完全的還原伴隨著O2的突然傳導；較早的氧化作用更接近呼吸鏈的末端；使用快速而靈敏的分光光度技術跟隨細胞色素的氧化作用，發(fā)現(xiàn)最大吸收峰的波長不同。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202216方法二：氧化作用動力學研究電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20ReducedReducedReducedOxidizedOxidized方法三: 各種特異性抑制劑的作用，在阻止步驟之前的處于還原態(tài)而阻止之后的處于氧化態(tài)。魚藤酮 抗霉素 A電子傳遞和氧化呼吸鏈10/

10、3/202217ReducedReducedReducedOxidizedO方法四:分離并鑒定每個多蛋白質(zhì)復合物：鏈上組分中特有的電子供體和受體可以確定。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202218電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202218電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202219電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202219（三）呼吸鏈的組成黃素蛋白酶類（flavoproteins, FP） 鐵-硫蛋白類（ironsulfur proteins)細胞色素類（cytochromes）輔酶（ubiquinone,亦寫作CoQ）NADH輔 酶 Q（CoQ）Fe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCy

11、t aa3琥珀酸等黃素蛋白（FAD）黃素蛋白（FMN）細胞色素類鐵硫蛋白（Fe-S）鐵硫蛋白（Fe-S）電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202220（三）呼吸鏈的組成黃素蛋白酶類NADH輔 酶 Q（CoQNADH呼吸鏈NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFADFe-S琥珀酸等復合物 II復合物 IV復合體 I復合物 IIINADH脫氫酶細胞色素還原酶細胞色素氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶FADH2呼吸鏈兩條主要呼吸鏈電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202221NADH呼吸鏈NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2C1.NADH-Q還原酶(NADH脫

12、氫酶、復合體） NADH-Q還原酶是一個大的蛋白質(zhì)復合體，F(xiàn)MN和鐵-硫蛋白（Fe-S）是該酶的輔基，由輔基或輔酶負責傳遞電子和氫。 傳遞氫機理: NAD+ + 2H+ +2e NADH + H+NAD(P)H + H+FMN FMNH2 +NAD（P）+電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022221.NADH-Q還原酶(NADH脫氫酶、復合體） NADHNADH dehydrogenase (Complex I)NADH + 5H+N + Q NAD+ + QH2 + 4H+P電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202223NADH dehydrogenaseNADH + 5H+N 輔酶Q是呼吸鏈電

13、子傳遞的樞紐Ubiquinone (Q)accepts electronsfrom both NADHand FADH2 in therespiratory chain電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202224輔酶Q是呼吸鏈電子傳遞的樞紐電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2FMN can accept one electron or FMNH2 can donate one electron to form a semiquinoneradical intermediate.電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202225FMN can accept one electron 電鐵硫蛋白 +e 傳遞電子

14、機理：Fe3+ Fe2+ -e 特點：含有Fe和對酸不穩(wěn)定的S原子，F(xiàn)e和S常以等摩爾量存在（Fe2S2, Fe4S4 )，構成FeS中心，F(xiàn)e與蛋白質(zhì)分子中的4個Cys殘基的巰基與蛋白質(zhì)相連結。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202226鐵硫蛋白 鐵硫蛋白參與電子傳遞2Fe-2S電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202227鐵硫蛋白參與電子傳遞2Fe-2S電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3Different types of iron-sulfur centers2Fe-2S4Fe-4SFerredoxin（鐵氧還蛋白）Iron atoms cycle between Fe2+ (reduced) an

15、d Fe3+(oxidized).電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202228Different types of 2Fe-2S4Fe-42. CoQ 特點：帶有聚異戊二烯側鏈的苯醌，是脂溶性醌類化合物，而且分子較小，可在線粒體內(nèi)膜的磷脂雙分子層的疏水區(qū)自由擴散。 功能基團是苯醌，通過醌/酚的互變傳遞氫，Q (醌型結構) 很容易接受2個電子和2個質(zhì)子，還原成QH2（還原型）；QH2也容易給出2個電子和2個質(zhì)子，重新氧化成Q。因此，它在線粒體呼吸鏈中作為電子和質(zhì)子的傳遞體。 電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022292. CoQ 特點：帶有聚異戊二烯側鏈的苯醌，是脂溶性醌類化泛醌是一個移動的電子/

16、質(zhì)子載體脂溶性的苯醌有一個很長的異戊二烯側鏈，可以接受1或2個電子，形成半醌或還原型輔酶Q。（QH2）； QH2擴散到下一個復合物（III）；是唯一的一個不結合于一種蛋白的電子載體。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202230泛醌是一個移動的電子/質(zhì)子載體脂溶性的苯醌有一個很長的異戊二電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202231電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022313. 琥珀酸-Q還原酶（復合體）琥珀酸脫氫酶也是此復合體的一部分，其輔基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化為延胡索酸，同時其輔基FAD還原為FADH2，然后FADH2又將電子傳遞給Fe-S聚簇。最后電子由Fe-S聚

17、簇傳遞給琥珀酸-Q還原酶的輔酶CoQ。 琥珀酸 FADH2 Fe-S CoQ電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022323. 琥珀酸-Q還原酶（復合體）琥珀酸脫氫酶也是此復合體的4.細胞色素還原酶（細胞色素bc1復合體、復合體）含有兩種細胞色素（細胞色素b、細胞色素c1）和一鐵硫蛋白（ 2Fe-2S ）。細胞色素bc1復合體的作用是將電子從QH2轉移到細胞色素cQH2 cyt.b Fe-S cyt.c1 cyt.c電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022334.細胞色素還原酶（細胞色素bc1復合體、復合體）含細胞色素（cytochrome, cyt） 傳遞電子機理： +e +e Fe3+ Fe2+

18、 Cu2+ Cu+ e e 特點：以血紅素（heme）為輔基，血紅素的主要成份為鐵卟啉。 類別: 根據(jù)吸收光譜分成a、b、c三類，呼吸鏈中含5種（b、c、c1、a和a3)，cyt b和cytc1、cytc在呼吸鏈中為電子傳遞體，a和a3以復合物存在，稱細胞色素氧化酶，其分子中除含F(xiàn)e外還含有Cu ，可將電子傳遞給氧，因此亦稱其為末端氧化酶。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202234細胞色素（cytochrome, cyt） 傳遞電子機理：特細胞色素=血紅素+蛋白質(zhì)血紅素有a,b和cCyt c是水溶性的，存在于內(nèi)外膜之間，在復合體III和IV間傳遞電子血紅素中的鐵得失電子而還原和氧化電子傳遞和氧

19、化呼吸鏈10/3/202235細胞色素=血紅素+蛋白質(zhì)電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202Cyt a: 600 nmCyt b: 560 nmCyt c: 550 nmReduced cytochromeshas three absorptionbands in the visible wavelengths電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202236Cyt a: 600 nmReduced cytochroCytochrome bc1 complex (Complex III)電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202237Cytochrome bc1 complex 電子傳遞和氧化5.細胞色素c在

20、復合體III和之間傳遞電子。（細胞色素c 交互地與細胞色素還原酶的C1和細胞色素氧化酶接觸）是唯一能溶于水的細胞色素。相對分子質(zhì)量為13000，由104個氨基酸構成的單一肽鏈。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022385.細胞色素c在復合體III和之間傳遞電子。（細胞色素c 12345678半胱氨酸電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20223912345678半胱氨酸電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2026. 細胞色素氧化酶（復合體、細胞色素c氧化酶 ）由 cyta和a3 組成。復合物中除了含有鐵卟啉外，還含有2個銅原子（CuA，CuB）。Cyta與CuA相配合，cyta3與CuB相配合，當電子傳遞

21、時，細胞色素的Fe3+ 、 Fe2+間循環(huán)，同時Cu2+ 、 Cu+間循環(huán)，將電子從cytc直接傳遞給O2，也叫末端氧化酶。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022406. 細胞色素氧化酶（復合體、細胞色素c氧化酶 ）由The three critical subunits of cytochrome oxidase (Complex IV)A 204 kD 13-subunit protein complex, with structure determined in 1996CuBHeme aHeme a32CuACuACuA電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202241The three cr

22、itical subunits ofThe electronpath in Complex IV電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202242The electron電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202243電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202243NADH呼吸鏈NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFADFe-S琥珀酸等復合物 II復合物 IV復合體 I復合物 IIINADH脫氫酶細胞色素還原酶細胞色素氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶FADH2呼吸鏈（四）機體內(nèi)兩條主要呼吸鏈和能量的變化電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2

23、02244NADH呼吸鏈NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2C電子傳遞鏈標準氧化還原自由能變化NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸等復合物 II復合物 IV復合體 I復合物 IIINADH脫氫酶細胞色素C還原酶細胞色素C氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶-0.2-0.400.20.40.60.8E0/V電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202245電子傳遞鏈標準氧化還原自由能變化NADHFMNCoQFe-S電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202246電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202246The chemiosmoticmode

24、l by Mitchell電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202247The chemiosmotic電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3（五）電子傳遞 抑制劑概念：能夠阻斷呼吸鏈中某部位電子傳遞的物質(zhì)稱為電子傳遞抑制劑。 電子傳遞抑制劑的使用是研究呼吸鏈中電子傳遞體順序的有效方法。（阻斷部位物質(zhì)的氧化-還原狀態(tài)可以測出）電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202248（五）電子傳遞 抑制劑概念：能夠阻斷呼吸鏈中某部位電子傳遞的電子傳遞 抑制劑NADHFMNCoQFe-SCyt c1O2Cyt bCyt cCyt aa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸復合物 II復合物 IV復合物 I復合物 III魚藤酮安密妥抗

25、霉素A氰化物CO抗霉素 A的抑制部位NAD FP Q b c aa3NAD FP Q b c aa3呼吸鏈的比擬圖解電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202249電子傳遞 抑制劑NADHFMNCoQFe-SCyt c1第四節(jié) 氧化磷酸化作用 一、氧化磷酸化 代謝物在生物氧化過程中釋放出的自由能用于合成ATP（即ADP+PiATP）,這種氧化放能和ATP生成（磷酸化）相偶聯(lián)的過程稱氧化磷酸化。類別： 底物水平磷酸化 電子傳遞水平磷酸化ADP + Pi ATP + H2O生物氧化過程中釋放出的自由能電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202250第四節(jié) 氧化磷酸化作用 一、氧化磷酸化 磷氧比（ P/O ）呼

26、吸過程中無機磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值稱為磷氧比。由于在氧化磷酸化過程中，每傳遞一對電子消耗一個氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi ，因此P/O的數(shù)值相當于一對電子經(jīng)呼吸鏈傳遞至分子氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。NADHFADH2O212H2OH2O例 實測得NADH呼吸鏈： P/O 3ADP+Pi ATP實測得FADH2呼吸鏈： P/O 2O2122e-2e-ADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATP電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202251磷氧比（ P/O ）呼吸過程中無機磷酸（Pi）消耗量和分二、氧化磷酸化的偶聯(lián)機理1.線粒體A

27、TP合酶（mitochondrial ATPase）2.能量偶聯(lián)假說 1953年 Edward Slater 化學偶聯(lián)假說 1964年 Paul Boyer 構象偶聯(lián)假說 1961年 Peter Mitchell 化學滲透假說3.質(zhì)子梯度的形成4.ATP合成的機制1978年獲諾貝爾化學獎電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202252二、氧化磷酸化的偶聯(lián)機理1.線粒體ATP合酶（mitochoATP合酶催化ATP的合成H+被吸引到膜的Fo通道的基質(zhì)側，在Fo和F1連接處形成高濃度的H+通過ATP合酶每傳送4H+引導1個ATP的生成電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202253ATP合酶催化ATP的合成H

28、+被吸引到膜的Fo通道的基質(zhì)側，線粒體ATP合酶復合體組分亞基相對分子質(zhì)量作用定位F1378000含有合成ATP的催化部位線粒體內(nèi)膜向基質(zhì)側的球狀體560005300034000140006000F025000、21000、12000、8000含有質(zhì)子通道跨膜部位IF110000調(diào)節(jié)質(zhì)子流及ATP的合成F0F1之間的柄OSCP23000F68000電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202254線粒體ATP合酶復合體組分亞基相對分子質(zhì)量作用定位F1378 氧化磷酸化重建示意圖電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202255 氧化磷酸化重建示意圖電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202內(nèi)膜F0F1 ATP酶e-

29、ADP+Pi底物H+ATPH+H+H+基質(zhì)膜間隙電子傳遞鏈 電子傳遞的自由能驅動H+從線粒體基質(zhì)跨過內(nèi)膜進入到膜間隙，從而形成H+跨線粒體內(nèi)膜的電化學梯度，這個梯度的電化學勢( H+ )驅動ATP的合成。三、化學滲透假說(chemiosmotic hypothasis)電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202256內(nèi)膜F0F1 ATP酶e-ADP+Pi底物H+ATPH+H+電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202257電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202257化學滲透假說原理示意圖4H+2H+2H+4H+NADH+H+2H+2H+2H+ ADP+PiATP高質(zhì)子濃度H2O2e-+ + + + + +

30、+ + +_ _ _ _ _ _ _ _ _ _質(zhì)子流線粒體內(nèi)膜磷酸化 氧化 電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202258化學滲透假說原理示意圖4H+2H+2H+4H+NADH+H+線粒體電子傳遞和H+排出的數(shù)目和途徑H2O2H+CytcCytcCytcQFMNFeSFeSCytc1CytbKCytbrCytaFeSCyta32e-2e-NADH+H+NAD+O2 +2H+ H2O4H+2H+2H+復合物 III12電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202259線粒體電子傳遞和H+排出的數(shù)目和途徑H2O2H+CytcCyBoyer和Walker的工作 美國科學家Boyer為解釋ATP酶作用機理，提出

31、旋轉催化假說，認為ATP合成酶亞基有三種不同的構象，一種構象(L)有利于ADP和Pi結合，一種構象(T)可使結合的ADP和Pi合成ATP，第三種構象(O)使合成的ATP容易被釋放出來。在ATP合成過程中，三個亞基依次進行上述三種構象的交替變化，所需能量由跨膜H+提供。 英國科學家Walker通過x光衍射獲得高分辯率的牛心線粒體ATP酶晶體的三維結構， 證明在ATP酶合成ATP的催化循環(huán)中三個亞基的確有不同構象， 從而有力地支持了Boyer的假說。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202260Boyer和Walker的工作 美國科學家Boy 電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202261 電子傳遞和氧化

32、呼吸鏈10/3/202261ATP合酶結構示意圖定子 旋轉催化理論認為質(zhì)子流通過Fo引起亞基III 寡聚體和及亞基一起轉動,這種旋轉配置 /亞基之間的不對稱的相互作用,引起催化位點性質(zhì)的轉變, 亞基的中心 -螺旋被認為是轉子,亞基I和II與亞基組合在一起組成定子,它壓住 /異質(zhì)六聚體.OSCPF1H+通道FO柄DCCD結合蛋白基質(zhì)表面外表面電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202262ATP合酶結構示意圖定子 旋轉催化理論認為質(zhì)子流通Rotation of the g subunit and the ring of c subunitsin the F0F1 complexwas observed

33、 byin vitro studies using fluorescencemicroscopy 肌動蛋白 電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202263Rotation of the g 肌動蛋白 電子傳遞和氧化ATP合成L態(tài)：低親和力態(tài)，ATP合成O態(tài)：開放態(tài)，親和力極低，ATP釋放T態(tài)：緊密結合態(tài)，ATP合成當H+通過Fo時， Fo旋轉，旋轉導致F13個亞基構象的改變F1 構象的變化促使ADP+Pi合成ATP并釋放電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202264ATP合成L態(tài)：低親和力態(tài)，ATP合成O態(tài)：開放態(tài)，親和力極ATP酶作用機理ADP+PiProten FluxH+ATP +H2O ATP

34、ADP+PiProten Flux有利于ADP與Pi結合的構象有利于ADP與Pi生成的構象有利于ATP釋放的構象電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202265ATP酶作用機理ADP+PiProten FluxH+ATPOxidative Phosphorylation(on inner membraneof mitochondria)電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202266Oxidative 電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/20226四、 線粒體外NADH的氧化磷酸化作用 1.磷酸甘油穿梭系統(tǒng) 2.蘋果酸天冬氨酸穿梭系統(tǒng) 酵解（細胞質(zhì)）氧化磷酸化 （線粒體）胞漿NADH不能直接進入線粒體電子傳遞和

35、氧化呼吸鏈10/3/202267四、 線粒體外NADH的氧化磷酸化作用 1.磷酸甘胞漿NADH不能直接進入線粒體穿梭系統(tǒng)：3-磷酸甘油穿梭NADH FADH2腦、骨骼肌等（速度快）蘋果酸-天冬氨酸穿梭NADH NADH心、骨骼肌等線粒體外NADH的氧化3-磷酸甘油穿梭：NADH FADH2電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202268胞漿NADH不能直接進入線粒體線粒體外NADH的氧化3-磷酸-磷酸甘油穿梭（線粒體基質(zhì)）磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油FADFADH2NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2NADHNAD+線粒體內(nèi)膜（細胞液）電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/

36、202269-磷酸甘油穿梭（線粒體基質(zhì)）磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸二蘋果酸-草酰乙酸穿梭作用（、 、 、 為膜上的轉運載體）細胞液線粒體內(nèi)膜體天冬氨酸-酮戊二酸蘋果酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸谷氨酸NADH+H+NAD+草酰乙酸NAD+線粒體基質(zhì)蘋果酸脫氫酶NADH+H+蘋果酸脫氫酶谷草轉氨酶谷草轉氨酶呼吸鏈電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202270蘋果酸-草酰乙酸穿梭作用（、 、 、 為膜上的轉運載2,4-二硝基苯酚的解偶聯(lián)作用NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+線粒體內(nèi)膜內(nèi)外在酸性環(huán)境中接受H+,成為不解離形式，是脂溶性的，很容易過膜，同時將H+帶入膜內(nèi)，起消除質(zhì)子濃度梯度的作用，亦稱質(zhì)子載體。電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/2022712,4-二硝基苯酚的解偶聯(lián)作用NO2NO2O-NO2NO2O離子載體（離子載體抑制劑）是一類脂溶性物質(zhì)，能與H+以外的其他一價陽離子結合，并作為他們的載體使它們能夠穿過膜，消除跨膜的電位梯度。纈氨霉素（K+）短桿菌肽（K+ Na+）電子傳遞和氧化呼吸鏈10/3/202272離子載體（離子載體抑制劑）是一類脂溶性物質(zhì)