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生化第八章生物氧化詳解演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)優(yōu)選生化第八章生物氧化目前二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱生物氧化(biologicaloxidation),主要指糖、脂肪、蛋白質(zhì)等在體內(nèi)分解時(shí)逐步釋放能量,最終生成CO2和H2O的過(guò)程。糖脂肪蛋白質(zhì)CO2和H2OO2能量ADP+PiATP熱能生物氧化的概念目前三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)糖原三酯酰甘油蛋白質(zhì)葡萄糖脂酸+甘油氨基酸乙酰CoATAC2H呼吸鏈H2OADP+PiATPCO2
生物氧化的一般過(guò)程目前四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)第一節(jié)
氧化呼吸鏈?zhǔn)怯删哂须娮觽鬟f功能的復(fù)合體組成目前五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)生物體將NADH+H+和FADH2徹底氧化生成水和ATP的過(guò)程與細(xì)胞的呼吸有關(guān),需要消耗氧,參與氧化還原反應(yīng)的組分由含輔助因子的多種蛋白酶復(fù)合體組成,形成一個(gè)連續(xù)的傳遞鏈,因此稱為氧化呼吸鏈(oxidativerespiratorychain)。也稱電子傳遞鏈(electrontransferchain)。氧化呼吸鏈的定義目前六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)酶復(fù)合體是線粒體內(nèi)膜氧化呼吸鏈的天然存在形式,所含各組分具體完成電子傳遞過(guò)程。電子傳遞過(guò)程釋放的能量驅(qū)動(dòng)H+移出線粒體內(nèi)膜,轉(zhuǎn)變?yōu)榭鐑?nèi)膜H+梯度的能量,再用于ATP的生物合成。
一、氧化呼吸鏈由4種具有傳遞電子能力的復(fù)合體組成目前七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)人線粒體呼吸鏈復(fù)合體復(fù)合體酶名稱質(zhì)量(kD)多肽鏈數(shù)功能輔基含結(jié)合位點(diǎn)復(fù)合體ⅠNADH-泛醌還原酶85039FMN,F(xiàn)e-SNADH(基質(zhì)側(cè))CoQ(脂質(zhì)核心)復(fù)合體Ⅱ琥珀酸-泛醌還原酶1404FAD,F(xiàn)e-S琥珀酸(基質(zhì)側(cè))CoQ(脂質(zhì)核心)復(fù)合體Ⅲ泛醌-細(xì)胞色素C還原酶25011血紅素bL,bH,c1,Fe-SCytc(膜間隙側(cè))細(xì)胞色素c131血紅素cCytc1,Cyta復(fù)合體Ⅳ細(xì)胞色素C氧化酶16213血紅素a,a3,CuA,CuBCytc(膜間隙側(cè))
泛醌不包含在上述四種復(fù)合體中。目前八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)ⅣCytcoxNADH+H+NAD+1/2O2+2H+H2O胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜ⅠQH2Q
Ⅱ延胡索酸琥珀酸QH2Q
4H+4H+Ⅲ4H+4H+CytcoxCytcredCytcred4H+4H+電子傳遞鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置目前九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)ⅣCytcoxNADH+H+NAD+1/2O2+2H+H2O胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)線粒體內(nèi)膜ⅠQH2Q
Ⅱ延胡索酸琥珀酸4H+4H+Ⅲ4H+4H+CytcoxCytcredCytcred4H+4H+電子傳遞鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置目前十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)復(fù)合體Ⅰ又稱NADH-泛醌還原酶或NADH脫氫酶,接受來(lái)自NADH+H+的電子并轉(zhuǎn)移給泛醌(ubiquinone)。復(fù)合體Ⅰ可催化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程:
電子傳遞:
NADH→FMN→Fe-S→CoQ
質(zhì)子的泵出:復(fù)合體Ⅰ有質(zhì)子泵功能,每傳遞2個(gè)電子可將4個(gè)H+從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到胞漿側(cè)。(一)復(fù)合體Ⅰ將NADH+H+中的電子傳遞給泛醌目前十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)NAD+和NADP+的結(jié)構(gòu)R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+
目前十二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)NAD+(NADP+)和NADH(NADPH)相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時(shí)變化發(fā)生在五價(jià)氮和三價(jià)氮之間。目前十三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)FMN結(jié)構(gòu)中含核黃素,發(fā)揮功能的部位是異咯嗪環(huán),氧化還原反應(yīng)時(shí)不穩(wěn)定中間產(chǎn)物是FMN·。在可逆的氧化還原反應(yīng)中顯示3種分子狀態(tài),屬于單、雙電子傳遞體。
目前十四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)鐵硫蛋白中輔基鐵硫中心(Fe-S)含有等量鐵原子和硫原子,其中一個(gè)鐵原子可進(jìn)行Fe2+Fe3++e
反應(yīng)傳遞電子。屬于單電子傳遞體。
?表示無(wú)機(jī)硫目前十五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)
鐵硫蛋白SS無(wú)機(jī)硫半胱氨酸硫目前十六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)泛醌(輔酶Q,CoQ,Q)由多個(gè)異戊二烯連接形成較長(zhǎng)的疏水側(cè)鏈(人CoQ10),氧化還原反應(yīng)時(shí)可生成中間產(chǎn)物半醌型泛醌。內(nèi)膜中可移動(dòng)電子載體,在各復(fù)合體間募集并穿梭傳遞還原當(dāng)量和電子。在電子傳遞和質(zhì)子移動(dòng)的偶聯(lián)中起著核心作用。
目前十七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)復(fù)合體Ⅰ的功能NADH+H+
NAD+
FMNFMNH2還原型Fe-S
氧化型Fe-S
QQH2目前十八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)復(fù)合體Ⅱ是三羧酸循環(huán)中的琥珀酸脫氫酶,又稱琥珀酸-泛醌還原酶。電子傳遞:琥珀酸→FAD→幾種Fe-S→CoQ復(fù)合體Ⅱ沒(méi)有H+泵的功能。(二)復(fù)合體Ⅱ?qū)㈦娮訌溺晁醾鬟f到泛醌目前十九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前二十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(三)復(fù)合體Ⅲ將電子從還原型泛醌傳遞給細(xì)胞色素c復(fù)合體Ⅲ又叫泛醌-細(xì)胞色素C還原酶。人復(fù)合體Ⅲ含有細(xì)胞色素b(b562,b566)、細(xì)胞色素c1和一種可移動(dòng)的鐵硫蛋白(Rieskeprotein)。泛醌從復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ募集還原當(dāng)量和電子并穿梭傳遞到復(fù)合體Ⅲ。電子傳遞過(guò)程:CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc目前二十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)細(xì)胞色素(cytochrome,Cyt)細(xì)胞色素是一類以鐵卟啉為輔基的催化電子傳遞的酶類,根據(jù)它們吸收光譜不同而分類。目前二十二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)復(fù)合體Ⅲ的電子傳遞通過(guò)“Q循環(huán)”實(shí)現(xiàn)。復(fù)合體Ⅲ每傳遞2個(gè)電子向內(nèi)膜胞漿側(cè)釋放4個(gè)H+,復(fù)合體Ⅲ也有質(zhì)子泵作用。Cytc是呼吸鏈唯一水溶性球狀蛋白,不包含在復(fù)合體中。將獲得的電子傳遞到復(fù)合體Ⅳ。目前二十三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)人復(fù)合體Ⅳ又稱細(xì)胞色素C氧化酶(cytochromecoxidase)。電子傳遞:Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2Cyta3–CuB形成活性雙核中心,將電子傳遞給O2。復(fù)合體Ⅳ也有質(zhì)子泵功能,每傳遞2個(gè)電子使2個(gè)H+跨內(nèi)膜向胞漿側(cè)轉(zhuǎn)移。(四)復(fù)合體Ⅳ將電子從細(xì)胞色素C傳遞給氧目前二十四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)復(fù)合體Ⅳ的電子傳遞過(guò)程目前二十五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)細(xì)胞色素c氧化酶CuB-Cyta3中心使O2還原成水的過(guò)程,有強(qiáng)氧化性中間物始終和雙核中心緊密結(jié)合,不會(huì)引起細(xì)胞損傷。目前二十六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)1、NADH氧化呼吸鏈NADH→復(fù)合體Ⅰ→CoQ
→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O22、琥珀酸氧化呼吸鏈琥珀酸→復(fù)合體Ⅱ→CoQ
→復(fù)合體Ⅲ→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2二、NADH和FADH2是氧化呼吸鏈的電子供體根據(jù)電子供體及其傳遞過(guò)程,目前認(rèn)為,氧化呼吸鏈有兩條途徑:目前二十七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCytb→Cytc→CytcCytaa3O2NADH氧化呼吸鏈FADH2氧化呼吸鏈目前二十八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位特異抑制劑阻斷還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧將呼吸鏈拆開(kāi)和重組
氧化呼吸鏈各組分的順序排列是由以下實(shí)驗(yàn)確定的目前二十九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)呼吸鏈中各種氧化還原對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位氧化還原對(duì)E0‘(V)氧化還原對(duì)E0‘(V)NAD+/NADN+H+-0.32Cytc1Fe3+/Fe2+0.22FMN/FMNH2-0.219CytcFe3+/Fe2+0.254FAD/FADH2-0.219CytaFe3+/Fe2+0.29CytbL(bH)Fe3+/Fe2+0.05(0.10)Cyta3Fe3+/Fe2+0.35Q10/Q10H20.061/2O2/H2O0.816目前三十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)第二節(jié)
氧化磷酸化將氧化呼吸鏈釋能與ADP磷酸化偶聯(lián)生成ATP目前三十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)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ATP(GTP)的過(guò)程。不經(jīng)電子傳遞。氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)是指在呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中偶聯(lián)ADP磷酸化,生成ATP,又稱為偶聯(lián)磷酸化。ATP生成方式目前三十二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ內(nèi)根據(jù)P/O比值自由能變化:⊿Go'=-nF⊿Eo'氧化磷酸化偶聯(lián)部位:復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ目前三十三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)線粒體離體實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一些底物的P/O比值底物呼吸鏈的組成P/O比值可能生成的ATP數(shù)β-羥丁酸NAD+→復(fù)合體Ⅰ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ2.52.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2琥珀酸復(fù)合體Ⅱ→CoQ→復(fù)合體Ⅲ1.51.5→Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O2抗壞血酸Cytc→復(fù)合體Ⅳ→O20.881細(xì)胞色素c(Fe2+)復(fù)合體Ⅳ→O20.61-0.681(一)P/O比值指氧化磷酸化過(guò)程中,每消耗1/2摩爾O2所生成ATP的摩爾數(shù)(或一對(duì)電子通過(guò)氧化呼吸鏈傳遞給氧所生成ATP分子數(shù))。目前三十四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(二)自由能變化根據(jù)熱力學(xué)公式,pH7.0時(shí)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化(△G0′)與還原電位變化(△E0′)之間有以下關(guān)系:n為傳遞電子數(shù);F為法拉第常數(shù)(96.5kJ/mol·V)△G0′=-nF△E0′目前三十五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)電子傳遞鏈自由能變化
目前三十六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)ATPATPATP氧化磷酸化偶聯(lián)部位NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCytb→Cytc→CytcCytaa3O2目前三十七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)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)子梯度化學(xué)滲透假說(shuō)(chemiosmotichypothesis)電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí),可將質(zhì)子(H+)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)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲(chǔ)存能量。當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng)ADP與Pi生成ATP。目前三十八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)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(duì)H+、OH-、K+、Cl-離子是不通透的;電子傳遞鏈可驅(qū)動(dòng)質(zhì)子移出線粒體,形成可測(cè)定的跨內(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ATP合成,而線粒體內(nèi)膜加入使質(zhì)子通過(guò)物質(zhì)可減少內(nèi)膜質(zhì)子梯度,結(jié)果電子雖可以傳遞,但ATP生成減少?;瘜W(xué)滲透假說(shuō)已經(jīng)得到廣泛的實(shí)驗(yàn)支持。目前三十九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)線粒體基質(zhì)
線粒體膜++++----H+O2H2OH+e-ADP+PiATP化學(xué)滲透假說(shuō)簡(jiǎn)單示意圖目前四十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)ⅢⅠⅡⅣF0F1CytcQNADH+H+NAD+延胡索酸琥珀酸H+1/2O2+2H+H2OADP+PiATP4H+2H+4H+胞液側(cè)
基質(zhì)側(cè)++++++++++---------電子傳遞過(guò)程復(fù)合體Ⅰ(4H+)、Ⅲ(4H+)和Ⅳ(2H+)有質(zhì)子泵功能。
目前四十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)化學(xué)滲透示意圖及各種抑制劑對(duì)電子傳遞鏈的影響目前四十二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)三、質(zhì)子順濃度梯度回流釋放能量用于合成
ATPF1:親水部分(動(dòng)物:α3β3γδε亞基復(fù)合體,OSCP、IF1
亞基),線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)顆粒狀突起,催化ATP合成。
F0:疏水部分(ab2c9~12亞基,動(dòng)物還有其他輔助亞基),鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中,形成跨內(nèi)膜質(zhì)子通道。ATP合酶結(jié)構(gòu)組成目前四十三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前四十四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)ATP合酶組成可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣結(jié)構(gòu)F0的2個(gè)b亞基的一端錨定F1的α亞基,另一端通過(guò)δ和α3β3穩(wěn)固結(jié)合,使a、b2和α3β3、δ亞基組成穩(wěn)定的定子部分。部分γ和ε亞基共同形成穿過(guò)α3β3間中軸,γ還與1個(gè)β亞基疏松結(jié)合作用,下端與嵌入內(nèi)膜的c亞基環(huán)緊密結(jié)合。c亞基環(huán)、γ和ε亞基組成轉(zhuǎn)子部分。質(zhì)子順梯度向基質(zhì)回流時(shí),轉(zhuǎn)子部分相對(duì)定子部分旋轉(zhuǎn),使ATP合酶利用釋放的能量合成ATP。
目前四十五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)當(dāng)H+順濃度遞度經(jīng)F0中a亞基和c亞基之間回流時(shí),γ亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn),3個(gè)β亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。ATP合酶的工作機(jī)制ATP合成的結(jié)合變構(gòu)機(jī)制(bindingchangemechanism)目前四十六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)四、ATP在能量代謝中起核心作用細(xì)胞內(nèi)代謝反應(yīng)都是依序進(jìn)行、能量逐步得失。ATP稱之為高能磷酸化合物,可直接為細(xì)胞的各種生理活動(dòng)提供能量,同時(shí)也有利于細(xì)胞對(duì)能量代謝進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控。生物體能量代謝有其明顯的特點(diǎn)。目前四十七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量大于21KJ/mol的磷酸酯鍵,常表示為P。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物目前四十八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)化合物△E0′kJ/mol(kcal/mol)磷酸烯醇式丙酮酸-61.9(-14.8)氨基甲酰磷酸-51.4(-12.3)1,3-二磷酸甘油酸-49.3(-11.8)磷酸肌酸-43.1(-10.3)ATP→ADP+Pi-30.5(-7.3)乙酰輔酶A-31.5(-7.5)ADP→AMP+Pi-27.6(-6.6)焦磷酸-27.6(-6.6)葡糖-1-磷酸-20.9(-5.0)一些重要有機(jī)磷酸化合物水解釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能目前四十九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(一)ATP是體內(nèi)能量捕獲和釋放利用的重要分子ATP是體內(nèi)最重要的高能磷酸化合物,是細(xì)胞可直接利用的能量形式。
ATP在生物能學(xué)上最重要的意義在于,通過(guò)其水解反應(yīng)釋放大量自由能和需要供能的反應(yīng)偶聯(lián),使這些反應(yīng)在生理?xiàng)l件下完成。目前五十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)
核苷二磷酸激酶的作用ATP+UDPADP+UTPATP+CDPADP+CTPATP+GDPADP+GTP腺苷酸激酶的作用
ADP+ADPATP+AMP(二)ATP是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移和磷酸核苷化合物相互轉(zhuǎn)變的核心
目前五十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(三)ATP通過(guò)轉(zhuǎn)移自身基團(tuán)提供能量因?yàn)锳TP分子中的高能磷酸鍵水解釋放能量多,易釋放Pi、PPi基團(tuán),很多酶促反應(yīng)由ATP通過(guò)共價(jià)鍵與底物或酶分子相連,將ATP分子中的Pi、PPi或者AMP基團(tuán)轉(zhuǎn)移到底物或酶蛋白上而形成中間產(chǎn)物,經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變后再將這些基團(tuán)水解而形成終產(chǎn)物。目前五十二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。(四)磷酸肌酸是高能鍵能量的儲(chǔ)存形式目前五十三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)
ATP的生成、儲(chǔ)存和利用ATPADP肌酸磷酸肌酸
氧化磷酸化底物水平磷酸化~P~P機(jī)械能(肌肉收縮)滲透能(物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn))化學(xué)能(合成代謝)電能(生物電)熱能(維持體溫)生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利用都以ATP為中心。目前五十四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)第三節(jié)
氧化磷酸化的影響因素
目前五十五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、體內(nèi)能量狀態(tài)可調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率
氧化磷酸化是機(jī)體合成能量載體ATP的最主要的途徑,因此機(jī)體根據(jù)能量需求調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率,從而調(diào)節(jié)ATP的生成量。
目前五十六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)二、抑制劑可阻斷氧化磷酸化過(guò)程(一)呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過(guò)程復(fù)合體Ⅰ抑制劑:魚(yú)藤酮(rotenone)、粉蝶霉素A(piericidinA)及異戊巴比妥(amobarbital)等阻斷傳遞電子到泛醌。復(fù)合體Ⅱ的抑制劑:萎銹靈(carboxin)。目前五十七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)復(fù)合體Ⅲ抑制劑:抗霉素A(antimycinA)阻斷CytbH傳遞電子到泛醌(QN)
;粘噻唑菌醇則作用QP位點(diǎn)。復(fù)合體Ⅳ抑制劑:CN-、N3-緊密結(jié)合中氧化型Cyta3,阻斷電子由Cyta到CuB-Cyta3間傳遞。CO與還原型Cyta3結(jié)合,阻斷電子傳遞給O2。
目前五十八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)NADHFMN(Fe-S)琥珀酸FAD(Fe-S)CoQCytb→Cytc→CytcCytaa3O2魚(yú)藤酮粉蝶霉素A異戊巴比妥×抗霉素A二巰基丙醇×CO、CN-、N3-及H2S×各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)目前五十九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響
目前六十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(二)解偶聯(lián)劑阻斷ADP的磷酸化過(guò)程
解偶聯(lián)劑(uncoupler)可使氧化與磷酸化的偶聯(lián)相互分離,基本作用機(jī)制是破壞電子傳遞過(guò)程建立的跨內(nèi)膜的質(zhì)子電化學(xué)梯度,使電化學(xué)梯度儲(chǔ)存的能量以熱能形式釋放,ATP的生成受到抑制。如:二硝基苯酚(dinitrophenol,DNP);解偶聯(lián)蛋白(uncouplingprotein,UCP1)。目前六十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制(棕色脂肪組織線粒體)ⅢⅠⅡF0F1ⅣCytcQ胞液側(cè)基質(zhì)側(cè)解偶聯(lián)蛋白熱能H+H+ADP+PiATP目前六十二頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(三)ATP合酶抑制劑同時(shí)抑制電子傳遞和ATP的生成這類抑制劑對(duì)電子傳遞及ADP磷酸化均有抑制作用。例如寡霉素(oligomycin)可結(jié)合F0單位,二環(huán)己基碳二亞胺(dicyclohexylcarbodiimide,DCCP)共價(jià)結(jié)合F0的c亞基谷氨酸殘基,阻斷質(zhì)子從F0質(zhì)子半通道回流,抑制ATP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)子泵的功能,繼而抑制電子傳遞。目前六十三頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)
寡霉素(oligomycin)寡霉素ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流,抑制ATP生成。目前六十四頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)電子傳遞鏈及氧化磷酸化系統(tǒng)概貌ΔμH+跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度;H+m內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)H+;H+c
內(nèi)膜胞液側(cè)H+目前六十五頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)Na+,K+–ATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增加。三、甲狀腺激素可促進(jìn)氧化磷酸化和產(chǎn)熱目前六十六頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)四、線粒體DNA突變可影響機(jī)體氧化磷酸化功能。
線粒體DNA(mtDNA)呈裸露的環(huán)狀雙螺旋結(jié)構(gòu),缺乏蛋白質(zhì)保護(hù)和損傷修復(fù)系統(tǒng),容易受到損傷而發(fā)生突變,其突變率遠(yuǎn)高于核內(nèi)的基因組DNA。目前六十七頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)五、線粒體的內(nèi)膜選擇性協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)氧化磷酸化相關(guān)代謝物線粒體外膜通透性高,線粒體對(duì)物質(zhì)通過(guò)的選擇性主要依賴于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transporter)對(duì)各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。目前六十八頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入線粒體出線粒體ATP-ADP轉(zhuǎn)位酶ADP3-ATP4-磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H2PO4-+H+二羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白HPO42-蘋(píng)果酸α-酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋(píng)果酸α-酮戊二酸天冬氨酸-谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白谷氨酸天冬氨酸單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸OH-三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋(píng)果酸檸檬酸堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂酰肉堿肉堿線粒體內(nèi)膜的某些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)代謝物的轉(zhuǎn)運(yùn)
目前六十九頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)(一)胞漿中NADH通過(guò)穿梭機(jī)制進(jìn)入線粒體
氧化呼吸鏈胞漿中NADH必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線粒體,再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。α-磷酸甘油穿梭(α-glycerophosphateshuttle)蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭
(malate-asparateshuttle)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制:目前七十頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)1.α-磷酸甘油穿梭主要存在于腦和骨骼肌中
目前七十一頁(yè)\總數(shù)八十一頁(yè)\編于十九點(diǎn)
NADH+H+FADH2NAD+FAD
線粒體內(nèi)膜
線粒體外膜膜間隙
線粒體
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