1、2020/9/6,1,第三節(jié) 底物水平磷酸化 一ATP的生成方式 底物水平磷酸化 氧化磷酸化,2020/9/6,2,（一）底物水平磷酸化 1.定義：由底物分子因脫氫或脫水而使分子內(nèi)部能量重新分配產(chǎn)生的高能磷酸鍵（或高能硫酯鍵），在激酶作用下將高能鍵上的鍵能直接轉(zhuǎn)移給ADP（或 GDP）而生成 ATP（或 GTP）的反應(yīng)。,2020/9/6,3,2.舉例：糖酵解過程的底物磷酸化:,2020/9/6,4,2020/9/6,5,（二）氧化磷酸化的概念： 1.定義：生物過程中，代謝物脫下的氫和電子沿呼吸鏈傳遞過程中，逐步釋放能量使ADP氧化生成ATP。這種氧化與磷酸化緊密偶聯(lián)的過程稱氧化磷酸化作用。,

2、2020/9/6,6,2020/9/6,7,2020/9/6,8,2、呼吸鏈成分的排列次序,標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位及自由能變化 復(fù)合體體外拆開與重組 特異抑制劑阻斷 還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧,2020/9/6,9,2020/9/6,10,呼吸鏈電子傳遞過程中，哪些區(qū)段放出的能量能實現(xiàn)ADP的磷酸化？,2020/9/6,11,二、氧化磷酸化偶聯(lián)部位 確定 P/O比 指用某一代謝物作呼吸底物，消耗1mol氧時，有多少摩爾無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為有機(jī)磷,2020/9/6,12,P/O的數(shù)值相當(dāng)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)。,2020/9/6,13,氧化磷酸化的偶聯(lián)部位,2020/9/6,14,離體

3、線粒體實驗中測得一些底物的P/O值,底物,呼吸鏈的組成,生成ATP數(shù),P/O值,2020/9/6,15,2020/9/6,16,三、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理 （一）能量偶聯(lián)假說 1953年 Edward Slater 化學(xué)偶聯(lián)假說 1964年 Paul Boyer 構(gòu)象偶聯(lián)假說 1961年 Peter Mitchell 化學(xué)滲透假說 （二）質(zhì)子梯度的形成 （三）線粒體ATP合酶（mitochondrial ATPase） （四）ATP合成的機(jī)制,2020/9/6,17,（一）能量偶聯(lián)假說 1953年 Edward Slater 化學(xué)偶聯(lián)假說 1964年 Paul Boyer 構(gòu)象偶聯(lián)假說 1961

4、年 Peter Mitchell 化學(xué)滲透假說,2020/9/6,18,2020/9/6,19,化學(xué)滲透假說的內(nèi)容 1.呼吸鏈中傳氫體和電子傳遞體是間隔交替排列的，且在線粒體內(nèi)膜都有特定的位置，催化反應(yīng)是定向的。 2.內(nèi)膜對H不能自由通過，泵出膜外側(cè)的H不能自由返回膜內(nèi)側(cè)，造成電化學(xué)梯度 3.復(fù)合體、都有質(zhì)子泵的作用 4.ATP合酶存在于線粒體內(nèi)膜上，H梯度是ATP合成的驅(qū)動力,2020/9/6,20,化學(xué)滲透假說的支持證據(jù) 電子傳遞能形成H+濃度梯度 線粒體內(nèi)膜對H+、OH-、Cl-、K+等不能透過 ATP合成需要有完整的內(nèi)膜 破壞H+濃度梯度使得磷酸化不能進(jìn)行 膜表面能儲存大量質(zhì)子，也能迅

5、速轉(zhuǎn)移質(zhì)子,2020/9/6,21,化學(xué)滲透假說示意圖,NADH+H+,NAD+,e-,琥珀酸,延胡素酸,1/2O2+2H+,H2O,H+,H+,H+,+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -,ADP+Pi,ATP,H+,H+,H+,2020/9/6,22,質(zhì)子梯度的形成,2020/9/6,23,化學(xué)滲透假說,2020/9/6,24,氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）,2020/9/6,25,四 線粒體ATP合酶（mitochondrial ATPase） 形成ATP的機(jī)

6、理,2020/9/6,26,2020/9/6,27,ATP合酶,ATP合成酶由疏水的F0(a1b2c1012)和親水的F1(33)組成. 質(zhì)子穿過a時,推動c環(huán)象水車一樣轉(zhuǎn)動,連帶F1轉(zhuǎn)動.,2020/9/6,28,2020/9/6,29,五 ATP合成的機(jī)制 旋轉(zhuǎn)催化機(jī)制,2020/9/6,30,2020/9/6,31,2020/9/6,32,2020/9/6,33,旋轉(zhuǎn)催化具體過程,2020/9/6,34,六、氧化磷酸化的影響因素 (一) 激素甲狀腺素 (二) ADP/ATP (三)抑制劑的作用 (四) 線粒體DNA突變,2020/9/6,35,(一) 激素甲狀腺素 促進(jìn)細(xì)胞膜上的Na+-

7、K + ATPase 的生成，促進(jìn)ATP的分解,Na+-K+ ATP酶活性 ATP分解 ADP/ATP 氧化磷酸化,2020/9/6,36,(二) ADP/ATP,意義： 能荷由ATP 、 ADP和AMP的相對數(shù)量決定，數(shù)值在01之間，反映細(xì)胞能量水平。 能荷對代謝的調(diào)節(jié)可通過ATP 、 ADP和AMP作為代謝中某些酶分子的別構(gòu)效應(yīng)物進(jìn)行變構(gòu)調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。,NADH,FMN,CoQ,Fe-S,Cyt c1,O2,Cyt b,Cyt c,Cyt aa3,Fe-S,FMN,Fe-S,琥珀酸,復(fù)合物 II,復(fù)合物 IV,復(fù)合物 I,復(fù)合物 III,呼吸鏈的比擬圖解,（三） 呼吸鏈抑制劑,粉蝶霉素,作用

8、：阻斷電子傳遞,2020/9/6,38,呼吸鏈抑制劑的阻斷位點,魚藤酮 粉蝶霉素 異戊巴比妥,抗霉素 二巰基丙醇,CO、CN-、N3-及,2020/9/6,39,2020/9/6,40,不阻斷電子傳遞，但拆散氧化和磷酸化的偶聯(lián)作用。 P/O很低，甚至為零,（四） 解偶聯(lián)劑,2020/9/6,41,2,4一二硝基酚（DNP）,使電子傳遞和ATP兩個過程分離，失掉它們的 緊密聯(lián)系，只抑制ATP的形成過程，但不抑制 電子傳遞過程,2020/9/6,42,ADP+Pi,ATP+H2O,解偶聯(lián)蛋白,解偶聯(lián)作用機(jī)制,熱,2020/9/6,43,氧化磷酸化抑制劑,直接干擾ATP的生成過程 阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子

9、通道回流。,2020/9/6,44,（五） 離子載體抑制劑 能與某些離子結(jié)合并作為載體使之穿越膜 它們能與除H+以外的所有一價陽離子結(jié)合,2020/9/6,45,2020/9/6,46,七、有關(guān)氧化磷酸化物質(zhì)的運(yùn)輸,胞液中的3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油或乳酸脫氫，均可產(chǎn)生NADH。 這些NADH可經(jīng)穿梭系統(tǒng)而進(jìn)入線粒體氧化磷酸化，產(chǎn)生H2O和ATP。,2020/9/6,47,-磷酸甘油穿梭示意圖,NADH+H+,NAD+,FAD,FADH2,呼吸鏈,2020/9/6,48,-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,FAD,FADH2,NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2,NADH,NAD+,線粒體內(nèi)膜,（細(xì)胞液）,2020/9/6,49,蘋果酸穿梭,2020/9/6,50,蘋果酸天冬氨酸穿梭,2020/9/6,51,-磷酸甘油穿梭,蘋果酸-天冬氨酸穿梭,穿梭物質(zhì),-磷酸甘油 磷酸二羥丙酮,蘋果酸、 谷氨酸 天冬氨酸、-酮戊二酸,進(jìn)入線粒 體前后轉(zhuǎn)變 成的物質(zhì),NAD+/FADH2,