21章 氧化磷酸化和光合磷酸化
光合磷酸化与氧化磷酸化的异同点
光合磷酸化与氧化磷酸化的异同点
光合磷酸化和氧化磷酸化是生物体内两种不同的能量转换方式。
光合磷酸化是植物、藻类和某些细菌中发生的一种类型的磷酸化过程，其过程中利用光合色素吸收光能将光能转化为化学能；而氧化磷酸化则是细胞呼吸过程中的一种磷酸化过程，其过程中通过将有机物质氧化为二氧化碳和水来释放能量。
两种磷酸化方式的异同点如下：
相同点：
1. 都是化学反应过程，能够将化学能转化为生物学能。
2. 都需要特定的酶来催化反应。
3. 都是在细胞质膜中进行的。
不同点：
1. 光合磷酸化利用光合色素吸收光能，而氧化磷酸化没有利用
光能。
2. 光合磷酸化是在光照条件下进行的，而氧化磷酸化是在暗处
进行的。
3. 光合磷酸化产生的化学能主要用于光合作用，而氧化磷酸化
产生的化学能主要用于细胞代谢和细胞分裂。
4. 光合磷酸化产生的氧气是排放到环境中的，而氧化磷酸化利
用氧气进行反应，产生二氧化碳和水。
综上所述，光合磷酸化和氧化磷酸化虽然都是生物体内的能量转换方式，但是其机理、过程和产物等方面存在很大的不同。
底物磷酸化,氧化磷酸化,光合磷酸化能量转化比较
底物磷酸化,氧化磷酸化,光合磷酸化能量转化比较底物磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化都是生物体内能量转化的过程。
它们的能量转化效率和反应机制不同，具体比较如下：
1. 底物磷酸化：底物磷酸化是一种通过磷酸化底物来释放能量的反应。
其过程中，底物（如葡萄糖）通过酶的作用被磷酸化，同时释放大量的能量，这些磷酸化产物被进一步代谢，并最终生成ATP。
底物磷酸化的能量转化效率相对较低，只能获得少量的ATP，同时也会产生大量热能。
底物磷酸化的反应速度较慢，需要多个酶的协同作用，同时底物本身的浓度也会影响反应速度。
2. 氧化磷酸化：氧化磷酸化是一种通过氧化过程释放能量来合成ATP的反应。
其过程中，细胞内的NADH和FADH2将电子通过呼吸链传递给氧分子，形成H2O，同时释放大量的能量，这些能量被用于合成ATP。
氧化磷酸化的能量转化效率相对较高，可以获得大量的ATP，同时不会产生大量的热能。
氧化磷酸化的反应速度较快，可以在较短时间内生成大量ATP。
同时，氧化磷酸化需要足够的氧气参与，否则ATP合成速率会减慢。
3. 光合磷酸化：光合磷酸化是光合作用中的一种反应，是植物等光合生物利用太阳能将CO2转化为有机物的过程。
其过程中，叶绿体内的光合色素（如叶绿
素）吸收光能，通过一系列反应形成NADPH和ATP，这些能量被用于合成有机物。
光合磷酸化的能量转化效率相对较低，但是可以在光的作用下源源不断地产生能量。
它的反应速度受到光的强度和波长的影响，同时还受到温度、水分等环境因素的限制。
写出氧化磷酸化和光合磷酸化的具体过程
❖写出氧化磷酸化和光合磷酸化的具体过程。
、氧化磷酸化：代谢物脱下的氢离子和电子经电子呼吸链传递到O，生成水，同时释放的能量使ADP磷酸化成ATP的过程即氧化磷酸化，也是电子传递与ATP形成的偶联机制。
具体过程：1.蛋白质、糖类、脂肪、经过分解后，产生相关产物，产生乙酰CoA后进入三羧酸循环2.三羧酸循环后产生含有高能电子的NADH与FADH23.进入电子传递链（2条途径）1）NADH呼吸链：复合体Ⅰ（氧化NADH，获得高能电子并传递给CoQ）→CoQ →复合体Ⅲ（氧化UQH2，获得电子传递给Cytc ）→Cytc →复合体Ⅳ（氧化Cytc ，获得电子并传递给O2，泵出H+）→O22）FADH2呼吸链：复合体Ⅱ→CoQ →复合体Ⅲ→Cytc →复合体Ⅳ→O24.高能电子通过电子传递链传递给氧生成水5.质子驱动，ATP合成电子传递过程中，膜上电子传递复合物将基质中质子转运至膜间隙，形成ATP合成酶所需的质子梯度，使ADP磷酸化成ATP。
光合磷酸化叶绿体的类囊体膜或光合细菌的载色体在光下催化ADP与磷酸（Pi）形成ATP 的反应。
在光合作用的光反应中,除了将一部分光能转移到NADPH中暂时储存外,还要利用另外一部分光能合成ATP,将光合作用与ADP的磷酸化偶联起来,这一过程称为光合磷酸化。
具体过程：1.捕光色素/天线色素（大部分叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素）捕获光能光，不发生光化学反应2.反应中心色素（特殊状态的叶绿素a）将光能转变为化学能，分为P700与P6803.反映中心色素、原初电子供体（D）和原初电子受体(A)组成反应中心4.捕光色素捕获光能，通过共振，反应中心色素被激发，在原初电子供体处获得电子，并将电子传递给原初电子受体，反应中心色素被氧化，从原初电子供体处得电子恢复原初状态，电子供体被氧化。
氧化还原不断发生，实现D被氧化A被还原，光能转换为化学能。
5.电子传递：LHCⅡ中天线色素分子吸收光能并将光能传递给P680，P680夺取水中电子，将水氧化成O2，Pheo将电子传递给PQ，PQ接受电子并将基质中的质子转移至类囊体。
光合磷酸化和氧化磷酸化的异同
光合磷酸化和氧化磷酸化的异同在谈论光合磷酸化和氧化磷酸化之前，先来个小小的科普：磷酸化这个词听上去是不是有点儿复杂？其实就是加一个“磷酸”到某个分子上。
光合磷酸化和氧化磷酸化都是生物体用来制造能量的过程，但它们的工作方式和发生场景可大相径庭。
来，我们一起像探险家一样，深入了解一下这两位能量制造的高手吧！1. 光合磷酸化1.1 发生在光合作用中光合磷酸化，听名字就知道，这可是跟植物的光合作用有着密切的关系。
植物在光合作用的过程中，就像做美味的蛋糕一样，把阳光的能量“搅拌”到化学反应里。
简单来说，就是植物用阳光“煮”出能量，光合磷酸化就是这个过程的关键一步。
1.2 过程简述这个过程发生在植物细胞的叶绿体中，具体是在叶绿体的类囊体膜上。
类囊体膜就像是一个个小厨房，阳光进入厨房，激活了光合作用的“厨师”。
这些“厨师”用光能驱动水分子的分解，同时生成ATP，这种“美味”的ATP就像能量的快餐，迅速供应植物的各种活动。
1.3 关键角色在光合磷酸化中，有一个关键的角色叫做“光系统”，它就像是厨房里的主厨，不仅调动所有的材料，还确保每一步都精确无误。
光系统利用光能将电子传递给其他分子，推动ATP的生成。
2. 氧化磷酸化2.1 发生在细胞呼吸中与光合磷酸化不同，氧化磷酸化可是发生在细胞的“能源工厂”——线粒体中。
想象线粒体是一座发电厂，它利用“燃料”来制造ATP。
这个过程通常在细胞呼吸中进行，特别是在有氧条件下。
2.2 过程简述氧化磷酸化发生在线粒体的内膜上。
这个过程好比把燃料在工厂里点燃，利用产生的热能制造电力。
在这里，电子通过一系列复杂的步骤传递，并最终生成ATP。
这个过程中，氧气扮演了至关重要的角色，像是“工厂”中的最终检查员，确保一切正常。
2.3 关键角色氧化磷酸化中的一个重要角色是“电子传递链”，它就像一个传递链条，每一个环节都不容有失。
电子通过这个链条移动，每经过一步，都会释放出能量，最终制造出ATP。
光合磷酸化
电子传递和光合磷酸化把原初反应中光能转变 成的电能进一步转换为较稳定的化学能，携带 在还原辅酶Ⅱ(NADPH)和腺三磷(ATP)上，此 二者即所谓的同化力，可以用于二氧化碳的同 化作用。 电子传递和光合磷酸化既是把能量转变和有机 物质合成这两大过程连系起来的桥梁，又是使 速度为皮秒(ps)级，纳秒(ns)级的原初反应和 毫秒级的一般生化反应接配起来的纽带，在整 个光合作用中起承先启后的作用。
化学渗透学说(chemiosmotic theory)
英国的米切尔(Mitchell 1961)提出，该学说假 设能量转换和偶联机构具有以下特点：①由磷 脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子具有选择 性 ②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称 地嵌合在膜内 ③膜上有偶联电子传递的质子 转移系统 ④膜上有转移质子的ATP酶。在解 释光合磷酸化机理时，该学说强调：光合电子 传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子 动力(proton motive force,pmf)，并由质子动 力推动ATP的合成。
Table 3–2 The subunits of the ATP-synthetase enzyme
Designation Molecular weight Possible stoichiometry Suggested function
α β γ δ ε
59 700 55 700 36 800 19 400 14 100
能量传递抑制剂： 直接作用于ATPase, 抑制磷酸化，如二环已基碳 =亚胺(DCCD),对氯汞基苯（PCMB）寡霉素
Specific inhibitors and artificial electron acceptors have been used to study the chloroplast electron transport chain
氧化磷酸化和光合磷酸化的异同
1.都是通过ATP合成酶把ADP磷酸化为ATP
2.ATP的形成都是由H﹢移动所驱动的
3.叶绿体的CF1因子与线粒体的F1因子都具有催化ADP和Pi形成ATP的作用
4.在光合磷酸化和氧化磷酸化中都需要传递释放的能量转换成ATP中化学能，ATP合酶使电子传递过程中所形成的质子梯度与磷酸化过程藕联在一起。
4.类型不同：氧化磷酸化，光合磷酸化有环式和非环式两种。
氧化磷酸化是电子从NADH和FADH2经过电子传递链传给氧形成水，这个过程偶联着ADP磷酸化生成ATP。
光合磷酸化是在光的作用下，电子传递和光合磷酸化偶联着ATP的生成。
1.氧化磷酸化的能源来自，光合磷酸化能量来自光；
2.氧化磷酸化利用氧气氧化[H]生成了水，而光合磷酸化正好相反，利用光能分解水生成了氧气和[H]；
3.所使用的电子传递链和辅酶不同
不同点：
1.氧化磷酸化发生在线粒体的内膜上，光合磷酸化发生在叶绿体的类囊体膜上；
2.氧化磷酸化为2对H+泵到膜间隙，2个H+3次穿过ATP合成酶形成1分子ATP。光合磷酸化是3对H+泵到基质中，3个H+2次穿过ATP合成酶形成1分子ATP。
3.需要的条件不同：氧化磷酸化不需要光，光合磷酸化需要光；
氧化磷酸化,底物水平磷酸化,光合磷酸化异同
【氧化磷酸化、底物水平磷酸化、光合磷酸化的异同】1. 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）是细胞内线粒体内外膜蛋白质复合物将NADH 和FADH2原子分别经线粒体內膜氧化还原（redox）反应，最终与氧发生反应，合成 ATP的过程。
氧化磷酸化产生能量最多，效率最高，产生ATP 最多。
2. 底物水平磷酸化（substrate-level phosphorylation）是指磷酸化过程发生在进行酶催化的反应过程中。
例如在糖酵解和三羧酸循环过程中，葡萄糖分解产生丙酮酸，磷酸化形成ATP，其中没有氧气参与。
3. 光合磷酸化（photosynthetic phosphorylation）是指在植物叶绿体叶绿体的膜系统中，光能转化为生化能的过程膜蛋白质复合物将NADPH和ATP提供给细胞利用。
4. 三种磷酸化的不同点：- 发生位置不同：氧化磷酸化发生在线粒体内外膜蛋白质复合物中；底物水平磷酸化发生在酶催化的反应过程中；光合磷酸化发生在叶绿体膜系统中。
- 物质来源不同：氧化磷酸化的物质来源是NADH和FADH2；底物水平磷酸化的物质来源是底物；光合磷酸化的物质来源是光合作用产生的NADPH和ATP。
- 发生过程不同：氧化磷酸化需要氧气参与；底物水平磷酸化不需要氧气参与；光合磷酸化需要光能转化为生化能。
5. 三种磷酸化的相同点：- 目的都是产生ATP，提供细胞所需能量。
- 都是细胞内能量代谢过程的重要环节。
6. 个人理解：- 氧化磷酸化是细胞内产生ATP最重要的途径，也是维持细胞正常功能的必要过程。
- 底物水平磷酸化在缺氧情况下也能产生ATP，对一些特殊环境下的生物生存起着重要作用。
- 光合磷酸化是植物细胞内利用光能进行能量代谢的关键过程，支持了整个植物生物体的生长和发育。
通过以上探讨和总结，我们更深入地了解了氧化磷酸化、底物水平磷酸化和光合磷酸化三者之间的异同，也对细胞内能量代谢过程有了更全面、深刻和灵活的理解。
线粒体氧化磷酸化与光合磷酸化的异同
非环式电子传递:H2O → PSⅡ → PQ →Cyt b6/f → PC → PSⅠ→Fd→FNR →
NADP+ 环式电子传递: PSⅠ→Fd→PQ→Cyt
b6/f→PC→PSⅠ 类囊体膜两侧
化学渗透学说化学渗透ຫໍສະໝຸດ 说NADH 、 FADH2
H2O、3 个 ATP
H2O 可作为光合磷酸化的底物 或用于生命活动等
线粒体氧化磷酸化与光合磷酸化的异同
最初能量来源 电子传递方向
pH 梯度位置 耦联机制 底物 产物 产物去向
氧化磷酸化
光合磷酸化
有氧呼吸及无氧呼吸产生
光合作用单位捕获光能
NADP H NADH(FADH２)-复合物 II 或复 合物 II-CoQ-复合物 III-Cyt c-O2
膜间隙较低 pH、基质侧较高 pH
ATP 为生物活动提供能量
非环式光合磷酸化：NADP、 ADP 环式光合磷酸化:ADP 非环式光合磷酸化： ATP、NADPH 环式光合磷酸化： ATP
暗反应 CO2 的固定
光合磷酸化和氧化磷酸化的异同
光合磷酸化和氧化磷酸化的异同嘿，伙计们！今天我们要聊聊光合磷酸化和氧化磷酸化的异同。
这可是植物生长过程中非常重要的两个过程哦！让我们一起来看看吧！我们来说说光合磷酸化。
光合磷酸化是指在植物进行光合作用时，通过阳光、水和二氧化碳等原料，将它们转化为能量的过程。
这个过程就像是植物在吃东西一样，把阳光、水和二氧化碳这些“食物”吸收进来，然后通过一系列的反应，把它们变成能量(ATP),供植物生长发育使用。
这个过程就像是植物在说：“我要好好利用这些资源，让自己变得更强大！”接下来，我们来说说氧化磷酸化。
氧化磷酸化是指在植物进行呼吸作用时，通过氧气和糖分等原料，把它们转化为能量的过程。
这个过程就像是植物在锻炼身体一样，把氧气和糖分这些“器材”吸收进来，然后通过一系列的反应，把它们变成能量(ATP),供植物生长发育使用。
这个过程就像是植物在说：“我要充分利用这些资源，让自己变得更有活力！”现在我们知道了光合磷酸化和氧化磷酸化的区别：一个是用来生产能量的，另一个是用来消耗能量的。
那么它们有什么相同点呢？其实它们的相同点也很明显：都是为了满足植物生长发育的需要。
无论是光合磷酸化还是氧化磷酸化，它们都是为了让植物能够更好地生长、开花、结果。
所以说，这两个过程就像是植物的“加油站”，为植物提供源源不断的能量。
总的来说，光合磷酸化和氧化磷酸化虽然名字不一样，但是它们都是非常重要的过程。
正是因为有了这两个过程的共同作用，植物才能够茁壮成长，为我们提供美味的食物和清新的空气。
所以，我们要感谢这两个过程，也要珍惜大自然赋予我们的美好环境。
好了，今天的分享就到这里啦！希望对大家有所帮助。
下次再见啦！。
光合磷酸化和氧化磷酸化名词解释
光合磷酸化和氧化磷酸化名词解释嘿，咱今天来唠唠光合磷酸化和氧化磷酸化这俩玩意儿。
先说说光合磷酸化哈，就好比是植物的一个超级魔法！植物们通过
叶绿体这个神奇的小工厂，利用光能把ADP 变成 ATP，这可不就是在
变魔术嘛！你看那阳光洒下来，就像给植物注入了能量药剂，让它们
能合成出自己需要的东西。
比如说，你看那向日葵，整天对着太阳笑
哈哈的，它就是在进行光合磷酸化呀，把阳光转化为自己生长的动力，神奇不神奇？
再来讲讲氧化磷酸化，这就像是身体里的一个小发动机！细胞通过
一系列的化学反应，让物质氧化，然后产生能量，把 ADP 转化为 ATP。
这就好像汽车没油了跑不动，加了油就能撒欢跑一样。
我们人每天活动、思考，都离不开这个氧化磷酸化呀！你想想，你跑累了的时候，
是不是得喘口气恢复下体力？这其实就是身体里的氧化磷酸化在努力
工作呢！
光合磷酸化和氧化磷酸化，一个和植物关系密切，一个和我们动物
息息相关，它们虽然不一样，但都超级重要啊！没有它们，这世界还
不知道会变成啥样呢！植物没法好好生长，我们也没了活力，那可太
糟糕了！所以啊，可得好好珍惜它们，它们就是维持这个世界运转的
关键呀！这就是我对光合磷酸化和氧化磷酸化的理解，你觉得我说得
对不？。
氧化磷酸化与光合磷酸化
The electron transport system and oxidative
phosphorylation on the mitochondrial crista.
Electrons brought in from the TCA cycle by NADH are passed
along the chain of electron transport carriers.
光合磷酸化的机制 （ Photosynthesis）
绿色和紫色细菌的光合磷酸化 Properties of Microbial Photosynthetic Systems
Property Photosynthetic pigment Photosystem II Photosynthetic electron donors O2 production pattern Primary products of energy conversion Carbon source ATP Eucaryotes Chlorophyll a Present H 2O Oxygenic ATP +NADPH CO2 Cyanobacteria Green and Purple Bacteria Chlorophyll a Present H 2O Oxygenic ATP +NADPH CO2 ADP + Pi Bacteriochlorophyll Absent H2, H2S, S, Organic Matter Anoxygenic ATP Organic and/or CO2
The aerobic respiratory system of E. coli
2. 光合磷酸化 （ photosynthesis）
第21章--氧化磷酸化
氧化磷酸化
氧化磷酸化
(Bioenergetic and Biological Oxidation） 在生物氧化过程中，底物脱氢产生NADHБайду номын сангаас和 FMNH2经呼吸链传递氧化生成水的同时，所释放 的自由能用于偶联ADP磷酸化生成ATP，这种氧 化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)，
中提供能量。腺苷酸转位酶 (Adenine nucleotidetranslocase) 是线粒体内膜上的酶，为逆 反转运体，可以把ADP和Pi 转运到线粒体内，也能把合 成的ATP从线粒体运到胞液。 苍 术 苷 抑 制 腺 苷 酸 转 位 酶
中心和Fe4-S4中心。在线粒体内膜上，复合物I、复合物Ⅱ、 复合物Ⅲ中均结合有铁硫蛋白，其功能是通过二价铁离子 和三价铁离子的化合价变化来传递电子，而且每次只传递 一个电子，是单电子传递体。 其氧化还原电位与其所处环境有关
铁硫蛋白类(非血红素铁蛋白)
辅酶Q类
又称泛醌（ubiquinone，CoQ)，是脂溶性化合
是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列电子传递 体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程。 递 氢 体：呼吸链中参与传递H的辅酶或辅基 递电子体：呼吸链中参与传递电子的辅酶或辅基
反应部位：真核生物：存在于线粒体内膜上
原核生物；质膜
电子传递链
电子传递链分类
根据H的最初受体
分类
NADH途径 FADH2途径
所以这类抑制剂间接抑制了电子传递和分子氧的消耗。可以
被解偶连剂解除 寡霉素(oligomycin)可与F1的OSCP结合，阻塞氢离子通 道，从而抑制ATP合成。 二环己基碳二亚胺(dicyclohexyl carbodiimide,DCC)可与 F0的DCC结合蛋白结合，阻断H+通道，抑制ATP合成。栎皮 酮(quercetin)直接抑制参与ATP合成的ATP酶。
第21章--氧化磷酸化(生物氧化-电子传递链和氧化磷酸化)
二、电子传递和氧化呼吸链 P118
电子传递链 磷酸化 （氧化） （ATP合成）
线粒体的电子传递链
电子传递链定义
在线粒体内膜上，由递氢体和递电子体组成的、按一 定顺序排列的、与细胞利用氧密切相关的链式反应体系，称 为(呼吸链)，又称(电子传递链)(electron transfer chain)。 呼吸链是代谢物上氢原子被脱氢酶激活脱落后，经一系列电 子传递体，最后传递给被激活的氧分子而生成水的过程。
子载体的标准势能是逐步下降的，还是上升的？
电子从NADH或FADH2转移给氧的过程，自由
能变化为正值，还是为负值?
电子传递抑制剂试验
Reduced
Oxidized
Reduced
Oxidized
Reduced
还原状态呼吸链缓慢给氧
利用呼吸链各组分特 有的吸收光谱：离体线粒 体，无氧而有过量底物 （还原状态），缓慢给氧， 观察各组分被氧化的顺序。
NADH脱氢酶
复合物I：NADH到泛醌
NADH-Q还原酶（NADH脱氢酶、复合体Ⅰ）
(判断题 ) NADH脱氢酶是指以NADH为辅酶的脱氢酶的总称。
江苏大学2005年
厦门大学 2005 年
复合物I：NADH到泛醌
NADH-Q还原酶（NADH脱氢酶、复合体Ⅰ）
也称NADH：泛醌氧化还原酶，是一个大的酶复合物， 由42条不同的多肽链组成，成分包括含（FMN黄素蛋白 和至少6个铁硫中心）。高分辨率电子显微镜显示复合物I 为L形，L的一个臂在膜内，另一臂伸展到基质中。
兑换率
1分子葡萄糖完全氧化产生的ATP
酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH
丙酮酸氧化：2 1NADH
光合磷酸化和氧化磷酸化的异同
光合磷酸化和氧化磷酸化的异同光合磷酸化和氧化磷酸化，这两个名字听起来是不是有点高大上，像是科学家的专属术语？但其实，它们跟我们的生活、植物和细胞的能量转化息息相关。
今天就让我带大家一起来看看这两个过程的异同，轻松了解它们的秘密。
1. 光合磷酸化光合磷酸化，听起来像是植物界的“发电机”。
简单来说，它是在植物的叶子里发生的，主要是利用阳光，把光能转化为化学能。
你知道吗，阳光就像是植物的“食物”，没有阳光，它们可是没法好好生活的。
这个过程发生在叶绿体中，里面的叶绿素吸收光能，然后通过一系列反应，把水和二氧化碳变成了葡萄糖和氧气。
想象一下，植物像个勤劳的小厨师，忙着烹饪美味的能量大餐！在这个过程中，磷酸化也就是把ADP（腺苷二磷酸）转变成ATP（腺苷三磷酸），就像在给能量“充电”，让它们能够继续“发光发热”。
1.1 光合磷酸化的步骤先是光捕获，植物的叶子就像张开的大手，抓住阳光。
然后，水分子被分解，释放出氧气，哇！这可是我们赖以生存的氧气啊。
接着，通过光反应的过程，电子在反应中心一路狂飙，最终合成ATP。
这整个过程，就像是植物在举行一场盛大的派对，阳光是DJ，水和二氧化碳是宾客，大家一起嗨翻天！1.2 光合磷酸化的特点光合磷酸化的特点就是需要阳光和叶绿体，而且它的最终产品是糖和氧气。
听起来是不是很赞？不仅植物自己能用，动物们也能“蹭”这顿饭。
总的来说，这就是个双赢的局面，大家都开心。
2. 氧化磷酸化再来说说氧化磷酸化，这个过程更像是细胞里的“发电厂”。
它发生在细胞的线粒体中，主要通过分解营养物质（比如糖）来释放能量。
就像人类吃饭，消化食物获取能量一样，细胞也是通过这个过程来维持生命。
氧化磷酸化的关键在于氧气的参与，简直就是能量生产的“终极武器”！2.1 氧化磷酸化的步骤过程大致是这样的：首先，糖分子被分解，释放出电子。
然后，电子沿着一系列的“传送带”游走，最后与氧气结合，生成水。
这时候，线粒体就像个能量工厂，源源不断地把ATP造出来，保证我们的细胞有足够的能量“跑步”。
生物化学第21章 氧化磷酸化
氧化磷酸化的机制
氧化磷酸化的机制 2、质子梯度的形成
电子传递使复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ推动H 跨过线粒体 内膜到 线粒体的间隙，线粒体间隙与细胞溶胶相 接触。H 跨膜流动的 结果造成线粒体内膜内部基 质的 H 浓度低于间隙。线粒体基质形成负电势， 而间隙形成正电势，这样产生的电化学梯度即电 动势称为质子动势或质子动力。其中蕴藏着自由 能即是ATP合成的动力。
线粒体的电子传递链
线粒体的电子传递链 4、铁硫蛋白： 在其分子结构中每个铁原子和4个硫原子结合， 通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递，有FeS、2Fe-2S 和4Fe-4S三种类型
线粒体的电子传递链
线粒体的电子传递链
All iron-sulfur proteins participate in one-electron transfers in which one iron atom of the iron-sulfur cluster is oxidized or reduced. At least eight Fe-S proteins function in mitochondrial electron transfer. The reduction potential of Fe-S proteins varies from -0.65 V to +0.45 V, depending on the microenvironment of the iron wit多肽组成α3β3γδε复合体， 具有三个ATP合成的催化位点 （每个β亚基具有一个）。α和β 单位交替排列，状如桔瓣。γ贯穿 αβ复合体（相当于发电机的转 子），并与F0接触，ε帮助γ与F0 结合。δ与F0的两个b亚基形成固 定αβ复合体的结构（相当于发电 机的定子）。
光合磷酸化与氧化磷酸化的异同点
光合磷酸化与氧化磷酸化的异同点
光合磷酸化和氧化磷酸化是两种不同的细胞能量供给方式。
光合磷酸化主要发生在光合细菌和植物中，而氧化磷酸化主要发生在动物细胞和许多细菌中。
光合磷酸化是通过光合作用产生ATP和NADPH的过程。
在光合作用中，光能被光合色素吸收，使得电子在光合色素中跃迁，从而激发出一个高能态的电子。
这个电子会被传递给电子传递链上的各种分子，最后被NADP+还原为NADPH。
在这个过程中，质子被从细胞外面的环
境移动到细胞内部，产生了电化学梯度，从而驱动ATP合成酶将ADP 和磷酸组合成ATP。
相比之下，氧化磷酸化是通过氧化葡萄糖和其他有机物来产生ATP的过程。
在这个过程中，葡萄糖被分解成丙酮酸和其他中间产物，这些产物被送入三羧酸循环，在电子传递链中被氧化。
这个过程产生了电化学梯度，从而驱动ATP合成酶合成ATP。
尽管这两个过程的机制不同，它们都需要电子传递链在细胞膜上产生质子梯度，从而驱动ATP合成。
而且，它们都需要适当的途径将能量输送到电子传递链上。
在光合磷酸化中，能量来自于光能的吸收，在氧化磷酸化中，能量来自于葡萄糖和其他有机物的分解。
总的来说，光合磷酸化和氧化磷酸化是两个不同的细胞能量供给过程，它们有着不同的机制和来源，但是它们都需要电子传递链来产生质子梯度，并通过ATP合成酶合成ATP。
这些过程对于生命的维持和生长是至关重要的，因为它们提供了细胞所需的能量。
[理学]21章氧化磷酸化和光合磷酸化
![[理学]21章氧化磷酸化和光合磷酸化](https://img.taocdn.com/s3/m/9268717b1fb91a37f111f18583d049649b660e10.png)
电子在复合体Ⅳ上的传递
¾ 1对电子流 过复合体Ⅳ， 2个质子泵出 线粒体基质进 入膜间隙。
由13个亚基组成。
含有色素a、a3和 两个铜离子CuA、 CuB，血红素a与 CuA结合, CuB 与 a3形成双核中心.
* 括号表示细菌的亚基数目 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
Cytc
e-
胞液侧
Ⅰ NADH+H+
NAD+
e-
Q e-
Ⅱ e-
延胡索酸
琥珀酸
e- 线粒体内膜
Ⅳ Ⅲ
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
复合体之间没有前后关系，但作用相同，将电子传 递到Q，只是来源不同。
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
简写为NADH−Q还原酶, 即复合物I，它的作用是催化NADH 的氧化脱氢以及Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一 种还原酶。 NADH−Q还原酶最少含有16个多肽亚基。它的活 性部分含有辅基FMN和铁硫蛋白。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN -2
NADH脱氢酶（NADH-Q还原酶）
NADH+H+
FMN
Fe2+－S
NAD+
FMNH2
Fe3+－S
琥珀酸脱氢酶（琥珀酸-Q还原酶）
succinate Fumarate
FAD FADH2
Fe2+－S Fe3+－S
CoQ CoQH2
CoQ CoQH2
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
第二十一章 氧化磷酸化和光合磷酸化作用
第二十一章氧化磷酸化和光合磷酸化作用一、选择题1.下列化合物哪个不是电子传递链中的成员: 答（）①辅酶Q；②细胞色素c；③细胞色素b; ④细胞色素P450。
2.下面关于呼吸链的论述，哪项不正确？答（）①呼吸链各组分在膜结构中都具有特定的定位关系；②NADH脱氢酶复合物含有铁硫蛋白；③来自NADH的电子必须经CoQ传递至分子氧；④氰化物不能阻止电子从细胞色素C传递到氧。
3.下述呼吸链组分哪种不含铁卟啉辅基？答（）①细胞色素b; ②细胞色素c；③NADH脱氢酶；④细胞色素aa。
34.下列关于电子传递链的叙述，哪项正确？答（）①电子传递过程依赖于氧化磷酸化；②电子从NADH转移给氧的过程，形成3分子A TP；③电子从NADH转移给氧的过程，自由能变化为正值；④电子可从CoQ直接转移到分子氧。
5.下列物质中哪种是常见的解偶联剂？答（）①2,4二硝基苯酚；②氰化物；③寡霉素④安密妥。
6.下述抑制剂虽然在呼吸链的不同部位上起作用，但如果它们具有同等抑制效果时，造成毒害作用最大的是: 答( )①安密妥；②鱼藤酮；③抗霉素A；④一氧化碳。
二、填空题1.电子传递过程是电子从NADH或FADH2通过一系列，按其_从低到高顺序排列构成的呼吸链传递到氧的过程。
2.线粒体由________________层膜组成，嵴是由__ _______形成的。
3.呼吸链是由NADH(或FADH2)、_ _和_ __组成的电子传递链。
4.阻断电子从细胞色素b到细胞色素C1传递的物质有________________。
5.CoQ是一个在呼吸链中与蛋白质结合不紧的辅酶，因而它能在_ 类和____________________类电子传递之间作为一种特殊的载体而起作用。
6.在氧化磷酸化的过程中，A TP的生成必须以_________________为前提，当一对电子从NADH传递到氧时产生___________________分子A TP。
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cyt a和a3组成一个复合体，除了含有铁卟啉外，
还含有铜原子。cyt aa3可以直接以O2为电子受体。 • 在电子传递过程中，分子中的铜离子可以发生
Cu+ ↔ Cu2+ 的互变，将cytc所携带的电子传递给O2。
电子在复合体Ⅳ上的传递
1对电子流 过复合体Ⅳ， 2个质子泵出 线粒体基质进 入膜间隙。
产生的CO2 、H2O由物 质中的碳和氢直接与氧 结合生成。
3、生物氧化与物质代谢的关系
糖原 三酯酰甘油 蛋白质
葡萄糖
脂酸+甘油
氨基酸
乙酰CoA
TAC
CO2 2H
ADP+Pi 呼吸链
ATP H2O
三、电子传递链(electron transfer chain) 呼吸链（Respiratory chain）
电子在复合体Ⅲ上的传递
QH2上的2个电子分两路传递：一个电子通过细胞色素c1，另一个电子 通过细胞色素b，还原2个细胞色素c，Q本身被氧化(需基质中2个H+)。
细胞色素c为单一多肽链，唯一溶于水的细胞色 素，也是唯一处于线粒体膜间隙的细胞色素。
作用：接受复合体Ⅲ传来的电子传递给 复合体Ⅳ
4. 复合体Ⅳ: 细胞色素c氧化酶
2. 复合体Ⅱ: 琥珀酸-泛醌还原酶
琥珀酸是生物代谢过程（三羧酸循环）中产生的中间产物， 它在琥珀酸-Q还原酶（复合物II）催化下，将两个高能电子 传递给Q。
复合体Ⅱ 琥珀酸→ Fe-S1; b560; FAD; Fe-S2 ; Fe-S3 功能: 将电子从琥珀酸传递给泛醌
作用机理： 催化2个电子 FAD Fe-S 辅酶Q
复合体Ⅲ为具有两个相同单体的二聚体，每个单体含有一个 功能核心包括3个亚基: 2个细胞色素b (b562 or bH; b566 or bL), 1个细胞色素c1和一个铁硫蛋白(2Fe-2S)。复合体Ⅲ具有2个与 Q结合的位点：Q内(QN)和Q外(QP)位点。 复合体Ⅲ QH2→ b562; b566; Fe-S; c1 →Cyt c
MH2→NAD(NADP)→FMN(FAD)→Fe-S→CoQ→Cyt→O2 Succinate
FAD
Fumarate •电子传递有严格顺序，只能从氧化还原势较低的载体 传递到氧化还原势较高的载体。
ELECTRON CARRIERS AND REDOX POTENTIAL
（三）、电子传递链各个成员——电子载体及其功能
第21章 氧化磷酸化和光合磷酸化作用
基本要求：
1.熟悉氧化-还原电势的基本概念。 2.掌握呼吸链的结构和有关抑制剂。（重点、难点） 3.掌握氧化磷酸化作用的机制。（重点、难点） 4.掌握光合作用和光合磷酸化作用的机制 。（重点、难点）
一、氧化-还原电势
(一) 氧化-还原电势 生物氧化是通过加氧、脱氢或失电子而进行的，加 氧反应较少见，氧原子通常是通过加水再脱氢引入代 谢物的。代谢物中生成的羧基，可通过脱羧基作用生 成二氧化碳。脱氢或失电子反应是生物氧化的主要方 式，反应过程中伴随着氧化-还原电势的变化。 ε= E正极- E负极
二、生物氧化的概念及其与物质代谢的关系 （一） 什么是生物氧化（Biological oxidation）
物质在生物体内进行氧化称生物氧化，主要指糖、脂 肪、蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2 和 H2O的过程。 糖 脂肪 蛋白质 O2 CO2和H2O ADP+Pi 能量 ATP 热能
子泵出线粒体基质进入膜间隙。
电子的流动方向： NADH FMN 铁硫蛋白 铁硫中心（N-2蛋白） 辅酶Q
FMN将基质中NADH上的氢负离子(:H-)和一个 质子转移给辅酶Q的过程
还原型Fe-S 氧化型Fe-S
NADH+H+ NAD+
FMN FMNH2
Q QH2
还原型的QH2从线粒体内膜中从复合体Ⅰ扩散到复 合体Ⅲ，将电子交给复合体Ⅲ后，本身又被氧化。
功能: 将电子从NADH传递给泛醌 (ubiquinone) ，泵出 4 H+(既是电子传递体又是质子移位体）。
1）、NAD+的结构
吡咯环
R=H: NAD+;
R=H2PO3:NADP+
NAD+和NADH相互转变 • NAD+可接受多种代谢产物脱下来的氢。NADH所 携带的高能电子是线粒体呼吸链主要电子供体之一。
13(3-4) 13
* 括号表示细菌的亚基数目 泛醌 和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。
呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置
Cytc
eeⅠ NADH+H+ NAD+ Ⅱ
胞液侧
e-
Q eⅢ
eⅣ H2O 1/2O2+2H+
线粒体内膜
延胡索酸 琥珀酸
基质侧
复合体之间没有前后关系，但作用相同，将电子传 递到Q，只是来源不同。
由13个亚基组成。 含有色素a、a3和 两个铜离子CuA、 CuB，血红素a与 CuA结合, CuB 与 a3形成双核中心.
→CoQ
(无H+泵出) （是电子传递体而非质子泵）
• 琥珀酸-Q还原酶也是存在于线粒体内膜上的蛋白复合 物, 它比NADH-Q还原酶的结构简单，由4个不同的多 肽亚基组成。其活性部分含有辅基FAD、Cytb560和铁 硫蛋白。 • 琥珀酸-Q还原酶的作用是催化琥珀酸的脱氢氧化和Q 的还原。
5）、FAD
(二) 生物体中 某些重要的氧 化-还原电势
(三 ) 电势和自由能的关系
ΔG°' = −nFΔE °'
(四) 标准电动势和平衡常数的关系
ΔE0 = (RT / nF)lnk
[OX ] RT ln ΔE = ΔE ° + nF [ RED]
即：
RT [电子受体] ΔE = ΔE ° + ln nF [电子供体]
辅酶Q
NADH脱氢酶（NADH-Q还原酶）
NADH+H+ FMN Fe2+－S Fe3+－S CoQ CoQH2
NAD+
FMNH2
琥珀酸脱氢酶（琥珀酸-Q还原酶）
succinate
FAD
Fe2+－S Fe3+－S
CoQ CoQH2
Fumarate
FADH2
3. 复合体Ⅲ: 泛醌-细胞色素c还原酶
FMN的作用： 接受脱氢酶脱下来的电子和质子，形成还原型FMNH2。 还原型FMNH2可以进一步将电子转移给Q。
NADH−Q还原酶
NADH + Q + H+ ========= NAD+ + QH2
传递机制：递电子体、递H体
3)、 铁硫蛋白类
铁硫蛋白与黄素蛋白形成复合物存在。 组成成分：含等量的铁原子和硫原子（ Fe2 S2，Fe4S4）， 铁原子与铁硫蛋白的半胱氨酸相连。 其中铁原子可进行Fe2+ Fe3++e 反应传递电子。
功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c 作用机理：催化电子从UQH2 cyt c； 泵出4H+
（2个来自UQH2 , 2个来自基质）
6）．细胞色素类（cytochromes）
（简写为cyt. ）是含铁的电子传递体，辅基为铁卟啉的衍生 物，铁原子处于卟啉环的中心，构成血红素。各种细胞色 素的辅基结构略有不同。线粒体呼吸链中主要含有细胞色 素a, b, c 和c1等，组成它们的辅基分别为血红素A、B和C。 细胞色素a, b, c可以通过它们的紫外-可见吸收光谱来鉴别。
FAD结构中含有核黄素 作 用：进行可逆的脱氢加氢反应。
传递机制：异咯嗪的第1、10位N上可加氢 主要形式：琥珀酸脱氢酶以FAD为辅酶，将代谢物脱 下的H传入呼吸链。
电子在复合体Ⅱ上的传递
电子流过复合体Ⅱ，无质子泵出线粒体基质进入膜间隙。 电子的流动方向： 琥珀酸 FAD 铁硫蛋白
细胞色素b560
1. 复合体Ⅰ: NADH-泛醌还原酶
简写为NADH−Q还原酶, 即复合物I，它的作用是催化NADH 的氧化脱氢以及Q的还原。所以它既是一种脱氢酶，也是一 种还原酶。 NADH−Q还原酶最少含有16个多肽亚基。它的活 性部分含有辅基FMN和铁硫蛋白。
复合体Ⅰ NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN -2 →CoQ
n=6-10
辅酶-Q的功能
• Q (醌型结构) 很容易接受电子和质子，还原成QH2（还 原型）；QH2也容易给出电子和质子，重新氧化成Q。 因此，它在线粒体呼吸链中作为电子和质子的传递体。
氧化还原反应时可产生 中间产物半醌型泛醌
传递机制：递电子体、递H体
复合体Ⅰ的功能
电子流过复合体Ⅰ，4个质
+ H+
代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅 酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水， 这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratory chain)又称电 子传递链(electron transfer chain)。
呼吸链的组成和电子传递顺序
组成： 递氢体和电子传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体（2H 2H+ + 2e）
氧化还原反应时变 化发生在五价氮和 三价氮之间。
作用：辅酶接受代谢物脱下的2H，传递给黄素蛋白
传递机制： 递电子体、递H体
2）、FMN
FMN结构中含有核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧 化还原反应时不稳定中间产物是半还原的FMN（FMN·）， 是一种活跃的自由基。
异咯嗪的第1、10位N上可加氢
异咯嗪结构
作用：将FMN或FAD中的电子传递给泛醌