第八章 氧化磷酸化ppt课件
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第八章电子传递体系与氧化磷酸化ppt课件
谷草转氨酶
谷草转氨酶
天冬氨酸 -酮戊二酸 Ⅲ -酮戊二酸 天冬氨酸
呼吸链
Ⅳ
(Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ为膜上的转运载体)
2,4-二硝基苯酚的解偶联作用
NO2 H+
NO2
O-
NO2
外
内
NO2
NO2
NO2
线
OH
粒
体
内
膜
NO2 OH
一、生物氧化的特点 二、生物氧化过程中CO2的生成 三、生物氧化过程中H2O的生成 四、有机物在体内氧化释能的三个阶段
生物氧化的特点
在活的细胞中(pH接近中性、体温条件下), 有机物的氧化在一系列酶、辅酶和中间传递体参与 下进行,其途径迂回曲折,有条不紊。 氧化过程中 能量逐步释放,其中一部分由一些高能化合物(如 ATP)截获,再供给机体所需。在此过程中既不会 因氧化过程中能量骤然释放而伤害机体,又能使释 放的能量尽可得到有效的利用。
线粒体呼吸链
线粒体基质是呼吸底
物氧化的场所,底物在这 里 氧 化 所 产 生 的 NADH 和 FADH2 将 质 子 和 电 子 转移到内膜的载体上,经 过一系列氢载体和电子载 体的传递,最后传递给 O2 生 成 H2O。 这 种 由 载 体组成的电子传递系统称 电 子 传 递 链 ( eclctron transfer chain),因为其 功能和呼吸作用直接相关, 亦称为呼吸链。
原
0.4
自
由
能
0.6
变
化
0.8
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合体 I
NADH 脱氢酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
细胞色素 C还原酶
生物氧化磷酸化PPT课件
(二)甲状腺激素:
❖ 甲状腺激素可间接影响氧化磷酸化的 速度。其原因是甲状腺激素可以激活 细 胞 膜 上 的 Na+,K+-ATP 酶 , 使 ATP 水 解 增 加 , 因 而 使 ATP/ADP 比 值 下 降,氧化磷酸化速度加快。
(三)药物和毒物:
1.呼吸链的抑制剂:
❖ 能够抑制呼吸链递氢或递电子过程的药物 或毒物称为呼吸链的抑制剂。
ATP合酶F1段的结构
ATP合酶的作用机制(脂质体重建实验)
ATP合成模式图
三、氧化磷酸化的影响因素
(一)ATP/ADP比值: ❖ ATP/ADP比值是调节氧化磷酸化速
度的重要因素。ATP/ADP比值下降, 可致氧化磷酸化速度加快;反之, 当ATP/ADP比值升高时,则氧化磷 酸化速度减慢。
琥珀酸
(一)氧化磷酸化的偶联部位:
❖ 通过测定在氧化磷酸化过程中,氧的 消耗与无机磷酸消耗之间的比例关系, 可以反映底物脱氢氧化与ATP生成之 间的比例关系。
❖ 每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷 的摩尔数称为P/O比值。
❖ 合成1molATP时,需要提供的能量至少 为ΔG0'=-30.5kJ/mol,相当于氧化还原电 位差ΔE0'=0.2V。故在NADH氧化呼吸链 中有三处可生成ATP,而在琥珀酸氧化呼 吸链中,只有两处可生成ATP。
1/2O2+2H++2e-→H2O-
+0.815
❖ 在一个氧化还原反应中,可从反应物的氧还电势 E 0,计算出这个氧化还原反应的自由能变化 (ΔG)。ΔG°与氧化还原电势的关系如下:
ΔG°= - nFΔE°
n表示转移的电子数,F为法拉第常数(1法拉第= 96485c/mol库仑/摩尔)。ΔE°的单位为伏特, ΔG°的单位为J/mol焦耳/摩尔。
Chapter 8 电子传递和氧化磷酸化
磷酸二羟丙酮
NAD+
甘油-3-磷酸
磷酸二羟丙酮 线 粒 体 膜 间 隙
甘油-3-磷酸
FADH2
FAD
NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2
线粒体基质 NADH通过穿梭系统带一对电子进入线粒体,只产生2分子ATP。
(二)苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
在哺乳动物的心脏和肝脏等组织中,存在着活 跃的苹果酸-天冬氨酸穿梭系统。这一穿梭系统涉及 胞液和基质中的苹果酸脱氢酶和天冬氨酸转氨酶, 以及线粒体内膜中的载体。转运步骤如下: 1)NADH进入内膜 ①在苹果酸脱氢酶的催化下,胞液NADH将草酰乙 酸还原为苹果酸。 ②苹果酸经二羧酸转位酶进入线粒体基质。 ③在基质中,线粒体苹果酸脱氢酶催化苹果酸重 新氧化为草酰乙酸,使线粒体内的NAD+还原为NADH ,经呼吸链氧化。
膜间隙:含许多可溶性酶、底 物及辅助因子。 基质:含三羧酸循环酶系、线 粒体基因 表达酶系等以及线粒 体 DNA, RNA,核糖体。
细胞质中脱氢、产 生CO2
细胞膜 产H2O、 产能
ห้องสมุดไป่ตู้
原核生物细胞
1. 呼吸链的概念 生物氧化体系中的传递体所组成 的电子传递体系称为呼吸链,或叫电 子传递链。
2. 呼吸链的组成——电子传递体
2、氧化磷酸化抑制剂 如寡霉素等直接抑制ATP的合成。ATP的合成受到 抑制后,质子浓度梯度得不到释放,电子传递过 程在难以泵出质子时也会慢慢停止。
氧化磷酸化的抑制和解偶联
质子浓 度梯度 抗霉素 A 氰化物 一氧化碳
鱼藤酮 寡霉素 2,4-二硝基苯酚 (解偶联剂) 安密妥
氧化磷酸化的抑制和解偶联
电子经由不同的呼吸链产生的P/O比值
膜间空隙
NAD+
甘油-3-磷酸
磷酸二羟丙酮 线 粒 体 膜 间 隙
甘油-3-磷酸
FADH2
FAD
NADHFMN CoQ b c1 c aa3 O2
线粒体基质 NADH通过穿梭系统带一对电子进入线粒体,只产生2分子ATP。
(二)苹果酸-天冬氨酸穿梭系统
在哺乳动物的心脏和肝脏等组织中,存在着活 跃的苹果酸-天冬氨酸穿梭系统。这一穿梭系统涉及 胞液和基质中的苹果酸脱氢酶和天冬氨酸转氨酶, 以及线粒体内膜中的载体。转运步骤如下: 1)NADH进入内膜 ①在苹果酸脱氢酶的催化下,胞液NADH将草酰乙 酸还原为苹果酸。 ②苹果酸经二羧酸转位酶进入线粒体基质。 ③在基质中,线粒体苹果酸脱氢酶催化苹果酸重 新氧化为草酰乙酸,使线粒体内的NAD+还原为NADH ,经呼吸链氧化。
膜间隙:含许多可溶性酶、底 物及辅助因子。 基质:含三羧酸循环酶系、线 粒体基因 表达酶系等以及线粒 体 DNA, RNA,核糖体。
细胞质中脱氢、产 生CO2
细胞膜 产H2O、 产能
ห้องสมุดไป่ตู้
原核生物细胞
1. 呼吸链的概念 生物氧化体系中的传递体所组成 的电子传递体系称为呼吸链,或叫电 子传递链。
2. 呼吸链的组成——电子传递体
2、氧化磷酸化抑制剂 如寡霉素等直接抑制ATP的合成。ATP的合成受到 抑制后,质子浓度梯度得不到释放,电子传递过 程在难以泵出质子时也会慢慢停止。
氧化磷酸化的抑制和解偶联
质子浓 度梯度 抗霉素 A 氰化物 一氧化碳
鱼藤酮 寡霉素 2,4-二硝基苯酚 (解偶联剂) 安密妥
氧化磷酸化的抑制和解偶联
电子经由不同的呼吸链产生的P/O比值
膜间空隙
生物化学生物氧化氧化磷酸化课件PPT
Where does the phosphorylation couple with the oxidation and can produce ATP? OSCP:寡霉素敏感相关蛋白,位于F0与F1之间,使ATP合酶在寡霉素存在时不能生成ATP。 认为电子传递反应释放的能量通过一系列连续的化学反应形成高能共价中间物,最后将其能量转移到ADP中形成ATP。
Cyt c1 +0.23
Cyt c +0.25
Cyt aa3 O2 +0.29 +0.82
0.36V
0.21V
69.5kJ/mol
ADP + Pi 能量
ATP
AD40P.5+kJP/mi o能l 量
ATP
0.53V
102.3kJ/mol
ADP + Pi 能量 ATP
三个偶联部位: ①NADH与CoQ之间;
质子穿过a时,推动c环 象水车一样转动,连带F1 转动.
质子流过ATP合酶时 同时释放出结合的ATP 分子
ATP生成的主要方式是( )
F1:为亲水蛋白质,由 3 3
亚基组成,催化生成ATP。
关于辅酶Q, 哪些叙述是正确的?
线粒体内膜的电子传递链是质子泵
①NADH与CoQ之间;
D Complex Ⅳ
4 H+
4 H+
2 H+
内膜表面
基质
NADH+H+
NAD+
4 H+
琥珀酸 延胡索酸 ½O2+2H+ H2O
4 H+
2 H+
Q循环
化学渗透假说简单示意图
线粒体膜
线粒体基质
ADP
Cyt c1 +0.23
Cyt c +0.25
Cyt aa3 O2 +0.29 +0.82
0.36V
0.21V
69.5kJ/mol
ADP + Pi 能量
ATP
AD40P.5+kJP/mi o能l 量
ATP
0.53V
102.3kJ/mol
ADP + Pi 能量 ATP
三个偶联部位: ①NADH与CoQ之间;
质子穿过a时,推动c环 象水车一样转动,连带F1 转动.
质子流过ATP合酶时 同时释放出结合的ATP 分子
ATP生成的主要方式是( )
F1:为亲水蛋白质,由 3 3
亚基组成,催化生成ATP。
关于辅酶Q, 哪些叙述是正确的?
线粒体内膜的电子传递链是质子泵
①NADH与CoQ之间;
D Complex Ⅳ
4 H+
4 H+
2 H+
内膜表面
基质
NADH+H+
NAD+
4 H+
琥珀酸 延胡索酸 ½O2+2H+ H2O
4 H+
2 H+
Q循环
化学渗透假说简单示意图
线粒体膜
线粒体基质
ADP
《氧化磷酸化》课件
涉及的氧化反应
在氧化磷酸化中,涉及到氧化磷酸化还原作 用、氧化还原酶的催化反应等。
磷酸化反应
基本概念
磷酸化反应是指物质获得磷酸基团的反应过程。
作用
磷酸化反应在ATP合成中起着关键的催化作用。
氧化磷酸化的过程
1
三个主要步骤
氧化磷酸化包括酸化电子传递链、ATP合成酶复合物和四极体复合物的工作。
2
详细机制和作用
每个步骤都有独特的机制和作用,共同推动氧化磷酸化的进行。
氧化磷酸化的能量和效率
能量来源
氧化磷酸化是通过分解高能化学物质,如葡萄糖和脂肪酸,来获得能量。
效率和能量转化
氧化磷酸化是高效的能量转化过程,每个氧化磷酸化分子可以产生大量ATP。
应用和意学研究中具有重要应用,如能量代谢、药物研发等。
《氧化磷酸化》PPT课件
通过本PPT课件,了解氧化磷酸化是什么以及它在生物体内的重要性。我们 将介绍氧化磷酸化的过程、能量转化以及在生物研究和进化中的应用。
什么是氧化磷酸化
氧化磷酸化是生物体内产生ATP的关键过程。它通过将化学能转化为细胞能 量,为生命活动提供动力。
氧化反应
基本概念
氧化反应是指物质失去电子的反应过程。
生物进化和环境适应
氧化磷酸化在生物进化和环境适应中起着关键的作用。
理学生物氧化与氧化磷酸化PPT课件
(1)酰基磷酸化合物
O
O
H3N+ C O P OO-
氨甲酰磷酸
O
O
RC O P O A O-
酰基腺苷酸
OO
Байду номын сангаас
RCH C O P O A
N+H3
O-
氨酰基腺苷酸
第15页/共79页
(2)焦磷酸化合物
OO
O- P O P O-
NH2
O-
O-
N
N
焦磷酸
O O- P
O-
O O- P
O-
O O- P
O-
NN OCH2 O
第11页/共79页
四、 高能化合物 ➢ 高 能 化 合 物 : 一 般 将 水 解 时 能 够 释 放 21 kJ /mol ( 5 千 卡 /mol) 以 上 自 由 能
(G’< -21 kJ / mol)的化合物称为高能化合物。
第12页/共79页
➢ 在高能化合物分子中,活泼共价键被水解断裂时释放大量自由能,这种化学键称为 髙能键。常用符号~表示。
第24页/共79页
一、线粒体呼吸链的组成
第25页/共79页
呼吸链的组成
1.烟酰胺脱氢酶类( NAD+) 2.黄素蛋白酶类 3. 铁-硫蛋白类 4. 辅酶Q(CoQ)
琥珀酸等
黄素蛋白 (F AD)
铁硫蛋白 (Fe-S)
NADH
黄素蛋白 (FMN)
铁硫蛋白 (Fe-S)
辅酶Q (CoQ)
Cyt b
Fe-S 细胞色素类 Cyt c1
剂
CO
第42页/共79页
O2
第三节 氧化磷酸化
在生物氧化中,代谢物脱氢产生的NADH+H+化经呼吸链氧 化生成水时,所释放的自由能用于ADP磷酸化形成ATP,这 种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化作用。
氧化磷酸化的机理.ppt
重要
一. 氧化磷酸化的机理
目前这两方面都获得了一些实验证据,例如能携 带质子穿过线粒体内膜的物质(如2,4-二硝基苯酚 )可破坏线粒体内膜对质子的透性壁垒,使质子电化 学梯度消失。
另外根据测算,膜间隙的pH较内膜低1.4个单位 ,并且线粒体内膜两侧原有的外正内负跨膜电位升高 。
F1-F0-ATPase 复 合 物
Rotation of leads to sequential binding changes for each subunit.
三. ATP酶-构象偶联假说
当质子推动力驱使H+经F0质子通道进入时,F0组 分质子化而发生构象改变,积累足够的扭矩力,推动 γε相对α3β3旋转120°,使处于T态的催化部位释放 ATP变成O态,同时L态催化部位上生成ATP变为T态 ,O态结合ADP+Pi变为L态
一. 氧化磷酸化的机理
二. 氧化磷酸化的P/O比
P/O(磷氧比):在生物氧化过程中,伴随 ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的磷原子数与 消耗的分子氧的氧原子数之比。即每消耗1个 氧原子所产生的ATP的分子数。
测定结果表明:
二. 氧化磷酸化的P/O比
NADH经呼吸链完全氧化时,P/O为 3,即1分子的 NADH通过呼吸链将电子最终传递给O2可产生 3 个 ATP;
ADP
L (loose)
App(NH)p
T (tight)
O (open)
Empty
Rod-shaped subunit.
Structure determination indicates that indeed
the three subunits are inequivalent in
conformation! (John Walker, 1994)
关于生物化学生物氧化与氧化磷酸化课件
磷酸肌酸 -10.3
ATP
-7.3
G-6-P
-3.3
G-3-P
-2.2
磷酸基团转移势能 (kcal/mol) 14.8 12.3 10.3 7.3 3.3 2.2
PEP 16
14 1,3-DPGA
12 10
~P ~P
磷酸肌酸 ~P(磷酸基团储备物)
8
ATP
6
~P
4
~P
G-6-P
2
G-3-P
ATP作为磷酸基团共同中间传递体示意图
CH3O CH3O
O
OH
CH3 2H++2e CH3O
R
CH3O
CH3 R
O
OH
作用:传递质子和电子
CoQ的功能:
在线粒 体呼吸 链中作 为电子 和质子 的传递 体。
4、细胞色素类(Cyt)
一类以铁卟啉为辅基的色素蛋白。 作用:通过辅基中铁的价态变化而传递电子
Cytb、Cytc1 、Cytc 辅基血红素
能荷:是指生物体中ATP—ADP—AMP体系中 高能磷酸键的可获性量度。
[ATP] + 0.5[ADP] 能荷 =
[ATP] + [ADP] + [AMP]
能
荷
相对 ATP的生成 速率 途径
ATP的利用途径
能荷
能荷对ATP的生成途径和ATP的利用途径 相对速率的 影响
能荷意义:
1、一般情况下细胞内能荷为0.8-0.9。 2、能荷高时,促进合成代谢抑制分解代谢。 3、能荷低时,促进分解代谢抑制合成代谢。 4、能荷的调节是靠ATP、ADP、AMP对代谢中酶
※三、电子传递链的顺序
ⅠNADH-Q还原酶
氧化磷酸化ppt课件
定义:呼吸链又叫电子传递体系或电子传递链, 它是代谢物上的氢原子被脱氢酶激活脱落后,经 过一系列的传递体,最后传递给被激活的氧原子, 而生成水的全部体系。
在真核生物细胞内,它位于线粒体内膜上,原核 生物中,它位于细胞膜上。
.
15
4.2.2.2 呼吸链中传递体的顺序
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
能量重新分布 ——与氧的存在与否无关
.
37
2,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
概念:电子从NADH或FADH2经过电子传递链 给分子氧时,将释放的能量转移给ADP, 形成ATP的过程。
(是生成ATP的主要形式)
电子传递过程和磷酸化作用相偶联 (两者联在一起)
.
38
4.3.2.2 测定P/O比
4,释放的化学能被偶联磷酸化反应所利用, 贮存在高能磷酸化合物 (如ATP) 中。
5,氧化部位:真核细胞——线粒体
原核细胞——细胞膜
.
5
4.1.2.3 CO2和H2O的生成 1, CO2的生成
直接脱羧:由特殊的脱羧酶催化
α-脱羧:如酵母菌发酵时丙酮酸脱羧生成乙醛 β-脱羧:如在糖异生过程中,草酰乙酸在PEP羧化酶催化下脱羧
定义:利用生物氧化过程释放的自由能驱动 ADP磷酸化,形成ATP的过程
产生ATP的方式:底物水平磷酸化 电子传递链的磷酸化 (氧化磷酸化)
.
36
1,底物水平磷酸化(substrate-level phospharylation)
特点: ——形成一个高能磷酸化合物的中间产物,
通过酶使细胞中的ADP生成ATP ——其能量来源伴随有底物脱氢,分子内
.
42
在真核生物细胞内,它位于线粒体内膜上,原核 生物中,它位于细胞膜上。
.
15
4.2.2.2 呼吸链中传递体的顺序
NADH氧化呼吸链
FADH2氧化呼吸链
能量重新分布 ——与氧的存在与否无关
.
37
2,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)
概念:电子从NADH或FADH2经过电子传递链 给分子氧时,将释放的能量转移给ADP, 形成ATP的过程。
(是生成ATP的主要形式)
电子传递过程和磷酸化作用相偶联 (两者联在一起)
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38
4.3.2.2 测定P/O比
4,释放的化学能被偶联磷酸化反应所利用, 贮存在高能磷酸化合物 (如ATP) 中。
5,氧化部位:真核细胞——线粒体
原核细胞——细胞膜
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5
4.1.2.3 CO2和H2O的生成 1, CO2的生成
直接脱羧:由特殊的脱羧酶催化
α-脱羧:如酵母菌发酵时丙酮酸脱羧生成乙醛 β-脱羧:如在糖异生过程中,草酰乙酸在PEP羧化酶催化下脱羧
定义:利用生物氧化过程释放的自由能驱动 ADP磷酸化,形成ATP的过程
产生ATP的方式:底物水平磷酸化 电子传递链的磷酸化 (氧化磷酸化)
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36
1,底物水平磷酸化(substrate-level phospharylation)
特点: ——形成一个高能磷酸化合物的中间产物,
通过酶使细胞中的ADP生成ATP ——其能量来源伴随有底物脱氢,分子内
.
42
生物化学氧化磷酸化 PPT
2、FMNH2经两步将2H传给辅酶Q。辅酶Q一次接受 一个电子,经过半醌阴离子中间物(Q·-),最后达到 充分还原态泛醌醇(QH2)。
3、每从NADH转移一对电子给Q,将有4个质子被转移到 膜间隙。
线粒体的电子传递链
线粒体的电子传递链
2、复合体II(琥珀酸-Q还原酶)
复合体II至少由4条肽 链组成,含有一个 FAD,3个铁硫蛋白,其 作用是催化电子从琥 珀酸转至辅酶Q,但不 转移质子。电子传递 的方向为:琥珀酸 →FAD→Fe-S→Q。
线粒体的电子传递链
Typical visible absorption spectra of cytochromes
线粒体的电子传递链 (四)呼吸链的复合体
线粒体的电子传递链 (四)呼吸链的复合体 1、复合体I
线粒体的电子传递链
复合体I中依次进行的反应
1、在NADH脱氢酶的作用下,NADH将一个氢负离子转移 给FMN,形成FMNH2。
氧化磷酸化的机制
F1由5种多肽组成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)。
F0由三种多肽组成ab2c12复合
细胞色素氧化酶接 受和传递电子的顺 序是: 细胞色素C CuA 血红素a血红素a3 CuB,最后交给分 子氧形成水。
线粒体的电子传递链
线粒体的电子传递链
A model for the mechanism of O2 reduction by cytochrome oxidase
线粒体的电子传递链
3、每从NADH转移一对电子给Q,将有4个质子被转移到 膜间隙。
线粒体的电子传递链
线粒体的电子传递链
2、复合体II(琥珀酸-Q还原酶)
复合体II至少由4条肽 链组成,含有一个 FAD,3个铁硫蛋白,其 作用是催化电子从琥 珀酸转至辅酶Q,但不 转移质子。电子传递 的方向为:琥珀酸 →FAD→Fe-S→Q。
线粒体的电子传递链
Typical visible absorption spectra of cytochromes
线粒体的电子传递链 (四)呼吸链的复合体
线粒体的电子传递链 (四)呼吸链的复合体 1、复合体I
线粒体的电子传递链
复合体I中依次进行的反应
1、在NADH脱氢酶的作用下,NADH将一个氢负离子转移 给FMN,形成FMNH2。
氧化磷酸化的机制
F1由5种多肽组成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)。
F0由三种多肽组成ab2c12复合
细胞色素氧化酶接 受和传递电子的顺 序是: 细胞色素C CuA 血红素a血红素a3 CuB,最后交给分 子氧形成水。
线粒体的电子传递链
线粒体的电子传递链
A model for the mechanism of O2 reduction by cytochrome oxidase
线粒体的电子传递链
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第九章 生物氧化 与氧化磷酸化
.
1
介绍几个概念:
生物氧化:
在有O2条件下,生物体内的糖、 脂和蛋白质等营养物质被氧化分 解 , 释 放 能 量 , 最 终 转 变 为 CO2 和H2O的过程。
.
2
磷酸化:ADP+Pi→ATP
1、光合磷酸化
2、底物磷酸化
3、氧化磷酸化:
生物氧化过程中伴随着磷 酸化作用。
增加利用ATP 减少ATP
.
9
能荷低: 减少利用ATP 增加分解代谢, 增加产生ATP。
细 胞 中 的 能 荷 可 通 过 ATP 、 ADP 、
AMP对一些酶的反应进行变构调节。
例如:ATP-ADP系统调节EMP的主要部位是F-6-P和1,6 FDP 相互转化处:
F-6-P+ATP==1,6 FDP+ADP。 催化此反应的磷酸果糖激酶是变构酶,受到ATP强烈的抑 制,但却被AMP和ADP所激活。反之,1,6 FDP磷酸酯酶则能受 ATP的激活和被AMP所抑制。另外,在TCA中,当细胞或组织 的能荷等于1.0时,这时高浓度的ATP和低水平的AMP会降低柠 檬酸合成酶和异柠檬酸脱氢酶的活性,从而使TCA环的活性降 低以减少呼吸作用向达到调节生成ATP数量的目的。
.
18
细胞色素C的氧化型 和还原性的吸收光谱
.
19
以上各种氢递体或电子传
递体大多数紧密地镶嵌在线粒
体内膜上成为膜结构的主要组
成部分,传递体相互联系可以
结合成大分子复合物称为呼
吸链复合物。
.
20
三、呼吸链中传递体的顺序及电子 传递过程中自由能的变化
1. 电子传递体的顺序
.
21
2.呼吸链中氢和电子的传递是有严格顺序和 方向的,上图总结了电子传递体组成及其顺 序:
.
3
自由能:
在一个体系中,能够用来做功的
那一部分能量叫自由能。 △G=0 当一个化学反应达到平衡时; △G<0 反应能自发进行,能做有用
功; △G>0 反应不能自发进行,必须供
给反应能量。
.
4
氧化还原电位:
在氧化还原反应中,自由能的变
化与反应物供出或得到电子的趋势成
比例。这种趋势称为氧化还原电位,
.
16
②结合状态:
其中CytC为可溶性蛋白 质,它以静电作用结合在线 粒体内膜的外表面,结合松、 易分离提纯,其它4 种细胞色 素都结合在内膜中。
.
17
细胞色素电子传递:
2细胞色素(Fe3+)+2e→2细胞色素(Fe2+)
各种细胞色素中只有细胞 色素a3可 以直接与氧分子为电子受体,生成氧离 子O=。
的蛋白质,因为有颜色,又广泛
存在于生物细胞中,故称为细胞
色素,其血红素Fe3+时为氧化型。
接受一个电子呈Fe2+时为还原型,
因此细胞色素在呼吸链中作为单
电子传递体。
.
15
由于对动物的呼吸链了解得更 清楚,在基础生化中以动物呼吸链 为典型代表。
①Cyt种类:在动物细胞线粒体的 呼吸链中至少有5 种细胞色素,即b、 c1、c、a和a3。
.
7
ADP也具有高能
.
8
能荷
细胞的能量状态的一种度量可用能 荷来表示,是细胞中高能磷酸状态一 种数量上的衡量。能荷的大小可以说 明生物体中ATP-ADP-AMP系统的能量 状态。
[ATP]+0.5[ADP] 能荷数值=—————————
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷高: 增加合成代谢 抑制分解
通常用E表示。生物体内的标准氧化
还原电位用Eo’表示, Eo’值越小,电
负性越大,供出电子的倾向越大,即
还原力越强; Eo’值越大,电正性越
大,得到电子的倾向越大,即氧化能
力越强。电子总是由低电位向高电位
流动。
.
5
富能化合物
常见的富能化合物有酸 酐类、特殊酯类和磷酰胺酸 衍生物。
.
6
减少了负电荷的排斥
(1)四个复合体组成;
(2) 电子来自两个方向:复合体Ⅰ、复合体Ⅱ;
(3) 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有FeS蛋白帮助 电子的传递;
(4) ATP形成的部分。
.
22
电子传递系统呼吸作用复合体
名称
反应顺 序
分子量
复合体Ⅰ NADH-CoQ
还原酶 NADH→Co
Q
850,000
复合体Ⅱ 琥珀酸-CoQ
还原酶 琥珀酸 →CoQ
127,000
复合体Ⅲ 细胞色素还
原酶
CoQ→Cyt C
复合体Ⅳ 细胞色素氧
化酶
Cyt C→O2
280,000
200,000
亚基数
铁硫蛋 白
△E 0’ (伏)
ATP合 成
26 有 +0.37 有
5 有 +0.02 —.
10 有 +0.20 有
13 — 0.57 有23
(2) 电子来自两个方向: 复合体Ⅰ、复合体Ⅱ
总之:能荷由ATP、ADP和AMP的相对数量决
定,它在代谢中起控制作用。高能荷抑制ATP的生成( 分解代谢)途径而激活ATP利. 用(合成代谢)途径。 10
第一节 电子传递链 (呼吸链)
一、概念:
由氢载体和电子载体组 成的电子传递系统称为 ETC(电子传递链or 呼吸链)。
.
11
二、组成
1.四种:
(1) 黄素蛋白:与ETC有关的黄素蛋白有 两种,分别以FMN和FAD为辅基:
a. NADH+H++FMN==NAD++FMNH2 两个电子一个质子
b. 琥珀酸+FAD===延胡索酸+FADH2 两个电子两个质子
.
12
(2)铁-硫蛋白类
• 铁硫蛋白(iron-sulfar protein)铁硫蛋白含 铁原子和硫原子,通过Fe与蛋白质的Cys 残 基连接,铁一硫蛋白中的一硫簇又称为铁硫
(quinone,Q),由于它广泛存在于生物
系统中,所以又称为泛醌(ubiquinone,
UQ),CoQ分子中含有一条由几个异
戊二烯聚合而成的长链,在不同生物
体内的CoQ,此侧链的长度有所不同,
动物n=10,高等植物n=9或10,细菌
n=6。
.
14
(4)细胞色素(Cytochr中心,常用符号FeS表示,铁硫中心只有一
个Fe起氧化还原反应,在呼吸链中作为单电
子传递体,不传递氢,每传递一个电子。当
处于氧化态时,两个铁原子都为三价,而在
还原态时,其中一个铁成为二价,其作用是
通过Fe的价态变化而起到传递电子的作用。
.
13
(3) 辅酶Q
• 辅酶Q(Coenzyme Q,CoQ)属于醌类
.
24
(3) 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有 FeS蛋白帮助电子的传递。
.
25
(4) ATP形成的部分。
.
26
线粒体内膜呼吸链的电子传递过程与ADP 的磷酸化过程偶联示意图
.
1
介绍几个概念:
生物氧化:
在有O2条件下,生物体内的糖、 脂和蛋白质等营养物质被氧化分 解 , 释 放 能 量 , 最 终 转 变 为 CO2 和H2O的过程。
.
2
磷酸化:ADP+Pi→ATP
1、光合磷酸化
2、底物磷酸化
3、氧化磷酸化:
生物氧化过程中伴随着磷 酸化作用。
增加利用ATP 减少ATP
.
9
能荷低: 减少利用ATP 增加分解代谢, 增加产生ATP。
细 胞 中 的 能 荷 可 通 过 ATP 、 ADP 、
AMP对一些酶的反应进行变构调节。
例如:ATP-ADP系统调节EMP的主要部位是F-6-P和1,6 FDP 相互转化处:
F-6-P+ATP==1,6 FDP+ADP。 催化此反应的磷酸果糖激酶是变构酶,受到ATP强烈的抑 制,但却被AMP和ADP所激活。反之,1,6 FDP磷酸酯酶则能受 ATP的激活和被AMP所抑制。另外,在TCA中,当细胞或组织 的能荷等于1.0时,这时高浓度的ATP和低水平的AMP会降低柠 檬酸合成酶和异柠檬酸脱氢酶的活性,从而使TCA环的活性降 低以减少呼吸作用向达到调节生成ATP数量的目的。
.
18
细胞色素C的氧化型 和还原性的吸收光谱
.
19
以上各种氢递体或电子传
递体大多数紧密地镶嵌在线粒
体内膜上成为膜结构的主要组
成部分,传递体相互联系可以
结合成大分子复合物称为呼
吸链复合物。
.
20
三、呼吸链中传递体的顺序及电子 传递过程中自由能的变化
1. 电子传递体的顺序
.
21
2.呼吸链中氢和电子的传递是有严格顺序和 方向的,上图总结了电子传递体组成及其顺 序:
.
3
自由能:
在一个体系中,能够用来做功的
那一部分能量叫自由能。 △G=0 当一个化学反应达到平衡时; △G<0 反应能自发进行,能做有用
功; △G>0 反应不能自发进行,必须供
给反应能量。
.
4
氧化还原电位:
在氧化还原反应中,自由能的变
化与反应物供出或得到电子的趋势成
比例。这种趋势称为氧化还原电位,
.
16
②结合状态:
其中CytC为可溶性蛋白 质,它以静电作用结合在线 粒体内膜的外表面,结合松、 易分离提纯,其它4 种细胞色 素都结合在内膜中。
.
17
细胞色素电子传递:
2细胞色素(Fe3+)+2e→2细胞色素(Fe2+)
各种细胞色素中只有细胞 色素a3可 以直接与氧分子为电子受体,生成氧离 子O=。
的蛋白质,因为有颜色,又广泛
存在于生物细胞中,故称为细胞
色素,其血红素Fe3+时为氧化型。
接受一个电子呈Fe2+时为还原型,
因此细胞色素在呼吸链中作为单
电子传递体。
.
15
由于对动物的呼吸链了解得更 清楚,在基础生化中以动物呼吸链 为典型代表。
①Cyt种类:在动物细胞线粒体的 呼吸链中至少有5 种细胞色素,即b、 c1、c、a和a3。
.
7
ADP也具有高能
.
8
能荷
细胞的能量状态的一种度量可用能 荷来表示,是细胞中高能磷酸状态一 种数量上的衡量。能荷的大小可以说 明生物体中ATP-ADP-AMP系统的能量 状态。
[ATP]+0.5[ADP] 能荷数值=—————————
[ATP]+[ADP]+[AMP]
能荷高: 增加合成代谢 抑制分解
通常用E表示。生物体内的标准氧化
还原电位用Eo’表示, Eo’值越小,电
负性越大,供出电子的倾向越大,即
还原力越强; Eo’值越大,电正性越
大,得到电子的倾向越大,即氧化能
力越强。电子总是由低电位向高电位
流动。
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5
富能化合物
常见的富能化合物有酸 酐类、特殊酯类和磷酰胺酸 衍生物。
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减少了负电荷的排斥
(1)四个复合体组成;
(2) 电子来自两个方向:复合体Ⅰ、复合体Ⅱ;
(3) 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有FeS蛋白帮助 电子的传递;
(4) ATP形成的部分。
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22
电子传递系统呼吸作用复合体
名称
反应顺 序
分子量
复合体Ⅰ NADH-CoQ
还原酶 NADH→Co
Q
850,000
复合体Ⅱ 琥珀酸-CoQ
还原酶 琥珀酸 →CoQ
127,000
复合体Ⅲ 细胞色素还
原酶
CoQ→Cyt C
复合体Ⅳ 细胞色素氧
化酶
Cyt C→O2
280,000
200,000
亚基数
铁硫蛋 白
△E 0’ (伏)
ATP合 成
26 有 +0.37 有
5 有 +0.02 —.
10 有 +0.20 有
13 — 0.57 有23
(2) 电子来自两个方向: 复合体Ⅰ、复合体Ⅱ
总之:能荷由ATP、ADP和AMP的相对数量决
定,它在代谢中起控制作用。高能荷抑制ATP的生成( 分解代谢)途径而激活ATP利. 用(合成代谢)途径。 10
第一节 电子传递链 (呼吸链)
一、概念:
由氢载体和电子载体组 成的电子传递系统称为 ETC(电子传递链or 呼吸链)。
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11
二、组成
1.四种:
(1) 黄素蛋白:与ETC有关的黄素蛋白有 两种,分别以FMN和FAD为辅基:
a. NADH+H++FMN==NAD++FMNH2 两个电子一个质子
b. 琥珀酸+FAD===延胡索酸+FADH2 两个电子两个质子
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(2)铁-硫蛋白类
• 铁硫蛋白(iron-sulfar protein)铁硫蛋白含 铁原子和硫原子,通过Fe与蛋白质的Cys 残 基连接,铁一硫蛋白中的一硫簇又称为铁硫
(quinone,Q),由于它广泛存在于生物
系统中,所以又称为泛醌(ubiquinone,
UQ),CoQ分子中含有一条由几个异
戊二烯聚合而成的长链,在不同生物
体内的CoQ,此侧链的长度有所不同,
动物n=10,高等植物n=9或10,细菌
n=6。
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14
(4)细胞色素(Cytochr中心,常用符号FeS表示,铁硫中心只有一
个Fe起氧化还原反应,在呼吸链中作为单电
子传递体,不传递氢,每传递一个电子。当
处于氧化态时,两个铁原子都为三价,而在
还原态时,其中一个铁成为二价,其作用是
通过Fe的价态变化而起到传递电子的作用。
.
13
(3) 辅酶Q
• 辅酶Q(Coenzyme Q,CoQ)属于醌类
.
24
(3) 复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中含有 FeS蛋白帮助电子的传递。
.
25
(4) ATP形成的部分。
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26
线粒体内膜呼吸链的电子传递过程与ADP 的磷酸化过程偶联示意图