氧化磷酸化的抑制剂
生物化学试题及答案(6)
生物化学试题及答案（6)第六章生物氧化【测试题】一、名词解释1.生物氧化2.呼吸链3。
氧化磷酸化4。
P/O比值5.解偶联剂6.高能化合物7。
细胞色素8.混合功能氧化酶二、填空题9．琥珀酸呼吸链的组成成分有____、____、____、____、____.10．在NADH 氧化呼吸链中，氧化磷酸化偶联部位分别是____、____、____，此三处释放的能量均超过____KJ。
11．胞液中的NADH+H+通过____和____两种穿梭机制进入线粒体，并可进入____氧化呼吸链或____氧化呼吸链，可分别产生____分子ATP或____分子ATP。
12．ATP生成的主要方式有____和____.13．体内可消除过氧化氢的酶有____、____和____。
14．胞液中α—磷酸甘油脱氢酶的辅酶是____，线粒体中α—磷酸甘油脱氢酶的辅基是____。
15．铁硫簇主要有____和____两种组成形式，通过其中的铁原子与铁硫蛋白中的____相连接。
16．呼吸链中未参与形成复合体的两种游离成分是____和____。
17．FMN或FAD作为递氢体,其发挥功能的结构是____.18．参与呼吸链构成的细胞色素有____、____、____、____、____、____。
19．呼吸链中含有铜原子的细胞色素是____.20．构成呼吸链的四种复合体中，具有质子泵作用的是____、____、____。
21．ATP合酶由____和____两部分组成，具有质子通道功能的是____，____具有催化生成ATP 的作用。
22．呼吸链抑制剂中,____、____、____可与复合体Ⅰ结合，____、____可抑制复合体Ⅲ，可抑制细胞色素c氧化酶的物质有____、____、____。
23．因辅基不同，存在于胞液中SOD为____,存在于线粒体中的 SOD为____，两者均可消除体内产生的____.24．微粒体中的氧化酶类主要有____和____。
氧化磷酸化抑制剂机理研究论文素材
氧化磷酸化抑制剂机理研究论文素材引言：氧化磷酸化抑制剂是一类可以阻断细胞线粒体氧化还原链中磷酸化过程的药物。
它们通过抑制细胞内氧化磷酸化反应，干扰能量产生和细胞代谢过程，从而对肿瘤的发展和生长起到抑制作用。
本篇论文通过对氧化磷酸化抑制剂的机理研究，旨在深入探讨其在抗肿瘤治疗中的潜力和应用前景。
一、氧化磷酸化抑制剂的分类1. 直接抑制磷酸化过程的药物2. 干扰线粒体呼吸链的药物3. 阻断能量转化的药物二、氧化磷酸化抑制剂的作用机制1. 抑制ATP合成：氧化磷酸化抑制剂通过阻断ATP合成，限制肿瘤细胞的能量供应，从而降低其活力和生长速度。
2. 干扰线粒体功能：通过干扰线粒体的正常功能，如电子传递链或氧化还原平衡，氧化磷酸化抑制剂能够抑制肿瘤细胞的生存能力。
3. 诱导细胞凋亡：某些氧化磷酸化抑制剂可以通过引发线粒体引起的细胞凋亡机制，促进肿瘤细胞的死亡。
4. 抗血管生成：氧化磷酸化抑制剂在抑制肿瘤发展中还发挥了抗血管生成的作用，限制肿瘤的营养供应，从而抑制其增长。
三、氧化磷酸化抑制剂的应用前景1. 抗肿瘤治疗：氧化磷酸化抑制剂作为一种新型的抗肿瘤药物，其独特的作用机制使其成为肿瘤治疗领域的研究热点，有望成为肿瘤治疗的新策略。
2. 肿瘤耐药性逆转：研究发现，氧化磷酸化抑制剂可以逆转肿瘤对其他抗癌药物的耐药性，提高化疗的效果。
3. 其他疾病治疗：除了抗肿瘤治疗外，氧化磷酸化抑制剂还在缓解多种代谢性疾病，如糖尿病和心肌损伤等方面展现出广阔的应用前景。
结论：通过研究氧化磷酸化抑制剂的作用机制，我们能够更好地理解该类药物在抗肿瘤治疗中的作用和潜力。
随着技术的发展和研究的深入，相信氧化磷酸化抑制剂将在未来的临床应用中发挥更大的作用，为肿瘤患者带来新的希望。
生物化学第24章生物氧化——电子传递和氧化磷酸化作用
原电池的结构
检流计 负极，氧化反应 负极， 正极，还原反应 正极，
电解装置
阴极，还原反应 阴极， 阳极，氧化反应 阳极，
电极电势和电动势
RT [电子受体] 能斯特方程 E n = E 0 + ln b nF [电子供体]
a
式中E 为标准电极电势， 式中 0 为标准电极电势，即反应物和产物的活 度都为1（ 如果是气体则为1atm） ， 温度 ℃ 下的 度都为 （ 如果是气体则为 ） 温度25℃ 电极电势。规定氢电极的标准电极电势为0。 电极电势。规定氢电极的标准电极电势为 。令标准 氢电极为负极，其它电极为正极， 氢电极为负极 ， 其它电极为正极 ， 得到电池的电动 此电动势即为其它电极的标准电极电势。 势，此电动势即为其它电极的标准电极电势。 两个电极组成电池的电动势
电子传递链
呼吸电子传递链主要由蛋白质复合体组成， 呼吸电子传递链主要由蛋白质复合体组成 ， 在线粒体内膜上有4种参与电子传递的蛋白质复 在线粒体内膜上有 种参与电子传递的蛋白质复 合体， 合体，分别为 NADH－Q还原酶 NADH－Q还原酶（NADH-Q reductase） 还原酶（ reductase） 琥珀酸－ 还原酶 还原酶（ 琥珀酸－Q还原酶（succinate-Q reductase） ） 细胞色素还原酶（ 细胞色素还原酶（cytochrome reductase） ） 细胞色素氧化酶（ 细胞色素氧化酶（cytochrome oxidase） ）
电子传递形成跨膜的 质子梯度
在电子传递过程中， 伴随有H 在电子传递过程中，还伴随有 +从线粒体内膜 的基质侧，向内膜的外侧运输， 的基质侧，向内膜的外侧运输，结果造成跨线粒体 内膜的质子梯度，这样在膜内外既造成质子的浓度 内膜的质子梯度， 梯度，又造成电势梯度， 梯度，又造成电势梯度，这种电化学势梯度贮存有 能量。 能量。也就是电子传递过程中释放的能量转变成跨 线粒体内膜的电化学势梯度中贮存的能量。 线粒体内膜的电化学势梯度中贮存的能量。当质子 由膜的外侧向内侧运动时，推动ATP合成。这个过 合成。 由膜的外侧向内侧运动时，推动 合成 程称为氧化磷酸化。 程称为氧化磷酸化。
氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂氧化磷酸化过程可受到许多化学因素的作用。
不同化学因素对氧化磷酸化过程的影响方式不同，根据它们的不同影响方式可分：解偶联剂和氧化磷酸化抑制剂。
（一）解偶联剂某些化合物能够消除跨膜的质子浓度梯度或电位梯度，使ATP不能合成，这种既不直接作用于电子传递体也不直接作用于ATP合酶复合体，只解除电子传递与ADP磷酸化偶联的作用称为解偶联作用，其实质是光有氧化过程（电子照样传递）而没有磷酸化作用。
这类化合物被称为解偶联剂（uncouplers）。
人工的或天然的解偶联剂主要有下列三种类型：1．化学解偶联剂2,4-二硝基苯酚（2,4-dinitrophenol，DNP）是最早发现的也是最典型的化学解偶联剂（chemical uncoupling agent），其特点是呈弱酸性和脂溶性，在不同的pH环境中可释放H+和结合H+：在pH 7.0的环境中，DNP以解离形式存在，不能透过线粒体膜；在酸性环境中，解离的DNP质子化，变为脂溶性的非解离形式，能透过膜的磷脂双分子层，同时把一个质子从膜外侧带入到膜内侧，因而破坏电子传递形成的跨膜质子电化学梯度，起着消除质子浓度梯度的作用，抑制ATP的形成。
2. 离子载体有一类脂溶性物质能与某些阳离子结合，插入线粒体内膜脂双层，作为阳离子的载体，使这些阳离子能穿过线粒体内膜。
它和解偶联剂的区别在于它是作为H＋离子以外的其它一价阳离子的载体。
例如，由链霉菌产生的抗菌素缬氨霉素（valinomycin）能与K＋离子配位结合形成脂溶性复合物，穿过线粒体内膜，从而将膜外的K＋转运到膜内。
又如，短杆菌肽（gramicidin）可使K＋、Na＋及其它一些一价阳离子穿过内膜。
这类离子载体（ionophore）由于增加了线粒体内膜对一价阳离子的通透性，消除跨膜的电位梯度，消耗了电子传递过程中产生的自由能，从而破坏了ADP的磷酸化过程。
3．解偶联蛋白解偶联蛋白（uncoupling protein）是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的蛋白质，为天然的解偶联剂。
氧化磷酸化的调节及影响因素
氧化磷酸化的调节及影响因素
影响氧化磷酸化的因素包括:抑制剂、ADP的调节作用、甲状腺激素、线粒体DNA突变等。
(1)抑制剂:a.呼吸链抑制剂能阻断呼吸链中某些部位电子传递;b.解偶联剂使氧化与磷酸化偶联过程脱离;c.氧化磷酸化抑制剂对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。
(2)ADP的调节作用:正常机体氧化磷酸化的速率主要受ADP的调节。
当机体利用ATP增多,ADP浓度升高,转运入线粒体后使氧化磷酸化速度加快;反之ADP不足,使氧化磷酸化速度减慢。
这种调节作用可使ATP的生成速度适应生理需要。
(3)甲状腺激素:诱导细胞膜上Na+-K+-ATP酶的生成,使ATP加速分解为ADP和Pi,ADP增多促进氧化磷酸化,甲状腺激素(T3)还可使解偶联蛋白基因表达增加,因而引起耗氧和产热均增加。
(4)线粒体DNA突变:可影响氧化磷酸化功能,使ATP生成减少而致病。
氧化磷酸化的抑制剂
氧化磷酸化是需氧生物能量的主要来源 实质：电子经载体一步步传给高电子亲 和力的受体，最终传递给氧并释放能量
1.电子的传递 解决两个问题：
糖 酵 解
三
羧
酸
循
呼吸链
环
生物体可利用各种有机分子作燃料
除了葡萄糖，其他生物分子，包括 脂类、氨基酸、核苷酸等，都可以 通过丙酮酸、乙酰CoA等三羧酸循环 途径，彻底氧化为 CO2 和 H2O ，同 时产生能量。 对于人体来说，最适宜的燃料是葡 萄糖。
不完全氧化给机体带来毒性：
如过氧化氢对红细胞的毒害
度的形成机制：
• 质子的转移主要通过氧化呼吸链在递氢或递电子过程中 • 每传递两个氢原子，就可向膜间腔释放10个质子。
子梯度的形成
的合成机制：
• 当质子从膜间腔返回基质中时，这种“势能”可
F0+F1
偶联机制
• 化学渗透假说的要点是： • a. 线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵； • b. 在电子传递链中，电子由高能状态传递到
四、线粒体外NADH的穿梭
胞液中的3-磷酸甘油醛或乳酸脱氢， 均可产生NADH。这些NADH可经穿梭 系统而进入线粒体氧化磷酸化，产 生H2O和ATP。
甘油穿梭系统：
• NADH通过此穿梭系统带一对氢原子进入线 粒体，只产生2分子ATP。
效率低 但快速
胞液中NADH的氧化磷酸化，肌肉或神经组织
FMNH2 Q cyt. b cyt. c1 cyt. a a3 O2 G’-55.6kJ/mol -34.7 kJ/mol -102.1kJ/moL
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。
氧化磷酸化抑制剂名词解释
氧化磷酸化抑制剂名词解释由于无氧酵解产生ATP有限，进行到一定阶段时，会发生底物水平磷酸化(phosphorylation)，并且伴随着大量能量产生。
这时就需要进行能量代谢，即从非磷酸化合物中夺取能量来供给ATP，同时产生能量。
这个过程叫做氧化磷酸化(phosphocreatine metabolism，PI)反应。
通常在糖酵解或丙酮酸的磷酸戊糖异构酶(mannose-6-phosphate dehydrogenase， PHA)作用下，有底物水平磷酸化(PDCP)产生。
当生物体内的这些磷酸化合物耗尽后，或者一旦已经耗尽而又没有新的来源时，机体就会发生不可逆的氧化磷酸化的停滞，因而导致了能量和物质的“饥饿”。
在严重情况下，机体也可以通过积极增加糖异生来获得所需的能量，但是这样做有两个很大的缺点：一是底物浓度太低;二是产生大量的非糖物质。
目前有两类药物被广泛应用于临床治疗，其作用分别为减少底物水平磷酸化和阻断丙酮酸激酶的作用。
常用的抑制剂为N-乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽、辅酶A和ATP。
如在酶激活剂的协同下，加入2-4 mg/L的维生素E可抑制激酶和糖酵解的活性。
氨基酸类药物：谷氨酸、天门冬氨酸、苯丙氨酸和苏氨酸等对底物水平磷酸化都有抑制作用，但以缬氨酸和亮氨酸最强。
硫胺素和核黄素对酶活力也有轻微抑制作用，但是很不明显。
谷氨酸对糖酵解有双重抑制作用。
利用这种双重抑制的机制，既能保证胰岛素作用的发挥，又可使血糖浓度长期稳定。
还有许多抑制剂和酶激活剂共同使用，联合效果更好。
例如二甲基硫醚、二乙基硫醚、 2， 3， 4，5， 6-七甲基- 1， 2， 3， 4， 6-八氢吡啶、 N-苄基氨基丁酸和呋喃妥英等可抑制底物水平磷酸化和糖酵解，常和胰岛素联合应用。
丙酮酸激酶抑制剂(PKI)：目前使用的有甲苯磺丁脲、苯磺唑、苯丁酸氮芥、双嘧达莫、尼莫司汀和呋塞米等，均能阻断PI。
用法有口服、静脉注射、肌肉注射和鞘内注射等，口服和静脉注射较常用。
《基础生物化学》试题与参考答案(三)
《基础生物化学》试题与参考答案（三）一.单选题(共50题)1.下列哪种蛋白质不含血红素：[1分]A过氧化氢酶 B过氧化物酶 C细胞色素b D铁硫蛋白参考答案：D2.ATP的贮存形式是：[1分]A磷酸烯醇式丙酮酸 B磷脂酰肌醇 C肌酸 D磷酸肌酸参考答案：D3.各种细胞色素在呼吸链中传递电子的顺序是：[1分]Aa→a3→b→c1→c→1/2 O2Bb→a→a3→c1→c→1/2 O2Cc1→c→b→a→a3→1/2 O2Db→c1→c→aa3→1/2 O2参考答案：D4.P/O比值是指：[1分]A每消耗1mol氧分子所需消耗无机磷的摩尔数 B每消耗1mol氧原子所需消耗无机磷的克数 C每消耗1mol氧原子所需消耗无机磷的摩尔数 D每消耗1mol氧分子所需消耗无机磷的克数参考答案：A5.细胞色素b，c1，c和P450均含辅基：[1分]AFe3+ B血红素C C血红素A D铁卟啉参考答案：D6.体内CO2来自：[1分]A碳原子被氧原子氧化 B呼吸链的氧化还原过程 C有机酸的脱羧 D 糖原的分解参考答案：C7.氰化物中毒时，被抑制的是：[1分]ACyt b BCyt c1 CCyt c DCyt aa3参考答案：D8.人体活动主要的直接供能物质是：[1分]A葡萄糖 B脂肪酸 C磷酸肌酸 DATP参考答案：D9.下列属呼吸链中递氢体的是：[1分]A细胞色素 B尼克酰胺 C黄素蛋白 D铁硫蛋白参考答案：C10.劳动或运动时ATP因消耗而大量减少，此时：[1分]AADP相应增加，ATP/ADP下降，呼吸随之加快BADP相应减少，以维持ATP/ADP恢复正常 CADP大量减少，ATP/ADP增高，呼吸随之加快 DADP大量磷酸化以维持ATP/ADP不变参考答案：A11.肝细胞胞液中的NADH进入线粒体的机制是：[1分]A肉碱穿梭 B柠檬酸-丙酮酸循环 Cα-磷酸甘油穿梭 D苹果酸-天冬氨酸穿梭参考答案：D12.线粒体氧化磷酸化解偶联是意味着：[1分]A线粒体氧化作用停止B线粒体膜ATP酶被抑制C线粒体三羧酸循环停止D线粒体能利用氧，但不能生成ATP参考答案：D13.关于电子传递链的下列叙述中哪个是不正确的？[1分]A线粒体内有NADH呼吸链和FADH2呼吸链。
氧化磷酸化【BBy】
膜的F0F1-ATP合酶返回基质，质子电化学梯度蕴藏的自由能释放， 推动ATP的合成。
四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
不同的化学因素对氧化磷酸化作用的影响方式不 同，据此将它们分成三大类：
1、解偶联剂（uncouplers）
某些化合物能消除跨膜的质子浓度梯度或电位梯度， 使ATP不能合成，这种作用称为解偶联作用，这类化 合物成为解偶联剂。 解偶联剂不抑制电子传递。不抑制底物水平的磷酸化。 解偶联剂主要有三种类型： • 化学解偶联剂：2、4-二硝基苯酚 • 离子载体： • 解偶联蛋白：
离子载体（离子载体抑制剂）
是一类脂溶性物质，能与H+以外的其他一价阳离子结
合，并作为他们的载体使他们能过穿过膜，消除跨膜 的电位梯度。 缬氨霉素（K+） 短杆菌肽（K+ Na+）
解偶联蛋白（产热素）
是存在于某些生物细胞线粒体内膜上的蛋白质，为
天然解偶联剂。 它们能形成质子通道，让膜外的H+通过通道返回膜 内，消除跨膜质子浓度梯度。 如：动物的褐色脂肪组织，其产热机制 是线粒体氧化磷酸化解偶联的结果。
二、氧化磷酸化偶联部位及P/O比 1、P/O比：
1940年，S Ochoa测定了在呼吸链中O2的消耗与ATP生成 的关系，为此提出P/O比的概念。（同位素实验） 当一对电子经呼吸链传给O2的过程中所产生的ATP分子 数。实质是伴随ADP磷酸化所消耗的无机磷酸的分子数与 消耗分子氧的氧原子数之比,称为P/O比。
2、抑制剂
直接作用于ATP合酶复合体而抑制ATP合成 的一类化合物。 由于影响（降低）O2的利用率，从而间接抑 制电子传递。（区别于电子传递链抑制剂） 寡霉素、双环己基碳二亚胺（抑制FOF1某些蛋
生化-生物氧化二
（一）体内产生H2O2 呼吸链传递中漏出电子与氧结合产生超氧阴离子（体内主
要来源）
需氧脱氢酶：直接利用氧为受氢体，催化底物氧化， 辅基：FAD、FMN， 产物：H2O2
细菌感染、组织缺氧，或环境、药物也可导致细胞产生活性氧类
道理？ 10.从细胞水平认识呼吸的含义，内生水的来源（思考！）
0.19
0.58
-36.7
-112
生成每摩尔ATP需能 约30.5kJ,
以上三处足够提供生成 ATP所需能量。
69.5 36.7
112
补充：呼吸链中ATP产生的部位
NADH
复合体I
FMN
复合体II FAD
复合体III
CoQ Cyt b CytC
复合体IV
Cytaa3 O2
～ ADP＋Pi
～ ADP＋Pi
～ ADP＋Pi
ATP
ATP
ATP
（二）氧化磷酸化偶联机制
1.化学渗透假说chemiosmotic hypothesis Peter Mitchell获诺贝尔化学奖(1978)
基本要点： 电子经呼吸链传递时，驱动质子（Ｈ＋）
从线粒体内膜的基质侧转移到内膜胞质侧，形 成跨膜质子电化学梯度（Ｈ＋浓度梯度和跨膜 电位差），以此储存能量。
（一）抑制剂
1.呼吸链抑制剂： 阻断呼吸链中某些部位电子传递
复合体
抑制剂
复合体I （Fe-S）
鱼藤酮、粉蝶霉素Ａ、异戊巴比妥
复合体II
萎锈灵
复合体III （Cytb、Cytc1） 抗霉素Ａ
ＣytＣ氧化酶 （CytC）
ＣＯ、ＣＮ－、Ｎ３－、
生化复习资料(经典大题)：代谢总论
第八章代谢总论ATP可以以多种形式实行能量的转移和释放。
①转移末端磷酸基，本身变成ADP。
例如糖酵解中，葡萄糖激酶催化的反应：葡萄糖+ATP → 6- 磷酸葡萄糖+ ADP②转移焦磷酸基，本身变为AMP。
如核苷酸生物合成中：5-磷酸核糖+ATP → 5- 磷酸核糖-1- 焦磷酸+ AMP③将AMP转移给其他化合物，释放焦磷酸。
例如在蛋白质生物合成时，氨基酸要先“活化”才能接到肽链上去，氨基酸的活化即是AMP转移给氨基酸生成氨酰-AMP。
氨基酸+ ATP →氨酰-AMP + PPi④将其腺苷转移给其他化合物，释放焦磷酸和磷酸，如S-腺苷甲硫氨酸的合成。
S-腺苷甲硫氨酸参与生物体内许多甲基化反应，是活性甲基的直接供体。
甲硫氨酸+ATP → S-腺苷甲硫氨酸+ ppi + pi8.2.1 生物氧化的特点①生物氧化是在37℃，近于中性水溶液环境中，在一系列酶的催化作用下逐步进行的。
②生物氧化的能量是逐步释放的，并以ATP的形式捕获能量。
这样不会因氧化过程中能量的骤然释放而损害机体，同时使释放的能量得到有效的利用。
③生物氧化中CO2的生成是有机酸脱羧生成的，由于脱羧基的位置不同，又有α-脱羧和β-脱羧之分。
④生物氧化中水的生成是代谢物脱下的氢经一系列的传递体与氧结合而生成的。
⑤生物氧化有严格的细胞定位。
在真核生物细胞内，生物氧化都在线粒体内进行，在不含线粒体的原核生物如细菌细胞内，生物氧化则在细胞膜上进行。
（5）氧化磷酸化的抑制剂氧化磷酸化的抑制剂主要分为4类。
①呼吸链阻断剂前面提到的呼吸链阻断剂可以降低或完全中断质子和电子的传递，使质子很难或不能转移到膜间隙，因而氧化磷酸化的速度也会降低。
若阻断剂如氰化物和CO，在呼吸链的下游阻断，即会完全中断电子传递和氧化磷酸化，生物体会因得不到可利用的能量而致死。
这类抑制剂的特点是，耗氧量和ATP生成量同步下降。
②解偶联剂这类物质如2，4-二硝基苯酚可以在膜间隙结合质子，穿过内膜，将质子转移到线粒体基质，降低或消除内膜两侧的电化学势，因此而抑制ATP的合成。
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）。
氧化磷酸化的抑制剂
解决两个问题：
？
电子载体是什么？
呼吸链
在细胞的什么部位进行？
线粒体的结构
第21章
氧化磷酸化
一、呼吸链及其排序 二、ATP的产生，偶联 三、氧化磷酸化的影响因素 四、线粒体外NADH的穿梭
在线粒体中，由若干递氢体或递电子体按 一定顺序排列组成的链式反应最终传递给 氧的体系称为呼吸链。 完成NADH、FADH2的能量传递
甘油-3-磷酸穿梭作用
2、苹果酸穿梭系统：
心脏、肝脏胞液中NADH+H+的一对氢原 子经此穿梭系统带入一对氢原子可生 成3分子ATP。
效率高 但慢速
酵解 天冬氨酸
NADH 草酰乙酸
NAD+ 苹果酸
天冬氨酸
草酰乙酸 NADH
苹果酸 NAD+
1、苹果酸进， 天冬氨酸出
NADH呼吸链
2、内外都有苹果 酸脱氢酶与天冬氨 酸氨基转移酶
• 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. a a3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cyt.c所 携带的电子传递给O2。
分的排列顺序：
1．NADH氧化呼吸链：
丙 酮 酸
α -酮戊二酸
• c. 在膜内外势能差（pH 和）的驱动下，膜外 高能质子沿着一个特殊通道（ ATP酶的组成部分）， 跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量， 直接驱动ADP和磷酸合成ATP。
分子结构（复合体V）
ATP酶，含有5种不 同的亚基（按3、 3 、 1 、1 和 1 的 比例结合）。F1为 一个蛋白，是能量 转换的通道。 F0为一个疏水蛋白， 是与线粒体电子传 递系统连接的部位 （H+通道）。来自FCCPDNP
理学生物氧化与氧化磷酸化
细胞色素传递电子机理：
+e
+e
Fe3+ －e
Fe2+
Cu2+
Cu+
－e
细胞色素c氧化酶
二、呼吸链的电子传递顺序 呼吸链的各组分在线粒体内膜上是按一定顺序
排列的，在线粒体内膜上主要有两条呼吸链：
NADH呼吸链和FADH2呼吸链
FADH2呼吸链 FADH2
↓ FeS ↓ NADH→FMN→FeS→CoQ→Cytb→FeS→Cytc1→Cytc→Cytaa3→O2
细胞色素
b- c1 - c-aa3 2Fe2&43;
电
子
传
递
琥珀酸等
FMN
Fe-S
链
中
复合物 II
琥珀酸-辅酶Q
各
还原酶
中
间
体
的
顺
序
NADH
FMN Fe-S CoQ
复合物 I
NADH 脱氢酶
Cyt b Fe-S Cyt c1
复合物 III
辅酶Q-细胞色素 还原酶
Cyt c
复合物 IV
脱氢
COOH
COOH
OC H CHH3
➢脱电子
C O + 2H CH3
Fe2+
Fe3+ + e
➢加氧
RH + O2 + 2H+
ROH +H2O
上述反应总是氧化与还原反应偶联；需酶（需氧脱氢 酶、不需氧脱氢酶、加氧酶等）催化。
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。
氧化磷酸化抑制剂寡霉素
第三节 呼吸链
一、呼吸链的组成
1. 烟酰胺脱氢酶类
Байду номын сангаас
以NAD+、NADP+为辅酶，递氢体。
2. 黄素脱氢酶类
以FMN、FAD为辅基，递氢体。
3. 辅酶Q类 递氢体。
4. 铁硫蛋白类
2
5. 细胞色素类 四种复合体。
2
复合体Ⅰ : NADH-泛醌还原酶
NADH→ FMN; Fe-SN-1a,b; Fe-SN-4; Fe-SN-3; Fe-SN-2 →CoQ 复合体Ⅰ
DCCP
DCCP
寡霉素
18
ATP合酶结构模式图
18
解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）
热能
H+
胞液侧
Cyt c
解偶联 蛋白
Ⅰ
基质侧
Q
Ⅱ
Ⅲ
F
0
Ⅳ
F1
19
ADP+Pi ATP
H+
19
20
20
CoQ
复合物II （琥珀酸脱氢酶）
2e2Cyt-Fe2+
－21 O2
S
NADH
+ H 2H
FM N Fe S
CoQH2
复合物I
2e -
2Cyt-Fe3+ 2H+
O2-
H2O
（ NADH-泛 醌 还 原 酶 ）
CoQ
2e-
Cyt-Fe2+
Cyt-Fe3+
Fe -S
b
c1
Fe -S
CoQH2 2e- Cyt-Fe3+
15
几种呼吸链抑制剂的作用位点
氧化第三节 氧化磷酸化
F1：球形头部，伸入线粒体基
质，由五种亚基组成 a3b3γδε, 是
ATP合酶的催化部分；
F0 ：横贯线粒体内膜，含有质
子通道，由十多种亚基组成。
位于 F1与 F0之间的柄含有寡霉素 敏感性蛋白。
一. 氧化磷酸化的机理
腺苷酸的转运
由线粒体内膜上的
腺苷酸载体负责。
二. 氧化磷酸化的P/O比
第三节 氧化磷酸化
？
一. 氧化磷酸化的机理
呼吸链中的电子传递是如何推 动ADP磷酸化形成ATP的
比较著名的假说有三个：
化学偶联假说
构象偶联假说
化学渗透学说
目前得到公认的是“化学渗透学说”。
一. 氧化磷酸化的机理
化学渗透学说 电子传递体在线粒体内膜上交替、有序排列；
复合物 I、III、IV的传氢体将 H+从基质泵向内膜外恻
，而将电子传向其后的电子传递体；
内膜对质子不具有通透性，这样在内膜两侧形成质
子浓度梯度，这就是推动ATP合成的原动力； 当存在足够高的跨膜质子化学梯度时，强大的质子 流通过F1-F0-ATPase进入基质时，释放的自由能推动 ATP合成。
一. 氧化磷酸化的机使膜外质子不能通过 ATP 合酶复合体返回
膜内，使膜内质子继续泵出到膜外显然越来越困难
，最后不得不停止，所以这类抑制剂间接抑制了电
子传递和分子氧的消耗。
寡霉素属于此类抑制剂。
三、氧化磷酸化的抑制剂 2. 解偶联剂 某些化合物能够消除跨膜的质子浓度梯度， 使ATP不能合成，但不影响电子的传递。
最常见的解偶联剂是2,4-二硝基苯酚(DNP)。
四、线粒体外NADH的氧化
1. 真菌和高等植物细胞内
6.3 氧化磷酸化
ATP synthase氧化作用（磷酸化作用）偶联反应。
呼吸链能量自由能（供机体生理活动需要）= 电子传递中释放的大部分能量暂时储存1个H+电化学梯度膜间腔电子传递（氧化还原过程）释放能量驱使 H+ 泵出内膜，使内膜两侧建立H+ 浓度导致内膜两侧 pH和荷电的区别这种内在的差异存储的能量=质子驱动力膜间腔琥珀酸延胡索酸化学势内碱外酸ATP 被质子回流驱动合成电动势内负外正ⅢⅠ Ⅱ Ⅳ F 0F 1 Cyt c QNAD H +H +NAD + 延胡索酸 琥珀酸 H + 1/2O 2+2H + H 2O ADP+PiATPH + H +H + 胞液侧 基质侧+ + + + + + + + + +- - - - - - - - -Cyt (a +a 3) → O 2干扰ATP合酶使其合成受阻 → H +不能返回基质 → H +梯度加大导致H +泵停转 → e –流停止氧化磷酸化抑制剂解偶联剂Cyt cQ胞液侧 基质侧解偶联蛋白热能 H +H + ADP+Pi ATP（= F o F1复合体）转轴2b2亚基α及β亚基c亚γ及ε亚基β亚基γ亚基松散构象腺苷酸紧密构象开放构象紧密构象松散构象开放构象转轴γ亚基亚基紧密、松散和空载构象。
γ 亚基β-ATP β-ADP β-empty 释出ATP3H +构象变化：至少有2个腺苷酸移位酶是逆向转运载体，而外正内负的跨膜电位差有利于该逆向主动转运的进行(ADP 3–取代ATP 4–意味着1个负电荷的净流出) 磷酸移位酶是同向转运载体，仅对H 2PO 4–专一，后者与H +的同向内流不会造成净电荷移动，但基质内的低[H +]有助于同向转运（腺苷酸及磷酸移位酶）磷氧比(P/O)3ATP（P/O≈3）2ATP（P/O≈2）2.5ATP1.5ATP总能量的54%连锁调节- 高能态抑制- 低能态促进二环己基碳二亚胺寡霉素解偶联剂：2,4-二硝基苯酚 双(羟)香豆素 氟羰氰苯腙鱼藤酮蝶啶阿密妥汞制剂地美露噻吩甲酰三氟丙酮萎锈灵 抗霉素氰化物叠氮化物CO 自学【作用】【作用】【作用】甲状腺机能亢进1.5ATP2.5ATP呼吸链e–质子∙化学渗透假说一对。
氧化磷酸化抑制剂名词解释
氧化磷酸化抑制剂名词解释①羟乙基丙二酸单酰胺(HMPA)别名： 3-羟基丙烯二酰胺、 3-羟丙烯酰胺，分子式： C22H26O5，分子量： 172.18，2、抗坏血酸磷酸酯酶(ANP)抑制剂的作用机理是抑制细胞内生物氧化的第二信使核苷酸还原酶，而使还原型细胞色素c不能转化为脱氧型细胞色素c，从而抑制氧化磷酸化。
3、铁电化学耦联剂的作用机理是通过对铁电压效应的影响及与膜结合铁离子的形成，促进过氧化物酶体系统中复合体(Complex)的电化学活性，降低氧化损伤程度。
4、活性红素(RB)是自然界中存在的一类天然色素，其氧化还原反应受细胞色素P-450的调控，可以显著地增加活性红素的细胞膜渗透性，这种特性被用于生产具有各种颜色的红酒。
②核黄素(RN)是核苷酸衍生物，核黄素的稳定形式可通过从化学合成和酶催化的方法获得。
核黄素类药物主要用于治疗维生素缺乏引起的病症，如口角炎、舌炎等;也可用于妊娠呕吐等病症。
③氨苯蝶啶(MTX)可抑制蛋白质合成，特别是抑制血红素合成，所以临床上主要用于先天性苯丙酮尿症。
有机砷的毒性很强，比砒霜还强几百倍。
但有机砷广泛存在于自然界中，它们的生物半衰期长，易被动植物吸收而积累起来，在体内越积越多，长期大量摄入有机砷会导致中毒。
5、六亚甲基四胺(TMA)是由六个甲基四胺结构组成的化合物，属于甾体类抗雄激素药物，主要用于肾上腺功能减退引起的性腺功能低下、骨质疏松、性功能障碍等疾病。
它是以砷酸铵盐、硫酸盐或二硫化碳与之相关的四胺化合物，均是很有效的抗胆碱药，可解除平滑肌痉挛，缓解心绞痛。
③原花青素是指含有一个或多个结构异戊二烯取代基的一类黄酮类化合物，它们可以在植物中具有较强的生理活性，是一种重要的药食同源类功能性营养保健植物活性成分，常见于蓝莓、葡萄籽、紫薯等，目前国际市场对该类成分的需求量逐年攀升，但目前在中国仍然没有批准用于临床。
4、活性红素(RB)是自然界中存在的一类天然色素，其氧化还原反应受细胞色素P-450的调控，可以显著地增加活性红素的细胞膜渗透性，这种特性被用于生产具有各种颜色的红酒。
生化考试重点名词解释（3）
生化考试重点名词解释（3）生化考试重点名词解释N-C糖苷键：戊糖第1位碳原子上的羟基与嘌呤的第9位氮原子或与嘧啶的第1位氮原子形成的β型N-C糖苷键。
磷酸二酯键：单核苷酸中，核苷的戊糖与磷酸的羟基之间形成的磷酸酯键。
不对称比率：同一种生物的所有体细胞DNA的碱基组成相同，与年龄、健康状况、外界环境无关，可作为该物种的特征，用不对称比率 (A+T)/(G+C) 来衡量。
不同生物的碱基组成由很大的差异，所有生物DNA分子中A=T，G=C。
碱基互补规律：在形成双螺旋结构的过程中，由于各种碱基的大小与结构的不同，使得碱基之间的互补配对只能是G和C、A和T，G 与C配对，形成3个氢键、A与T配对，形成2个氢键，这种碱基配对的规律就称为碱基配对规律（互补规律）。
DNA分子一级结构：DNA分子上核苷酸（碱基）的排列顺序，四种脱氧核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键连接起来的多核苷酸链。
DNA分子具有方向性，分别为5'端和3'端。
天然DNA中，5'端为磷酸，3'端为游离羟基。
DNA的二级结构：指DNA的双螺旋结构。
双螺旋结构是DNA的两条链围着同一中心轴旋绕而成的空间结构。
反向平行的双链沿中心轴盘绕成右手螺旋。
DNA的双螺旋模型是由Watson和Crick两位科学家于1953年提出的。
DNA的三级结构:双螺旋进一步扭曲形成的更高层次的空间结构主要指超螺旋结构.正超螺旋(紧缠),负超螺旋(松缠).维持双螺旋结构稳定性的力：互补碱基之间的氢键；碱基堆集力；离子键。
双螺旋直径为2nm，每对脱氧核苷酸残基沿纵轴旋转36°，上升0.34nm，每10个碱基对形成一个螺旋，螺距3.4nm。
反密码子：在tRNA 链上有三个特定的碱基，组成一个密码子，由这些反密码子按碱基配对原则识别mRNA 链上的密码子。
反密码子与密码子的方向相反。
核酸的变性、复性：当呈双螺旋结构的DNA溶液在某些物理或化学因素的作用下，其空间结构发生改变，双链DNA脱解为单链，从而引起理化性质的改变及生物活性的降低或丧失。
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硫辛酸 FAD 2e
异柠檬酸 苹 果 酸 谷氨酸 β -羟丁酸
β -羟脂酰CoA
NAD+→[ FMN (Fe-S)]→CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3 2H 1/2O2
2H+
H2O
2. 琥珀酸氧化呼吸链：
α -磷酸甘油 [FAD(FP)] 脂肪酰CoA 琥珀酸 FAD (Fe-S) Cytb →CoQ→b(Fe-S)→c1→c→aa3→1/2O2
• 底物水平磷酸化仅见于下列三个反应：
• • • • • • • • ⑴ 3-磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸甘油酸+ADP 3-磷酸甘油酸+ATP ⑵ 丙酮酸激酶 磷酸烯醇式丙酮酸+ADP
烯醇式丙酮酸+ATP
⑶ 琥珀酰CoA合成酶 琥珀酰CoA+H3PO4+GDP 琥珀酸+CoA+GTP
二、ATP的产生
在线粒体中，底物分子脱下的氢原子 经递氢体系传递给氧，在此过程中释 放能量使 ADP 磷酸化生成 ATP ，这种能 量的生成方式就称为氧化磷酸化。 直接将底物分子中的高能键转变为 ATP 分子中的末端高能磷酸键的过程称为 底物水平磷酸化。
氧化磷酸化作用
——伴随着放能的氧化作用而进行的磷酸化。 ADP + Pi + 能量 → ATP AMP + PPi + 能量 →ATP 1. ATP的生成 （1）底物水平磷酸化 ：在被氧化的底物上发生磷酸化作用。 X~ P + ADP → ATP + X
• 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. a a3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cyt.c所 携带的电子传递给O2。
分的排列顺序：
1．NADH氧化呼吸链：
丙 酮 酸
α -酮戊二酸
Complex I
NADH→FMN → FeS →Q
QH2→ FeS → Cytc1 Cytc
Complex II
FADH2 →FeS →cytb560 →Q
Complex III
• 4．复合体Ⅳ（细胞色素c氧化酶）： ta + Cyta3
细胞色素c氧化酶
• 简写为cytc 氧化 酶，即复合物IV， 它是位于线粒体 呼吸链末端的蛋 白复合物，由12 个多肽亚基组成。 活性部分主要包 括cyta和a3。
细胞色素类：
这是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质。在生物氧化反 应中，其铁离子可为+2价亚铁离子，也可为+3价高 铁离子。通过这种转变而传递电子。细胞色素为单 电子传递体。 存 在 于 线 粒 体 内 膜 的 细 胞 色 素 有 Cytaa3 ， Cytb （b560，b562，b566），Cytc，Cytc1
氢离子进入膜间腔
硫蛋白的 分子结构
• 铁硫蛋白分子中 含有由半胱氨酸 残基硫原子与铁 离子形成的铁硫 中心，一次可传 递一个电子。
泛 醌 的 分 子 结 构
位于 电子 传递 链的 中心 地位
琥珀酸-泛醌还原酶）：
琥珀酸脱氢酶 + 2（Fe-S）+2（Cyt b560）
琥珀酸-Q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FADH2两个高能电子传递给Q。
由供氢体、传递体、受氢体组成
这些递氢体或递电子体往往以复合体的形 式存在于线粒体内膜上。原核生物？ 脱下的氢可以看作是电子与质子的载体 2H 2e ＋ 2H＋
呼吸链： 电子逐步传递到氧 在呼吸链起端，电子处在高能水平， 传递到 O2 时，处于低能水平。
葡萄糖含有的能量90% 位于还原性辅酶中
线粒体呼吸链
根据接受氢的初受体不同，典型 的呼吸链有两种：NADH呼吸链和 FADH2呼吸链。
一、主要的电子传递复合体有： • 1．复合体Ⅰ（NADH-泛醌还原酶）： NADH还原酶 + 2（Fe-S）+ CoQ
NADH泛醌还原酶简写为NADHQ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。它的活性部分含有辅 基FMN和铁硫蛋白。
萄糖
葡萄糖 果糖
6-磷酸果糖
酵解： 1Glc→2ATP+2NADH
1，6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛
3-磷酸甘油酸磷酸
磷酸二羟丙酮
丙酮酸
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸的去路： 无氧发酵 有氧柠檬酸循环： 1丙酮酸→1乙酰CoA+NADH 1乙酰CoA → 3NADH+1FADH2+1GTP
Complex I
NADH→FMN → FeS →Q Complex III
Complex II
FADH2 →FeS →cytb560 →Q
• 3．复合体Ⅲ（泛醌-细胞色素c还原酶）： Cytc1 +（Fe-S）
泛醌细胞色素c还原酶简写为QH2-cyt. c还原酶, 即复合物III, 它是线粒体内 膜上的一种跨膜蛋白复合物，其作用是 催化还原型QH2的氧化和细胞色素c（cyt. c）的还原。 活性部分主要包括细胞色素 b 和 c1 ，以 及铁硫蛋白（2Fe-2S）。
苹果酸 异柠檬酸 乙酰辅酶A 草酰乙酸 柠檬酸
延胡索酸 α酮戊二酸 琥珀酸 琥珀酸 辅酶A
Glc经过酵解、柠檬酸循环后总的反应式？ 生产的可直接利用的能源很少 只不过生成了大量的NADH和FADH2
而且没有克服NADH到NAD+的问题
氧化磷酸化
第21章
氧化磷酸化
物质在生物体内氧化分解并释放出能量的过 程称为生物氧化。主要：氧化磷酸化
解决两个问题：
？
电子载体是什么？
呼吸链
在细胞的什么部位进行？
线粒体的结构
第21章
氧化磷酸化
一、呼吸链及其排序 二、ATP的产生，偶联 三、氧化磷酸化的影响因素 四、线粒体外NADH的穿梭
在线粒体中，由若干递氢体或递电子体按 一定顺序排列组成的链式反应最终传递给 氧的体系称为呼吸链。 完成NADH、FADH2的能量传递
与体外燃烧不同的是，生物体内的生物 氧化过程是在37℃，近于中性的含水环 境中，由酶催化进行的；反应逐步释放 出能量，相当一部分能量以高能磷酸酯 键的形式储存起来。
氧化磷酸化是需氧生物能量的主要来源
实质：电子经载体一步步传给高电子亲 和力的受体，最终传递给氧并释放能量
1.电子的传递 2.ATP的释放