氧化呼吸链的排列顺序56页PPT
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氧化呼吸链的排列顺序
Cytc
e-
胞液侧
Ⅰ
e-
Q e-
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
14.05.2020
1
两条电子传递链的关系
14.05.2020
2
第三节 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
14.05.2020
14.05.2020
10
14.05.2020
11
呼吸链电子传递过程中，哪些区段 放出的能量能实现ADP的磷酸化？
14.05.2020
12
二、氧化磷酸化偶联部位 确定
P/O比 指用某一代谢物作呼吸底物，消耗1mol 氧时，有多少摩尔无机磷转化为有机磷
14.05.2020
13
P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递 至分子氧所产生的ATP分子数。
CHOH +NAD+ + Pi
CHOH
CH2O P
CH2O P
+NADH +H+
O
CO~ P
CHOH
+ADPPhosphoglyceric
kinase
CH2O P
G-1,3-2P
O COH CHOH +ATP CH2O P
14.05.2020
3-PG 5
COOH H—C—O— P
CH2—OH
Enolase
F1
14.05.2020
柄
F0
27
14.05.2020
28
ATP合酶
ATP合成酶
由疏水的 F0(a1b2c1012) 和亲水的 F1(33)组 成.
质子穿过a时,
推动c环象水 车一样转动,连 带F1转动.
14.05.2020
29
14.05.2020
30
五 ATP合成的机制
旋转催化机制
定子
转子
化学渗透假说
14.05.2020
25
氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）
氧化过程
物质氧化
高能电子 氧
energy
质子动力势 energy
ADP+Pi
ATP
14.05.2020
磷酸化过程
26
四 线粒体 ATP合酶（mitochondrial ATPase）
形成ATP的机理
3
（一）底物水平磷酸化
1.定义：由底物分子因脱氢或脱
水而使分子内部能量重新分配产生
的高能磷酸键（或高能硫酯键），
在激酶作用下将高能键上的键能直
接转移给ADP（或 GDP）而生成
ATP（或 GTP）的反应。
14.05.2020
4
2.举例：糖酵解过程的底物磷酸化:
CHO
dehydrogenase
O
CO~ P
14.05.2020
16
14.05.2020
17
三、氧化磷酸化的偶联机理
（一）能量偶联假说 •1953年 Edward Slater 化学偶联假说 •1964年 Paul Boyer 构象偶联假说 •1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说
（二）质子梯度的形成 （三）线粒体 ATP合酶（mitochondrial ATPase） （四）ATP合成的机制
2.内膜对H＋不能自由通过，泵出膜外侧的H＋不能自由 返回膜内侧，造成电化学梯度
3.复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都有质子泵的作用
4.ATP合酶存在于线粒体内膜上，H＋梯度是ATP合成的 驱动力
14.05.2020
21
化学渗透假说的支持证据
①电子传递能形成H+浓度梯度 ②线粒体内膜对H+、OH-、Cl-、K+等不能透过 ③ ATP合成需要有完整的内膜 ④破坏H+浓度梯度使得磷酸化不能进行 ⑤膜表面能储存大量质子，也能迅速转移质子
联的过程称氧化磷酸化作用。
14.05.2020
7
AH2 2H
A
NADH++H (或 FADH2)
H2O
NAD+ (或 FAD)
电子传递链
氧化过程
氧
1/2 O2
化
磷
释放能量
酸 化
ADP + Pi ATP合成酶 ATP 磷酸化过程
14.05.2020
8
2、呼吸链成分的排列次序
标准氧化还原电位及自由能变化 复合体体外拆开与重组 特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧
15
离体线粒体实验中测得一些底物的P/O值
底物
呼吸链的组成
P/O值 生成ATP数
Baidu Nhomakorabea
β-羟丁酸 NAD+→FMN→CoQ→Cyt→O2 2.4～2.8 2.5
琥珀酸
FAD→CoQ→Cyt→O2 1.7
1.5
抗坏血酸
Cytc→Cytaa3→O2
0.88
1
Cytc(Fe2+)
Cytaa3→O2 0.61～0.68 1
14.05.2020
22
化学渗透假说示意图
H
+
H
+
H
H
+
+
++ +++++++ +++++++++ +
e-
-NADH
- - - - - - 延胡- 素- -酸
琥珀酸
+NA
H
D
+
+
14.05.2020
--- -
H2
1/2O2+2 H
+
ADP+
O
AT P i 23
质子梯度的形成
14.05.2020
24
COOH C—O~ P + H2O CH2 PEP
COOH
COOH
C—O~ P +ADP Pyr kinase C—OH + ATP
CH2
14.05.2020
CH2
6
（二）氧化磷酸化的概念：
1.定义：生物过程中，代谢物脱下
的氢和电子沿呼吸链传递过程中，
逐步释放能量使ADP氧化生成
ATP。这种氧化与磷酸化紧密偶
例 实测得NADH呼吸链： P/O~ 2.5
NADH
2e-
ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP
实测得FADH2呼吸链： P/O~ 1.5
FADH2
2e-
14.05.2020
ADP+Pi ATP
ADP+Pi ATP
1 2
O2
H2O
1 2
O2
H2O
14
氧化磷酸化的偶联部位
14.05.2020
14.05.2020
18
（一）能量偶联假说 1953年 Edward Slater 化学偶联假说 1964年 Paul Boyer 构象偶联假说 1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说
14.05.2020
19
14.05.2020
20
化学渗透假说的内容★★
1.呼吸链中传氢体和电子传递体是间隔交替排列的，且 在线粒体内膜都有特定的位置，催化反应是定向的。
ba
14.05.2020
c
31
14.05.2020
32
14.05.2020
33
14.05.2020
34
旋转催化具体过程
14.05.2020
35
六、氧化磷酸化的影响因素 (一) 激素 甲状腺素 (二) ADP/ATP (三)抑制剂的作用 (四) 线粒体DNA突变
14.05.2020
36
(一) 激素 甲状腺素 促进细胞膜上的Na+-K + －ATPase 的生成，
Cytc
e-
胞液侧
Ⅰ
e-
Q e-
Ⅱ e-
Ⅲ
e- 线粒体内膜
Ⅳ
NADH+H+ NAD+
延胡索酸 琥珀酸
基质侧 H2O 1/2O2+2H+
14.05.2020
1
两条电子传递链的关系
14.05.2020
2
第三节 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
14.05.2020
14.05.2020
10
14.05.2020
11
呼吸链电子传递过程中，哪些区段 放出的能量能实现ADP的磷酸化？
14.05.2020
12
二、氧化磷酸化偶联部位 确定
P/O比 指用某一代谢物作呼吸底物，消耗1mol 氧时，有多少摩尔无机磷转化为有机磷
14.05.2020
13
P/O的数值相当于一对电子经呼吸链传递 至分子氧所产生的ATP分子数。
CHOH +NAD+ + Pi
CHOH
CH2O P
CH2O P
+NADH +H+
O
CO~ P
CHOH
+ADPPhosphoglyceric
kinase
CH2O P
G-1,3-2P
O COH CHOH +ATP CH2O P
14.05.2020
3-PG 5
COOH H—C—O— P
CH2—OH
Enolase
F1
14.05.2020
柄
F0
27
14.05.2020
28
ATP合酶
ATP合成酶
由疏水的 F0(a1b2c1012) 和亲水的 F1(33)组 成.
质子穿过a时,
推动c环象水 车一样转动,连 带F1转动.
14.05.2020
29
14.05.2020
30
五 ATP合成的机制
旋转催化机制
定子
转子
化学渗透假说
14.05.2020
25
氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）
氧化过程
物质氧化
高能电子 氧
energy
质子动力势 energy
ADP+Pi
ATP
14.05.2020
磷酸化过程
26
四 线粒体 ATP合酶（mitochondrial ATPase）
形成ATP的机理
3
（一）底物水平磷酸化
1.定义：由底物分子因脱氢或脱
水而使分子内部能量重新分配产生
的高能磷酸键（或高能硫酯键），
在激酶作用下将高能键上的键能直
接转移给ADP（或 GDP）而生成
ATP（或 GTP）的反应。
14.05.2020
4
2.举例：糖酵解过程的底物磷酸化:
CHO
dehydrogenase
O
CO~ P
14.05.2020
16
14.05.2020
17
三、氧化磷酸化的偶联机理
（一）能量偶联假说 •1953年 Edward Slater 化学偶联假说 •1964年 Paul Boyer 构象偶联假说 •1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说
（二）质子梯度的形成 （三）线粒体 ATP合酶（mitochondrial ATPase） （四）ATP合成的机制
2.内膜对H＋不能自由通过，泵出膜外侧的H＋不能自由 返回膜内侧，造成电化学梯度
3.复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ都有质子泵的作用
4.ATP合酶存在于线粒体内膜上，H＋梯度是ATP合成的 驱动力
14.05.2020
21
化学渗透假说的支持证据
①电子传递能形成H+浓度梯度 ②线粒体内膜对H+、OH-、Cl-、K+等不能透过 ③ ATP合成需要有完整的内膜 ④破坏H+浓度梯度使得磷酸化不能进行 ⑤膜表面能储存大量质子，也能迅速转移质子
联的过程称氧化磷酸化作用。
14.05.2020
7
AH2 2H
A
NADH++H (或 FADH2)
H2O
NAD+ (或 FAD)
电子传递链
氧化过程
氧
1/2 O2
化
磷
释放能量
酸 化
ADP + Pi ATP合成酶 ATP 磷酸化过程
14.05.2020
8
2、呼吸链成分的排列次序
标准氧化还原电位及自由能变化 复合体体外拆开与重组 特异抑制剂阻断 还原状态呼吸链缓慢给氧
15
离体线粒体实验中测得一些底物的P/O值
底物
呼吸链的组成
P/O值 生成ATP数
Baidu Nhomakorabea
β-羟丁酸 NAD+→FMN→CoQ→Cyt→O2 2.4～2.8 2.5
琥珀酸
FAD→CoQ→Cyt→O2 1.7
1.5
抗坏血酸
Cytc→Cytaa3→O2
0.88
1
Cytc(Fe2+)
Cytaa3→O2 0.61～0.68 1
14.05.2020
22
化学渗透假说示意图
H
+
H
+
H
H
+
+
++ +++++++ +++++++++ +
e-
-NADH
- - - - - - 延胡- 素- -酸
琥珀酸
+NA
H
D
+
+
14.05.2020
--- -
H2
1/2O2+2 H
+
ADP+
O
AT P i 23
质子梯度的形成
14.05.2020
24
COOH C—O~ P + H2O CH2 PEP
COOH
COOH
C—O~ P +ADP Pyr kinase C—OH + ATP
CH2
14.05.2020
CH2
6
（二）氧化磷酸化的概念：
1.定义：生物过程中，代谢物脱下
的氢和电子沿呼吸链传递过程中，
逐步释放能量使ADP氧化生成
ATP。这种氧化与磷酸化紧密偶
例 实测得NADH呼吸链： P/O~ 2.5
NADH
2e-
ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP
实测得FADH2呼吸链： P/O~ 1.5
FADH2
2e-
14.05.2020
ADP+Pi ATP
ADP+Pi ATP
1 2
O2
H2O
1 2
O2
H2O
14
氧化磷酸化的偶联部位
14.05.2020
14.05.2020
18
（一）能量偶联假说 1953年 Edward Slater 化学偶联假说 1964年 Paul Boyer 构象偶联假说 1961年 Peter Mitchell 化学渗透假说
14.05.2020
19
14.05.2020
20
化学渗透假说的内容★★
1.呼吸链中传氢体和电子传递体是间隔交替排列的，且 在线粒体内膜都有特定的位置，催化反应是定向的。
ba
14.05.2020
c
31
14.05.2020
32
14.05.2020
33
14.05.2020
34
旋转催化具体过程
14.05.2020
35
六、氧化磷酸化的影响因素 (一) 激素 甲状腺素 (二) ADP/ATP (三)抑制剂的作用 (四) 线粒体DNA突变
14.05.2020
36
(一) 激素 甲状腺素 促进细胞膜上的Na+-K + －ATPase 的生成，