14s电子传递链与氧化磷酸化
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6
19-2
自学
泛醌 (Q/CoQ)
- 完全还原需要2H，经由 半醌基中间物形式以两步 反应完成 - 质体醌(叶绿体)和甲基萘 醌(细菌)也具有类似的在 膜结合e–传递链中携带e– 的功能 - 为脂溶性小分子，能在 线粒体内膜的脂双层中 自由扩散，从而在内膜 上其他移动性较低的e– 载体间传递还原当量 既能携带e–也能携带H+，
(cf. Fig. 12-6)
复合体Ⅱ (琥珀酸-Q 还原酶)
复合体Ⅰ (NADH-Q 氧化还原酶)
复合体Ⅲ (细胞色素 还原酶)
复合体Ⅳ (细胞色素 氧化酶)
- 两条呼吸链组成不同 - 泛醌是两条呼吸链的汇合点 - 产生ATP的数量不同
15
19-15
呼吸链四个复合体的e–和H+流
- e–经由复合体Ⅰ/Ⅱ传给Q生成QH2 - 作为e–和H+的移动载体，QH2随即将e–传递给复合体Ⅲ - 复合体Ⅲ再将e–转移给另一移动载体Cyt c - 复合体Ⅳ最终将e–从Cyt c传递给O2生成H2O - 伴随e–流动的同时发生从基质到膜间腔的H+流动
Electron transport and ATP generation: overview 氧化磷酸化
= e–传递与ATP合成偶联
- 沿着内膜结合的载体 链传递e–流 - 放能性的e–流与吸能 性的H+跨膜转运偶联 - H+顺梯度的跨膜回流 提供自由能合成ATP Matrix
3
19-1
§ 线粒体中的电子转移反应 1.
Dinitrophenol
2,4-二硝基苯酚 (DNP)
- 疏水性小分子(弱酸)
- 具有可解离H+ - 不影响e–传递和H+泵
- 可携带H+跨越内膜而 破坏其跨膜梯度，进 而抑制ATP合成
电子离域作 用使负电荷 相应分散， 导致该阴离 子表现为弱 脂溶性的
双(羟)香豆素
31
19-30
自学
解偶联线粒体的 产热反应
(= 将胞液中产生的NADH 当量转入线粒体基质)
③苹果酸在 基质中将还 原当量转移 给NAD+、 生成NADH 并经由呼吸 链继续氧化
②苹果酸在苹果酸--酮戊二 酸转运蛋白作用下跨越内膜
⑥Asp再通过转氨 反应再生草酰乙酸
(cf. Fig. 12-3)
⑤Asp经由Glu-Asp 转运蛋白返回胞液
e–转移能量被有效 保存在H+梯度中
(cf. Fig. 12-11 ~ 12-15)
E’o = -0.32V (E’o = 0.031V) E’o = 0.816V ⊿E’o = 1.14V ∆G’o≈-220 kJ/mol
16
总矢量反应式(NADH型)
NADH + 11HN+ + ½O2 NAD+ + 10HP+ + H2O
- PMF使主茎带动亚基转动(120° 跳跃式)，依次与各对亚基 接触，导致相互协调的构象变化：
-ATP位点转化成空载构象而 释出ATP(需要3 H+进入基质) -ADP位点变为紧密构象，促进 松散结合的ADP和Pi缩合成ATP -empty位点转变成松散构象， 使进入的ADP和Pi松散结合 - 3个催化位点中至少有2个交替处于 活性状态( = 只有当某个位点结合了 ADP和Pi时，另一位点才能释出ATP)
通过提供H+重返基质 的另一条途径，褐色 脂肪组织线粒体的解 偶联蛋白/产热素蛋白 使质子泵保存的能量 以热量形式发散出来
32
19-20
ATP合成中质子梯度作用的证实
人工模拟的电化学梯度能够在缺乏 可氧化底物作为电子供体的条件下 驱动ATP的合成
自学
- 将线粒体悬浮于0.1M KCl的pH 9 缓冲液，经由渗透作用最终使基质 与环境达到平衡
1918~
(cf. Fig. 12-19) 36
19-26
质子动势亦可驱动主动转运
(腺苷酸及磷酸移位酶) - 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(ADP3–取代 ATP4–意味着1个负电荷的 净流出)
PMF既可为ATP合成提供能量，也 能促进将底物ADP+Pi和产物ATP 分别转入和转出基质的主动转运
- H+经由Fo从P侧跨膜流向N侧时， 柱状体和主茎即发生相对旋转， 使F1的亚基依次与亚基接触 而改变其构象
34
19-23c
自学
F1的晶体结构顶视图(膜N侧)
松散构象
每个亚基在与其相邻 的亚基交界处都有一 个对催化活性极为关键 的腺苷酸结合位点，但 在任一给定时刻均分别 处于不同构象
嵴
线 粒 体 生 化 反 应 结 构 模 式
氧 化 磷 酸 化 组 分
- 外膜对小分子和离子通透 (膜孔蛋白跨膜通道)
- 内膜不通透(包括H+) 含有e–传递链组分和ATP合酶
- 丙酮酸等中间代谢物可经由特 殊载体进入基质继续氧化(TAC)
- ATPBiblioteka Baidu转运到胞液时ADP和Pi 同时进入基质
膜孔蛋白通道
电子载体 大多是具有辅因子的整合蛋白，
能够接受或给出1~2 e–： - e–直接转移 (eg. Fe3+ Fe2+)
- 以H (H+ + e–) 形式转移
- 以H– 形式转移
还原当量 在氧-还反应中转移的单电子当量
其他具有电子传递功能的分子 (cf. p330~)
- Fe-S蛋白 (iron-sulfur proteins) - 泛醌 (ubiquinone, Q/CoQ) - 细胞色素 (cytochromes, Cyt.)
- 将线粒体移至pH 7缓冲液，后者 含有K+载体缬氨霉素但不含KCl - 缓冲液的改变使线粒体内膜两侧 形成2 pH单位差(内碱外酸) - K+在缬氨霉素载运下顺其梯度外泄 导致跨膜电荷不平衡(内负外正) - 两者形成的电化学势即为质子动势 PMF，足以在缺乏可氧化底物提供 e–流的条件下使ATP的合成进行
11
P34-6
自学
氧-还电势沿线粒体电子传递链逐渐升高
12
19-6
电子转移阻断剂对各载体氧-还状态的影响
提供O2和e–供体时，不同阻断剂 将导致形成特定的氧化态/还原态 载体组合模式(ie. 吸收光谱变化) - 阻断部位之前均为还原态 - 阻断部位之后均为氧化态 鱼藤酮
抗霉素A
13
19-7 (3rd)
33
19-23f
自学
ATP合酶结构 (= FoF1复合体)
F1= 33 (膜周蛋白)
Fo= ab2c10~12
(膜整合蛋白)
转轴
- Fo是跨内膜疏水蛋白组成的H+孔 道，2b2亚基与F1的及亚基紧 密结合而使之相对固定在内膜上
- 嵌合在膜内的c亚基柱状体环绕 由F1的及亚基所组成的主茎
- 磷酸移位酶是同向转运载 体，仅对H2PO4–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
37 (cf. Fig. 12-5)
19-27
胞液NADH的再氧化：穿梭机制
苹果酸-天冬氨酸穿梭 (肝、肾及心肌细胞)
①胞液NADH 将2个还原当 量转给草酰乙 酸生成苹果酸
19-16
质子动势
(PMF: proton motive force) = e–传递中释出的大部分能量的暂时储存形式
线粒体内膜将两个不同的[H+]区室 分开，形成跨膜的化学浓度差(∆pH) 和电位差(∆ψ)，其净效应即是PMF
(cf. p341) 生理条件下泵出H+的∆G≈20 kJ/mol
27
在与e–传递相偶联所形成的PMF驱 动下，泵入膜间腔的H+经由特殊通 道回流至基质，而由此产生的⊿G 被用于将ADP + Pi ATP
1978 NP in Chem.
- 内膜对H+不通透，只 能经由特异通道(Fo) 返回基质
- 驱动H+返回的PMF为 ATP的合成提供能量， 该偶联反应由结合于 Fo的F1复合体所催化 ATP合酶 内 碱 外 酸 内 负 外 正
4
t19-1
自学
电子被汇集于通用电子受体
- 烟酰胺核苷酸NAD(P)+ (H–) - 黄素核苷酸FMN/FAD (1~2 e–)
(usu. as e– receptor in catabolism)
(usu. as e– donor in anabolism)
5
LW-3
电子流经一系列膜结合的载体传递
29
19-18
电子传递和ATP合成相偶联
Cyt (a+a3) O2
- 已加入琥珀酸的线粒体，其呼吸 和ATP合成只有在添加ADP和Pi 之后才能进行 - 氧化磷酸化抑制剂杀黑星霉素/寡 霉素可因阻断ATP的合成而抑制 呼吸的进行 - 解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP) 使呼吸继续进行但不能合成ATP
G21.22
b19-1
植物线粒体氧化 NADH的不同机制
自学
- 低照明时可通过类似于非光合物种的 e–流传递机制以合成ATP - 光照下其线粒体的NADH主要来自于 光呼吸产生的Gly缩合成Ser 2 Gly + NAD+ Ser + NADH + H+ + CO2 + NH4+
Eastern skunk cabbage
④苹果酸脱 氢生成的草 酰乙酸不能 直接返回胞 液，需经由 转氨反应生 成Asp 38
19-28
甘油-3-P穿梭 (骨骼肌及脑细胞)
- 在胞液甘油-3-P脱氢酶 (辅酶NADH)作用下， 磷酸二羟丙酮接受2个 还原当量生成甘油-3-P - 结合在线粒体内膜外表 面的甘油-3-P脱氢酶 (辅因子为FAD的线粒体 同工酶)随即将这2个还 原当量转移给泛醌并继 续经由呼吸链传递 - 该穿梭使胞液NADH 还原当量的传递因绕 过呼吸链的复合体Ⅰ 而少泵出4 H+
自学
呼吸链功能复合体的分离提纯
(cf. p333~)
毛地黄皂苷处理 去垢剂溶解处理 和离子交换层析
渗透破碎
复合体Ⅰ~Ⅳ & ATP合酶
In vitro, ATP synthase = ATPase, no ATP14 synthesizing activity
• 电子传递/呼吸链类型
(95%)
线粒体是真核生物进行氧化磷酸化的细胞器
- 内膜对大多数代谢物(包括H+)都不通透， 需经由特殊载体转运 - 呼吸链各组分和ATP合酶均分布在内膜上
氧化磷酸化机制的解释主要基于化学渗透假说
[H+]的跨膜梯度差是所有生物氧化反应中 所获能量的储库 (Peter Mitchell, 1961)
2
P34-2
- 只添加ADP和Pi时， 呼吸(O2耗)和ATP 合成都很小
- 添加e–供体如琥珀酸 则立即显著增加
- 加入氰化物后又随即 被抑制
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
30
G21.31
解偶联剂 (uncoupler)
使e–传递和ATP 合成相互分离
不受CN–抑制
绕过Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ及其H+泵， 将能量直接以热形式耗散以 28 再生出光呼吸所需的NAD+
19-16 (3rd)
chemiosmotic hypothesis (1961)
§ ATP合成 2.
- 来自于NADH等可氧 化底物的e–通过内膜 上的载体而传递 - e–流伴随有H+的跨膜 转移而形成化学梯度 和电位梯度(=PMF)
LW-1
电子传递链 与氧化磷酸化
线粒体中的电子转移反应 ATP合成(氧化磷酸化偶联) 氧化磷酸化的调节
ATP synthase
1
LW-2
氧化磷酸化是好氧生物产能代谢的最终步骤
所有营养物的氧化分解都汇聚到这一细胞呼吸 的最后阶段：用NADH/FADH2提供的e–将O2 还原成H2O，并由氧化能驱动ATP的合成
= 带有长异戊二烯侧链的苯醌
泛醌
半醌
泛醇
在e–流和H+移动的偶联 中具有关键作用
8
t19-2
- 测定各载体的E’o
确定电子载体顺序的一般方法 - 测定各载体被氧化的速率
- 测定各载体的氧-还状态
呼吸链及其相关电子载体的标准还原电势
e–趋向于自发 从E’o较低的载 体流向较高的 在整条载体链被还原后 测定各载体的氧化速率 NADH Q cyt b cyt c1 cyt c cyt a cyt a3 O2 由E’o推断的载体顺序：
- 紧密构象结合有 已合成的ATP
- 松散构象与 ADP & Pi结合
- 开放构象为空载
紧密构象
开放构象
转轴亚基
35
19-24
ATP合酶作用的结合-变换机制
- 旋转催化(1979), NP in Chem. 1997
- F1复合体具有3个不同的腺苷酸结合 位点，分别对应于一对亚基， 但在任一给定时刻分别呈现紧密、 松散和空载构象
19-2
自学
泛醌 (Q/CoQ)
- 完全还原需要2H，经由 半醌基中间物形式以两步 反应完成 - 质体醌(叶绿体)和甲基萘 醌(细菌)也具有类似的在 膜结合e–传递链中携带e– 的功能 - 为脂溶性小分子，能在 线粒体内膜的脂双层中 自由扩散，从而在内膜 上其他移动性较低的e– 载体间传递还原当量 既能携带e–也能携带H+，
(cf. Fig. 12-6)
复合体Ⅱ (琥珀酸-Q 还原酶)
复合体Ⅰ (NADH-Q 氧化还原酶)
复合体Ⅲ (细胞色素 还原酶)
复合体Ⅳ (细胞色素 氧化酶)
- 两条呼吸链组成不同 - 泛醌是两条呼吸链的汇合点 - 产生ATP的数量不同
15
19-15
呼吸链四个复合体的e–和H+流
- e–经由复合体Ⅰ/Ⅱ传给Q生成QH2 - 作为e–和H+的移动载体，QH2随即将e–传递给复合体Ⅲ - 复合体Ⅲ再将e–转移给另一移动载体Cyt c - 复合体Ⅳ最终将e–从Cyt c传递给O2生成H2O - 伴随e–流动的同时发生从基质到膜间腔的H+流动
Electron transport and ATP generation: overview 氧化磷酸化
= e–传递与ATP合成偶联
- 沿着内膜结合的载体 链传递e–流 - 放能性的e–流与吸能 性的H+跨膜转运偶联 - H+顺梯度的跨膜回流 提供自由能合成ATP Matrix
3
19-1
§ 线粒体中的电子转移反应 1.
Dinitrophenol
2,4-二硝基苯酚 (DNP)
- 疏水性小分子(弱酸)
- 具有可解离H+ - 不影响e–传递和H+泵
- 可携带H+跨越内膜而 破坏其跨膜梯度，进 而抑制ATP合成
电子离域作 用使负电荷 相应分散， 导致该阴离 子表现为弱 脂溶性的
双(羟)香豆素
31
19-30
自学
解偶联线粒体的 产热反应
(= 将胞液中产生的NADH 当量转入线粒体基质)
③苹果酸在 基质中将还 原当量转移 给NAD+、 生成NADH 并经由呼吸 链继续氧化
②苹果酸在苹果酸--酮戊二 酸转运蛋白作用下跨越内膜
⑥Asp再通过转氨 反应再生草酰乙酸
(cf. Fig. 12-3)
⑤Asp经由Glu-Asp 转运蛋白返回胞液
e–转移能量被有效 保存在H+梯度中
(cf. Fig. 12-11 ~ 12-15)
E’o = -0.32V (E’o = 0.031V) E’o = 0.816V ⊿E’o = 1.14V ∆G’o≈-220 kJ/mol
16
总矢量反应式(NADH型)
NADH + 11HN+ + ½O2 NAD+ + 10HP+ + H2O
- PMF使主茎带动亚基转动(120° 跳跃式)，依次与各对亚基 接触，导致相互协调的构象变化：
-ATP位点转化成空载构象而 释出ATP(需要3 H+进入基质) -ADP位点变为紧密构象，促进 松散结合的ADP和Pi缩合成ATP -empty位点转变成松散构象， 使进入的ADP和Pi松散结合 - 3个催化位点中至少有2个交替处于 活性状态( = 只有当某个位点结合了 ADP和Pi时，另一位点才能释出ATP)
通过提供H+重返基质 的另一条途径，褐色 脂肪组织线粒体的解 偶联蛋白/产热素蛋白 使质子泵保存的能量 以热量形式发散出来
32
19-20
ATP合成中质子梯度作用的证实
人工模拟的电化学梯度能够在缺乏 可氧化底物作为电子供体的条件下 驱动ATP的合成
自学
- 将线粒体悬浮于0.1M KCl的pH 9 缓冲液，经由渗透作用最终使基质 与环境达到平衡
1918~
(cf. Fig. 12-19) 36
19-26
质子动势亦可驱动主动转运
(腺苷酸及磷酸移位酶) - 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(ADP3–取代 ATP4–意味着1个负电荷的 净流出)
PMF既可为ATP合成提供能量，也 能促进将底物ADP+Pi和产物ATP 分别转入和转出基质的主动转运
- H+经由Fo从P侧跨膜流向N侧时， 柱状体和主茎即发生相对旋转， 使F1的亚基依次与亚基接触 而改变其构象
34
19-23c
自学
F1的晶体结构顶视图(膜N侧)
松散构象
每个亚基在与其相邻 的亚基交界处都有一 个对催化活性极为关键 的腺苷酸结合位点，但 在任一给定时刻均分别 处于不同构象
嵴
线 粒 体 生 化 反 应 结 构 模 式
氧 化 磷 酸 化 组 分
- 外膜对小分子和离子通透 (膜孔蛋白跨膜通道)
- 内膜不通透(包括H+) 含有e–传递链组分和ATP合酶
- 丙酮酸等中间代谢物可经由特 殊载体进入基质继续氧化(TAC)
- ATPBiblioteka Baidu转运到胞液时ADP和Pi 同时进入基质
膜孔蛋白通道
电子载体 大多是具有辅因子的整合蛋白，
能够接受或给出1~2 e–： - e–直接转移 (eg. Fe3+ Fe2+)
- 以H (H+ + e–) 形式转移
- 以H– 形式转移
还原当量 在氧-还反应中转移的单电子当量
其他具有电子传递功能的分子 (cf. p330~)
- Fe-S蛋白 (iron-sulfur proteins) - 泛醌 (ubiquinone, Q/CoQ) - 细胞色素 (cytochromes, Cyt.)
- 将线粒体移至pH 7缓冲液，后者 含有K+载体缬氨霉素但不含KCl - 缓冲液的改变使线粒体内膜两侧 形成2 pH单位差(内碱外酸) - K+在缬氨霉素载运下顺其梯度外泄 导致跨膜电荷不平衡(内负外正) - 两者形成的电化学势即为质子动势 PMF，足以在缺乏可氧化底物提供 e–流的条件下使ATP的合成进行
11
P34-6
自学
氧-还电势沿线粒体电子传递链逐渐升高
12
19-6
电子转移阻断剂对各载体氧-还状态的影响
提供O2和e–供体时，不同阻断剂 将导致形成特定的氧化态/还原态 载体组合模式(ie. 吸收光谱变化) - 阻断部位之前均为还原态 - 阻断部位之后均为氧化态 鱼藤酮
抗霉素A
13
19-7 (3rd)
33
19-23f
自学
ATP合酶结构 (= FoF1复合体)
F1= 33 (膜周蛋白)
Fo= ab2c10~12
(膜整合蛋白)
转轴
- Fo是跨内膜疏水蛋白组成的H+孔 道，2b2亚基与F1的及亚基紧 密结合而使之相对固定在内膜上
- 嵌合在膜内的c亚基柱状体环绕 由F1的及亚基所组成的主茎
- 磷酸移位酶是同向转运载 体，仅对H2PO4–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
37 (cf. Fig. 12-5)
19-27
胞液NADH的再氧化：穿梭机制
苹果酸-天冬氨酸穿梭 (肝、肾及心肌细胞)
①胞液NADH 将2个还原当 量转给草酰乙 酸生成苹果酸
19-16
质子动势
(PMF: proton motive force) = e–传递中释出的大部分能量的暂时储存形式
线粒体内膜将两个不同的[H+]区室 分开，形成跨膜的化学浓度差(∆pH) 和电位差(∆ψ)，其净效应即是PMF
(cf. p341) 生理条件下泵出H+的∆G≈20 kJ/mol
27
在与e–传递相偶联所形成的PMF驱 动下，泵入膜间腔的H+经由特殊通 道回流至基质，而由此产生的⊿G 被用于将ADP + Pi ATP
1978 NP in Chem.
- 内膜对H+不通透，只 能经由特异通道(Fo) 返回基质
- 驱动H+返回的PMF为 ATP的合成提供能量， 该偶联反应由结合于 Fo的F1复合体所催化 ATP合酶 内 碱 外 酸 内 负 外 正
4
t19-1
自学
电子被汇集于通用电子受体
- 烟酰胺核苷酸NAD(P)+ (H–) - 黄素核苷酸FMN/FAD (1~2 e–)
(usu. as e– receptor in catabolism)
(usu. as e– donor in anabolism)
5
LW-3
电子流经一系列膜结合的载体传递
29
19-18
电子传递和ATP合成相偶联
Cyt (a+a3) O2
- 已加入琥珀酸的线粒体，其呼吸 和ATP合成只有在添加ADP和Pi 之后才能进行 - 氧化磷酸化抑制剂杀黑星霉素/寡 霉素可因阻断ATP的合成而抑制 呼吸的进行 - 解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP) 使呼吸继续进行但不能合成ATP
G21.22
b19-1
植物线粒体氧化 NADH的不同机制
自学
- 低照明时可通过类似于非光合物种的 e–流传递机制以合成ATP - 光照下其线粒体的NADH主要来自于 光呼吸产生的Gly缩合成Ser 2 Gly + NAD+ Ser + NADH + H+ + CO2 + NH4+
Eastern skunk cabbage
④苹果酸脱 氢生成的草 酰乙酸不能 直接返回胞 液，需经由 转氨反应生 成Asp 38
19-28
甘油-3-P穿梭 (骨骼肌及脑细胞)
- 在胞液甘油-3-P脱氢酶 (辅酶NADH)作用下， 磷酸二羟丙酮接受2个 还原当量生成甘油-3-P - 结合在线粒体内膜外表 面的甘油-3-P脱氢酶 (辅因子为FAD的线粒体 同工酶)随即将这2个还 原当量转移给泛醌并继 续经由呼吸链传递 - 该穿梭使胞液NADH 还原当量的传递因绕 过呼吸链的复合体Ⅰ 而少泵出4 H+
自学
呼吸链功能复合体的分离提纯
(cf. p333~)
毛地黄皂苷处理 去垢剂溶解处理 和离子交换层析
渗透破碎
复合体Ⅰ~Ⅳ & ATP合酶
In vitro, ATP synthase = ATPase, no ATP14 synthesizing activity
• 电子传递/呼吸链类型
(95%)
线粒体是真核生物进行氧化磷酸化的细胞器
- 内膜对大多数代谢物(包括H+)都不通透， 需经由特殊载体转运 - 呼吸链各组分和ATP合酶均分布在内膜上
氧化磷酸化机制的解释主要基于化学渗透假说
[H+]的跨膜梯度差是所有生物氧化反应中 所获能量的储库 (Peter Mitchell, 1961)
2
P34-2
- 只添加ADP和Pi时， 呼吸(O2耗)和ATP 合成都很小
- 添加e–供体如琥珀酸 则立即显著增加
- 加入氰化物后又随即 被抑制
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
30
G21.31
解偶联剂 (uncoupler)
使e–传递和ATP 合成相互分离
不受CN–抑制
绕过Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ及其H+泵， 将能量直接以热形式耗散以 28 再生出光呼吸所需的NAD+
19-16 (3rd)
chemiosmotic hypothesis (1961)
§ ATP合成 2.
- 来自于NADH等可氧 化底物的e–通过内膜 上的载体而传递 - e–流伴随有H+的跨膜 转移而形成化学梯度 和电位梯度(=PMF)
LW-1
电子传递链 与氧化磷酸化
线粒体中的电子转移反应 ATP合成(氧化磷酸化偶联) 氧化磷酸化的调节
ATP synthase
1
LW-2
氧化磷酸化是好氧生物产能代谢的最终步骤
所有营养物的氧化分解都汇聚到这一细胞呼吸 的最后阶段：用NADH/FADH2提供的e–将O2 还原成H2O，并由氧化能驱动ATP的合成
= 带有长异戊二烯侧链的苯醌
泛醌
半醌
泛醇
在e–流和H+移动的偶联 中具有关键作用
8
t19-2
- 测定各载体的E’o
确定电子载体顺序的一般方法 - 测定各载体被氧化的速率
- 测定各载体的氧-还状态
呼吸链及其相关电子载体的标准还原电势
e–趋向于自发 从E’o较低的载 体流向较高的 在整条载体链被还原后 测定各载体的氧化速率 NADH Q cyt b cyt c1 cyt c cyt a cyt a3 O2 由E’o推断的载体顺序：
- 紧密构象结合有 已合成的ATP
- 松散构象与 ADP & Pi结合
- 开放构象为空载
紧密构象
开放构象
转轴亚基
35
19-24
ATP合酶作用的结合-变换机制
- 旋转催化(1979), NP in Chem. 1997
- F1复合体具有3个不同的腺苷酸结合 位点，分别对应于一对亚基， 但在任一给定时刻分别呈现紧密、 松散和空载构象