生物化學(xué)與分子生物學(xué)：第8章 生物氧化

1、目錄目錄 2021-5-221 第八章第八章 生物氧化生物氧化 生物化學(xué)與分子生物學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教學(xué)課件教學(xué)課件 Biological Oxidation 目錄目錄 物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱(chēng)物質(zhì)在生物體內(nèi)進(jìn)行氧化稱(chēng)生物氧化生物氧化 (biological oxidation)，主要指糖、脂肪、蛋，主要指糖、脂肪、蛋 白質(zhì)等在體內(nèi)分解時(shí)逐步釋放能量，最終生白質(zhì)等在體內(nèi)分解時(shí)逐步釋放能量，最終生 成成COCO2 2 和 和 H H2 2O O的過(guò)程。的過(guò)程。 n生物氧化的概念生物氧化的概念 目錄目錄 糖原糖原 三酯酰甘油三酯酰甘油 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 葡萄糖葡萄糖 脂酸脂酸+ +甘油甘油 氨基酸

2、氨基酸 乙酰乙酰CoA CoA 呼吸鏈呼吸鏈 ADP+Pi ADP+Pi ATP ATP n 生物氧化的一般過(guò)程生物氧化的一般過(guò)程 目錄目錄 線粒體氧化體系 目錄目錄 線粒體示意圖線粒體示意圖 目錄目錄 線粒體線粒體 (Mitochondria) 呼吸鏈呼吸鏈(Respiratory chain) 目錄目錄 第一節(jié)第一節(jié) 氧化呼吸鏈?zhǔn)怯删哂须娮觽鬟f氧化呼吸鏈?zhǔn)怯删哂须娮觽鬟f 功能的復(fù)合體組成功能的復(fù)合體組成 目錄目錄 生物體將生物體將NADH+HNADH+H+ +和和FADHFADH2 2徹底氧化生成水和徹底氧化生成水和 ATPATP的過(guò)程與細(xì)胞的呼吸有關(guān)，需要消耗氧，參的過(guò)程與細(xì)胞的呼吸有關(guān)

3、，需要消耗氧，參 與氧化還原反應(yīng)的組分由含輔助因子的多種蛋白與氧化還原反應(yīng)的組分由含輔助因子的多種蛋白 酶復(fù)合體組成，形成一個(gè)連續(xù)的傳遞鏈，因此稱(chēng)酶復(fù)合體組成，形成一個(gè)連續(xù)的傳遞鏈，因此稱(chēng) 為為氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈（oxidative respiratory chain）。）。 也稱(chēng)也稱(chēng)電子傳遞鏈電子傳遞鏈( (electron transfer chain) )。 n氧化呼吸鏈的定義氧化呼吸鏈的定義 目錄目錄 9 NADH+H+ NAD+ 1/2O2+2H+ H2O 胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè) 線粒體內(nèi)膜 延胡索酸 琥珀酸 e- Q e- e- Cytc e- e- 呼吸鏈電子傳遞的基本過(guò)程 目錄目錄

4、呼吸鏈各組分中，有的可呼吸鏈各組分中，有的可 以同時(shí)傳遞電子和質(zhì)子以同時(shí)傳遞電子和質(zhì)子 （遞氫體），（遞氫體）， 有的只能有的只能 傳遞電子傳遞電子（遞電子體）（遞電子體） 。 n組成組成 遞氫體遞氫體和和電子傳遞體（電子傳遞體（2H 2H 2H 2H+ + + 2e + 2e） 目錄目錄 o NADNAD+ +：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸( (N Nicotinamide icotinamide A Adenine denine D Dinucleotide)inucleotide) ，又叫，又叫CoCo o NADPNADP+ +：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸：煙酰胺腺嘌呤二核

5、苷酸磷酸( (N Nicotin-icotin- amide amide A Adenine denine D Dinucleotide inucleotide P Phosphate) hosphate) ，又，又 叫叫CoCo o Vit PPVit PP（B B3 3）的衍生物的衍生物 遞氫體遞氫體 1. NAD1. NAD+ +/ / NADPNADP+ + 目錄目錄 R = H: NADR = H: NAD+ +; ; R = HR = H2 2POPO3 3: NADP: NADP+ + R R NADNAD+ +/ / NADPNADP+ + 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 目錄目錄 NADNAD

6、+ +（NADPNADP+ +）的遞氫機(jī)制）的遞氫機(jī)制 （氧化型）（氧化型） N H CONH2 R + H + H + + e N H CONH2 R H + H + NAD +/NADP + NADH/NADPH （還原型）（還原型） 目錄目錄 oFMNFMN：黃素單核苷酸：黃素單核苷酸( (F Flavinlavin M Monoonon nucleotide)ucleotide) oFADFAD：黃素腺嘌呤二核苷酸：黃素腺嘌呤二核苷酸( (F Flavin lavin A Adenine denine D Dinucleotide)inucleotide) oVit BVit B2 2

7、（核黃素）的衍生物（核黃素）的衍生物 目錄目錄 CH2OHOP OH OC C HOH C HOH HOH CHH NH N N NO O H3C H3C 1 4 5 89 10 異咯嗪異咯嗪 核醇核醇 FMN結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 目錄目錄 CH2O O OH OH HH H CH2 H OP OH O N N N N NH2 OP OH O C C HOH C HOH HOH CHH NH N N NO O H3C H3C 1 4 5 89 10 FAD結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 目錄目錄 FMN和和FAD遞氫機(jī)制遞氫機(jī)制 R NH N N NO O H3C H3C FMN/FAD 1 4 5 89 10 R NH N

8、H H N NO O H3C H3C 1 4 5 89 10 + 2H FMNH2/FADH2 （氧化型）（氧化型） （還原型）（還原型） 目錄目錄 FMNH 目錄目錄 由多個(gè)異戊二烯連由多個(gè)異戊二烯連 接形成較長(zhǎng)的疏水側(cè)鏈接形成較長(zhǎng)的疏水側(cè)鏈 （人（人CoQCoQ10 10），氧化還原 ），氧化還原 反應(yīng)時(shí)可生成中間產(chǎn)物反應(yīng)時(shí)可生成中間產(chǎn)物 半醌型泛醌半醌型泛醌。內(nèi)膜中。內(nèi)膜中可可 移動(dòng)電子載體移動(dòng)電子載體，在各復(fù)，在各復(fù) 合體間募集并穿梭傳遞合體間募集并穿梭傳遞 還原當(dāng)量和電子。在還原當(dāng)量和電子。在電電 子傳遞和質(zhì)子移動(dòng)子傳遞和質(zhì)子移動(dòng)的偶的偶 聯(lián)中起著核心作用。聯(lián)中起著核心作用。 目錄目

9、錄 遞電子體遞電子體 o 含有等量鐵原子和硫原子。含有等量鐵原子和硫原子。 o 鐵原子可進(jìn)行鐵原子可進(jìn)行FeFe2+ 2+ Fe Fe3+ 3+e +e 反應(yīng)傳遞反應(yīng)傳遞 電子，為電子，為單電子傳遞體單電子傳遞體。 目錄目錄 Fe3+Fe2+ -e +e 目錄目錄 鐵硫蛋白鐵硫蛋白 無(wú)機(jī)硫無(wú)機(jī)硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫 Fe4S4 表示無(wú)機(jī)硫表示無(wú)機(jī)硫 目錄目錄 目錄目錄 CytochromeCytochrome 這是廣布于需氧生物線粒體內(nèi)膜上的一類(lèi)傳遞這是廣布于需氧生物線粒體內(nèi)膜上的一類(lèi)傳遞 電子的色素蛋白，輔基為含電子的色素蛋白，輔基為含鐵卟啉鐵卟啉的衍生物。的衍生物。 參與線粒體生物氧化體系

10、的細(xì)胞色素有參與線粒體生物氧化體系的細(xì)胞色素有CytaCyta， CytaCyta3 3，CytbCytb，CytcCytc和和CytcCytc1 1 目前尚不能將目前尚不能將CytaCyta和和CytaCyta3 3分開(kāi)，故將他們合分開(kāi)，故將他們合 稱(chēng)為稱(chēng)為細(xì)胞色素氧化酶（細(xì)胞色素氧化酶（ CytaaCytaa3 3 ）。）。 目錄目錄 血紅素血紅素A A CytCyt的輔基是的輔基是血紅素血紅素 目錄目錄 血紅素血紅素C 血紅素血紅素B 目錄目錄 一、氧化呼吸鏈由一、氧化呼吸鏈由4 4種具有傳遞電子種具有傳遞電子 能力的復(fù)合體組成能力的復(fù)合體組成 目錄目錄 人線粒體呼吸鏈復(fù)合體人線粒體呼吸

11、鏈復(fù)合體 復(fù)合體復(fù)合體酶名稱(chēng)酶名稱(chēng)質(zhì)量質(zhì)量 (kD)(kD) 多肽多肽 鏈數(shù)鏈數(shù) 功能輔基功能輔基含結(jié)合位點(diǎn)含結(jié)合位點(diǎn) 復(fù)合體復(fù)合體NADH-NADH-泛醌還泛醌還 原酶原酶 8508503939FMNFMN，F(xiàn)e-SFe-SNADHNADH（基質(zhì)側(cè)）（基質(zhì)側(cè)） CoQCoQ（脂質(zhì)核心）（脂質(zhì)核心） 復(fù)合體復(fù)合體琥珀酸琥珀酸- -泛醌泛醌 還原酶還原酶 1401404 4FADFAD，F(xiàn)e-SFe-S琥珀酸（基質(zhì)側(cè)）琥珀酸（基質(zhì)側(cè)） CoQCoQ（脂質(zhì)核心）（脂質(zhì)核心） 復(fù)合體復(fù)合體泛醌泛醌- -細(xì)胞色細(xì)胞色 素素C C還原酶還原酶 2502501111血紅素血紅素b bL L, b, bH

12、H, c, c1 1, , Fe-SFe-S Cyt cCyt c（膜間隙側(cè)）（膜間隙側(cè)） 細(xì)胞色素細(xì)胞色素c c13131 1血紅素血紅素c cCyt cCyt c1 1， Cyt aCyt a 復(fù)合體復(fù)合體細(xì)胞色素細(xì)胞色素C C氧氧 化酶化酶 1621621313血紅素血紅素a a，a a3 3， CuCuA A, Cu, CuB B Cyt cCyt c（膜間隙側(cè)）（膜間隙側(cè)） 泛醌不包含在上述四種復(fù)合體中。泛醌不包含在上述四種復(fù)合體中。 目錄目錄 呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置呼吸鏈各復(fù)合體在線粒體內(nèi)膜中的位置 目錄目錄 復(fù)合體復(fù)合體又稱(chēng)又稱(chēng)NADH-NADH-泛醌還原酶泛醌還原酶

13、 功能：功能：接受來(lái)自接受來(lái)自NADH+HNADH+H+ +的電子并轉(zhuǎn)移給泛醌的電子并轉(zhuǎn)移給泛醌 （ubiquinoneubiquinone）。）。 復(fù)合體復(fù)合體可催化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：可催化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程： 電子傳遞：電子傳遞： NADH NADH CoQCoQ 質(zhì)子泵出：質(zhì)子泵出：復(fù)合體復(fù)合體有質(zhì)子泵功能，每傳遞有質(zhì)子泵功能，每傳遞 2 2個(gè)電子可將個(gè)電子可將4 4個(gè)個(gè)H H+ +從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到胞漿側(cè)。從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)泵到胞漿側(cè)。 （一）（一） 復(fù)合體復(fù)合體將將NADH+HNADH+H+ +中的電子傳遞給中的電子傳遞給 泛醌泛醌 目錄目錄 復(fù)合體復(fù)合體的功能的功能 NADH+HNADH

14、+H+ + NADNAD+ + FMN FMN FMNHFMNH2 2 還原型還原型Fe-SFe-S 氧化型氧化型Fe-SFe-S Q Q QHQH2 2 目錄目錄 復(fù)合體復(fù)合體是三羧酸循環(huán)中的是三羧酸循環(huán)中的琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶， 又稱(chēng)又稱(chēng)琥珀酸琥珀酸- -泛醌還原酶泛醌還原酶。 電子傳遞：電子傳遞：琥珀酸琥珀酸FADFAD幾種幾種Fe-SCoQFe-SCoQ 復(fù)合體復(fù)合體沒(méi)有沒(méi)有H H+ +泵的功能泵的功能。 （二）復(fù)合體（二）復(fù)合體將電子從琥珀酸傳遞到泛醌將電子從琥珀酸傳遞到泛醌 目錄目錄 泛醌泛醌從復(fù)合體從復(fù)合體、募集還原當(dāng)量和電子募集還原當(dāng)量和電子 并穿梭傳遞到復(fù)合體并穿梭傳遞到

15、復(fù)合體。 目錄目錄 （三）復(fù)合體（三）復(fù)合體將電子從還原型泛醌傳遞給將電子從還原型泛醌傳遞給 細(xì)胞色素細(xì)胞色素c c 復(fù)合體復(fù)合體又叫又叫泛醌泛醌- -細(xì)胞色素細(xì)胞色素C C還原酶還原酶。人復(fù)合。人復(fù)合 體體含有細(xì)胞色素含有細(xì)胞色素b(b562(bH), b566(bL)b(b562(bH), b566(bL)、 細(xì)胞色素細(xì)胞色素c1c1和一種可移動(dòng)的鐵硫蛋白和一種可移動(dòng)的鐵硫蛋白(Rieske (Rieske protein)protein)。 電子傳遞過(guò)程：電子傳遞過(guò)程：CoQH2(Cyt bLCyt CoQH2(Cyt bLCyt bH) Fe-S Cytc1CytcbH) Fe-S C

16、ytc1Cytc 目錄目錄 復(fù)合體復(fù)合體的電子傳遞通過(guò)的電子傳遞通過(guò)“Q Q循環(huán)循環(huán)”實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 復(fù)合體復(fù)合體每傳遞每傳遞2 2個(gè)電子向內(nèi)膜胞漿側(cè)釋個(gè)電子向內(nèi)膜胞漿側(cè)釋 放放4 4個(gè)個(gè)H H+ +，復(fù)合體復(fù)合體也有質(zhì)子泵作用。也有質(zhì)子泵作用。 Cyt cCyt c是是呼吸鏈唯一水溶性球狀蛋白，呼吸鏈唯一水溶性球狀蛋白，不不 包含在復(fù)合體中。將獲得的電子傳遞到復(fù)包含在復(fù)合體中。將獲得的電子傳遞到復(fù) 合體合體。 目錄目錄 人復(fù)合體人復(fù)合體又稱(chēng)又稱(chēng)細(xì)胞色素細(xì)胞色素C C氧化酶氧化酶(cytochrome c (cytochrome c oxidase)oxidase)。 電子傳遞：電子傳遞：Cyt

17、 cCuACyt aCyt aCyt cCuACyt aCyt a3 3CuB CuB OO2 2 Cyt aCyt a3 3CuBCuB形成活性雙核中心，將電子傳遞給形成活性雙核中心，將電子傳遞給O O2 2。 復(fù)合體復(fù)合體也也有質(zhì)子泵功能，每有質(zhì)子泵功能，每傳遞傳遞2 2個(gè)電子使個(gè)電子使2 2個(gè)個(gè)H H+ + 跨內(nèi)膜向胞漿側(cè)轉(zhuǎn)移跨內(nèi)膜向胞漿側(cè)轉(zhuǎn)移 。 （四）復(fù)合體（四）復(fù)合體將電子從細(xì)胞色素將電子從細(xì)胞色素C C傳遞給氧傳遞給氧 目錄目錄 復(fù)復(fù) 合合 體體 的的 電電 子子 傳傳 遞遞 過(guò)過(guò) 程程 目錄目錄 1 1、NADHNADH氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈 NADH NADH 復(fù)合體復(fù)合體Co

18、QCoQ 復(fù)合體復(fù)合體Cytc Cytc 復(fù)合體復(fù)合體OO2 2 2 2、琥珀酸氧化呼吸鏈、琥珀酸氧化呼吸鏈 琥珀酸琥珀酸 復(fù)合體復(fù)合體 CoQ CoQ 復(fù)合體復(fù)合體Cytc Cytc 復(fù)合體復(fù)合體OO2 2 二、二、NADHNADH和和FADHFADH2 2是氧化呼吸鏈的電子供體是氧化呼吸鏈的電子供體 根據(jù)電子供體及其傳遞過(guò)程，目前認(rèn)為，氧化根據(jù)電子供體及其傳遞過(guò)程，目前認(rèn)為，氧化 呼吸鏈有兩條途徑：呼吸鏈有兩條途徑： 目錄目錄 NADH FMN (Fe-S) 琥珀酸琥珀酸 FAD (Fe-S) CoQCyt bCyt c1Cyt cCyt aa3O2 NADHNADH氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈

19、FADHFADH2 2氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈 目錄目錄 標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位 特異抑制劑阻斷特異抑制劑阻斷 還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧還原狀態(tài)呼吸鏈緩慢給氧 將呼吸鏈拆開(kāi)和重組將呼吸鏈拆開(kāi)和重組 氧化呼吸鏈各組分的順序排列是由以下氧化呼吸鏈各組分的順序排列是由以下 實(shí)驗(yàn)確定的實(shí)驗(yàn)確定的 目錄目錄 呼吸鏈中各種氧化還原對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位呼吸鏈中各種氧化還原對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位 氧化還原對(duì)氧化還原對(duì)E0(V)氧化還原對(duì)氧化還原對(duì)E0(V) NAD+ /NADN+H+0.32Cyt c1 Fe3+ /Fe2+0.22 FMN /FMNH20.219Cyt c Fe3+ /Fe2+0.254

20、FAD /FADH20.219Cyt a Fe3+ /Fe2+0.29 Cyt bL(bH) Fe3+/Fe2+0.05(0.10)Cyt a3 Fe3+ /Fe2+0.35 Q10 /Q10H20.061/2O2 /H2O0.816 目錄目錄 第二節(jié)第二節(jié) 氧化磷酸化將氧化呼吸鏈釋能與氧化磷酸化將氧化呼吸鏈釋能與 ADPADP磷酸化偶聯(lián)生成磷酸化偶聯(lián)生成ATPATP 目錄目錄 氧化磷酸化氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)是指在是指在 呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中偶聯(lián)呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中偶聯(lián)ADPADP磷酸化，生成磷酸化，生成 ATPATP，又稱(chēng)為，又稱(chēng)為偶聯(lián)磷酸化偶聯(lián)

21、磷酸化。 nATPATP生成方式生成方式 底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 與脫氫等反應(yīng)偶聯(lián)，生成底物分子的高能鍵，使與脫氫等反應(yīng)偶聯(lián)，生成底物分子的高能鍵，使 ADP(GDP)ADP(GDP)磷酸化生成磷酸化生成ATP(GTP)ATP(GTP)的過(guò)程。不經(jīng)電子的過(guò)程。不經(jīng)電子 傳遞。傳遞。 目錄目錄 一、氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復(fù)合體一、氧化磷酸化偶聯(lián)部位在復(fù)合體、 、內(nèi)內(nèi) 根據(jù)根據(jù)P/OP/O比值比值 自由能變化自由能變化: G: G=-nFE=-nFE 氧化磷酸化偶聯(lián)部位：氧化磷酸化偶聯(lián)部位：復(fù)合體復(fù)合體、 目錄目錄 線線粒粒體體

22、離離體體實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測(cè)測(cè)得得的的一一些些底底物物的的P/O比比值值 底底 物物呼呼吸吸鏈鏈的的組組成成P/O比比值值可可能能生生成成的的 ATP數(shù)數(shù) -羥羥丁丁酸酸NAD+復(fù)復(fù)合合體體CoQ復(fù)復(fù)合合體體2.5 2.5 Cyt c復(fù)復(fù)合合體體O2 琥琥珀珀酸酸復(fù)復(fù)合合體體CoQ復(fù)復(fù)合合體體1.5 1.5 Cyt c復(fù)復(fù)合合體體O2 抗抗壞壞血血酸酸Cyt c復(fù)復(fù)合合體體O20.88 1 細(xì)細(xì)胞胞色色素素c (Fe2+) 復(fù)復(fù)合合體體O20.61-0.68 1 （一）（一）P/O P/O 比值比值 指氧化磷酸化過(guò)程中，每消耗指氧化磷酸化過(guò)程中，每消耗1/21/2摩爾摩爾O O2 2所生所生 成成ATP

23、ATP的摩爾數(shù)（或一對(duì)電子通過(guò)氧化呼吸鏈傳遞的摩爾數(shù)（或一對(duì)電子通過(guò)氧化呼吸鏈傳遞 給氧所生成給氧所生成ATPATP分子數(shù)）。分子數(shù)）。 目錄目錄 （二）自由能變化（二）自由能變化 根據(jù)熱力學(xué)公式，根據(jù)熱力學(xué)公式，pH7.0pH7.0時(shí)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化時(shí)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 ( (G0)G0)與還原電位變化與還原電位變化( (E0)E0)之間有以下關(guān)系：之間有以下關(guān)系： n n為傳遞電子數(shù)；為傳遞電子數(shù)；F F為法拉第常數(shù)為法拉第常數(shù)(96.5kJ/molV)(96.5kJ/molV) G0 = -nFG0 = -nFE0E0 目錄目錄 NADH FMN （Fe-S） CoQCyt bCyt c1Cy

24、t cCyt aa3O2 FAD （Fe-S） 琥珀酸 能量 ADP + PiATP 能量 ADP + PiATP 能量 ADP + PiATP -0.32-0.22+0.04+0.08+0.23+0.25+0.29+0.82 0.36V 0.21V 0.53V 69.5kJ/mol69.5kJ/mol 40.5kJ/mol40.5kJ/mol 102.3kJ/mol102.3kJ/mol 目錄目錄 電子傳遞鏈自由能變化電子傳遞鏈自由能變化 區(qū)段區(qū)段 電位變化電位變化 (E) 自由能變化自由能變化 G=-nFE 能否生成能否生成ATP (G是否大于是否大于30.5KJ) Cyt aa3O2 0

25、.53V 102.3KJ/mol 能能 NAD+CoQ0.36V 69.5KJ/mol 能能 CoQCyt c 0.21V 40.5KJ/mol 能能 目錄目錄 ATP ATP ATP 氧化磷酸化偶聯(lián)部位氧化磷酸化偶聯(lián)部位 NADH FMN (Fe-S) 琥珀酸琥珀酸 FAD (Fe-S) CoQCyt bCyt cCyt cCyt aa3O2 目錄目錄 二、氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制是產(chǎn)生跨線粒二、氧化磷酸化偶聯(lián)機(jī)制是產(chǎn)生跨線粒 體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度 化學(xué)滲透假說(shuō)化學(xué)滲透假說(shuō)(chemiosmotic hypothesis) 電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)，可電子經(jīng)呼吸鏈傳遞時(shí)，可 將質(zhì)子將質(zhì)子(H

26、(H+ +) )從線粒體內(nèi)膜的基從線粒體內(nèi)膜的基 質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜質(zhì)側(cè)泵到內(nèi)膜胞漿側(cè)，產(chǎn)生膜 內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲(chǔ)存能量。內(nèi)外質(zhì)子電化學(xué)梯度儲(chǔ)存能量。 當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng)當(dāng)質(zhì)子順濃度梯度回流時(shí)驅(qū)動(dòng) ADPADP與與PiPi生成生成ATPATP。 Peter mitchell 目錄目錄 氧化磷酸化依賴(lài)于完整封閉的線粒體內(nèi)膜；氧化磷酸化依賴(lài)于完整封閉的線粒體內(nèi)膜； 線粒體內(nèi)膜對(duì)線粒體內(nèi)膜對(duì)H H+ +、OHOH 、 、K K 、 、ClCl 離子是不通透 離子是不通透 的；的； 電子傳遞鏈可驅(qū)動(dòng)質(zhì)子移出線粒體，形成可測(cè)定電子傳遞鏈可驅(qū)動(dòng)質(zhì)子移出線粒體，形成可測(cè)定 的跨內(nèi)膜電化學(xué)梯

27、度；的跨內(nèi)膜電化學(xué)梯度； 增加線粒體內(nèi)膜外側(cè)酸性可導(dǎo)致增加線粒體內(nèi)膜外側(cè)酸性可導(dǎo)致ATPATP合成，而線合成，而線 粒體內(nèi)膜加入使質(zhì)子通過(guò)物質(zhì)可減少內(nèi)膜質(zhì)子梯粒體內(nèi)膜加入使質(zhì)子通過(guò)物質(zhì)可減少內(nèi)膜質(zhì)子梯 度，結(jié)果電子雖可以傳遞，但度，結(jié)果電子雖可以傳遞，但ATPATP生成減少。生成減少。 n化學(xué)滲透假說(shuō)已經(jīng)得到廣泛的實(shí)驗(yàn)支持化學(xué)滲透假說(shuō)已經(jīng)得到廣泛的實(shí)驗(yàn)支持 目錄目錄 線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì) 線粒體膜線粒體膜 + + + + - - - - H+ O2 H2O H+ e- ADP + Pi ATP 化學(xué)滲透假說(shuō)簡(jiǎn)單示意圖化學(xué)滲透假說(shuō)簡(jiǎn)單示意圖 目錄目錄 F0 F1 Cyt c Q NADH+H+

28、NAD+ 延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+ 1/2O2+2H+ H2O ADP+Pi ATP 4H+ 2H+ 4H+ 胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) + + + + + + + + + + - - - - - - - - - 電子傳遞過(guò)程電子傳遞過(guò)程復(fù)合體復(fù)合體 (4H (4H+ +) ) 、 (4 H (4 H+ +) )和和 (2H (2H+ +) )有質(zhì)子泵功能有質(zhì)子泵功能。 目錄目錄 化學(xué)滲透示意圖及各種抑制劑對(duì)電子傳遞鏈的影響化學(xué)滲透示意圖及各種抑制劑對(duì)電子傳遞鏈的影響 目錄目錄 三、質(zhì)子順濃度梯度回流釋放能量用于三、質(zhì)子順濃度梯度回流釋放能量用于 合成合成ATPATP F F1 1

29、：親水部分：親水部分 （動(dòng)物：（動(dòng)物：3 33 3亞基復(fù)合體，亞基復(fù)合體， OSCPOSCP、IF1IF1 亞基），線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)顆粒），線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)顆粒 狀突起，狀突起，催化催化ATPATP合成。合成。 F F0 0：疏水部分：疏水部分（abab2 2c c912 912亞基，動(dòng)物還有其他輔助亞 亞基，動(dòng)物還有其他輔助亞 基），鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中，形成基），鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中，形成跨內(nèi)膜質(zhì)子跨內(nèi)膜質(zhì)子 通道通道 。 nATPATP合酶結(jié)構(gòu)組成合酶結(jié)構(gòu)組成 目錄目錄 目錄目錄 nATPATP合酶組成可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣結(jié)構(gòu)合酶組成可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣結(jié)構(gòu) F F0 0的的2 2個(gè)個(gè)b b亞基

30、的一端錨定亞基的一端錨定F F1 1的的亞基，另一端通亞基，另一端通 過(guò)過(guò)和和3333穩(wěn)固結(jié)合，使穩(wěn)固結(jié)合，使a a、b b2 2和和3 33 3、亞亞 基組成穩(wěn)定的基組成穩(wěn)定的定子部分定子部分。 部分部分和和亞基共同形成穿過(guò)亞基共同形成穿過(guò)3 33 3間中軸，間中軸， 還與還與1 1個(gè)個(gè)亞基疏松結(jié)合作用，下端與嵌入內(nèi)膜的亞基疏松結(jié)合作用，下端與嵌入內(nèi)膜的 c c亞基環(huán)緊密結(jié)合。亞基環(huán)緊密結(jié)合。c c亞基環(huán)、亞基環(huán)、和和亞基組成亞基組成轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子部分子部分。 質(zhì)子質(zhì)子順梯度向基質(zhì)順梯度向基質(zhì)回流回流時(shí)，轉(zhuǎn)子部分相對(duì)定子部時(shí)，轉(zhuǎn)子部分相對(duì)定子部 分旋轉(zhuǎn)，使分旋轉(zhuǎn)，使ATPATP合酶利用釋放的能量合

31、酶利用釋放的能量合成合成ATPATP。 目錄目錄 當(dāng)當(dāng)H H+ +順濃度遞度經(jīng)順濃度遞度經(jīng)F F0 0中中a a亞基和亞基和c c亞基之間回流時(shí)，亞基之間回流時(shí)， 亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)亞基發(fā)生旋轉(zhuǎn)，3 3個(gè)個(gè)亞基的構(gòu)象發(fā)生改變亞基的構(gòu)象發(fā)生改變。 ATP合酶的工作機(jī)制合酶的工作機(jī)制 nATPATP合成的結(jié)合變構(gòu)機(jī)制合成的結(jié)合變構(gòu)機(jī)制(binding change (binding change mechanism) mechanism) 目錄目錄 ATP F0 F1 胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 腺苷酸腺苷酸 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 磷酸磷酸 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 H2PO4- ATP 3H+ 3H+ H+ H+

32、 H2PO4- H2PO4- ADP ADP 每分子每分子ATP在線粒體中生成并轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿在線粒體中生成并轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿 需需4個(gè)個(gè)H 回流進(jìn)入線粒體基質(zhì)中 回流進(jìn)入線粒體基質(zhì)中 目錄目錄 o NADH氧化呼吸鏈每傳遞氧化呼吸鏈每傳遞2H僅生成僅生成 2.5分子分子ATP到線粒體外被利用。到線粒體外被利用。 o FADH2氧化呼吸鏈每傳遞氧化呼吸鏈每傳遞2H僅生成僅生成 1.5分子分子ATP到線粒體外被利用。到線粒體外被利用。 目錄目錄 四、四、ATPATP在能量代謝中起核心作用在能量代謝中起核心作用 細(xì)胞內(nèi)代謝反應(yīng)都是依序進(jìn)行、能量逐步細(xì)胞內(nèi)代謝反應(yīng)都是依序進(jìn)行、能量逐步 得失。得失。 ATPA

33、TP稱(chēng)之為稱(chēng)之為高能磷酸化合物高能磷酸化合物，可直接為細(xì)胞，可直接為細(xì)胞 的各種生理活動(dòng)提供能量，同時(shí)也有利于細(xì)的各種生理活動(dòng)提供能量，同時(shí)也有利于細(xì) 胞對(duì)能量代謝進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控。胞對(duì)能量代謝進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控。 生物體能量代謝有其明顯的特點(diǎn)。生物體能量代謝有其明顯的特點(diǎn)。 目錄目錄 n高能磷酸鍵高能磷酸鍵 水解時(shí)釋放的能量大于水解時(shí)釋放的能量大于21KJ/mol21KJ/mol的磷酸酯的磷酸酯 鍵，常表示為鍵，常表示為 P P。 n高能磷酸化合物高能磷酸化合物 含有高能磷酸鍵的化合物含有高能磷酸鍵的化合物 目錄目錄 化合物化合物 E0 kJ/mol(kcal/mol) 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮

34、酸61.9(14.8) 氨基甲酰磷酸氨基甲酰磷酸51.4(12.3) 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸49.3(11.8) 磷酸肌酸磷酸肌酸43.1(10.3) ATP ADPPi30.5(7.3) 乙酰輔酶乙酰輔酶A31.5(7.5) ADP AMPPi27.6(6.6) 焦磷酸焦磷酸27.6(6.6) 葡糖葡糖-1-磷酸磷酸20.9(5.0) 一些重要有機(jī)磷酸化合物水解釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能一些重要有機(jī)磷酸化合物水解釋放的標(biāo)準(zhǔn)自由能 目錄目錄 （一）（一）ATPATP是體內(nèi)能量捕獲和釋放利用的重要是體內(nèi)能量捕獲和釋放利用的重要 分子分子 ATPATP是體內(nèi)最重要的高能磷酸化合物，是細(xì)胞是體內(nèi)最重

35、要的高能磷酸化合物，是細(xì)胞 可直接利用的能量形式?？芍苯永玫哪芰啃问?。 ATPATP在生物能學(xué)上最重要的意義在于，通過(guò)其在生物能學(xué)上最重要的意義在于，通過(guò)其 水解反應(yīng)釋放大量自由能和需要供能的反應(yīng)偶水解反應(yīng)釋放大量自由能和需要供能的反應(yīng)偶 聯(lián)，使這些反應(yīng)在生理?xiàng)l件下完成。聯(lián)，使這些反應(yīng)在生理?xiàng)l件下完成。 目錄目錄 核苷二磷酸激酶的作用核苷二磷酸激酶的作用 ATP + UDP ADP + UTP ATP + CDP ADP + CTP ATP + GDP ADP + GTP 腺苷酸激酶的作用腺苷酸激酶的作用 ADP + ADP ATP + AMPADP + ADP ATP + AMP （二）（

36、二）ATPATP是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移和磷酸核苷化合物是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)移和磷酸核苷化合物 相互轉(zhuǎn)變的核心相互轉(zhuǎn)變的核心 目錄目錄 （三）（三）ATPATP通過(guò)轉(zhuǎn)移自身基團(tuán)提供能量通過(guò)轉(zhuǎn)移自身基團(tuán)提供能量 因?yàn)橐驗(yàn)锳TPATP分子中的高能磷酸鍵水解釋放能量多，分子中的高能磷酸鍵水解釋放能量多， 易釋放易釋放PiPi、PPiPPi基團(tuán)，很多酶促反應(yīng)由基團(tuán)，很多酶促反應(yīng)由ATPATP通過(guò)通過(guò) 共價(jià)鍵與底物或酶分子相連，將共價(jià)鍵與底物或酶分子相連，將ATPATP分子中的分子中的 PiPi、PPiPPi或者或者AMPAMP基團(tuán)轉(zhuǎn)移到底物或酶蛋白上而基團(tuán)轉(zhuǎn)移到底物或酶蛋白上而 形成中間產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變后再將這些基團(tuán)

37、形成中間產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)變后再將這些基團(tuán) 水解而形成終產(chǎn)物。水解而形成終產(chǎn)物。 目錄目錄 磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。磷酸肌酸作為肌肉和腦組織中能量的一種貯存形式。 （四）磷酸肌酸是高能鍵能量的儲(chǔ)存形式（四）磷酸肌酸是高能鍵能量的儲(chǔ)存形式 目錄目錄 ATP ATP的生成、儲(chǔ)存和利用的生成、儲(chǔ)存和利用 ATP ATP ADP ADP 肌酸肌酸 磷酸磷酸 肌酸肌酸 氧化磷酸化氧化磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 機(jī)械能機(jī)械能( (肌肉收縮肌肉收縮) ) 滲透能滲透能( (物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)) ) 化學(xué)能化學(xué)能( (合成代謝合成代謝) ) 電能電能( (生物電生物電) )

38、 熱能熱能( (維持體溫維持體溫) ) 生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和 利用都以利用都以ATPATP為中心。為中心。 目錄目錄 第三節(jié)第三節(jié) 氧化磷酸化的影響因素氧化磷酸化的影響因素 目錄目錄 一、體內(nèi)能量狀態(tài)可調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率一、體內(nèi)能量狀態(tài)可調(diào)節(jié)氧化磷酸化速率 氧化磷酸化是機(jī)體合成能量載體氧化磷酸化是機(jī)體合成能量載體ATPATP的最主要的最主要 的途徑，因此機(jī)體根據(jù)能量需求調(diào)節(jié)氧化磷的途徑，因此機(jī)體根據(jù)能量需求調(diào)節(jié)氧化磷 酸化速率，從而調(diào)節(jié)酸化速率，從而調(diào)節(jié)ATPATP的生成量。的生成量。 目錄目錄 二、抑制劑可阻斷氧化磷酸化過(guò)程二、抑制劑可阻斷氧化磷酸化過(guò)程 （一）呼吸鏈抑制

39、劑阻斷電子傳遞過(guò)程（一）呼吸鏈抑制劑阻斷電子傳遞過(guò)程 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：魚(yú)藤酮抑制劑：魚(yú)藤酮(rotenone)(rotenone)、粉蝶、粉蝶 霉素霉素A(piericidin A)A(piericidin A)及異戊巴比妥及異戊巴比妥 (amobarbital)(amobarbital)等等阻斷傳遞電子到泛醌阻斷傳遞電子到泛醌 。 復(fù)合體復(fù)合體的抑制劑：萎銹靈的抑制劑：萎銹靈(carboxin)(carboxin)。 目錄目錄 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抗霉素抑制劑：抗霉素A(antimycin A)A(antimycin A)阻斷阻斷 Cyt bHCyt bH傳遞電子到泛醌傳遞電子到泛醌(Q

40、(QN N) ) ；黏噻唑菌醇則作；黏噻唑菌醇則作 用用Q QP P位點(diǎn)位點(diǎn)。 復(fù)合體復(fù)合體抑制劑：抑制劑：CNCN 、 、N N3 3 緊密結(jié)合中氧化型 緊密結(jié)合中氧化型 Cyt aCyt a3 3，阻斷電子由，阻斷電子由Cyt aCyt a到到CuB- Cyt aCuB- Cyt a3 3間傳遞。間傳遞。 COCO與還原型與還原型Cyt aCyt a3 3結(jié)合，結(jié)合，阻斷電子傳遞給阻斷電子傳遞給O O2 2。 目錄目錄 NADHNADH FMNFMN (Fe-S)(Fe-S) 琥珀酸琥珀酸 FADFAD (Fe-S)(Fe-S) CoQCoQCyt bCyt cCyt cCyt bCyt

41、cCyt cCyt aaCyt aa3 3O O2 2 魚(yú)藤酮魚(yú)藤酮 粉蝶霉素粉蝶霉素A A 異戊巴比妥異戊巴比妥 抗霉素抗霉素A A 二巰基丙醇二巰基丙醇 COCO、CNCN- -、 N N3 3- -及及H H2 2S S 各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn)各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn) 目錄目錄 不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響不同底物和抑制劑對(duì)線粒體氧耗的影響 目錄目錄 （二）解偶聯(lián)劑阻斷（二）解偶聯(lián)劑阻斷ADPADP的磷酸化過(guò)程的磷酸化過(guò)程 解偶聯(lián)劑解偶聯(lián)劑(uncoupler)(uncoupler)可使氧化與磷酸化的偶可使氧化與磷酸化的偶 聯(lián)相互分離，基本作用機(jī)制是聯(lián)相互分離，基本作用機(jī)制是

42、破壞破壞電子傳遞過(guò)程建電子傳遞過(guò)程建 立的跨內(nèi)膜的立的跨內(nèi)膜的質(zhì)子電化學(xué)梯度質(zhì)子電化學(xué)梯度，使電化學(xué)梯度儲(chǔ)存，使電化學(xué)梯度儲(chǔ)存 的的能量以熱能形式釋放能量以熱能形式釋放，ATPATP的生成受到抑制。的生成受到抑制。 如：二硝基苯酚如：二硝基苯酚(dinitrophenol, DNP) (dinitrophenol, DNP) ；解；解 偶聯(lián)蛋白偶聯(lián)蛋白(uncoupling protein(uncoupling protein，UCP1)UCP1)。 目錄目錄 嬰兒和初生的哺乳動(dòng)物體嬰兒和初生的哺乳動(dòng)物體 內(nèi)含有較多的棕色脂肪組內(nèi)含有較多的棕色脂肪組 織，可維持體溫?？棧删S持體溫。 目錄目錄

43、 解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體）解偶聯(lián)蛋白作用機(jī)制（棕色脂肪組織線粒體） Cyt cCyt c Q Q 胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 解偶聯(lián)解偶聯(lián) 蛋白蛋白 熱能熱能 ADP+Pi ADP+Pi ATP ATP 目錄目錄 目錄目錄 （三）（三）ATPATP合酶抑制劑同時(shí)抑制電子傳遞和合酶抑制劑同時(shí)抑制電子傳遞和ATPATP 的生成的生成 這類(lèi)抑制劑對(duì)電子傳遞及這類(lèi)抑制劑對(duì)電子傳遞及ADPADP磷酸化均有抑制磷酸化均有抑制 作用。例如作用。例如寡霉素寡霉素(oligomycin)(oligomycin)可結(jié)合可結(jié)合F F0 0單位，單位，二二 環(huán)己基碳二亞胺環(huán)己基碳二亞胺(dicyclo

44、hexyl carbodiimide, (dicyclohexyl carbodiimide, DCCP)DCCP)共價(jià)結(jié)合共價(jià)結(jié)合F F0 0的的c c亞基谷氨酸殘基，阻斷質(zhì)子從亞基谷氨酸殘基，阻斷質(zhì)子從 F F0 0質(zhì)子半通道回流，抑制質(zhì)子半通道回流，抑制ATPATP合酶活性。由于線粒合酶活性。由于線粒 體內(nèi)膜兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵體內(nèi)膜兩側(cè)質(zhì)子電化學(xué)梯度增高影響呼吸鏈質(zhì)子泵 的功能，繼而抑制電子傳遞。的功能，繼而抑制電子傳遞。 目錄目錄 寡霉素寡霉素(oligomycin) (oligomycin) 寡霉素寡霉素 ATPATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖合酶結(jié)構(gòu)模式圖 可阻止質(zhì)子從可阻

45、止質(zhì)子從 F0F0質(zhì)子通道回質(zhì)子通道回 流，抑制流，抑制ATPATP生生 成。成。 目錄目錄 電子傳遞鏈及氧化電子傳遞鏈及氧化 磷酸化系統(tǒng)概貌磷酸化系統(tǒng)概貌 H+ 跨膜質(zhì)子電化跨膜質(zhì)子電化 學(xué)梯度；學(xué)梯度；H+m內(nèi)膜內(nèi)膜 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè)H+；H+c 內(nèi)內(nèi) 膜胞液側(cè)膜胞液側(cè)H+ 目錄目錄 Na Na+ +，K K+ +ATPATP酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增酶和解偶聯(lián)蛋白基因表達(dá)均增 加，導(dǎo)致機(jī)體耗氧量和產(chǎn)熱比例均增加，所以甲加，導(dǎo)致機(jī)體耗氧量和產(chǎn)熱比例均增加，所以甲 亢患者的基礎(chǔ)代謝率增高?？夯颊叩幕A(chǔ)代謝率增高。 三、甲狀腺激素可促進(jìn)氧化磷酸化和產(chǎn)熱三、甲狀腺激素可促進(jìn)氧化磷酸化和產(chǎn)熱 目錄目錄

46、 四、線粒體四、線粒體DNADNA突變可影響機(jī)體氧化磷酸化功能。突變可影響機(jī)體氧化磷酸化功能。 mtDNAmtDNA呈裸露的呈裸露的 環(huán)狀雙螺旋結(jié)構(gòu)，環(huán)狀雙螺旋結(jié)構(gòu)， 缺乏蛋白質(zhì)保護(hù)和缺乏蛋白質(zhì)保護(hù)和 損傷修復(fù)系統(tǒng)，容損傷修復(fù)系統(tǒng)，容 易受到損傷而發(fā)生易受到損傷而發(fā)生 突變，其突變率遠(yuǎn)突變，其突變率遠(yuǎn) 高于核內(nèi)的基因組高于核內(nèi)的基因組 DNADNA。 目錄目錄 五、線粒體的內(nèi)膜選擇性協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)氧化磷五、線粒體的內(nèi)膜選擇性協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)氧化磷 酸化相關(guān)代謝物酸化相關(guān)代謝物 線粒體外膜通透性高，線粒體對(duì)物質(zhì)通線粒體外膜通透性高，線粒體對(duì)物質(zhì)通 過(guò)的選擇性主要依賴(lài)于內(nèi)膜中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白過(guò)的選擇性主要依賴(lài)于內(nèi)膜

47、中不同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 (transporter)(transporter)對(duì)各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。對(duì)各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。 目錄目錄 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入線粒體進(jìn)入線粒體出線粒體出線粒體 ATP-ADPATP-ADP轉(zhuǎn)位酶轉(zhuǎn)位酶ADPADP3- 3- ATPATP4- 4- 磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白H H2 2POPO4 4- - + H + H+ + 二羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白HPOHPO4 42- 2- 蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸 -酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白酮戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸-酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸- -谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋 白白 谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸 單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白丙酮酸丙

48、酮酸OHOH- - 三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸檸檬酸檸檬酸 堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸瓜氨酸 肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂酰肉堿脂酰肉堿肉堿肉堿 線粒體內(nèi)膜的某些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)代謝物的轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體內(nèi)膜的某些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)代謝物的轉(zhuǎn)運(yùn) 目錄目錄 （一）胞漿中（一）胞漿中NADHNADH通過(guò)穿梭機(jī)制進(jìn)入線粒體通過(guò)穿梭機(jī)制進(jìn)入線粒體 氧化呼吸鏈氧化呼吸鏈 胞漿中胞漿中NADHNADH必須經(jīng)一定必須經(jīng)一定轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制進(jìn)入線進(jìn)入線 粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。粒體，再經(jīng)呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化。 -磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭( (-glycerophosphate shu

49、ttle) ) 蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸- -天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭 ( (malate-asparate shuttle) ) n轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制：轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制： 目錄目錄 1. 1. -磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭主要存在于腦和骨骼肌中主要存在于腦和骨骼肌中 目錄目錄 NADH+H+ FADH2 NAD+ FAD 線粒體線粒體 內(nèi)膜內(nèi)膜 線粒體線粒體 外膜外膜 膜間隙膜間隙 線粒體線粒體 基質(zhì)基質(zhì) -磷酸甘油磷酸甘油 脫氫酶脫氫酶 呼吸鏈呼吸鏈 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 Pi CH2O- CH2OH C=O Pi CH2O- CH2OH C=O -磷酸甘油磷酸甘油 PiCH2O- CH2OH CHOH PiCH2O

50、- CH2OH CHOH 目錄目錄 2. 2. 蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸- -天冬氨酸穿梭天冬氨酸穿梭主要存在于肝和心肌中主要存在于肝和心肌中 目錄目錄 NADH +H+ NAD+ -OOC-CH 2-C-COO - O -OOC-CH2-C-COO- OH H NADH +H+ NAD+ 谷氨酸谷氨酸- 天冬氨酸天冬氨酸 轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體 蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸-酮酮 戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體戊二酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 -OOC-CH 2-C-COO- OH H 蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸 -OOC-CH2-C-COO- O 草酰乙酸草酰乙酸 -OOC-CH2-CH2-C-COO- O -OOC-CH2-CH2-C-COO- O -酮戊二酸酮戊二酸 -OO

51、C-CH 2-CH2-C-COO - H3N + H 谷氨酸谷氨酸 蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸 脫氫酶脫氫酶 谷草轉(zhuǎn)谷草轉(zhuǎn) 氨酶氨酶 胞液胞液 線線 粒粒 體體 內(nèi)內(nèi) 膜膜 基質(zhì)基質(zhì) 呼吸鏈呼吸鏈 -OOC-CH 2-C-COO - H3N + H 天冬氨酸天冬氨酸 -OOC-CH 2-C-COO - H3N + H -OOC-CH 2-CH2-C-COO - H3N + H 目錄目錄 （二）（二）ATP-ADP轉(zhuǎn)位酶協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)位酶協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)ADP進(jìn)入和進(jìn)入和 ATP移出線粒體移出線粒體 目錄目錄 ATP4- F0 F1 胞液側(cè)胞液側(cè) 基質(zhì)側(cè)基質(zhì)側(cè) 腺苷酸腺苷酸 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 磷酸磷酸 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 AD