生物化學(xué)生物氧化氧化磷酸化

1、n 是指電子從 NADH或FADH2 經(jīng)電子傳遞鏈傳 遞給分子氧生成 水,并偶聯(lián)ADP和 Pi生成ATP的過(guò)程。 n 它是需氧生物 合成ATP的主要 途徑。 1. 體內(nèi)ATP生成的方式： 氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation) 是指在呼吸鏈電子傳遞過(guò)程中偶聯(lián)ADP磷酸化， 生成ATP，又稱為偶聯(lián)磷酸化。 底物水平磷酸化 (substrate level phos- phorylation) 是底物分子內(nèi)部能量重新分布， 生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程。 2. 氧化磷酸化偶聯(lián)部位 即ATP生成的部位。 P/O比值：是指物質(zhì)氧化時(shí)，每消耗1 摩爾氧原子所消耗

2、的無(wú)機(jī)磷的摩爾數(shù)， 即生成ATP的摩爾數(shù)。 -物質(zhì)氧化時(shí)，每消耗1mol氧原子所消耗無(wú)機(jī)磷 的mol數(shù)（或ADP mol數(shù)），或每消耗1mol氧所生 成的ATP的mol數(shù). 自由能變化自由能變化( G0)： 大于大于30.5kJ即可生成即可生成1摩爾摩爾ATP。 NADH FMN （Fe-S） CoQCyt bCyt c1Cyt 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 69.5

3、kJ/mol 40.5kJ/mol 102.3kJ/mol 三個(gè)偶聯(lián)部位：NADH與CoQ之間； CoQ與Cyt c之間； Cyt aa3與氧之間。 3. 氧化磷酸化的機(jī)制 有關(guān)氧化磷酸化機(jī)理的幾種假說(shuō) 化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō) 構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō) 化學(xué)滲透假說(shuō) （1）化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)（1953年） chemical coupling hypothesis n 認(rèn)為電子傳遞反應(yīng)釋放的能量通過(guò)一系列連續(xù) 的化學(xué)反應(yīng)形成高能共價(jià)中間物，最后將其能量 轉(zhuǎn)移到ADP中形成ATP。 C CHOH CH2OP OP O 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 COOH CHOH CH2OP 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADPATP 磷

4、酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 CHO CHOH CH2OP C CHOH CH2OP OP O 3-磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ Pi 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油醛脫氫酶 conformational coupling hypothesis n 認(rèn)為電子沿電子傳遞鏈傳遞使線粒體內(nèi)膜的蛋 白質(zhì)組分發(fā)生了構(gòu)象變化，形成一種高能構(gòu)象，這 種高能形式通過(guò)ATP的合成而恢復(fù)其原來(lái)的構(gòu)象。 n 迄今未能分離出這種高能蛋白質(zhì)。但在電子傳 遞過(guò)程中蛋白質(zhì)組分的構(gòu)象變化還是存在的。 (3)化學(xué)滲透假說(shuō)： n線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)琴|(zhì)子泵 n電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時(shí)釋放出來(lái)的 能量，用于驅(qū)動(dòng)膜

5、內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)（內(nèi) 膜對(duì)H+是不通透的），在膜內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生了跨膜 質(zhì)子梯度和電位梯度 n在膜內(nèi)外勢(shì)能差的驅(qū)動(dòng)下，膜外高能質(zhì)子沿著 一個(gè)特殊通道（ATP合酶組成部分），跨膜回 到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過(guò)程中釋放的能量，直接 驅(qū)動(dòng)ADP和磷酸合成ATP 復(fù)合體、均有質(zhì)子泵作用 4 H+4 H+ 4 H+4 H+ 2 H+ 2 H+ 內(nèi)膜表面 基質(zhì) NADHH NAD 琥珀酸 延胡索酸 O22H+ H2O Q循環(huán) 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 化學(xué)滲透假說(shuō)

6、 4. ATP合成機(jī)制 ATP合酶即復(fù)合體。位于線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)。 ATP合酶 F0：為疏水蛋白質(zhì)，是鑲嵌在線粒體內(nèi)膜中的質(zhì) 子通道。 F1：為親水蛋白質(zhì)，由33亞基組成，催化生 成ATP。 OSCP：寡霉素敏感相關(guān)蛋白，位于F0與F1之間， 使ATP合酶在寡霉素存在時(shí)不能生成ATP。 n ATP合成酶由疏水的 F0(a1b2c912)和親水的 F1(33)組成. n 質(zhì)子穿過(guò)a時(shí),推動(dòng)c環(huán) 象水車一樣轉(zhuǎn)動(dòng),連帶F1 轉(zhuǎn)動(dòng). n 質(zhì)子流過(guò)ATP合酶時(shí) 同時(shí)釋放出結(jié)合的ATP 分子 ATP合酶結(jié)構(gòu)模式圖 ATP合酶的工作機(jī)制合酶的工作機(jī)制 ATP合酶的作用力是由質(zhì)子動(dòng)力所驅(qū)動(dòng)的 ATP4- F

7、0 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 ADP3- H2PO4- ATP4- 3H+ 3H+ H+ H+ H2PO4- H2PO4- ADP3- ADP3- n每分子ATP在線粒體中生成并轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿需 4個(gè)H回流進(jìn)入線粒體基質(zhì)中 5. 氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制 n 呼吸鏈抑制劑: 阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。 n 解偶聯(lián)劑: 使氧化與磷酸化偶聯(lián)過(guò)程脫離。如： 解偶聯(lián)蛋白,如2，4-二硝基苯酚(DNP) n 氧化磷酸化抑制劑:對(duì)電子傳遞及ADP磷酸化均 有抑制作用。如：寡霉素 魚藤酮 粉蝶霉素A 異戊巴比妥 抗霉素抗霉素A 二巰基丙醇二

8、巰基丙醇 CO、CN-、 N3-及及H2S 各種呼吸鏈抑制劑的阻斷位點(diǎn) 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 c 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 ATP 寡霉素寡霉素(oligomycin) 可阻止質(zhì)子從可阻止質(zhì)子從F0質(zhì)子通道回流，抑制質(zhì)子通道回流，抑制ATP生成生成 寡霉素寡霉素 6. 通過(guò)線粒體內(nèi)膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) n線粒體外膜 孔蛋白， 10kDa的物 質(zhì)通過(guò) n線粒體內(nèi)膜不 同的轉(zhuǎn)運(yùn)體, 對(duì)物質(zhì)有選擇 性 磷酸甘油穿梭 NADH兩種氧化途徑的比較 -磷酸 甘油穿 梭 1.5ATP 蘋果酸 穿

9、梭 2.5ATP - -磷酸甘油穿梭示意圖磷酸甘油穿梭示意圖 蘋果酸-穿梭 3ATP3ATP (1)(1)、脫氫酶和氧化酶、脫氫酶和氧化酶 不需氧脫氫 酶 輔酶NADH脫氫酶 需氧脫氫酶O2FMN(FAD)H2O2 氨基酸氧化酶、 單胺氧化酶、黃嘌 呤氧化酶 氧化酶O2含CuH2O細(xì)胞色素c氧化酶、 酚氧化酶 、抗壞 血酸氧化酶 7. 其他氧化體系其他氧化體系 末端氧化酶：能將底物所脫下的電子最后傳 給O2，并形成H2O或H2O2的酶類。 種類： 細(xì)胞色素氧化酶：主要的末端氧化酶，與O的 親和力最高，4/5的耗氧量由此酶承擔(dān) 酚氧化酶: 組織受傷，將酚氧化成醌（紅褐 色），抑制微生物活性 抗壞

10、血酸氧化酶 乙醇酸氧化酶 C C C CO OO OH HR R H H N NH H2 2 + + O O2 2H H2 2O O R R C C C CO OO OH H O O H H2 2O O2 2N NH H 3 3+ + + + + + D D- -氨氨 基基 酸酸 氧氧 化化 酶酶 C C C HC CH CH2OH HO HO HO O O + 1/2O2 抗壞血酸氧化酶 + H2O C C C HC CH CH2OH HO O O O O L-抗壞血酸脫氫抗壞血酸 (2)、過(guò)氧化酶體中的酶類 n 過(guò)氧化氫酶catalase 催化反應(yīng): 1分子H2O2 提供電子, 另1分子H

11、2O2 接受電子 輔基: 4個(gè)血紅素 作用：分布廣,可消除需氧脫氫酶催化 反應(yīng)產(chǎn)生的有毒的H2O2 谷胱甘肽過(guò)氧化物酶對(duì)機(jī)體起保護(hù)作用谷胱甘肽過(guò)氧化物酶對(duì)機(jī)體起保護(hù)作用 (3)、超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶 （superoxide dimutase, SOD） 1. 1. 呼吸鏈存在于（呼吸鏈存在于（ ） A 細(xì)胞膜 B 線粒體外膜 C 線粒體內(nèi)膜 D 微粒體 E 過(guò)氧化物酶體 本章選擇題練習(xí)本章選擇題練習(xí) 2. 下列哪種物質(zhì)不是下列哪種物質(zhì)不是NADH氧化呼吸鏈的組分？氧化呼吸鏈的組分？ A. FMN B. FAD C. 泛醌 D. 鐵硫蛋白 E. 細(xì)胞色素c 3. ATP3. ATP生成的

12、主要方式是（生成的主要方式是（ ） A 肌酸磷酸化 B 氧化磷酸化 C 糖的磷酸化 D 底物水平磷酸化 E 高能化合物之間 的轉(zhuǎn)化 5. 下例關(guān)于高能磷酸鍵的敘述，正確的是 A 所有高能鍵都是磷酸鍵 B 高能磷酸鍵只存在于ATP C 高能磷酸鍵僅在呼吸鏈中偶聯(lián) D 有ATP參與的反應(yīng)也可逆向進(jìn)行 E 所有的生化轉(zhuǎn)變都需要ATP參與 6. 下列哪種酶以氧為受氫體催化底物氧化生成水？ A 丙酮酸脫氫酶 B 琥珀酸脫氫酶 C 黃嘌呤氧化酶 D 細(xì)胞色素c氧化酶 E SOD 7. 7. 關(guān)于線粒體內(nèi)膜外關(guān)于線粒體內(nèi)膜外H H+ +濃度敘述正確的是濃度敘述正確的是 A 濃度高于線粒體內(nèi) B 濃度低于線粒

13、體內(nèi) C 可自由進(jìn)入線粒體 D 進(jìn)入線粒體需主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) E 進(jìn)入線粒體需載體轉(zhuǎn)運(yùn) 8. 8. 參與呼吸鏈電子傳遞的金屬離子是參與呼吸鏈電子傳遞的金屬離子是( )( ) A 鐵離子 B 鈷離子 C 鎂離子 D 鋅離子 E 以上都不是 9. 9. 呼吸鏈中呼吸鏈中, ,不具有質(zhì)子泵功能的是不具有質(zhì)子泵功能的是 A 復(fù)合體 B 復(fù)合體 C 復(fù)合體 D 復(fù)合體 E 以上都不是 10. 10. 關(guān)于超氧化物歧化酶關(guān)于超氧化物歧化酶, ,哪項(xiàng)是不正確的哪項(xiàng)是不正確的( )( ) A 可催化產(chǎn)生超氧離子 B 可消除超氧離子 C 可催化產(chǎn)生過(guò)氧化氫 D 含金屬離子輔基 E 存在于胞液和線粒體中 11. Exce

14、pt iron, Cyt aa3 contain ( ) ion. A Zn B Mg C Cu D Mn E K 12. Which one can be inhibited by CO in respiratory chain ? A FAD B FMN C Fe-S D Cyt aa3 E Cyt c 13. Which one is uncoupler? A CO B piericidin A C KCN D dinitrophenol E H2S 14. The right electron tansferation sequence is ( ) A bcc1aa3O2 B c1c

15、baa3O2 C cc1baa3O2 D cbc1aa3O2 E bc1caa3O2 15. 15. 關(guān)于關(guān)于ATPATP合成酶，敘述正確的是合成酶，敘述正確的是 A 位于線粒體內(nèi)膜，又稱復(fù)合體 B 由F1和F0兩部分組成 C F0是質(zhì)子通道 D 生成ATP的催化部位在F1的亞基上 E F1呈疏水性，嵌在線粒體內(nèi)膜中 16. 16. 關(guān)于輔酶關(guān)于輔酶Q, Q, 哪些敘述是正確的哪些敘述是正確的? ? A 是一種水溶性化合物 B 其屬醌類化合物 C 可在線粒體內(nèi)膜中迅速擴(kuò)散 D 不參與呼吸鏈復(fù)合體 E 是NADH呼吸鏈與琥珀酸呼吸鏈的交匯點(diǎn) 17. 17. 關(guān)于細(xì)胞色素關(guān)于細(xì)胞色素, ,敘述正確

16、的是敘述正確的是( )( ) A 均以鐵卟啉為輔基 B 有色 C 均為電子傳遞體 D 均可被氰化物抑制 E 本質(zhì)是蛋白質(zhì) 18. 18. 下列物質(zhì)屬于高能化合物的是（下列物質(zhì)屬于高能化合物的是（ ） A 乙酰輔酶A B GTP C 磷酸肌酸 D 磷酸二羥丙酮 E 磷酸烯醇式丙酮酸 19. Which make Fe-S as prosthetic group in the respiratory chain? A Complex B Complex C Complex D Complex E Cyt c 20. Where does the phosphorylation couple wit

17、h the oxidation and can produce ATP? A NADHCoQ B CoQCyt b C CoQCyt c D FADH2CoQ E Cyt aa3O2 n 是指電子從 NADH或FADH2 經(jīng)電子傳遞鏈傳 遞給分子氧生成 水,并偶聯(lián)ADP和 Pi生成ATP的過(guò)程。 n 它是需氧生物 合成ATP的主要 途徑。 4. ATP合成機(jī)制 ATP合酶即復(fù)合體。位于線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)。 末端氧化酶：能將底物所脫下的電子最后傳 給O2，并形成H2O或H2O2的酶類。 種類： 細(xì)胞色素氧化酶：主要的末端氧化酶，與O的 親和力最高，4/5的耗氧量由此酶承擔(dān) 酚氧化酶: 組織受傷，將酚氧化成醌（紅褐 色），抑制微