生物化學(xué)第五章生物氧化第三節(jié)氧化磷酸化

1、第八章 生物氧化 biological oxidation 8.1 生物氧化概述8.2 電子傳遞鏈8.3 氧化磷酸化代謝物的氧化（脫氫）作用與adp的磷酸化反應(yīng)偶聯(lián)生成atp的過程。部位：線粒體內(nèi)膜（真核） 胞漿膜（原核細(xì)胞）數(shù)目、形狀因細(xì)胞而異 第三節(jié)第三節(jié) 氧化磷酸化氧化磷酸化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程中偶聯(lián)adp磷酸化，生成atp，又稱為偶聯(lián)磷酸化。 底物水

2、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摩爾氧原子所消耗的無機(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。nadhfmn（fe-s）coqcyt bcyt c1cyt ccyt aa3o2 fad（fe-s

3、）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+0.820.36v0.21v0.53v69.5kj/mol40.5kj/mol102.3kj/mol三個偶聯(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 化學(xué)偶聯(lián)假說 構(gòu)象偶聯(lián)假說 化學(xué)滲透假說（1）化學(xué)偶聯(lián)假說（1953年） chemical coupling hypothesis n 認(rèn)為電子傳遞反應(yīng)釋放的能量通過一系列連續(xù)的化學(xué)反應(yīng)形成高能共價(jià)中間物

4、，最后將其能量轉(zhuǎn)移到adp中形成atp。 cchohch2opopo1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸coohchohch2op3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸adpatp磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶chochohch2opcchohch2opopo3-磷酸甘油醛nad+nadh+h+pi1,3-二磷酸甘油酸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atp的合成而恢復(fù)其原來的構(gòu)象。n 迄今未能分離出這種高能蛋白質(zhì)。但在電子傳遞過程中蛋白質(zhì)組分的構(gòu)象變化還

5、是存在的。 (3)化學(xué)滲透假說：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)釋放出來的能量，用于驅(qū)動膜內(nèi)側(cè)的h+遷移到膜外側(cè)（內(nèi)膜對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)外勢能差的驅(qū)動下，膜外高能質(zhì)子沿著一個特殊通道（atp合酶組成部分），跨膜回到膜內(nèi)側(cè)。質(zhì)子跨膜過程中釋放的能量，直接驅(qū)動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)nadhhnad琥珀酸 延胡索酸 o22h+h2oq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- a

6、dp+pi atp 化學(xué)滲透假說簡單示意圖化學(xué)滲透假說簡單示意圖化學(xué)滲透假說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a時(shí),推動c環(huán)象水車一樣轉(zhuǎn)動,連帶f1轉(zhuǎn)動.n 質(zhì)子流過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

7、由質(zhì)子動力所驅(qū)動的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 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

8、丙醇二巰基丙醇 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 cq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n線粒體內(nèi)膜不同的轉(zhuǎn)運(yùn)體,對物質(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蘋果酸穿梭2.5atp - -磷酸甘油穿梭示意圖磷酸

9、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血酸氧化酶乙醇酸氧化酶c c c co oo oh hr rh hn nh h2 2+

10、 +o o2 2h h2 2o or r c c c co oo oh ho oh h2 2o o2 2n nh h3 3+ + + +d d- -氨氨 基基 酸酸 氧氧 化化 酶酶ccchcchch2ohhohohooo + 1/2o2抗壞血酸氧化酶+ h2occchcchch2ohhoooool-抗壞血酸脫氫抗壞血酸(2)、過氧化酶體中的酶類n 過氧化氫酶catalase催化反應(yīng): 1分子h2o2 提供電子, 另1分子h2o2 接受電子 輔基: 4個血紅素作用：分布廣,可消除需氧脫氫酶催化 反應(yīng)產(chǎn)生的有毒的h2o2谷胱甘肽過氧化物酶對機(jī)體起保護(hù)作用谷胱甘肽過氧化物酶對機(jī)體起保護(hù)作用(3)、

11、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c3. atp3. atp生成的主要方式是（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

12、能磷酸鍵只存在于atpc 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 sod7. 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 濃度低于線粒體內(nèi)c 可自由進(jìn)入線粒體d 進(jìn)入線粒體需主動轉(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

13、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)生過氧化氫d 含金屬離子輔基e 存在于胞液和線粒體中11. except iron, cyt aa3 contain ( ) ion.a znb mgc cud mne k12. which one can be inhibited by co in respiratory chain ?a fadb fmnc fe-sd cyt aa

14、3e cyt c13. which one is uncoupler? a cob piericidin ac kcnd dinitrophenole h2s14. the right electron tansferation sequence is ( )a bcc1aa3o2b c1cbaa3o2c cc1baa3o2d cbc1aa3o2e bc1caa3o215. 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ab gtpc 磷酸肌酸d 磷酸二羥丙酮e 磷酸烯醇式丙酮酸19. whic