新存代謝與生物氧化

關(guān)于新存代謝與生物氧化第1頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)概述⒈定義：是活細(xì)胞進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)總稱。生物與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的過程，包括合成和分解代謝。⒉特點(diǎn)：⑴合成與分解反應(yīng)同時進(jìn)行生物不斷從環(huán)境攝取物質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱慕M分；同時，將組分或廢物分解并排出，不斷自我更新。

第2頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑵內(nèi)容包含物質(zhì)和能量代謝;即合成和分解兩方面將外界攝取的低能量或簡單的化合物，轉(zhuǎn)化成高能量或復(fù)雜細(xì)胞組分的過程叫合成代謝；是吸能反應(yīng)。將高能量、復(fù)雜的生物物質(zhì)轉(zhuǎn)化成低能量、簡單物質(zhì)的過程叫分解代謝；是放能反應(yīng)。⑶代謝間的關(guān)系合成代謝中包含有分解反應(yīng)；分解代謝中也包含有合成反應(yīng)，能量代謝也是如此。兩者相互聯(lián)系、相互依存、相互制約。第3頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三例如，嘌呤堿基是由CO2，Asp、甲酸、Gln、Gly為原料合成，其中PRPP+ATP+Gln磷酸核糖胺焦磷酸+Pｐi+Glu。分解產(chǎn)生的小分子物質(zhì)及釋放的能量，可作為合成反應(yīng)的原料和能量。

生命的不同階段及狀態(tài)，代謝種類及形式有差異：生命萌發(fā)、發(fā)育期間以合成代謝為主；成熟期間合成與分解基本平衡；衰老及消亡期間，分解為主。第4頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑷新陳代謝受到嚴(yán)格調(diào)控調(diào)控方法多種，嚴(yán)格又可變，使生命高度適應(yīng)環(huán)境變化。生命就是在新陳代謝中存在和發(fā)展的。⒊新陳代謝的過程分為營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、中間代謝、廢物排泄三個階段。中間代謝就是指物質(zhì)和能量在細(xì)胞中的合成與分解。本章重點(diǎn)討論中間代謝。第5頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三解釋幾個概念（略）⑴同化作用：指生命體從環(huán)境中攝取物質(zhì)，經(jīng)過系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨砦镔|(zhì)的過程。即從環(huán)境到體內(nèi)，由小分子合成大分子的過程，吸能，實(shí)際上就是合成代謝。⑵異化作用：指生物體內(nèi)物質(zhì)經(jīng)過系列化學(xué)反應(yīng)，最終變?yōu)榕判刮锏倪^程。該過程是從體內(nèi)到環(huán)境，由大分子分解為小分子，該過程放熱，實(shí)際上就是分解代謝。第6頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑶呼吸商：物質(zhì)在體內(nèi)氧化分解要消耗氧，并放出CO２；將其吸收氧與放出CO２的比值稱為呼吸商（R.Q.），R.Q.=O2/CO2。呼吸商可表征不同物質(zhì)氧化分解的耗氧狀況。各種營養(yǎng)物質(zhì)C、H、O比例不同，所以耗氧量不同。如糖類R.Q.=1；脂肪R.Q.=0.7；蛋白質(zhì)R.Q.=0.8。通過R.Q.的測定，可判斷不同生理、病理情況下的能量消耗狀態(tài)。

第7頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑷卡價(值）：在代謝研究中，常用卡價來衡量產(chǎn)能狀況?？▋r是指單位重量營養(yǎng)物氧化產(chǎn)生的總能量。1Kcal=4.18kj。實(shí)際測得；糖類為4.1；脂肪為9.4；蛋白質(zhì)為4.4。第8頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三二、新陳代謝的研究方法⒈活體內(nèi)或活體外實(shí)驗(yàn)；活體實(shí)驗(yàn)就是利用活的生命體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。即飼喂一段時間后，殺死動物，取各組織分析物質(zhì)種類或含量等。此法非常殘忍，現(xiàn)在已不多用?！侗Ｗo(hù)生物多樣性國際公約》。國際上普遍承認(rèn)世界衛(wèi)生組織所定義的動物有五大自由：享有不受饑渴的自由；享有生活舒適的自由；享有不受痛苦傷害和疾病威脅的自由；享有生活無恐懼和悲傷感的自由；享有表達(dá)天性的自由。第9頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三體外實(shí)驗(yàn)：指利用動物組織或切片或體外培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以獲取相關(guān)信息的方法。體外實(shí)驗(yàn)條件易控制，可多次重復(fù)。但最終應(yīng)在活體內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證。第10頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第11頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒉同位素示蹤法同位素是指原子序數(shù)及化學(xué)性質(zhì)相同，但中子數(shù)、質(zhì)量且核物理性質(zhì)不同的原子。例如14C，35P，32S等。放射性同位素放出特征射線，用核探測器探測。利用同位素的該性質(zhì)作為標(biāo)記，制成標(biāo)記化合物（如標(biāo)記食物，藥物和代謝物質(zhì)等），代替相應(yīng)的非標(biāo)記化合物。這樣就可以用隨時追蹤它在體內(nèi)或體外的位置、數(shù)量及其轉(zhuǎn)變等。放射性同位素作為示蹤劑具有靈敏度，測量簡便易行，能準(zhǔn)確地定量，準(zhǔn)確地定位及符合所研究對象的生理?xiàng)l件等特點(diǎn)。

第12頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第13頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒊代謝途徑阻斷利用營養(yǎng)缺陷型營養(yǎng)缺陷型菌株：野生型菌株經(jīng)過人工誘變或者自然突變失去合成某種營養(yǎng)（氨基酸，維生素，核酸等）的能力，只有在基本培養(yǎng)基中補(bǔ)充所缺乏的營養(yǎng)因子才能生長，成為營養(yǎng)缺陷型。藥物阻斷第14頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第15頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第16頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三三、生物能量代謝的基本規(guī)律服從熱力學(xué)定律注意生物體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)指0.1Mpa、25℃、pH=7,以△G0′表示）,區(qū)別非生物體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化（△G。），G。＇=-2.303RTlgK;關(guān)于自由能公式推導(dǎo)等，應(yīng)化專業(yè)早學(xué)過，略。體系的△G只取決于產(chǎn)物與反應(yīng)物自由能的差值，而與反應(yīng)歷程無關(guān)。如葡萄糖在體內(nèi)體外氧化成二氧化碳和水。第17頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三四、高能化合物與ATP高能化合物：指在生化反應(yīng)中，隨水解反應(yīng)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移放出大量自由能的化合物。在體內(nèi)，高能化合物多以高能磷酸化合物的形式存在，把含有5千卡/mol（Gˊ<-21kj/mol)以上能量的磷酸化合物稱為高能磷酸化合物。高能磷酸鍵用～P。第18頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三主要的高能磷酸化合物

磷酸烯醇式丙酮酸-61.9

葡萄糖-1-磷酸

-20.91，3-二磷酸甘油酸磷

-49.3果糖-6-磷酸

-15.9磷酸肌酸

-43.1葡萄糖-6-磷酸

-13.8乙酰磷酸

-42.3甘油-1-磷酸

-9.2磷酸精氨酸

-32.2ATP-30.5第19頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三ATP在磷酸化合物中處于中間，它在細(xì)胞的酶促磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移中起“共同中間體”的作用，ADP可以接受表中它以上的化合物的磷酸基團(tuán)，形成ATP,ATP也可將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移給它以下的受體，例如葡萄糖，形成磷酸化物。第20頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三

⒈磷氧鍵型（—O~P)(1)?；姿峄衔锏?1頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三氨?；佘账峄蛄姿岬?2頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三（2）焦磷酸化合物第23頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三（3）烯醇式磷酸化合物第24頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒉氮磷鍵型磷酸肌酸磷酸精氨酸10.3千卡/摩爾7.7千卡/摩爾這兩種高能化合物在生物體內(nèi)起儲存能量的作用。第25頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三ATP只是能量的攜帶者或者傳遞者,其在細(xì)胞內(nèi)的含量只能在比較短暫的時間內(nèi)供給細(xì)胞需要；不是化學(xué)能量的儲存庫。脊椎動物是以磷酸肌酸為儲存能量的“磷酸庫”，當(dāng)ATP濃度高時，肌酸即通過酶的作用直接接受ATP的高能磷酸基團(tuán)形成磷酸肌酸。ATP濃度低時，磷酸肌酸將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給ADP。第26頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三磷酸肌酸存在于骨骼肌、平滑肌、神經(jīng)細(xì)胞等中，在肝臟及其他組織中其含量卻很少。磷酸肌酸貯能系統(tǒng)對于骨骼肌有特殊的意義，可以在幾分鐘內(nèi)保證肌肉收縮所需的化學(xué)能。細(xì)菌缺少磷酸肌酸，尚不清楚其磷酸庫。無脊椎動物則以磷酸精氨酸作為磷酸庫。

第27頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三固定化磷酸肌酸激酶合成磷酸肌酸提高肌肉力量的高能化合物，與蛋白合成激素結(jié)合使用可達(dá)到最佳效果第28頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒊硫酯鍵型?；o酶A腺苷-5’-磷酸硫酸第29頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒋甲硫鍵型S-腺苷甲硫氨酸第30頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)、生物氧化的方式和特點(diǎn)指有機(jī)物在體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)加氧或脫氫的過程。生物氧化要吸收氧氣，放出二氧化碳，與呼吸緊密相關(guān)，因此又稱呼吸作用或細(xì)胞呼吸。一、生物氧化的方式在一系列氧化-還原酶催化下分步進(jìn)行，每一步反應(yīng)，都由特定的酶催化。在生物氧化中，主要包括如下幾種氧化方式。第31頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三1．脫氫氧化（1）脫氫在生物氧化中，脫氫反應(yīng)占有重要地位；它是許多有機(jī)物質(zhì)氧化的重要步驟；催化脫氫反應(yīng)的是各種類型的脫氫酶。第32頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三A烷基脂肪酸脫氫琥珀酸脫氫第33頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三B醛酮脫氫乳酸脫氫酶第34頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三（2）加水脫氫酶催化醛氧化成酸的反應(yīng)即屬于這一類。第35頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三2．直接加氧包括：加氧酶催化加氧反應(yīng)和氧化酶催化生成水的反應(yīng)。加氧酶能夠催化氧分子直接加入到有機(jī)分子中。例如，甲烷單加氧酶CH4+NADH+O2

CH3-OH+NAD++H2O氧化酶催化以氧分子為電子受體的氧化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為水。各種脫氫反應(yīng)中產(chǎn)生的質(zhì)子和電子，最后都是以這種形式進(jìn)行氧化的。第36頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三3．生成二氧化碳（1）直接脫羧羧酸在脫羧酶的催化下，直接從分子中脫去羧基。例如氨基酸的脫羧。（2）氧化脫羧有機(jī)羧酸（主要是酮酸）在氧化脫羧酶系的催化下，在脫羧的同時，也發(fā)生氧化（脫氫）作用。例如蘋果酸的氧化脫羧生成丙酮酸。第37頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第38頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三二、生物氧化的特點(diǎn)⒈在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，條件溫和（水溶液，pH7和常溫）。⒉水是許多生物氧化反應(yīng)的氧供體，通過加水脫氫作用直接參予氧化反應(yīng)。⒊生物氧化中，碳的氧化和氫的氧化非同步進(jìn)行。⒋氧化脫下的質(zhì)子和電子，通常由各種載體，如NADH等傳遞到氧并生成水。第39頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒌逐步釋放能量生物氧化是分步進(jìn)行的，每一步都由特殊的酶催化，產(chǎn)物都可以分離出來。這種反應(yīng)模式有利于在溫和的條件下釋放能量，提高能量利用率。⒍與ATP相偶聯(lián)生物氧化釋放的能量與ATP合成相偶聯(lián)，轉(zhuǎn)換成生物體能夠直接利用的生物能ATP。第40頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)、線粒體呼吸鏈和ATP合成線粒體是生物氧化的主要場所，主要功能是將代謝物脫下的氫，通過多種酶及輔酶組成的傳遞體系進(jìn)行傳遞，并最終與氧結(jié)合生成水。由供氫體、遞氫體、受氫體以及相應(yīng)酶組成的這種代謝途徑稱為生物氧化還原鏈，當(dāng)受氫體是氧時，稱為呼吸鏈。一、線粒體呼吸鏈的組成第41頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第42頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第43頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三線粒體呼吸鏈第44頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第45頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三

還原型輔酶NADH是由NAD+接受代謝物脫氫形成的還原產(chǎn)物。NADH所攜帶的高能電子是線粒體呼吸鏈主要電子供體之一。第46頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三②鐵硫蛋白（Fe-S）是一種與電子傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì),含有非血紅素鐵和酸不穩(wěn)定硫，鐵與肽類半胱氨酸的硫原子配位結(jié)合。它與NADHQ還原酶結(jié)合成復(fù)合物存在。第47頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三鐵硫蛋白它的形式主要有(2Fe-2S)或(4Fe-4S)。鐵硫蛋白通過Fe3+

Fe2+

變化起傳遞電子的作用第48頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第49頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三③NADHQ還原酶簡寫為NADHQ還原酶,即復(fù)合物I，催化NADH的氧化脫氫以及Q的還原。

NADHQ還原酶NADH+Q+H+=========NAD++QH2它既是一種脫氫酶，也是一種還原酶，最少含有16個亞基，其活性部位含有輔基FMN和鐵硫蛋白。FMN接受NADH脫下來的電子和質(zhì)子，形成還原型FMNH2。還原型FMNH2進(jìn)一步將電子轉(zhuǎn)移給Q。

第50頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三NADH泛醌還原酶第51頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三④泛醌（簡寫為Q）或輔酶-Q（CoQ）：是電子傳遞鏈中唯一的非蛋白電子載體。為一種脂溶性醌類化合物。第52頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三輔酶-Q的功能Q接受電子和質(zhì)子，還原成QH2；QH2也容易給出電子和質(zhì)子，重新氧化成Q。因此，它在線粒體呼吸鏈中作為電子和質(zhì)子的傳遞體。第53頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第54頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三

泛醌細(xì)胞色素c還原酶簡寫為QH2-cytc還原酶,即復(fù)合物III,它是線粒體內(nèi)膜上的一種跨膜蛋白復(fù)合物，催化QH2的氧化和細(xì)胞色素c（cytc）的還原。

QH2-cytc還原酶QH2+2cytC(Fe3+)====Q+2cytc(Fe2+)+2H+QH2-cytc還原酶由9個亞基組成，活性部位主要包括細(xì)胞色素b和c1，以及鐵硫蛋白（2Fe-2S）。第55頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三細(xì)胞色素（簡寫為cyt）是含鐵的電子傳遞體，輔基為鐵卟啉的衍生物，鐵原子處于卟啉環(huán)的中心，構(gòu)成血紅素。各種細(xì)胞色素的輔基結(jié)構(gòu)略有不同。線粒體呼吸鏈中主要含有細(xì)胞色素a,b,c和c1等，細(xì)胞色素a,b,c可以通過它們的紫外-可見吸收光譜來鑒別。通過Fe3+

Fe2+

互變起傳遞電子的作用。第56頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第57頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三

細(xì)胞色素c（Cytc）它是電子傳遞鏈中一個獨(dú)立的蛋白質(zhì)電子載體，位于線粒體內(nèi)膜外表，易溶于水。它與細(xì)胞色素c1含有相同的輔基，但是蛋白組成有所不同。在電子傳遞過程中，Cytc通過Fe3+

Fe2+

的互變起電子傳遞中間體作用。第58頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第59頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三

細(xì)胞色素c氧化酶簡寫為Cytc氧化酶，即復(fù)合物IV，它是位于線粒體呼吸鏈末端的蛋白復(fù)合物，由12個亞基組成?；钚圆糠种饕–yta和a3。第60頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第61頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三Cyta和a3組成一個復(fù)合體，除了含有鐵卟啉外，還含有銅離子，Cytaa3可以直接以O(shè)2為電子受體。在電子傳遞過程中，分子中的銅離子可以發(fā)生Cu+

Cu2+

的互變，將Cytc所攜帶的電子傳遞給O2。第62頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第63頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三細(xì)胞色素c氧化酶第64頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三琥珀酸-Q還原酶琥珀酸是生物代謝過程（三羧酸循環(huán)）中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，它在琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合物II）催化下，將兩個高能電子傳遞給Q。再通過QH2-Cytc還原酶和Cytc氧化酶將電子傳遞到O2。第65頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三琥珀酸-Q還原酶也是復(fù)合物，存在于線粒體內(nèi)膜上,由4個不同的亞基組成。其活性部位含有輔基FAD和鐵硫蛋白。琥珀酸-Q還原酶的作用是催化琥珀酸的脫氫氧化和Q的還原。第66頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第67頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三二、氧化-還原電勢與自由能的變化在生物氧化反應(yīng)中，氧化與還原總是相互偶聯(lián)的。一個化合物（還原劑）失去電子，必然伴隨另一個化合物(氧化劑）接受電子。在線粒體呼吸鏈中，推動電子從NADH傳遞到O2的力量，是NAD+/NADH+H+

和1/2O2/H2O兩個半反應(yīng)之間存在的巨大電勢差。第68頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三(a)?O2+2H++2e-

H2OE0’=+0.82V(b)NAD++H++2e-

NADHE0’=-0.322V將(a)減去(b)，即得(c)式：(c)?O2+NADH+2H+

H2O+NAD+△E0’=+1.14VG’=-nFE0’=-2965001.14=-220kJ/mol第69頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三三、電子傳遞和ATP的合成

NADH+H+或FADH2的高能電子通過線粒體呼吸鏈傳遞到O2的過程中，釋放出大量的能量。這種高能電子傳遞過程的釋能反應(yīng)與ADP和磷酸合成ATP的吸能反應(yīng)相偶聯(lián)，導(dǎo)致ATP的合成。第70頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒈ATP酶復(fù)合體線粒體內(nèi)膜的表面有一層規(guī)則、間隔排列著的球狀顆粒，稱為ATP酶復(fù)合體，是ATP合成的場所。第71頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三旋轉(zhuǎn)結(jié)合ADP和ATP亞基質(zhì)子控制閥門

膜連接亞基調(diào)節(jié)亞基

寡霉素敏感蛋白

第72頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三線粒體內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)有許多球狀顆粒突起，就是ATP合成酶。其中球狀的頭與頸是F1部分，分子量為350kD～380kD，由α3、β3、γ、δ、ε等5種亞基組成，β與α亞基上有ADP和ATP結(jié)合部位；γ亞基是控制質(zhì)子通過的閘門；δ亞基使F1與膜相連，其中心部分為質(zhì)子通路；ε亞基是酶的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)，F(xiàn)0由3種不同的亞基組成，一個亞基稱為寡霉素敏感蛋白質(zhì)(OSCP)，另一個蛋白質(zhì)為分子量28kD的因子，F(xiàn)0主要構(gòu)成質(zhì)子通道。第73頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒉ATP合成反應(yīng)-氧化磷酸化生物氧化的放能反應(yīng)與ADP的磷?；磻?yīng)相偶聯(lián)，合成ATP的過程，稱為氧化磷酸化。根據(jù)氧化-還原電勢與自由能變化關(guān)系式，計(jì)算出在NADH氧化過程中，有三個反應(yīng)的G’超過30.5kJ/mol。

FMNH2

Q；cytbcytc1；

Cytaa3

O2G’=-55.6kJ/mol；-34.7kJ/mol；-102.1kJ/moL

三個反應(yīng)分別與ADP的磷酰化反應(yīng)偶聯(lián)，產(chǎn)生3個ATP。從琥珀酸

O2只產(chǎn)生2個ATP.第74頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三ATP生成有兩種方式⑴底物水平磷酸化底物分子中的高能鍵直接轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，稱為底物水平磷酸化，在胞漿和線粒體中進(jìn)行，包括：第75頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑵氧化磷酸化指呼吸鏈電子傳遞過程中偶聯(lián)ATP生成。A.氧化磷酸化偶聯(lián)部位的測定表征指標(biāo)：P/0值P/0值指氧化磷酸化過程中消耗1mol原子氧所消耗的無機(jī)磷的mol數(shù)，或者說消耗1mol氧所生成的ATP的mol數(shù)。P/0值實(shí)質(zhì)上指的是呼吸過程中磷酸化的效率。第76頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三測定P/0值及偶聯(lián)部位的方法通常是：a.在一密閉的容器中加入待氧化的底物、ADP、Pi、氧飽和的緩沖液；最后加入線粒體制劑，就會發(fā)生有氧化磷酸化反應(yīng)；反應(yīng)終了時測定O2消耗量(可用氧電極法)和Pi消耗量(或ATP生成量)；計(jì)算出P/0值。加入不同的底物，可測得各自的P/0值，結(jié)合呼吸鏈的傳遞順序，可以分析出大致的偶聯(lián)部位。第77頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三離體線粒體的P/0比值底物呼吸鏈的組成P/0比ATP數(shù)β-羥丁酸NAD+→FMN→CoQ→Cyt→O22.4-2.83琥珀酸FAN→CoQ→Cytc→O21.72抗壞血酸Cytc→Cytaa3→O20.881細(xì)胞色素cCytaa3→O20.61-0.681第78頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三b.根據(jù)氧化還原電位計(jì)算電子傳遞釋放的能量氧化還原反應(yīng)中釋放的自由能△G'O與反應(yīng)底物和產(chǎn)物標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位差值(△E'O)之間存在下述關(guān)系：△G'O=nF△E'O式中n為氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目，F(xiàn)為法拉弟常數(shù)(23.062Kcal/mol·v，或96500庫侖/mol)。第79頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三

1molATP水解生成ADP與Pi所釋放的能量為7.3Kcal，從理論上講，凡氧化過程中釋放的能量大于7.3Kcal者，均可能生成1molATP。根據(jù)上式計(jì)算，當(dāng)n=2時，△E‘O=0.1583V時可釋放7.3千卡能量，所以反應(yīng)底物與生成物的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的變化大于0.1583V的部位均可能存在著一個偶聯(lián)形成ATP的機(jī)會。第80頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三呼吸鏈中電子對傳遞時自由能的變化

第81頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三呼吸鏈磷酸化的全過程可用下述方程式表示

NADH+H++3ADP+3Pi+1/2O2→NAD++3ATP+4H2O

FADH2+2ADP+2Pi+1/2O2→FAD+2ATP+3H2O第82頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑶偶聯(lián)機(jī)制化學(xué)滲透學(xué)說化學(xué)滲透假說的要點(diǎn)是：a.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞鏈?zhǔn)且粋€質(zhì)子泵；b.在電子傳遞鏈中，電子由高能狀態(tài)傳遞到低能狀態(tài)時釋放出來的能量，用于驅(qū)動膜內(nèi)側(cè)的H+遷移到膜外側(cè)（膜對H+是不通透的）。這樣，在膜的內(nèi)側(cè)與外側(cè)就產(chǎn)生了跨膜質(zhì)子梯度(pH)和電位梯度（）；第83頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第84頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三膜外側(cè)pH較膜基質(zhì)pH約低1.0單位，因此，底物氧化釋放的自由能就儲存于△ψ和△pH中，若以△P表示總的質(zhì)子移動力，那么三者的關(guān)系為：△P=△ψ-59△pHc.在膜內(nèi)外勢能差（pH和）的驅(qū)動下，膜外高能質(zhì)子沿著一個特殊通道（ATP酶的組成部分），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。第85頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三第86頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⒋氧化磷酸化抑制劑(略）氧化磷酸化抑制劑可分為三類，即呼吸抑制劑、磷酸化抑制劑和解偶聯(lián)劑。⑴呼吸抑制劑抑制呼吸鏈的電子傳遞，即抑制氧化。呼吸鏈某一特定部位被抑制后，其底物一側(cè)均為還原狀態(tài)，其氧一側(cè)均為氧化態(tài)。第87頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三重要的呼吸抑制劑有魚藤酮(rotenone)系從植物中分離到的呼吸抑制劑，專一抑制NADH→CoQ的電子傳遞。抗霉素A(actinomycinA)由霉菌中分離得到，專一抑制CoQ→Cytc的電子傳遞。

CN、CO、NaN3和H2S均抑制細(xì)胞色素氧化酶。第88頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑵磷酸化抑制劑（略）抑制ATP合成，通過抑制磷酸化而抑制氧化。寡霉素可與F0的OSCP結(jié)合，阻塞氫離子通道，從而抑制ATP合成。二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)可與F0的DCC結(jié)合蛋白結(jié)合，阻斷H+通道，抑制ATP合成。櫟（li)皮酮直接抑制參與ATP合成的ATP酶。第89頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三⑶解偶聯(lián)劑（略）解偶聯(lián)劑使氧化和磷酸化脫偶聯(lián)，氧化可以繼續(xù)進(jìn)行，但無磷酸化發(fā)生。解偶聯(lián)劑的本質(zhì)是增大線粒體內(nèi)膜對H+的通透性，消除H+的跨膜梯度，因而無ATP生成，解偶聯(lián)劑只影響氧化磷酸化而不干擾底物水平磷酸化，使氧化釋放出來的能量全部以熱的形式散發(fā)。第90頁，講稿共98頁，2023年5月2日，星期三常用的解偶聯(lián)劑有2，4-二硝基酚(DNP)，羰基-氰-對-三氟甲氧基苯肼(FCCP)，雙香豆素等，過量的阿