生物化學(xué)與分子生物學(xué)第24章生物氧化課件

第24章

生物氧化－電子傳遞和氧化磷酸化

Chapter24

Biologicaloxidation-

electrontransferchainandoxidativephosphorylation

第24章

生物氧化－電子傳遞和氧化磷酸化

Chapter1生物氧化：有機(jī)分子在機(jī)體氧化分解成二氧化碳和水并釋放出能量的過(guò)程。

特點(diǎn)：在活的細(xì)胞中（pH接近中性、體溫條件下），有機(jī)物的氧化在一系列酶、輔酶和中間傳遞體參與下進(jìn)行，其途徑迂回曲折，有條不紊。

氧化過(guò)程中能量逐步釋放，其中一部分由一些高能化合物（如ATP）截獲，再供給機(jī)體所需。在此過(guò)程中既不會(huì)因氧化過(guò)程中能量驟然釋放而傷害機(jī)體，又能使釋放的能量盡可得到有效的利用。生物氧化：有機(jī)分子在機(jī)體氧化分解成二氧化特點(diǎn)：在活的細(xì)胞中（2第一節(jié)電子傳遞和氧化呼吸鏈

1、概念需氧細(xì)胞內(nèi)糖、脂肪、蛋白質(zhì)（氨基酸）等通過(guò)各自的分解途徑所形成的還原性輔酶，包括NADH和FADH2，通過(guò)電子傳遞途徑被重新氧化。即還原型輔酶上的氫原子以質(zhì)子的形式脫下，其電子沿一系列按一定順序排列的電子傳遞體轉(zhuǎn)移，最后轉(zhuǎn)移給分子氧并生成水，這個(gè)電子傳遞體系稱為電子傳遞鏈,由于消耗氧，故也叫呼吸鏈。第一節(jié)電子傳遞和氧化呼吸鏈1、概念3電子傳遞鏈在原核生物存在于質(zhì)膜上，在真核細(xì)胞存在于線粒體內(nèi)膜上。電子傳遞鏈在原核生物存在于質(zhì)膜上，在真核42、呼吸鏈的組成

由一系列氫傳遞體和電子傳遞體組成，按電子親和力順序排列。

主要是蛋白復(fù)合體，大致分為四個(gè)部分：

復(fù)合體復(fù)合體Ⅰ復(fù)合體Ⅱ復(fù)合體Ⅲ復(fù)合體Ⅳ酶名稱NADH-Q還原酶琥珀酸-Q還原酶細(xì)胞色素還原酶細(xì)胞色素氧化酶輔基FMN，F(xiàn)e-SFAD，F(xiàn)e-S鐵卟啉，F(xiàn)e-S鐵卟啉，Cu2、呼吸鏈的組成

由一系列氫傳遞體和電子傳遞體組成5NADH氧化呼吸鏈琥珀酸氧化呼吸鏈NADH氧化呼吸鏈琥珀酸氧化呼吸鏈6電子傳遞鏈標(biāo)準(zhǔn)氧化還原自由能變化NADHFMNCoQFe-SCytc1O2CytbCytcCytaa3Fe-SFMNFe-S琥珀酸等復(fù)合物II復(fù)合物IV復(fù)合體I復(fù)合物IIINADH脫氫酶細(xì)胞色素C還原酶細(xì)胞色素C氧化酶琥珀酸-輔酶Q還原酶-0.2-0.400.20.40.60.8E0/VADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPFADH2電子傳遞鏈標(biāo)準(zhǔn)氧化還原自由能變化NADHFMNCoQFe-S7NADH-Q還原酶是電子傳遞鏈中第一個(gè)質(zhì)子泵，它是一個(gè)大的蛋白質(zhì)復(fù)合體。NADH-Q還原酶

(NADH脫氫酶、復(fù)合體Ⅰ)MW：88kDa≧34條多肽鏈輔基：FMN和鐵-硫聚簇（Fe-S）輔酶：輔酶Q以FMN或FAD為輔基的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱黃素蛋。FMN通過(guò)氧化還原變化可接收NADH+H+的氫和電子。傳遞電子和氫NADH+H+

+FMNFMNH2

+

NAD+

NADH-Q還原酶是電子傳遞鏈中第一個(gè)質(zhì)子泵，它8NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還原反應(yīng)時(shí)變化發(fā)生在五價(jià)氮和三價(jià)氮之間。NAD+（NADP+）和NADH（NADPH）相互轉(zhuǎn)變氧化還9FMN(黃素蛋白輔基)FMNFMNH2＋2H－2H接受的氫原子接受的氫原子接受的氫原子半醌中間物接受的電子FMN(黃素蛋白輔基)FMNFMNH2＋2H－2H接受的氫原10鐵硫聚簇（Fe-S中心）鐵硫聚簇主要以（Fe-S）、(2Fe-2S)或(4Fe-4S)形式存在，鐵硫聚簇與蛋白質(zhì)結(jié)合稱為鐵硫蛋白。鐵硫聚簇（Fe-S中心）11鐵硫聚簇通過(guò)Fe3+

Fe2+變化，將氫從FMNH2上脫下傳給CoQ，同時(shí)起傳遞電子的作用，每次傳遞一個(gè)電子.

CysSSSCys

Fe3+

Fe3+

CysSSSCys

CysSSSCys

Fe3+

Fe2+

CysSSSCys

+e-鐵硫聚簇通過(guò)Fe3+Fe2+變化，將氫從FMNH2上12CoQCoQH2＋2H－2H輔酶Q（泛醌、亦簡(jiǎn)稱Q）功能基團(tuán)是苯醌,通過(guò)醌/酚的互變傳遞氫，Q(醌型結(jié)構(gòu))很容易接受2個(gè)電子和2個(gè)質(zhì)子，還原成QH2（還原型）；QH2也容易給出2個(gè)電子和2個(gè)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。CoQCoQH2＋2H－2H輔酶Q（泛醌、亦簡(jiǎn)稱Q）13R:哺乳動(dòng)物中為10個(gè)異戊二烯單位，簡(jiǎn)寫為Q10

非哺乳動(dòng)物中為6-8個(gè)異戊二烯單位。作用:使輔酶Q成為非極性化合物，在線粒體內(nèi)膜的脂雙層中可以迅速擴(kuò)散。泛醌（醌型或氧化型）泛醌H·（半醌型）二氫泛醌（氫醌型或還原型）

輔酶Q：線粒體內(nèi)膜，結(jié)合游離接受：NADH、琥珀酸脫氫酶，脂酰-CoA脫氫酶以及其它黃素酶類脫下的氫。(R)接受的負(fù)氫離子接受的氫原子接受的電子R:哺乳動(dòng)物中為10個(gè)異戊二烯單位，簡(jiǎn)寫為Q1014NAD+NADH＋H＋FMNFMNH22Fe3+2Fe2+2(Fe-S)2(Fe-S)2e＋2H＋CoQCoQH2ⅠNADH-Q還原酶各輔基（輔酶）的氧化還原循環(huán)紫MH2紫MNAD+NADH＋H＋FMNFMNH22Fe3+2Fe2+215Complex兩個(gè)過(guò)程：1.通過(guò)FMN將基質(zhì)NADH上的:H-和一個(gè)質(zhì)子傳給CoQ，放能。2.從基質(zhì)將4個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)外膜間隙，需能。是呼吸鏈上第一個(gè)質(zhì)子泵Complex兩個(gè)過(guò)程：162)琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體Ⅱ）琥珀酸脫氫酶也是此復(fù)合體的一部分，位于線粒體內(nèi)膜上，其輔基包括FAD和Fe-S聚簇。琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸氧化為延胡索酸，同時(shí)其輔基FAD還原為FADH2，然后FADH2又將電子傳遞給Fe-S聚簇。最后電子由Fe-S聚簇傳遞給琥珀酸-CoQ還原酶的輔酶CoQ。

電子在從FADH2轉(zhuǎn)移到CoQ上的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電勢(shì)變化不能產(chǎn)生足夠的自由能來(lái)合成ATP，因此此步驟沒(méi)有ATP生成。2)琥珀酸-Q還原酶（復(fù)合體Ⅱ）琥珀酸脫氫酶也是此復(fù)172Fe3+2Fe2+2(Fe-S)CoQH2CoQ2Fe3+2Fe2+2(Fe-S)FADFADH2Ⅱ2e＋2H＋延胡索酸琥珀酸2Fe3+2Fe2+2(Fe-S)CoQH2CoQ2Fe3+183）細(xì)胞色素還原酶（細(xì)胞色素bc1復(fù)合體、復(fù)合體Ⅲ、輔酶Q-細(xì)胞色素C還原酶）位于線粒體內(nèi)膜上，其輔基包括Cytb562（bH/bK）、Cytb566（bL/bT）

、Cytc1和鐵硫蛋白（2Fe-2S）。兩種Cytb在細(xì)胞色素還原酶中以游離形式存在，而Cytc1則以共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)連接。Cytbc1復(fù)合體的作用是將電子從QH2轉(zhuǎn)移到Cytc3）細(xì)胞色素還原酶位于線粒體內(nèi)膜上，其輔基包括19CoQ-CytC還原酶CoQ-CytC還原酶20復(fù)合體III以Q循環(huán)方式傳遞電子，它使QH2上的電子分兩路傳遞一個(gè)通過(guò)CytC1，另一個(gè)通過(guò)Cytb，分別還原兩個(gè)CytC,Q本身則被氧化。QH2+2CytC1（氧化型）+2H內(nèi)+→Q+2CytC1（還原型）+4H外+復(fù)合體III以Q循環(huán)方式傳遞電子，它使QH2上的電子分21細(xì)胞色素：以鐵卟啉（血紅素）為輔基的電子傳遞蛋白質(zhì)的總稱,幾乎存在于所有的生物體內(nèi)。高等動(dòng)物線粒體呼吸鏈中主要含有5種:

細(xì)胞色素（cytochrome，Cyt）Cyt主要是通過(guò)輔基中Fe3+

Fe2+的互變起傳遞電子的作用。一個(gè)細(xì)胞色素每次傳遞一個(gè)電子。

CytaCyta3CytbCytcCytc1血紅素A鐵-原卟啉IX（也叫b型血紅素）c型血紅素細(xì)胞色素：以鐵卟啉（血紅素）為輔基的電子傳遞蛋白質(zhì)的總稱,幾22細(xì)胞色素的輔基—鐵卟啉：Fe3+Fe2+＋e

－e

波長(zhǎng)nm還原型Cytc的吸收光譜Cyta的輔基Cytb的輔基Cytc的輔基細(xì)胞色素的輔基—鐵卟啉：Fe3+Fe2+＋e－e還原23細(xì)胞色素c起著在復(fù)合體III和Ⅳ之間傳遞電子的作用，細(xì)胞色素c交互地與細(xì)胞色素還原酶的C1和細(xì)胞色素氧化酶接觸。是唯一能溶于水的細(xì)胞色素。由一條多肽鏈組成，含104個(gè)氨基酸殘基，分子量13kDa。細(xì)胞色素c起著在復(fù)合體III和Ⅳ之間傳遞電子的作用，細(xì)胞色素24細(xì)胞質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體外膜線粒體內(nèi)膜無(wú)血紅素細(xì)胞色素c成熟的細(xì)胞色素c血紅素合成酶細(xì)胞質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體外膜線粒體內(nèi)膜無(wú)血紅素細(xì)胞色素c成熟的254)細(xì)胞色素氧化酶（復(fù)合體Ⅳ、細(xì)胞色素c氧化酶）

Cyta與CuA相配合，Cyta3與CuB相配合，當(dāng)電子傳遞時(shí)，細(xì)胞色素的Fe3+Fe2+間循環(huán)，同時(shí)Cu2+Cu+間循環(huán)，將電子從Cytc直接傳遞給O2。O2是最終的電子受體。細(xì)胞色素氧化酶也叫末端氧化酶。是嵌在線粒體內(nèi)膜的跨膜蛋白。其輔基包括兩個(gè)血紅素cyta、a3組成及2個(gè)銅原子（CuA，CuB），構(gòu)成4個(gè)氧化-還原活性中心。4)細(xì)胞色素氧化酶Cyta與CuA相配合，Cyta3與CuB26生物化學(xué)與分子生物學(xué)第24章生物氧化課件27細(xì)胞色素氧化酶催化氧接受4個(gè)電子的過(guò)程。[Fe3+Cu2+][Fe3+Cu+][Fe2+Cu+]e-e-Fe2+-OCu+=OFe3+-O-Cu2+=O-O-H-HO2e-+2H+2H2O容易與氧氣結(jié)合過(guò)氧中間體高鐵中間體Fe4+=O2-Cu2+O-H-He-+2H+細(xì)胞色素氧化酶催化氧接受4個(gè)電子的過(guò)程。[Fe3+Cu2283、呼吸鏈的電子傳遞抑制劑1）概念：能夠阻斷呼吸鏈中某部位電子傳遞的物質(zhì)稱為電子傳遞抑制劑。電子傳遞抑制劑的使用是研究呼吸鏈中電子傳遞體順序的有效方法。（阻斷部位物質(zhì)的氧化-還原狀態(tài)可以測(cè)出）3、呼吸鏈的電子傳遞抑制劑1）概念：能夠阻斷呼吸鏈中某部位電292）常用的幾種電子傳遞抑制劑及其作用部位魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素:其作用是阻斷電子在NADH-Q還原酶內(nèi)的傳遞，所以阻斷了電子由NADH向CoQ的傳遞?？姑顾谹：干擾電子在細(xì)胞色素還原酶中Cytb上的傳遞，所以阻斷電子由QH2向CytC1的傳遞。氰化物（CN-）、疊氮化物（N3-）、一氧化碳（CO）等：其作用是阻斷電子在細(xì)胞色素氧化酶中傳遞，即阻斷了電子由Cytaa3向分子氧的傳遞。2）常用的幾種電子傳遞魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素:其作用是30魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素抗霉素A

氰化物、一氧化碳、硫化氫、疊氮化合物

呼吸鏈的電子傳遞抑制劑圖示

NADH

NADH-Q還原酶

CoQ

cytb

cytc1cytccytaa3

O2魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素抗霉素A氰化物、一氧化碳、硫化氫31生物體內(nèi)高能磷酸化合物ATP的生成主要由三種方式：

第四節(jié)氧化磷酸化氧化磷酸化

底物水平磷酸化光合磷酸化第四節(jié)氧化磷酸化氧化磷酸化底物水平磷酸化光合磷32

氧化磷酸化:是與電子傳遞過(guò)程偶聯(lián)的磷酸化過(guò)程。即伴隨電子從底物到O2的傳遞，ADP被磷酸化生成ATP的酶促過(guò)程，這種氧化與磷酸化相偶聯(lián)的作用稱為氧化磷酸化。

一、概念這是需氧生物合成ATP的主要途徑。真核生物的電子傳遞和氧化磷酸化均在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行。原核生物則在質(zhì)膜上進(jìn)行。氧化磷酸化:是與電子傳遞過(guò)程偶聯(lián)的磷酸化過(guò)程。即伴隨電子從33線粒體結(jié)構(gòu)線粒體結(jié)構(gòu)34外膜:

平滑，含約50%脂類和50%蛋白，蛋白質(zhì)中有些可以形成孔道蛋白，能通過(guò)分子量小于4000-5000的物質(zhì)。內(nèi)膜:含約20%脂類和80%蛋白。它是細(xì)胞質(zhì)和線粒體基質(zhì)之間的主要屏障。內(nèi)膜有許多向內(nèi)的折疊，稱為嵴。嵴與嵴之間形成區(qū)室。內(nèi)膜上有許多球狀顆粒（內(nèi)膜球體），內(nèi)膜還含有許多富含蛋白質(zhì)的跨膜顆粒（如電子傳遞鏈顆粒、跨膜運(yùn)送顆粒等）。外膜:平滑，含約50%脂類和50%蛋白，蛋白質(zhì)中有些可以形35二、氧化磷酸化偶聯(lián)部位及P/O比當(dāng)一對(duì)電子經(jīng)呼吸鏈傳給氧（1/2O2)的過(guò)程中所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。實(shí)質(zhì)是伴隨ADP磷酸化所消耗的無(wú)機(jī)磷酸的分子數(shù)與消耗分子氧數(shù)之比,稱為P/O比。1、P/O比：

1940年，S.Ochoa測(cè)定了在呼吸鏈中O2的消耗與ATP生成的關(guān)系，提出P/O比的概念。目前認(rèn)為，每個(gè)NADH+H+的電子對(duì)，經(jīng)傳遞能將10個(gè)質(zhì)子泵出，而琥珀酸則為6個(gè)質(zhì)子，每驅(qū)動(dòng)一個(gè)ATP合成需4個(gè)質(zhì)子，則NADH+H+經(jīng)呼吸鏈氧化P/O比為2.5(3),FADH2經(jīng)呼吸鏈氧化P/O比為1.5(2)。二、氧化磷酸化偶聯(lián)部位及P/O比當(dāng)一對(duì)電子經(jīng)呼吸鏈362、形成ATP的部位（氧化與磷酸化偶聯(lián)部位）電子傳遞鏈將NADH和FADH2上的電子傳遞給氧的過(guò)程中釋放自由能，供給ATP的合成。其中釋放大量自由能的部位有3處，這3個(gè)部位就是ATP合成的部位，稱為偶聯(lián)部位。即復(fù)合物Ⅰ(將NADH上的電子傳遞給CoQ的過(guò)程)、Ⅲ（將電子由CoQ傳遞給細(xì)胞色素c的過(guò)程）、Ⅳ（將電子從細(xì)胞色素c傳遞給氧的過(guò)程），ATP的合成是由線粒體內(nèi)膜上的ATP合酶（復(fù)合體Ⅴ，H+-ATP酶）催化的。2、形成ATP的部位（氧化與磷酸化偶聯(lián)部位）37（氧還電位）NADHQCytbCytcCytaO269.5102.340.5

自由能變化（單位：KJ/mol）

ADP+PiATP合成1molATP需30.5KJ-0.4-0.200.20.40.60.8復(fù)合物IV復(fù)合物III復(fù)合物I所以，3個(gè)ATP共截獲的能量為：＝43%3×30.5KJ69.5+40.5+102.5KJ（氧還電位）NADHQCytbCytcCytaO38三、氧化磷酸化作用的機(jī)理1.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)三、氧化磷酸化作用的機(jī)理1.有關(guān)氧化磷酸化機(jī)理的幾種假說(shuō)39（1）化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)（1953年,E.Slater）

（chemicalcouplinghypothesis）

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，它們隨后裂解驅(qū)動(dòng)氧化磷酸化，即將其能量轉(zhuǎn)移到ADP中形成ATP。

（1）化學(xué)偶聯(lián)假說(shuō)（1953年,E.Slater）40（2）構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)（1964,P.Boyer）

（conformationalcouplinghypothesis）

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。（2）構(gòu)象偶聯(lián)假說(shuō)（1964,P.Boyer）41(3)化學(xué)滲透假說(shuō)（1961）

（Chemiosmotichypothesis）1961年由英國(guó)生物化學(xué)家PeterMitchell最先提出。認(rèn)為電子傳遞釋放的自由能和ATP的合成是與一種跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子梯度相偶聯(lián)的。即電子傳遞釋放的自由能驅(qū)動(dòng)H+從線粒體基質(zhì)跨過(guò)內(nèi)膜進(jìn)入膜間隙，從而形成跨線粒體內(nèi)膜的H+離子梯度，及一個(gè)電位梯度。這個(gè)跨膜的電化學(xué)電勢(shì)驅(qū)動(dòng)ATP的合成。獲得1978年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)(3)化學(xué)滲透假說(shuō)（1961）認(rèn)為電子傳遞釋放的自由能42生物化學(xué)與分子生物學(xué)第24章生物氧化課件43NADH呼吸鏈中的三個(gè)復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ起著質(zhì)子泵的作用，將H+從線粒體基質(zhì)跨過(guò)內(nèi)膜進(jìn)入膜間隙。化學(xué)滲透假說(shuō)示意圖H+不斷從內(nèi)膜內(nèi)側(cè)泵至內(nèi)膜外側(cè)，而又不能自由返回內(nèi)膜內(nèi)側(cè)，從而在內(nèi)膜兩側(cè)建立起質(zhì)子濃度梯度和電位梯度即電化學(xué)梯度，也稱為質(zhì)子動(dòng)力。當(dāng)存在足夠的跨膜電化學(xué)梯度時(shí)，強(qiáng)大的質(zhì)子流通過(guò)嵌在線粒體內(nèi)膜的FoF1-ATP合酶返回基質(zhì)，質(zhì)子電化學(xué)梯度蘊(yùn)藏的自由能釋放，推動(dòng)ATP的合成。NADH呼吸鏈中的三個(gè)復(fù)合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ起著質(zhì)子泵的作用，將H44線粒體基質(zhì)

線粒體膜O2H2O++++----H+e-

H+ADP+PiATP化學(xué)滲透假說(shuō)簡(jiǎn)單示意圖線粒體基質(zhì)線粒體膜O2H2O++++-45支持化學(xué)滲透假說(shuō)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：氧化磷酸化作用的進(jìn)行需要封閉的線粒體內(nèi)膜存在。線粒體內(nèi)膜對(duì)H+OH-K+Cl-都是不通透的。破壞H+濃度梯度的形成（用解偶聯(lián)劑或離子載體抑制劑）必然破壞氧化磷酸化作用的進(jìn)行。線粒體的電子傳遞所形成的電子流能夠?qū)+從線粒體內(nèi)膜逐出到線粒體膜間隙。大量直接或間接的實(shí)驗(yàn)證明膜表面能夠滯留大量質(zhì)子，并且在一定條件下質(zhì)子能夠沿膜表面迅速轉(zhuǎn)移。迄今未能在電子傳遞過(guò)程中分離出一個(gè)與ATP形成有關(guān)的高能中間化合物，亦未能分離出電子傳遞體的高能存在形式。H+如何通過(guò)電子傳遞鏈“泵”出的？支持化學(xué)滲透假說(shuō)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：氧化磷酸化作用的進(jìn)行需要封閉的線46關(guān)于H+通過(guò)電子傳遞鏈“泵”出的兩種假設(shè)氧化-還原回路機(jī)制(Mitchell提出）：線粒體內(nèi)膜呼吸鏈的各個(gè)氧-還中心即FMN、CoQ、CytC以及Fe-S中心的排列可能即執(zhí)行電子轉(zhuǎn)移又能轉(zhuǎn)移基質(zhì)的質(zhì)子。但是在電子傳遞鏈中，(H+e-）載體只有兩個(gè)即FMNCoQ，則三個(gè)ATP合成部位中還缺少一個(gè)(H+e-）載體，假設(shè)CoQ發(fā)揮兩次作用(Q循環(huán)）。質(zhì)子泵機(jī)制：電子傳遞導(dǎo)致復(fù)合體的構(gòu)象變化，而造成AA側(cè)鏈pK的變化，發(fā)揮質(zhì)子泵作用的側(cè)鏈暴露在內(nèi)膜內(nèi)側(cè)或外側(cè)（交替變化），從而使質(zhì)子發(fā)生移位。合成一個(gè)ATP，大約需要2-3個(gè)跨膜質(zhì)子。關(guān)于H+通過(guò)電子傳遞鏈“泵”出的兩種假設(shè)氧化-還原回路機(jī)制(47線粒體內(nèi)膜的表面有一層規(guī)則地間隔排列著的球狀顆粒，稱為FoF1-ATP合酶，也叫ATP合酶復(fù)合體或ATP合酶，是ATP合成的場(chǎng)所。它由Fo、F1兩部分組成。

Fo由4種不同的肽鏈組成，是跨線粒體內(nèi)膜的疏水蛋白質(zhì)，它是質(zhì)子通道。F1由5種9條肽鏈組成，呈球狀，是復(fù)合體的頭，與Fo結(jié)合后這個(gè)頭伸向膜內(nèi)基質(zhì)。Fo是膜外質(zhì)子返回膜內(nèi)的通道，F(xiàn)1是催化ATP合成的部位，當(dāng)膜外的質(zhì)子經(jīng)Fo質(zhì)子通道到達(dá)F1時(shí)便推動(dòng)ATP的合成。ATP的合成機(jī)制線粒體內(nèi)膜的表面有一層規(guī)則地間隔排列著的球狀顆粒，稱為FoF48F1部分包括9個(gè)亞基:3、3、、、。亞基是催化ATP合成的部位，亞基連接FO和F1。

OSCP

F1H+通道

FO柄DCCD結(jié)合蛋白基質(zhì)表面外表面

F6Fo上有二環(huán)己基二亞胺（DCCD，DCC，DCCI）結(jié)合蛋白，這些蛋白圍成桶狀，具有離子通道，通道內(nèi)部有谷氨酸殘基（大腸桿菌是天冬氨酸殘基），這些殘基可與DCCD結(jié)合，從而抑制質(zhì)子通過(guò)Fo。連接F1部分和Fo部分是一個(gè)短柄，包含有兩種蛋白質(zhì)，寡霉素敏感性付與蛋白（OSCP）和偶合因子6（F6），寡霉素可與Fo結(jié)合，抑制質(zhì)子通過(guò)Fo。F1部分包括9個(gè)亞基:3、3、、、。亞基是催化49

氧化磷酸化重建示意圖氧化磷酸化重建示意圖50ATP酶作用機(jī)理

（結(jié)合變化機(jī)制）ADP+PiProtonFluxH+ATP+H2O

ATPProtonFluxADP+Pi有利于ADP與Pi結(jié)合的構(gòu)象有利于與ATP結(jié)合的構(gòu)象有利于ATP釋放的構(gòu)象ATP酶作用機(jī)理

（結(jié)合變化機(jī)制）ADP+PiProton51不同的化學(xué)因素對(duì)氧化磷酸化作用的影響方式不同，據(jù)此將它們分成三大類：四、氧化磷酸化的解偶聯(lián)劑和抑制劑1.解偶聯(lián)劑其作用是使電子傳遞和ATP形成的兩個(gè)過(guò)程分開，失掉它們的緊密聯(lián)系，使ATP不能合成，這種作用稱為解偶聯(lián)作用，這類化合物成為解偶聯(lián)劑。解偶聯(lián)劑不抑制電子傳遞。不抑制底物水平的磷酸化。解偶聯(lián)劑離子載體抑制劑氧化磷酸化抑制劑不同的化學(xué)因素對(duì)氧化磷酸化作用的影響方式不同，據(jù)此將它們分成522,4-二硝基苯酚的解偶聯(lián)作用NO2NO2O-NO2NO2OHNO2NO2O-NO2NO2OHH+H+線粒體內(nèi)膜內(nèi)外DNP在pH=7的環(huán)境中以解離形式存在，是脂不溶的，不能過(guò)膜。在酸性環(huán)境中接受H+,成為不解離形式，是脂溶性的，很容易過(guò)膜，同時(shí)將H+帶入膜內(nèi)，起消除質(zhì)子濃度梯度的作用。亦稱質(zhì)子載體型試劑。起同樣作用的有三氟甲氧基苯腙羰基氰化物（FCCP）。2,4-二硝基苯酚的解偶聯(lián)作用NO2NO2O-NO2NO2O53直接作用于ATP合酶復(fù)合體而抑制ATP合成的一類化合物。由于它干擾了由電子傳遞的高能狀態(tài)形成ATP的過(guò)程，從而間接抑制電子傳遞和降低O2的利用率。（區(qū)別于電子傳遞鏈抑制劑）寡霉素、雙環(huán)己基碳二亞胺:抑制FOF1某些蛋白的活性2.氧化磷酸化抑制劑寡霉素等對(duì)利用氧的抑制作用可被DNP解除。直接作用于ATP合酶復(fù)合體而抑制ATP合成的一類化合54